2 月底到 3 月初，關(guān)于研制長(cháng)征九號火箭的消息密集曝光：國家領(lǐng)導人在人民大會(huì )堂參觀(guān)探月成果展覽時(shí)，長(cháng)征九號模型出現在現場(chǎng)，其一柱擎天的碩大箭體成為一眾火箭模型中最吸引人的一個(gè)，旁邊的展板也明確將其定位為我國火箭序列中的重型火箭型號。

　　此后不久，欒恩杰院士也公開(kāi)表示，近地軌道 100 噸級運載能力的火箭的研制工作將爭取在十四五期間展開(kāi)。而在本文完稿時(shí)，又傳來(lái)了用于重型火箭的 500 噸級液氧煤油發(fā)動(dòng)機試車(chē)取得進(jìn)展的好消息。從各方面的信息看，長(cháng)征九號從構想變成現實(shí)已經(jīng)基本成為定局。

　　早在十年前的 2011 年兩會(huì )期間，就有來(lái)自航天界的代表委員向外界透露，“我國重型運載火箭正著(zhù)手立項”，當時(shí)的提法是“與美俄同步”。實(shí)際上，在 2010 年前后嚷嚷著(zhù)要在本世紀前二三十年搞成載人登月的，遠不止美俄這兩個(gè)老牌航天強國。歐空局當時(shí)計劃 2024 年就能搞成載人登月，日本計劃 2030 年在月球建成基地。我們的鄰國印度，也在月船一號搖搖晃晃飛到月球后陷入了狂喜的狀態(tài)，提出了 2014 年跨入載人航天國家行列，2020 年要讓印度宇航員登上月球的宏偉設想。當然，和印度辦的許多事一樣，他們也只能想想了。

　　2010 年前后各國載人登月規劃(吹牛)對比圖。摘自參考內容1

　　雖然對國外同行宣傳比做事走得靠前、時(shí)間表基本都要跳票的做派早已習慣，但在各國都對載人登月躍躍欲試的情況下，中國航天也必須有所計劃。用龍樂(lè )豪院士的話(huà)說(shuō)，“我們不爭先，但要恐后，爭當‘二窩(鍋)頭’，特別要恐落在印度、日本之后!”

　　在有點(diǎn)著(zhù)急的情況下，如果僅僅是實(shí)現符號式的載人登月，實(shí)際上不一定要研制長(cháng)征九號這樣的巨型火箭。在 2010 年的任務(wù)設想中，有一種使用魔改版長(cháng)征 5 號登月的方案。目前已經(jīng)使用過(guò)的長(cháng)征 5 火箭構型，芯一級使用 2 臺 YF77 液氧液氫發(fā)動(dòng)機，4 個(gè) 3.35 米助推器每個(gè)裝備 2 臺 YF100 液氧煤油發(fā)動(dòng)機。而魔改版則計劃將芯一級的發(fā)動(dòng)機替換為 4 臺 YF100，同時(shí)捆綁 6 個(gè)2*YF100 的 3.35 米助推器。

　　用現成的東西搞這樣一番改造后，長(cháng)征 5 魔改版的近地軌道運載能力可達 50 噸，足足比準備發(fā)射空間站的長(cháng)征 5B 高了一倍多。使用魔改長(cháng)征 5 執行登月任務(wù)時(shí)，需要實(shí)施三次發(fā)射，將為飛船提供后續飛行動(dòng)力的奔月轉移火箭及載人登月飛船，分別發(fā)射到近地軌道中去，在近地軌道上進(jìn)行一番對接組合后，再飛向月球。

　　在進(jìn)行阿波羅登月任務(wù)的設計時(shí)，美國的航天人員也曾提出過(guò)這種多次發(fā)射后并在近地軌道上進(jìn)行組合的登月模式。然而，當時(shí)近地軌道的對接技術(shù)還不十分成熟，發(fā)射和對接次數的增多就意味著(zhù)任務(wù)可靠性的下降，因此這種模式最終沒(méi)有被選中。

　　如今，由于載人航天國家基本都進(jìn)行過(guò)空間站任務(wù)，近地軌道上的交會(huì )對接已經(jīng)是一件可以熟練操作的事，因此近地軌道上的組合也不再那么不靠譜。SPACEX 的“星艦”，只有通過(guò)近地軌道上的對接和燃料填充，才能一次將 100 噸的載荷送到火星上。至于 16 臺發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力系統，復雜度倒也沒(méi)有高得離譜——畢竟獵鷹重型火箭都搞了 27 臺發(fā)動(dòng)機。

　　但是和任何的魔改版一樣，長(cháng)征 5 的“魔改”意味著(zhù)這種直徑 5 米的火箭的潛力已經(jīng)被挖掘到了極致，把2-3 名宇航員送到月球就已經(jīng)是運載能力的天花板了。雖然這樣能夠繞過(guò)重型火箭研制這個(gè)技術(shù)難題，讓中國宇航員更早出現在月球上，但對于未來(lái)規模更龐大的任務(wù)，卻幾乎沒(méi)有任何的擴展空間。

