模块通用、追求复用，重型火箭踏上新征途

科技 2024-11-18 11:31 北京

11月5日，据媒体公开报道，航天科技集团一院透露，我国重型火箭研制采用模块化、通用化、系列化发展思路，形成了三级串联构型、两级串联构型、两级完全重复使用构型。这一消息标志着我国在重型火箭研制领域迈出了坚实的步伐，展现了重型火箭的新特征和发展趋势，必将为国际重型火箭技术发展带来新的启示。

纵观近年来国外重型火箭的研究和发展历程，外界不难发现一些突出特点。

首先，为了确保将更重的载荷送入太空，重型火箭需要具备强大的推力，这就对动力系统技术提出了极高的要求。例如，美国太空发射系统重型火箭芯一级采用了4台RS-25发动机，加上高性能助推器驱动，起飞推力超过4000吨，设计足以支持载人登月与深空探测任务。而即将迎来第六次试飞的“星舰”通过第一级并联安装33台发动机（未来有可能增加到35台），实现了起飞推力7500吨，未来更有潜力突破1万吨。

即将进行第六次试飞的“星舰”组合体

其次，重型火箭由于体积庞大、载荷沉重，为了确保在发射过程中的稳定性和安全性，其结构设计势必会更加精细和复杂，大型部件、特殊部件的加工难度显著增大。

再者，随着技术进步和观念更新，商业航天蓬勃发展，火箭回收复用逐渐成为主流趋势，有助于重型火箭大幅降低发射成本、提高发射效率，对于未来航天商业化发展具有重要意义，同时引发了材料体系变化。

例如，美国SpaceX公司依靠猎鹰9火箭和猎鹰重型火箭实践应用，成功验证了大量发动机并联、芯一级或助推器回收复用的技术路线，又推进采用不锈钢箭体的“星舰”快速迭代试飞。作为迄今体积最大、推力最强的实用化火箭系统，“星舰”已成功回收了第一级，正在向两级全面回收的目标努力，为大规模投送近地轨道载荷和登月、探火等任务验证技术。

事实上，我国重型火箭采用模块化、通用化、系列化发展思路，与上述国际趋势相契合，又体现了某些独特优势：模块化设计使重型火箭的各个部分可以独立研发、生产和测试，然后根据不同的任务需求进行组合，提高了研发、生产效率；通用化则保证了不同型号的火箭之间可以共享一些通用的部件和技术，降低了研发成本和维护难度；系列化发展思路有助于我国重型火箭形成一个完整的型谱，满足从近地到深空的不同轨道上各类探测任务需求。

值得注意的是，在我国重型火箭的系列化型谱中，三级串联构型具有重要意义。这种构型的重型火箭可以将载荷逐级加速，达到更高的速度和轨道高度，适用于深空探测等需要高能量的任务。例如，在火星探测、小行星探测等任务中，三级串联构型的重型火箭将发挥重要作用，为我国深空探测事业提供强大的基础支撑。

相比之下，两级串联构型的重型火箭侧重于近地轨道任务，其低轨运力大，可以满足大型空间基础设施建设、巨型星座组网等任务需求。另外，通过取消三子级，简化了重型火箭的结构，有望提高发射的可靠性和效率。

至于两级完全重复使用构型，更是我国重型火箭技术的一大突破。这种构型的重型火箭服役后，将促使我国航天运输领域取得重大进展，大幅降低进出空间的成本，提升进出空间的效率。更进一步，通过努力攻克对二子级轨道再入、重复使用等关键技术，我国重型火箭将具备大规模航班化空间运输能力，为未来的空间开发和利用奠定坚实的基础。这不仅对于我国航天事业具有重要意义，也将为全球航天商业化发展提供新机遇。

我国重型火箭两级完全重复使用构型首次亮相中国航展

从技术发展趋势来看，我国重型火箭的研制体现了一系列鲜明特征。

其一是智能化技术普及应用。随着人工智能、大数据等技术不断发展，重型火箭的设计、制造和运行过程中将越来越多地应用智能化技术。例如，通过对重型火箭的飞行数据进行实时监测和分析，可以及时发现潜在的故障和问题，并采取相应的措施进行预防和处理，提高重型火箭的可靠性和安全性。

其二是材料技术不断创新。为了满足重型火箭的高性能要求，新型材料的研发和应用将成为未来发展重点。一方面，重型火箭将在材料体系选用上积极创新，降本增效。另一方面，高强度、耐高温、耐腐蚀的新型复合材料将应用于某些结构件、发动机等，提高重型火箭的整体性能和寿命。

其三是坚持绿色环保的发展方向。科研人员将不断研究应用更加环保、高效的推进剂，减少对大气层内和空间环境污染。同时，在重型火箭设计和制造过程中，科研人员也将更加注重低成本技术应用，实现可持续发展。

总之，在国际航天竞争日益激烈的背景下，我国重型火箭技术不断发展和突破，将为我国在太空探索、空间开发等领域赢得更大的话语权和更显著的竞争优势。相信在不久的将来，我国重型火箭将在宇宙中绽放耀眼光芒，为人类航天事业做出更大的贡献。

本文原载于《中国航天报·飞天科普周刊》

文/钱航

编辑/靳晴

审核/杨建杨蕾

监制/索阿娣

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