世界重型火箭知多少 各国为何竞相研制

周舟 林小春

“猎鹰重型”并非一枝独秀，运载火箭界还有哪些“大块头”？

为什么重型运载火箭深得航天强国的青睐？它到底能用来做什么？

怎样才算得上“重型火箭”？根据美国航天局网站的定义，一般来讲重型运载火箭的有效载荷较大。如有史以来最强大的“土星5号”火箭可将超过100吨载荷送入近地轨道，但在1973年最后一次发射后，它已经退役。

常见的现役重型运载火箭

“德尔塔4”型火箭——21世纪初美国低成本火箭研究计划的产物，具有11吨到25吨近地轨道运力的中型大推力火箭。第一级采用液氢和液氧作为燃料。这种火箭在21世纪初推出后，因成本低廉、性能可靠而一炮走红。

“宇宙神5”型火箭——由美国联合发射联盟公司生产，近地轨道运力约19吨，地球同步转移轨道运力约9吨。由于所用发动机为俄罗斯生产，美国国会立法禁止美国相关机构今后使用“宇宙神5”型火箭，这也是该公司研发“火神”火箭的原因。

“阿丽亚娜5”型火箭——欧洲生产的大推力运载火箭，1996年首次试验发射，1999年投入商业发射。火箭可将20吨载荷送至近地轨道，将10吨载荷送至地球同步转移轨道。

“安加拉5”型火箭——俄罗斯的大型运载火箭，2014年首次发射成功。火箭近地轨道运力近25吨，地球同步转移轨道运力可达7吨以上。

研发中的重型运载火箭

“新格林”火箭——亚马逊公司创始人杰夫·贝索斯创建的蓝色起源公司计划推出的大推力运载火箭，将使用7个以天然气和液氧为燃料的发动机驱动，其三级版本高95米，第三级装备使用液氢与液氧的发动机，可将载荷发射至近地轨道以外。

“火神”火箭——美国联合发射联盟公司推出的新一代火箭，计划于2019年取代公司现有的“宇宙神5”型火箭，并有望最终取代“德尔塔4”型火箭。这种火箭第一级可以空中回收。据介绍，它的第一级发动机会在高空与火箭燃料箱等分离，然后打开降落伞降速，下降到一定高度再派直升机将其抓住。

“太空发射系统”火箭——美国航天局深空探索计划的一部分。这种火箭由航天飞机演变而来，预计燃料为液氢和液氧。据美国航天局网站说，“太空发射系统”的最高载荷可达130吨。

新“能源”火箭——俄罗斯国家航天事务集团表示将以曾经可与“土星5号”媲美的苏联“能源”火箭技术为基础，改进“格鲁什科”科学生产公司制造的RD-171型火箭发动机，在未来5至7年研制出近地轨道运载能力达160吨的超重型运载火箭，用于探索月球及其他天体的任务。

发展重型火箭成为各国共识

近几年，中、美、俄又不约而同地将目光投向了重型火箭。“作为世界上仅有的两个航天强国，当前美国NASA正在研制新一代重型运载火箭‘空间发射系统，近地轨道运载能力130吨;俄罗斯也提出了未来研制重型火箭的计划。”火箭院运载火箭专家秦旭东介绍。

与此同时，中国重型运载火箭也正在开展前期技术攻关，处于“关键技术攻关及方案深化论证”阶段，其规划近地轨道运载能力大于百吨。根据规划，我国重型运载火箭计划于2030年前后首飞。

载人登月离不开重型火箭

火箭是人类进入太空的最主要方式。航天界有句行话：“运载火箭的能力有多大，航天的舞台就有多大。”火箭院型号系列总师龙乐豪院士曾表示：“重型火箭是面向未来的科技，有重型运载火箭的保驾护航，人类才有可能建立月球基地、火星基地，为人类迈向更远的深空打下坚实基础。”

秦旭东介绍，目前世界各国研制重型火箭主要是为了载人登月、载人火星探测，以及建设空间基础设施。比如“空间发射系统”诞生的背景是，美国奥巴马政府提出了“2025年实现载人登陆小行星、2030年载人探测火星并安全返回”的目标。

“到2030年前后，当中国有了自己的重型运载火箭，就能为载人登月、深空探测提供强大支持，并为火星采样返回提供充足的运载能力。”秦旭东说。

发展重型火箭关乎人类发展

秦旭东说，发展重型运载火箭，对于人类来说既具有十分现实的意义，也密切关系着人类的未来。

开发利用空间资源。目前世界各国已经进入能源紧缺的高峰期，如果能建设空间太阳能电站，就可拥有取之不尽、用之不竭的太阳能资源，但这至少需要运载能力百吨级的支撐，只有重型火箭才能实现。

提升民族凝聚力。20世纪60年代，美国政府公布了“阿波罗载人登月计划”后，每一名美国人都对计划高度关注，爱国热情空前高涨。曾有美国人回忆那个年代：“只要你说你的事情与登月有关，所有人都会为你开道。”显然，发展重型运载火箭，开启载人登月、载人火星探测计划将大大提升民族凝聚力，增强自豪感和自信心。

牵引科技，反哺经济。重型运载火箭的研制能促进整个航天系统技术的更新换代，带动包括电子元器件、精密仪器制造等各行业的技术进步，大大推动经济的发展。

帮助我们更懂地球。掌握地球的演化和未来走向，必须要探测类地行星，例如火星。因此，发展重型火箭是了解地球起源、人类历史的重要手段，对类地行星的探索具有极高的科学价值，对全人类的发展意义重大。