　　當各個(gè)國家紛紛立下本世紀登月的 Flag 時(shí)，也都提出了比阿波羅登月更多的任務(wù)內容。首先，21 世紀的登月不但要將宇航員送到月球，還要建立月球基地，實(shí)現宇航員在月球的長(cháng)期駐留，積累行星開(kāi)發(fā)建設的必要技術(shù)。此外，除了月球之外，火星和小行星也是載人飛行的目標，因此任務(wù)開(kāi)發(fā)的火箭、飛船等不但要能登陸月球，也要具備進(jìn)一步飛向其他天體的擴展能力。

　　在這樣的技術(shù)要求下，開(kāi)發(fā)重型火箭就是一個(gè)繞不過(guò)去的坎了。用美國總統肯尼迪的話(huà)說(shuō)，這樣的選擇“并非因為它容易，而是因為它艱難”。用我們自己的話(huà)說(shuō)，就是“志不求易者成，事不避難者進(jìn)”。同時(shí)，由于早先各家信誓旦旦提出的登月計劃全都跳了票，也為我們的研發(fā)留出了足夠的時(shí)間。和美國“爭先”難度可能比較大，但至少“恐后”日本、印度甚至是歐空局、俄羅斯，倒是不用太擔心了。

　　長(cháng)征九號效果示意圖。長(cháng)征九號的箭體長(cháng)度將超過(guò)一百米，大概相當于三十層樓房的高度

　　長(cháng)征九號被稱(chēng)為“近地軌道 100 噸級”的運載火箭，但按照已經(jīng)發(fā)表的資料，“100 噸級“并非嚴格的 100 噸，長(cháng)征九號火箭的運載能力很可能達到近地軌道 130 噸、奔月軌道 50 噸左右，與美國上一代登月火箭土星 5 號和下一代登月火箭”太空發(fā)射系統“(SLS)基本相同。不過(guò)，SLS 大量重用了航天飛機動(dòng)力系統的關(guān)鍵部件，很大程度還是在吃自己的技術(shù)老本。而對于我們來(lái)說(shuō)，長(cháng)征九號從頭到尾、從內到外都是新的，研制的難易程度和 SLS 完全不在一個(gè)水平上。

　　SLS 的外觀(guān)效果圖，筆者個(gè)人覺(jué)得像是一個(gè)航天飛機助推器和土星 5 號的合體

　　除了長(cháng)征九號外，我國下一代載人火箭也正在研發(fā)之中，有望與我國的新一代載人飛船配套，比長(cháng)征九號更早實(shí)現首飛。

　　和以運載能力為優(yōu)先目標的重型火箭所不同的是，載人火箭的首要要求是可靠。據已經(jīng)公布的數據，新載人火箭還將采用 5 米的直徑，近地軌道運載能力可達 70 噸，奔月軌道運載能力可達 25 噸。在長(cháng)征九號和登月艙研制過(guò)程中，這種先期上線(xiàn)的火箭可以和新飛船進(jìn)行載人環(huán)月和繞月的飛行等先期演示驗證任務(wù)。而在真正的登月任務(wù)中，新載人火箭和新飛船也將單獨發(fā)射，在近地軌道上與長(cháng)征九號運送上來(lái)的其他部分進(jìn)行對接，再共同奔向月球。

　　當然，從運載能力上看，一發(fā)長(cháng)征九號也能搞定登月。之所以采取這種人貨分離的方式，一方面是為了免去長(cháng)征九號的可靠性顧慮，無(wú)需為了實(shí)現載人的可靠性而增加更多的復雜度。另一方面，這也貫徹了新一代航天運輸系統模塊化的設計思路——新飛船可以在近地軌道上和登月艙段組合，未來(lái)也可以和長(cháng)征九號多次發(fā)射送上來(lái)的登陸火星艙段組合，共同飛向火星。

　　至于月球基地，更是長(cháng)征九號另一個(gè)主要任務(wù)。在 2021 年初火箭院科研人員發(fā)表的論文中，就明確提出“到 2030 年，實(shí)現重型運載火箭首飛，支撐有人月球基地建設等重大任務(wù)實(shí)施。”

　　對于月球基地的建設，“基建狂魔”們已經(jīng)開(kāi)始了認真的考慮。初期的月球基地，可能仍然需要借助由地球發(fā)射上來(lái)的、已經(jīng)構造成型的剛性艙段來(lái)構建。而長(cháng)征九號強大的運載能力也是這種艙段能夠運到地球的必要條件。而進(jìn)一步在月球上大興土木，實(shí)現月球基地的可持續發(fā)展，則需要在月球就地取材，用月壤月巖中的物質(zhì)搭屋蓋房。

　　這一切，并不十分遙遠。

　　參考內容：

　　[1]龍樂(lè )豪.關(guān)于中國載人登月工程若干問(wèn)題的思考[J].導彈與航天運載技術(shù),2010(06):1-5.

　　[2]王小軍.中國航天運輸系統未來(lái)發(fā)展展望[J].導彈與航天運載技術(shù),2021(01):1-6.

　　[3]侯建文，趙晨，常立平，陳輝，錢(qián)海鵬.未來(lái)月球探測總體構想[J].載人航天,2015,21(05):425-434.
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