在上世纪60年代末至70年代初,美国实施的阿波罗计划,先后将12名航天员送上月球,实现了人类登上月球的梦想。然而,过去了50年,由于种种原因,人类再也没有登上月球。这里面既有载人登月“性价比”的问题,当然更为重要的是,随着美国“土星5号”大推力火箭的退役,更为先进、推力更大、安全性更高、能够满足载人登月的新型火箭,始终没有被研发出来。

近年来,我国在航天领域取得了让世界瞩目的成就,嫦娥探月工程实现“绕、落、回”目标并从月球上成功取土返回,“天问一号”火星探测器和“祝融号”火星车开启了我国对火星实施探测的序幕,天宫空间站已经进入全面建造的冲刺阶段,等等。而支撑我国航天事业飞速发展的一大“利器”,那就是在大推力火箭的研发上,我国已经逐渐走到了世界的前列。

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2019年的时候,我国已经在以往120吨级推力的固体火箭基础上,进行了相应的技术升级,研发出了直径2.6米、推力达200吨的固体燃料火箭发动机。而要想在太空探索中,进行更遥远、更加有保障的探索,光有推力200吨火箭发动机是远远不够的,于是我国在几年前就着力进行更高推力发动机的研制,在2021年,推力500吨位的重型火箭发动机实现首次成功点火,这标志着我国重型火箭的研发取得了重大突破。

目前我国在新型运载火箭的研发上,已经形成了以长征五号系列、长征七号系列、长征八号、长征十一号等为代表的新一代运载火箭为“主力军”,同时包括瞄准未来需求更大的新型载人运载火箭为中远期目标的发展格局,其中新一代的载人运载火箭,是为了今后满足我国新一代载人飞船发射需求,而研发的一种性能更为先进、运载和支撑能力更强、更加安全高效的载人运载火箭。

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现在我国长征五号系列火箭的研发和实践成功,让我们拥有了进行星际探测和建造大型空间站的能力,不过总体来说,长征五号系列火箭的25吨近地轨道运载能力仍然有限,还满足不了距离更长、荷载更多、轨道更复杂的载人登月需要。在我国针对未来十年左右的航天发展规划中,其中一项就是开展载人登月以及建造月球永久基地,因此,为了适应我国航天事业迅速发展的实际,研发性能更强的新一代载人运载火箭成为当务之急。

从2018年底,我国其实就已经开展了这种新型载人运载火箭的研发工作。2019年10月“5米直径模块新一代载人火箭总体技术与工程应用”项目,顺利通过了我国载人航天工程办公室组织的验收评审,这标志着我国载人运载火箭的“方案”阶段已经完成。

今年6月14日,我国又迎来一个重大突破,那就是新一代载人运载火箭三级发动机整机首次长距离和多次点火试验顺利完成,这标志着新型火箭发动机已经具备了“初样研制”阶段的条件。

按照火箭发动机的研发周期,我们已经完成了四个关键步骤的前两步,后续还将进行火箭发动机的“试样阶段”和“应用发射阶段”。而前不久我国开展的这个试验,重点对火箭发动机及组件的运行状态、点火系统可靠性、实时故障诊断和排除系统等关键技术进行了全面的检验,试验仅用了6天就完成了诸多准备程序,先后开展了3次压力、耐力和稳定性的测试,这次试验的完成,充分表明了我国已经研发出的新一代火箭发动机“雏形”,已经有了非常完美和可靠的基础。

根据公开的资料,我国的新一代载人运载火箭,其结构由助推器、芯一级、芯二级、芯三级、逃逸塔及整流罩组成,高度达90米,起飞重量约2000吨,能够将至少25吨的有效载荷送入奔月轨道,也能够将重达70吨的有效载荷送上近地轨道,这些参数要远高于目前我国航天发射的“主力军”-长征五号运载火箭。

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在新一代载人运载火箭研发中,我国的科学家们已经开展了诸多方案优化和测试工作,其中所采用的新型泵后摆高压补燃发动机、高安全逃逸系统、轻质高强度新材料等技术,均走在了世界的前列甚至是全球领先。在随后的研发阶段,还将重点对火箭整体以及发动机的故障检测、自动飞行、冗余设计优化等方面,开展一系列的技术攻关。

可以期待的是,用不了几年时间,我国全新的载人运载火箭,必将以全新的姿态呈现在世人面前,在后续的载人月球探测、甚至远期的火星载人探测等方面发挥出举足轻重的作用。