长征九号动力精益求精，中国载人登月挽弓待发
原创 空天松鼠 2017-10-12

中国启动了探月工程，无人探月下一步自然是载人登月！

中华民族自古就有嫦娥奔月的传说，我国的无人探月工程也称为嫦娥探月工程。然而，到达月球的事人而不是机器，才能激发世界的热情与梦想，人类渴望再次踏上月球，中国航天也一直推动载人登月项目的立项。载人登月的关键是长征九号重型运载火箭，只有这样的百吨级运力的重型火箭，才能支持中国载人登月梦想的实现。

数天前的国家太空委员会上，美国副总统彭斯站在航天飞机前表示要将（美国）航天员送上月球

美国新任特朗普总统和副总统彭斯都打算重新登月，美国重返月球已经箭在弦上。与此同时，SLS重型火箭、猎户座深空飞船，还有美欧俄日合作的深空门户站（DSG）也在按部就班的研制，未来这些系统部署完毕后，只需要研制一个登月舱，载人登月就是水到渠成的事情了。美国重返月球为期不远，俄罗斯、欧洲和日本也借船出海打算实施载人登月！我们中华民族自然不能落后于人，2011年就提出的长征九号重型火箭就也在不断优化设计提高性能。

有了深空门户站，载人登月水到渠成而且花费不高，小鬼子也要载人登月啦！

作为航天爱好者，我们自然期待长征九号重型火箭在技术和性能上双丰收，愿望是美好的，但现实并不尽如人意。由于基础工业的相对薄弱，以及我国过去几十年没有研制新火箭，中国运载火箭的研制经验不足。新一代运载火箭中长征七号可看作长征二号F换发，并没有出现多大问题，但长征五号火箭就麻烦不断了。

载人登月需要重型火箭，然而我们长五大火箭还没搞定，第二发就出现星箭俱毁的悲剧

2016年11月3日第一次发射中推迟不断，即使历尽波折最后发射成功，相信很多人也都记得直播视频里“这也能成功”的背景音，随后2017年7月2日长征五号火箭第二次发射就出现事故导致彻底失败。这样的能力和水平下，长征九号火箭的设计没法好高骛远的片面追求技术先进性，尤其是跟随猎鹰九号火箭追求高质量比的箭体。中国航天做熟不做生，更多的把压力压到火箭发动机上，希望能通过高性能的发动机提高火箭的综合性能。

早期长征九号重型火箭方案太过理想化，不久后就改弦更张了

早期的长征九号有固体助推器和液体助推器两种构型，它们都将使用200吨级氢氧发动机，这主要是因为氢氧发动机比冲高，可以大大降低火箭的发射重量。当年登月竞赛中美国土星五号在性能上完胜苏联N-I火箭，J-2氢氧发动机正是最大的功臣。龙乐豪院士曾多次展示过长征九号方案，重型火箭使用10米直径芯一级和5米直径助推器，分别安装4台和2台500吨级大推力高压补燃液氧煤油发动机，芯二级使用220吨级氢氧发动机，芯三级原定使用长征五号火箭YF-77氢氧发动机的真空版，但YF-77发动机性能不高，目前已经改为使用4台新研制的25吨级高性能氢氧发动机，它的真空比冲提高到460秒，媲美美国最好的RL10B-2型氢氧发动机。

龙院士2016年公开的长征九号系列构型，这样的巨无霸除了运力达标，运载系数相当难看

龙院士对外公开的长征九号方案是个巨无霸，它的起飞质量高达4137吨，推力为5873吨，拥有140吨的近地轨道运力和50吨的奔月轨道运力，运载能力和美国SLS基本相当。然而这个版本的长征九号综合水平实在不算多高，当年美国战神五号火箭质量也不过是3704.5吨，而它的近地轨道运载能力可达187.7吨，运载系数比长征九号高得多。战神五号或是SLS火箭是美国最新的重型火箭，中国火箭运载系数输了不丢人，问题是50年前的土星五号也比长征九号强太多，土星五号火箭起飞质量不足3000吨，但奔月轨道运力也达到了50吨，这就实在尴尬的很了。

2017年10月的方案，第二级改为高压补燃氢氧发动机，通过提高发动机性能提高整体性能

话说回来，中国运载火箭设计经验和能力先天不足，无暇在运载系数这种细枝末节上与美国争锋。最新公开的长征九号方案芯二级又有了巨大的变动，原来的燃气发生器循环氢氧发动机，已经改为性能更高的分级燃烧/高压补燃循环氢氧发动机。氢氧发动机本来比冲就高，改为高压补燃循环后比冲更能提高到450秒左右，比原定的430秒提高了一个档次。220吨级的高压补燃氢氧发动机，无论是推力还是比冲上都堪称中国的SSME（航天飞机主发动机），这意味着长征九号火箭综合性能有望达到更高的水平。

我们童年时代都听过嫦娥奔月的故事，期待载人登月的中国梦和月球梦早日实现！

根据最新透露的消息，中国航天科技集团还在继续完善长征九号重型火箭的设计，未来有望在2019年6月向国防科工局提交报告。如果长征九号火箭能在建国70周年正式立项，2030年前后有望实现首次发射，承载和实现中华民族飞天奔月的千年梦想！