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[原创]研制中间运力型火箭是中俄实现与美国同步载人重返月球的唯一有效途径

研制中间运力型火箭是中俄实现与美国同步载人重返月球的唯一有效途径
第一节,中国与俄罗斯必须紧跟美国载人重返月球的步伐。
目前美国NASA已经向美国政府高层提出要在2029年实现美国载人重返月球的新目标。

NASA之所以从早期的要实现载人登陆火星的“远大目标”退回到登陆月球,核心的原因也“没钱”。以目前美国NASA每年那区区200多亿美元的预算开支,要实现载人登陆火星注定还不知道要拖到那一个“牛年马月”。

而且跌跌撞撞与扯皮反复了那么多年时间(美国的星座工程已经接近实施了15年的漫长时间了,比冷战时代的阿波罗工程的进度还要拖泥带水得多),现在好歹美国的SLS巨型火箭与猎户座载人飞船都已经快接近研制完成。NRHO国际深空站的预研建设也在稳步推进之中。
虽然实施载人登月看来是个小目标,但也好过让已经接近研制完成的SLS巨型火箭与猎户座载人飞船又“白白抛弃于一边”。反正“闲着也是闲着”,NASA下属的几大研究中心与波音、诺格、洛马等几大宇航公司那十几万张嘴还是要吃饭的。都必须要“找点事干”。
因此NASA现在放弃遥不可及的载人登陆火星目标,转而重新实施在当前经济与技术上都更为成熟可行的载人登陆月球工程,都完全是水到渠成与理所当然的事情。毕竟NASA也必须从白宫与国会那里努力争取更多的资金分配,如果总是提出些“不着边际与飘渺虚幻”的遥远愿景目标,要想成功抢到更多的政府预算也“很难”。
而“大国生存就有大国的法则,帝[国运行就要有帝国的潜规律”。美国人搞了NRHO深空站,并又计划要在2029年实施载人重返登陆月球的新目标(具体实现的时间恐怕也会出现拖延,但大方向不会变了)。中国与俄罗斯作为世界大国自然无论如何都是必须要“跟着上”的。
这可是没有什么道理可说的,别人有的东西“我(特指同时期的其它世界大国)”也必须要有。
世界大国间的“跟随战略主义”是从近代大航海时代开始(即从十五世纪葡萄牙帝国的亨利王子拉开全球航海殖民探险时代开始),就一直延续到今天的“帝国竞争游戏传统(详见《高凉陈君文集精选》一书)”。而凡是不能够紧紧地跟上其它帝国的扩张前进步伐的同时代帝国,最后都通通在无情的竞争角逐中被彻底地淘汰出局了。
这一帝国竞赛游戏的彻底参与失败者,其中就有着明帝国、西班牙帝国、奥斯曼土耳其帝国、奥匈帝国与清帝国这些如雷灌耳的历史大名字。
当然,无论是美国还是中俄,要独立实施载人登月工程都还要花很多的钱。而且现在又不是阿波罗时代,也没有“只争朝夕”的急迫时间压力。“有钱”就快几年执行、“没钱”就推迟几年实施,也完全没有任何问题。但却都必须要去做,“大国的游戏”是世界大国的都终归是必须要去主动参与的。只要“你”一逃跑回避,“你”的世界大国地位也会跟着你的逃跑一齐彻底玩完。
对于今天的中国与俄罗斯而言,要跟上当前美国载人重返月球的步伐。研制中间运力型火箭无疑是最为简单快捷的技术路径了。
反正通过NRHO深空站进行“集合与中转”的载人登月路径已经成为二十一世纪的历史潮流。美国人计划这样干,中国人与俄罗斯人也没有理由不这样干。反正谁的钱也不是大风吹来的,能省则省。既然能够通过NRHO深空轨道站的方案“拼凑折腾”下,也能够实现中国与俄罗斯的载人登月工程,那么就完全没有必要再去冒其它的大风险了。
反正都是为了显示二十一世纪早期岁月“中国与俄罗斯在月球存在”的历史产物。为了未来千年、万年后的地球人类后代,在写“出地球记”、“出月球记”,乃至“出火星记”之类星际文明史诗时,都必须添加上“中国与俄罗斯的名字那样(如以色列人的历史史诗《出埃及记》,都必须添加上“迦南、以色列与埃及之类当时的国家名字那样)”。研制中间运力型火箭,再通过NRHO深空站“集合与中转”的技术方案,再来实施未来的中国与俄罗斯的载人登月工程都绝对具有最为现实的历史意义。
[face=Times New Roman]第一节,

