俄罗斯的重型火箭计划

文/松鼠

▲苏联能源号火箭

不久前，美国副总统彭斯表示，美国应该在2024年载人登陆月球南极，载人登月需要重型火箭，而美国的SLS重型火箭研制接近完成，乐观的话，明年就能首飞，加上商业航天的大发展，给了美国政府高官这样的底气。相比之下，另一个航天强国俄罗斯就不太乐观了，新一代的安加拉火箭首飞成功但后续一直没有发射，但俄罗斯仍然心比天高地提出了研制重型火箭开展载人登月的宏伟计划。

好高骛远的重型火箭方案

苏联在冷战期间的登月竞赛中输给美国，但知耻而后勇的苏联人后来研制了RD-170和RD-0120等大推力火箭发动机，在此基础上研制了能源号重型火箭，而能源号的助推器和天顶号火箭一级一脉相承，可以分摊研制和使用成本，其规划设计要比美国朝三暮四的航天飞机和一次性火箭计划高明得多。遗憾的是苏联解体了，俄罗斯困顿了20多年时间，但能源号重型火箭的研制还是给俄罗斯留下了深厚的基础。

俄罗斯还在RD-170/171基础上为美国研制了著名的RD-180液氧煤油发动机，这个美俄联合拯救动力机械科研生产联合体的无心之举，不仅让美国宇宙神5火箭研制一路顺风，又给俄罗斯留下了一种廉价的高性能火箭发动机，加强了俄罗斯的火箭发动机基础。俄罗斯新一代的安加拉火箭研制中还诞生了先进的RD-191液氧煤油发动机。有了这些高性能火箭发动机，研制重型火箭对于试图重振大国雄风的俄罗斯是挡不住的诱惑。早在安加拉火箭首飞前，俄罗斯就在积极讨论重型火箭的研制，包括安加拉基础上的安加拉-100重型火箭设计。

俄罗斯的重型火箭方案以成熟的能源号和天顶号火箭为基础，用高性能的RD-0120、RD-180、RD-171和RD-191等发动机排列组合，其性能指标相当出色。赫鲁尼切夫航天中心曾提交叶尼塞-5重型火箭方案，它芯级使用3台RD-0120液氧液氢发动机，发动机高空点火，捆绑的4个助推器各使用1台RD-171液氧煤油发动机，起飞推力2397吨，这样的二级重型火箭近地轨道运力可达125吨！赫鲁尼切夫中心还有阿穆尔等重型火箭方案，它也不是苏联航天遗产的独苗，能源公司基于天顶号火箭也提出了能源-5等重型火箭方案，进步设计局则选用液氧甲烷发动机提出了STK重型火箭方案，后来进步设计局还提出了联盟-5重型火箭以及衍生的重型火箭方案，不过动力改回了液氧煤油发动机。

俄罗斯航天工业技术积累深厚，如果有足够预算支持的话，这些重型火箭方案中选一种脱颖而出并不困难，但俄罗斯缺钱。俄罗斯航天局曾评估，重型火箭的研制开发和东方发射场工位建设需耗资260亿美元，而俄罗斯航天预算已经是年年砍，惨不忍睹。

回归现实的重型火箭计划

俄罗斯航天有技术但缺钱，重型火箭虽然是大国雄风的象征，但太花钱同样无法上马。俄罗斯航天人眼光转了一圈，还是回到苏联时代的老路上来，兼顾中型和重型火箭来分摊成本，才可能用现有的贫弱财力支持重型火箭的研制和使用。

2018年俄罗斯重型火箭的方案渐渐清晰，他们还是走上了从“联盟-5”到重型火箭的道路，和苏联后期的“天顶号”和“能源号”如出一辙。从目前的新闻报道看，俄罗斯的重型火箭将捆绑6个助推器，助推器使用1台改进型的RD-171MV发动机，芯级高空点火使用RD-180发动机，第二级使用液氧液氢发动机RD-0146提高性能。这种设计方案使用全套的现成产品技术，最大的好处是便宜可靠而且研制风险低。2018年初普京签署研制俄罗斯重型火箭的总统令，俄罗斯航天国家集团公司已经递交了总计1.2万亿卢布的研制预算申请。

俄国卫星新闻网近期报道，俄罗斯未来载人登月将使用20吨重的联邦号载人飞船，还有27吨重的登月舱以及27～32吨重的月球基地模块，它们将使用俄罗斯的重型火箭发射。俄罗斯计划于2028年发射叶尼塞重型火箭，2029年发射顿河重型火箭，两者的区别在于“顿河”比“叶尼塞”多了一级，第三级也将使用高性能的氢氧发动机，显著提高火箭的运载能力。叶尼塞火箭可将88～103吨重的货物送上近地轨道，或是将20～27吨重的货物射向月球，而顿河火箭的近地轨道运力提高到125～130吨，月球轨道运力提高到32吨。

▲军队2018论坛上展出的俄罗斯运载火箭，（从左到右）联盟5号和衍生的超重型火箭、安加拉系列火箭、质子号火箭

▲早期联盟5号火箭和超重型火箭发展计划

总的说来，叶尼塞和顿河火箭将使用天顶号火箭现有成熟的4.1米直径火箭一级，还有美国宇宙神5火箭上久经考验的RD-180发动机，最大限度的降低研制风险和预算，同时它们的运力却可以比肩美国的SLS重型火箭。俄罗斯两种重型火箭的运力对比类似于美国的SLS Block 1和Block 1B火箭，但叶尼塞火箭是通过增加一级火箭实现运力增长，这或许是美国方案和技术更先进的缘故，但对俄罗斯却是合理的选择。如果俄罗斯能充分利用天顶号等火箭的成熟技术多快好省造出叶尼塞和顿河火箭，这对研制预算已经超过140亿美元的SLS火箭来说绝对不是好消息。