未来长征9号载荷比似乎不如土星5号,为什么?两款火箭谁优谁劣?

说到火箭,当前世界的巅峰之作无疑就是土星五号重型运载火箭了,这款火箭在美国的航天史上可谓立下了汗马功劳。

土星五号重型运载火箭首飞于1967年,在两年之后的1969年,美国就凭借这款火箭实现了载人登月。现在距离土星五号首飞已经过去50多个年头了,而这款火箭的地位仍然无可动摇,那么它到底有何过人之处呢?土星五号重型运载火箭的起飞重量高达3034吨,海平面推力为3400吨,它的近地轨道有效载荷可以达到118吨,而地月转移轨道的运载能力也可以达到45吨,这就是它能够帮助美国实现载人登月的原因所在。

目前国际上主流的登月方案就是地月轨道交会方案,也就是使用火箭将飞船送入地月转移轨道,之后飞船再飞往月球,在月球轨道实现分离登月。

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在整个登月过程中,火箭的运载能力是至关重要的。

以美国的阿波罗登月飞船为例,指令舱、服务舱和登月舱三个部分加在一起就接近了45吨,这远超一般无人探测飞船所需要的载荷,所以如果火箭没有足够的有效载荷,是无法完成载人登月任务的。换句话来说,如果没有运载能力强大的重型火箭,就不可能将宇航员送上月球。

所以为了能够在未来实现载人登月,甚至载人登陆火星,我国也正在研制新一代的重型运载火箭,长征9号重型运载火箭。如果单从数据上来看,我们会发现,我国正在研制的长征9号重型运载火箭的运载系数为3.3549%,而美国土星五号重型运载火箭的运载系数为3.889%,莫非我国的新一代火箭还不如50多年前的土星五号?并非如此,长征9号与土星五号在结构上其实是存在较大差异的。

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土星五号重型运载火箭是一个光杆构型的火箭,它的一级火箭芯体内部安装了5台推力为680吨的F-1液氧煤油发动机。

而长征9号不是,长征9号重型运载火箭是一枚捆绑构型的火箭,在它的一级芯体内部计划安装4台YF-130液氧没有高压补燃发动机,而在芯体外部还外挂有四个助推器,每个助推器上还安装了两台YF130液氧没有高压补燃发动机,这一共就是12台,所以长征9号的总推力高达5873吨,完全碾压土星五号。

但是由于捆绑构型的火箭要承担更多的结构重量,所以运载系数自然就有所下降,所以从数据上来看就不如土星五号了。那么长征9号为什么不设计成光杆构型的,而要采用捆绑构型呢?作为一枚光杆构型的重型运载火箭,土星五号的载荷比虽高,但劣势也十分明显,那就是用途有限。

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作为一枚重型火箭,土星五号的造价是非常高的,所以如果不是载人登陆外星球的航天任务,基本用不上,而用途少就导致了产量少,产量少又会导致成本居高不下。

在这一方面,长征9号就有了先天优势,长征9号采取了捆绑构型的设计,所以便于走系列化发展的路线,实际上长征9号系列运载火箭就包含了三个不同型号的火箭,第一个就是我们刚才所说的拥有4个助推器的长征9号重型运载火箭,而第二个则是拥有2个助推器的长征9A运载火箭,第三个则是没有助推器的光杆构型火箭,名为长征9B。长征9号重型运载火箭的近地轨道运载能力为140吨,长征9A为100吨,而长征9B为50吨,这样一次研制就拥有了能够覆盖从50吨到140吨级别的运载火箭。

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长征9号系列运载火箭不仅覆盖范围广,而且后续发展潜力巨大,由于长征9号的推重比很高,所以在有需要的情况下,只要进一步增加一级燃料,便能够进一步提升火箭的运载能力。

而且长征9号所使用的YF130液氧煤油发动机拥有两个燃烧室,未来也可以通过扩充燃烧室的方式来进一步提升推力。所以长征9号系列运载火箭无论是从技术水平,还是从覆盖范围,又或者是发展潜力上来讲,都全面碾压土星五号,一旦研制成功,必然是一部巅峰之作。目前,长征9号系列运载火箭的研发关键就是480吨级的YF130液氧煤油发动机,只有这台发动机研发成功,长征9号的问世才有希望,可喜的是目前的研发进度还是不错的,已经成功完成全工况版系统试车,大概在2030年,长征9号就能够实现首飞,如果乐观一点,也学2030年我们就能够实现载人登月了。

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页面更新:2024-03-14

标签:载荷   土星   火箭   液氧   构型   燃烧室   运载火箭   助推器   煤油   美国   月球   飞船   系数   轨道   发动机   未来   体育

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