[/face]中国最现实的中间运力型火箭研制方案。

高凉陈君就认为下面这一构型的中间运力型火箭,是中国最具研制实施价值的载人登月火箭方案。
4,长征五号重型火箭的“第三次终极升级版”,公元 2035年研制完成。

即使用 4 YF77氢氧发动机并联研制长征五号火箭的全新主芯级, YF77氢氧发动机的持续工作时间也提升到 460秒的程度。火箭主芯级的长度也将提升到 66米的水平,加上YF75D低温上面级与整流罩之后,火箭总长度将达到 105米的巨大高度。同时再使用 7 YF100煤油发动机并联研制全新的 5米直径巨型煤油助推器。在海南文昌航天发射场则建设全新的火箭组装中心与移动发射塔。

如此捆绑 2 5米直径巨型煤油助推器的起飞总推力将达到 50*4+120*7*2=1880吨。 GTO运力将提升到 30吨的水平, GEO运力将提升到 12吨的水平, LTO运力则提升到 17吨的水平。再通过 NRHO深空站“集合与中转”的技术演进路径,完全能够承担起实施中国载人登月工程的重任。

这个方案显然能够实现 GEO运力 10吨的愿景目标。而且高速任务使用“专门特制上面级”也不是不可以,如果未来 GEO运力达 10吨的任务需求很多,中国政府就有足够的动力去研制专门的特制上面级火箭了。否则美国人 SLS巨型火箭“套用”德尔塔 4火箭的 DCSS低温上面级,胡乱应付下的现象也会在未来中国的超级版长征五号火箭的身上出现。”
高凉陈君认为这一构型火箭的研制,已经完全考虑了“方方面面”势力的利益诉求。
1,

氢氧发动机研制部门。

由于YF77 YF75D氢氧发动机还继续使用,京 11所与 211厂没有任何利益损失。

2 YF100煤油发动机研制部门。

YF100煤油发动机一样继续使用,航天六院的利益也没有任何影响。
3,
一院与八院。
并联了 7 YF100煤油发动机研制新的 5米直径巨型煤油助推器,这注定也是好大的一笔投资了,日后要研制“可重复使用”的助推器(乃至新火箭)都完全可以。

转载请注明出自铁血tiexue.net, 本贴地址: http://bbs.tiexue.net/post_13247933_1.html
延伸阅读: 殷罡 伪娘 超自然能力
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      2018/9/30 14:27:45

