12月2日凌晨發(fā)射嫦娥三號使用的長征3號乙型(CZ-3B)運載火箭是我國研制的三級捆綁式液體燃料運載火箭,其特點是推力大、運載能力強,通過捆綁液體助推器達到提高同步軌道的發(fā)射載荷,可將5噸以上的有效載荷送入近地點200公里、遠地點3.5萬公里的軌道上,同時也可以用于發(fā)射同步軌道、近地軌道的衛(wèi)星。
橫向上看,CZ-3B運載火箭與美國的宇宙神3A、天頂3SL等在同步軌道的運載能力上相差不大,是一種用于發(fā)射地球、月球探測器的可靠平臺,既然我國具備了發(fā)射月球探測器的能力,并能夠像蘇聯(lián)月球17號那樣把月球車送上月面,那么是否意味著也能將宇航員送上月球表面呢?這就要從最基本的登月方案入手,其直接決定著我們通過何種軌道、使用哪種火箭將宇航員送上月球。美國人是唯一把人類送上月球的國家,而且是上個世紀70年代,阿波羅計劃中土星五號重型運載火箭扮演了重要的角色,其使用了月球軌道對接,完全依賴土星五號近地軌道120噸的強大運載能力一次性將登月飛船送入地月轉(zhuǎn)移軌道。
客觀上說,阿波羅計劃只能為我們提供一些借鑒參考,因為我們無法照搬月球軌道對接方案,即便是未來數(shù)年內(nèi)出現(xiàn)的CZ-5型運載火箭也無法實現(xiàn),該方案對火箭的近地軌道運載能力要求很高,至少要達到120噸,一次性可將50噸以上的載荷送入地月轉(zhuǎn)移軌道,達到這樣的能力就需要發(fā)展百噸推力級的氫氧機,以及更大推力的液氧煤油發(fā)動機。
阿波羅計劃之所以沒有使用基于空間交會對接技術(shù)的地球軌道交會方式,是因為那個時候空間對接技術(shù)并不成熟,美蘇都傾向于研制大推力運載火箭,一次性將有效載荷送入軌道,然而根據(jù)當前的航天技術(shù),我國已經(jīng)掌握了比較成熟的空間對接技術(shù),在缺乏大推力氫氧機的前提下可以通過多次發(fā)射將登月載荷送入地球軌道并進行組裝,然后再前往月球,這樣可以充分發(fā)揮出CZ-2F在載人發(fā)射上的成熟特點,也可以使用到CZ-5火箭相對較大的推力優(yōu)勢。
裝載著阿波羅11號的土星5號火箭于當?shù)貢r間1969年7月16日9時32分在肯尼迪航天中心發(fā)射升空,全世界觀看發(fā)射現(xiàn)場直播的觀眾人數(shù)達到了創(chuàng)記錄的六億人,這一紀錄直到2008年才被北京奧運會的開幕式所打破(10億人)。
參考阿波羅登月飛船的質(zhì)量,我國未來發(fā)展出的登月組合體總質(zhì)量至少在50噸以上,其中大部分質(zhì)量都分配到推進器上,組合式的飛船模塊可以將各個系統(tǒng)的質(zhì)量分割,這樣利用CZ-5或者改進型就能完成發(fā)射任務(wù),充分利用到我國已經(jīng)取得的載人航天技術(shù)成果,比如基于聯(lián)盟飛船的神舟系列擁有更高的安全性和成熟度,可以作為登月任務(wù)中的載人平臺,空間站建設(shè)過程中使用到的空間對接技術(shù),可以用于地球軌道交會方案,嫦娥三號中涉及到的月球軟著陸技術(shù)以及后續(xù)的月面起飛技術(shù)都可以用于載人登月。
如果僅僅依靠目前CZ-5近地軌道25噸的運載能力依然無法滿足登月需求,即便采用安全較高的人員與貨物分離的方式,近地軌道的運載能力也需要提升至50噸以上,因此在進行登月計劃中需要對CZ-5運載火箭進行改進,利用5米直徑的箭體和YF-100、YF-77等技術(shù)再配合推力更大的上面級,甚至可擴大箭體直徑,達到8米以上,才有利于登月任務(wù)的順利進行,或勝任未來建造月球基地的任務(wù)。
備注:從嫦娥三號發(fā)射現(xiàn)場的視頻可以看出,CZ-3B運載火箭的發(fā)射程序主要有起飛、10秒程序轉(zhuǎn)彎、助推器關(guān)機并分離、第一級關(guān)機與第二級分離、第二級關(guān)機并分離、第三級多次啟動和關(guān)機,通過最后的修正后將有效載荷送入軌道。
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