[科普中國]-新一代載人火箭呼之欲出

新一代載人運(yùn)載火箭是根據(jù)我國載人航天工程發(fā)展規(guī)劃，為發(fā)射我國新一代載人飛船而全新研制的一型高可靠、高安全的載人運(yùn)載火箭，是新一代運(yùn)載火箭的成員之一，由航天科技集團(tuán)一院（簡稱：火箭院）抓總研制。

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目前，這款火箭還在研制階段，在2018年11月舉行的第十二屆中國國際航空航天博覽會(huì)上，該火箭模型首次公開。

載人登月是人類的共同夢想。長征五號系列火箭的研發(fā)成功，讓中國擁有了探測星際和建設(shè)大型空間站的能力，但它25噸的近地軌道運(yùn)力依然有限，為了開展載人登月任務(wù)和未來更多的載人深空探測任務(wù)，中國必須研發(fā)性能更強(qiáng)大的火箭。

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新一代載人運(yùn)載火箭的規(guī)模，將大大超過我國當(dāng)前運(yùn)載能力最大的長征五號火箭。目前方案來看，新一代載人運(yùn)載火箭的直徑與長征五號火箭的芯級一致，高度比長征五號火箭高近三分之一，近地軌道運(yùn)載能力70噸，力氣遠(yuǎn)遠(yuǎn)大過長征五號火箭。

該火箭按照載人飛行的最高安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，充分繼承了長征五號、長征七號等火箭研制中已突破的關(guān)鍵技術(shù)，通過利用成熟的動(dòng)力和結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行優(yōu)化組合。

2017年，火箭院啟動(dòng)了新一代載人運(yùn)載火箭方案論證工作，已完成多輪方案對比分析，該火箭瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)技術(shù)趨勢，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)更新?lián)Q代，采用新型泵后擺高壓補(bǔ)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、高安全逃逸系統(tǒng)、輕質(zhì)高強(qiáng)度新材料等先進(jìn)技術(shù)。

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新一代載人運(yùn)載火箭將繼承長征二號F火箭高可靠、高安全的載人運(yùn)載火箭的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基因，在故障檢測、自動(dòng)化飛行，還有相關(guān)的冗余設(shè)計(jì)方面，開展一系列的技術(shù)攻關(guān)。未來，將支撐更大噸位的飛船進(jìn)入太空，讓航天員進(jìn)入太空，更方便、更快捷、更舒適、更安全。

2019年10月9日，火箭院“5米直徑模塊新一代載人火箭總體技術(shù)與工程應(yīng)用”項(xiàng)目，順利通過了中國載人航天工程辦公室組織的驗(yàn)收評審。評審專家一致認(rèn)為，該預(yù)先研究項(xiàng)目的成果可用于中國新一代載人運(yùn)載火箭工程研制。

作為支撐航天強(qiáng)國建設(shè)的重要手段，該項(xiàng)目勾勒出新一代載人火箭總體雛形：由助推器、芯一級、芯二級、芯三級、逃逸塔及整流罩組成，箭長約90米，起飛重量約2200噸，起飛推力接近2700噸，地月轉(zhuǎn)移軌道(LTO)運(yùn)載能力不低于25噸。它還可以與多種模塊組合使用，形成近地軌道運(yùn)載能力40～70噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力10～32噸的系列化型譜，并且采用多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)布局可以實(shí)現(xiàn)垂直起降重復(fù)使用。后續(xù)，火箭的具體研制計(jì)劃還將在工程總體和航天科技集團(tuán)的安排下，不斷更新、完善、細(xì)化。

火箭將采用輕質(zhì)高效結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和先進(jìn)制造技術(shù)，輕質(zhì)高可靠推力矢量控制技術(shù)，火箭縱向耦合振動(dòng)抑制新技術(shù)，先進(jìn)測試發(fā)射技術(shù)，火箭動(dòng)力系統(tǒng)冗余和飛行控制重構(gòu)技術(shù)，冷氦增壓技術(shù)，低沖擊高可靠船箭分離技術(shù)等，其中大直徑大溫差低溫共底貯箱設(shè)計(jì)和制造技術(shù)、百噸級推力貯箱箱底傳力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造、大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)電靜壓推力矢量控制等技術(shù)為國際首創(chuàng)。

該火箭將充分繼承長征五號、長征七號等新一代運(yùn)載火箭成熟的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和高可靠飛行控制技術(shù)；同時(shí)采用新型逃逸系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，簡化逃逸模式，提高了航天員的安全性。采用多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)，千噸級捆綁載荷傳遞和箭體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一體化等方法，并采用大量新材料、新工藝，使火箭運(yùn)載效率有較大提高。

作者丨錢航 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院

審稿丨龐之浩 中國空間技術(shù)研究院研究員、全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家

文章由騰訊“全民愛科學(xué)”團(tuán)隊(duì)推出

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