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      高凉陈君的这个远征常温上面级+神舟载人飞船的设想灵感就是来源于联盟载人飞船+布雷加特常温上面级组合。如果由于“种种问题”无法使用,那就只能够放弃了。
      以执行NRHO深空站的载人往返飞行任务为例,假设搭载2个宇航员,可最大支持独立飞行15天(以留有回旋的余地)来计算。那么这个“NRHO轨道版的神舟载人飞船(俄罗斯的则是NRHO版的联盟载人飞船)”的重量边界到底有多大呢?!总重量设定为13吨如何?!
      而且在2030年之前,无论是中国还是俄罗斯,能够前往NRHO深空站的载人飞船也只能够基于神舟飞船与联盟飞船来升级改进了。核心的原因就是设想研制的下一代载人飞船的“月球版”重量都在20吨以上。但中俄两国要在2030年之前研制出LTO运力达20吨以上,并达到载人发射标准的准巨型火箭难度极大。
      与之相反,无论是中国还是俄罗斯,在2030年之前(中国基于长征五号火箭的平台研制出超级版长征五号火箭、俄罗斯基于RD170巨型发动机的基础研制联盟5火箭)要研制出LTO运力达15吨“关键节点区间”的中间运力型火箭来,都是完全可行的事情。
      [size=10.5]
      [size=10.5]1,高凉陈君的[size=10.5]LTO运力达[size=10.5]12吨只是“最低标准”而已,如果[size=10.5]LTO运力达[size=10.5]15吨是“最佳标准”,未来就可以按[size=10.5]LTO运力[size=10.5]15吨区间进一步具体细化中间运力型火箭的设计方案了。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5]2,那怕是货运飞船,也不能够使用电推来转移轨道,日本的[size=10.5]NRHO版的电推转移[size=10.5]HTV货运飞船设想方案根本就是个“异端”。一旦日后[size=10.5]NRHO深空站的宇航员出现伤病,要着急等待来自地球的药物救命,就有日本人的“好戏”看了。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5]3[size=10.5]LTO运力[size=10.5]13吨到[size=10.5]LTO运力[size=10.5]20吨之间,表面上看起来只是相差了[size=10.5]7吨的运载能力水平。但在地球上起飞发射时,实际上却是等同于中间至少相差了一枚阿里安[size=10.5]5、宇宙神[size=10.5]551[size=10.5]H2B重型火箭的巨大规模。[size=10.5]
      [size=10.5]
      无论如何,[size=10.5]NRHO深空站都是一个“距离今天地球人类社会”非常遥远的行星际空间的产物了,与今天地球上运行的[size=10.5]LEO轨道空间站根本就不是一个层级的东西。象[size=10.5]LTO运力[size=10.5]20吨,对应于地球上[size=10.5]LEO轨道的运载能力已经在[size=10.5]80吨的水平以上了。[size=10.5]
      [size=10.5]
      而且[size=10.5]LTO运力达[size=10.5]20吨以上的中间运力型火箭,其在地球表面上的起飞质量都接近[size=10.5]2000吨的庞大规模了,这实际上等同于“一次性”就要将一艘[size=10.5]056护卫舰级别的巨大重量发射飞离地球。[size=10.5]
      [size=10.5]
      一句话,[size=10.5]NRHO深空站时代的主力火箭,“再小”也注定小不到那里去的。质子、阿里安五、[size=10.5]H2B、宇宙神[size=10.5]5乃至德尔塔[size=10.5]4H火箭在“中间运力型火箭”称霸的时代已经完全不够看了。没有高度接近[size=10.5]100米、起飞质量接近[size=10.5]2000吨的准巨型火箭,地球上的其它国家还真的玩不起[size=10.5]NRHO深空站这个人类行星际生存时代的“第一个大玩具”。[size=10.5]
      [size=10.5]
      4

      NRHO深空虽小,但也注定不是什么便宜货。

      NRHO深空站时代,德尔塔4H火箭(LTO运力10吨)与长征五号火箭(LTO运力82吨)尚属勉强“能用”的水平而已,可以用于发射下“天我座”与进步号级别的货运飞船。
      至于其它的H2B、宇宙神551、阿里安5H3、阿里安6、质子与安加拉5火箭等等,现在甚至连“能用”的水平都难以达到。
      象日本的HTVX货运飞船的NRHO版,发射后如果要在十多天时间内快速到达NRHO深空站。日本人要么就只能够利用美国猎鹰9H火箭来发射,要么就只能够上马研制H3H重型火箭了(3CBC模块的构型都未必能够将HTVX货运飞船快速送入NRHO轨道)。
      还是那句话,NRHO国际深空站的规模虽然小,但由于距离地球非常遥远,每年的维持成本只怕要远远在目前的国际空间站之上。
      想想下,目前地球上只有德尔塔4H与长征五号规模的火箭才勉强拥有快速前往NRHO深空站的“初始入场券”,而且这两款火箭目前的价格可从来都与便宜不沾边。
      至于LTO运力达15吨级以上的“中间运力型火箭”。连目前美国人的猎鹰9H火箭都还没有拥有入场券。俄罗斯目前设想研制的“规模庞大”的联盟5火箭也才勉强摸到门边而已(联盟5火箭拥有5CBC模块的构型才拥有LTO运力15吨的水平)。而中国的长征五号火箭,也必须经过“拆骨式”的大升级改进,LTO运力才能够达到15吨的水平区间。
      而要研制成功LTO运力达15吨以上的联盟5火箭与超级版长征五号火箭,无论是俄罗斯还是中国,40亿美元的投资什么都是少不了的。
      因此,目前地球人类“堪大用”的NRHO火箭也只有美国的SLS而已。
      一句话,NRHO深空站远远不是想象那么容易就能够“达到”的,未来全面铺面建设之后,无论是美、中、俄还是欧欧洲、日本,都注定还有很多的“大坑”与难关必须一一闯过。
      当然,这也是地球人类走向行星际生存时代,在童年岁月所必须付出的代价。
      [size=10.5]
      [size=10.5] 陈天(高凉陈君)[size=10.5]
      [size=10.5]
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      2018-10-1

