土星|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?


土星|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?
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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 。
【土星|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?】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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