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      2018/10/1 11:53:31
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      根据美国当年的大力神4H火箭的演进发展方案推测计算,如果中国使用4YF100K“高空版”煤油发动机并联研制5米直径的“空中点火”版本的新长征五号火箭主芯级,再使用4YF75D发动机并联研制大型的低温上面级(研制YF77氢氧发动机的高空版本还需要更多的时间与经费投入)。
      捆绑6500吨推力的大型固体燃料助推器后,其LEO运力将能够达到50吨左右,GTO运力能够达到22吨左右,LTO运力也能够达到12吨左右。
      因为在冷战时代,美国著名的马丁—马丽埃塔公司就曾经向美国政府推荐过研制“大力神—野蛮人”重型火箭的设想。其具体的设计方案就是要使用4LR87发动机并联研制全新的主芯级火箭,再捆绑2枚航天飞机级巨型固体燃料助推器(或者4UA1207大型固体燃料助推)。如此升级改进后,这一款火箭的LEO运力也能够达到40吨左右,原计划是要用来发射冷战时期美国国防部的“军事载人空间站”的,但最后由于“种种原因”无果而终。
      坦率而言,高凉陈君对美国人的这一款“大力神—野蛮人”重型火箭研制方案记忆深刻,也是我构建“中间运力型火箭”应用理论的最重要早期启发来源之一。
      1,中国的长征五号改进型火箭
      每枚500吨级推力的大型固体燃料助推器均重260吨(马氏体钢壳体),长度为35米左右。并联4YF100K高空点火版发动机研制的主芯级火箭,重420吨,长度也为35米左右。并联4YF75D氢氧发动机研制的大型低温上面级重达78吨,长度为22米左右。整流罩则定为20吨左右。
      A,捆绑4500吨级大型固体燃料助推器。
      这一构型火箭的总起飞推力为500*4=2000吨。
      火箭总重量为260*4+420+78=1538吨(不计算载荷与整流罩重量)。
      长度为35+22+20=75米。
      起飞推重比为127左右。LEO运力为35吨左右,GTO运力为16吨左右,LTO运力为9吨左右。
      B,捆绑6500吨级大型固体燃料助推器。
      这一构型火箭的总起飞推力为500*6=3000吨。
      火箭总重量为260*6+420+78=2058吨(不计算载荷与整流罩重量)。
      长度为35+22+20=75
      起飞推重比为145左右。LEO运力为50吨左右,GTO运力为22吨左右,LTO运力为12吨左右。
      2,美国当年的“大力神—野蛮人”重型火箭。
      A,捆绑2枚航天飞机级巨型固体燃料助推器(早期版本)。
      1300*2=2600吨起飞推力。
      B,捆绑4UA1207大力神700吨级大型固体燃料助推器。
      700*4=2800吨起飞推力。
      当然,参考美国大力神4H火箭的起飞状况,如果长征五号火箭的超级改进版捆绑了6500吨级大型固体燃料助推器之后,在固体燃料助推器工作末尾时火箭的G数将会非常之高。这个问题必须妥善解决好才能够用于发射月球版本的神舟载人飞船。
      但这一款火箭的研制也带来了另外一个重大的好处。由于这一款火箭的长度本身并不高,只有75米左右(与美国的德尔塔4火箭相差不大),在执行NRHO轨道发射任务时,完全可以再增加一个可以长时间留空(10天左右)与多次点火的“远征常温上面级(10吨左右)”。这样目前版本的神舟载人飞船的推进舱根本不必进行重大改进就可以立即用于执行NRHO轨道的飞行任务了。
      再考虑到目前国际NRHO深空站的舱段平台重量普遍只有10吨左右的客观现实。这一款火箭与“远征常温上面级”搭配后用于发射中国的NRHO深空站的舱段就再好不过了。象目前中国的天宫一号空间实验室那样大小的东西,“一箭”就可以直接发射入NRHO轨道。
      至于并联7YF100煤油发动机来研制5米直径的巨型煤油液体助推器的发展计划,的确完全可以等到中国未来的NRHO深空站建设完成之后(即2030年之后),再来上马立项研制。
      之后再用来发射中国的月球载人登陆舱,毕竟其LTO运力高达17吨的水平,用于发射中国的载人登陆舱就再好不过了。
      如果YF100煤油发动机未来还能够再进行一次“中期推力提升计划(即象俄罗斯质子火箭所使用的RD253发动机、美国猎鹰9火箭所使用的梅林1发动机的中期演进升级计划那样)”,也将YF100煤油发动机的推力由目前的120吨提升到150吨的水平区间。
      那么未来每枚5米直径的巨型煤油助推器的推力将会提升到150*7=1050吨的水平,捆绑2枚这种水平的液体助推器后,超级版的长征五号火箭的LTO运力就完全足以提升到20吨以上的水平区间。
      当然,中国未来是否会研制YF100煤油发动机的“150吨增推版”,就看“各方势力”的权衡、妥协与角逐了。

      2018/9/30 23:37:42
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      [size=10.5]3,

      固体燃料火箭部门。[size=10.5]

      [size=10.5]
      [size=10.5] 并联[size=10.5]4[size=10.5]YF77氢氧发动机研制超级版的长征五号火箭主芯级后(极象美国换了发动机的德尔塔[size=10.5]4火箭),为了照顾中国固体燃料工业部门的未来利益。在研制[size=10.5]GTO运力[size=10.5]7[size=10.5]12吨区间的火箭时,中国政府完全可以投资研制一款推力仅仅为[size=10.5]120吨(或者[size=10.5]240吨,即“[size=10.5]2段式”固体燃料助推器)区间的固体燃料助推器,来“搭配”超级版长征五号火箭使用。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5] 至于“一次性”的[size=10.5]3[size=10.5]35米直径的[size=10.5]YF100煤油发动机的液体助推器就可以逐渐停产掉,最后改为只生产[size=10.5]5米直径的“可重复使用”的巨型煤油助推器来与超级版的长征五号火箭搭配使用就了事。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5] 总结,今天的中国俄罗斯都拥有与美国同步实现载人重返月球的现成经济技术能力。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5] 通过研制超级版的长征五号火箭与走[size=10.5]NRHO深空站“集合与中转”的技术路径,无论是美国还是中俄,都能够走出一条真正的“多、快、好、省”的载人登陆月球的全新路径来。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5] [size=10.5]LTO运力[size=10.5]15吨左右的中间运力型火箭,无论是今天的中国还是俄罗斯,要研制成功也都是易如反掌的事情。这与要研制阿波罗时代土星五级别的巨型火箭,均要面临巨大的经济投资与研制技术压力有着本质的不同。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5] 因此在未来十几年时间内,要想与美国同步实现载人重返月球的目标。无论是中国还是俄罗斯,研制中间运力型火箭(即“准巨型火箭”)都是唯一可行的现实途径,没有之一。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5] 陈天(高凉陈君)[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5]

      2018-9-30

      [size=10.5]

      2018/9/30 14:30:34

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