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[原创]纵论俄罗斯载人登月火箭的研制技术路径

俄罗斯的联盟 5 火箭(最后的名字到底叫什么都只是一个技术性问题)最后抛弃氢氧上面级也算是有“自知之明”,俄罗斯人的氢氧发动机“科技树”已经中断了三十多年,加之国家又穷又弱,俄罗斯人实际上已经没有经济实力重拾氢氧发动机的科技树。
但由于 RD170 RD180 煤油发动机实力强大,即使没有使用氢氧上面级火箭,俄罗斯要“堆出”一款 LTO 运力 15 20 吨区间的中间运力型火箭来还是完全没有问题的。

现在非常重要的因素是美国的猎鹰 9H 与“新艾伦”火箭的“完全可重复使用版本”的 GTO 运力也都处于 13 15 吨位的区间,折算为 LTO 运力也是处于 8 11 吨的区间。这就意味着未来美国的两款主力商业运载火箭(可重复使用版本)也只能够发射下联盟载人飞船、进步货运飞船、龙式货运飞船与天 座货运飞船级别的载荷进入 NRHO 轨道。

而“一次性”使用的火神与“欧米伽”这两款火箭的 LTO 运力也一样是处于是 8 11 吨左右的区间。

因此,高凉陈君认为未来 NRHO 国际深空站的人员常驻规模与最终运行轨道现在由于参与建设与运营的各款主力火箭的运力开始明朗化,也逐渐“固定”下来了。

至于登陆月球表面的载人登月舱的规模大小,也就只能够由 SLS 火箭运力的大小来确定,如果美国政府未来 20 年内决定不再研制 SLS 火箭的“第二阶段升级版本”,美国人未来也只能够实现阿波罗飞船级别的载人登陆任务,再大的规模就难以进行了。

当然,由于通过 NRHO 深空站“中转与集合”来实施载人登月任务,俄罗斯、欧洲与日本都能够实实在在地贡献到自己的力量。由其是俄罗斯人的联盟载人飞船与进步货运飞船也真正能够用于 NRHO 国际深空站的日常运营使用。因此未来 20 30 年内,美国及其国际伙伴至少每年能够维持 1 次(乃至 3 次)的月面载人登陆飞行。

至于建设月面驻人科学考察基地,那怕是美国、俄罗斯、欧洲与日本联手,估计时间也要拖到 2050 年之后才会真正上马实施进行。

以火箭运力大小来“圈定推测”未来国际月球载人登陆规模的大小,其实在地球上就有着现成的分析案例,那就是国际空间站的最终演化建设进程。其实当年国际空间站就是基于俄罗斯质子火箭与美国航天飞机运力的规模大小来设计与建设的(即最终质子火箭与航天飞机的运力大小也“圈定固化”了国际空间站规模的大小与建设演进方向)。

现在美国带头建设 NRHO 深空站,由于 SLS 火箭的“初始版”运力就只有那么大了,而且现在美国政府对是否投资研制运力更大的升级版 SLS 火箭的态度“相当不明朗”。至于俄罗斯,其新载人登月火箭由于抛弃了氢氧上面级, LTO 运力未来最终能够达到 20 吨的区间就已经要“烧高香”了。因此俄罗斯人的“联邦载人飞船”的建设研制,未来也十有八、九要抛弃停止掉。

现在的发展态势已经非常明朗了,美国、俄罗斯与中国未来都明显不想为载人登陆月球“花太多的钱”,也都是指望使用 LTO 运力 20 30 吨区间的火箭来“胡乱应付”下就了事。因此建设 NRHO 深空站就已经成为唯一的可行方案了(而且也只有建设 NRHO 深空站, ULA 、太空探索公司、诺格系统公司与蓝色起源公司的新型商业运载火箭也才有机会使用得上)。

因为大家都“非常懒了”,都是在做一天的和尚撞一天的钟。如果未来小行星不撞击地球,人类未来一、两百年内也大概率只会围绕着“地月系”转转就了事。

如此的进展缓慢与拖踏,尽管比较令人失望,但也总算好过“止步不前”了。

第一节,俄罗斯人已经缺乏独立实施载人登月工程的经济实力。

俄罗斯人现在连研制载人登月级别的中间运力型火箭的经费也是“朝不保夕”、有了上顿没下顿,因此未来也注定只能够围绕着联盟载人飞船与进步货运飞船的“月球改进版”来转了。而要将联盟载人飞船的“月球版”与进步货运飞船的“月球版”送入 NRHO 轨道,拥有 LTO 运力 12 14 吨级别的火箭就已经绰绰有余。

同样,由于俄罗斯人拥有现成的 RD170 RD180 RD191 煤油发动机可以使用,要研制出 LTO 运力达 13 14 吨的火箭,有没有氢氧上面级火箭都完全都无所谓了。

俄罗斯的国力已经衰落得非常利害了,在载人登陆月球工程上再想“全面开花”显然已经完全不可能。因此只能够“有所为有所不为”。也就是说必须“紧紧围绕”联盟载人飞船与进步货运飞船研制出月球版,之后再研制一款能够将这两款飞船独立送往月球 NRHO 轨道的中间运力型火箭。这样未来俄罗斯人就有充足的资本来与美国、中国“讲数”,即未来中美两国谁对俄罗斯国家“好(给的油水足、合作条件优秀)”,就选择加入谁的那一方来“合伙实施载人登月工程”就了事。一旦如此,未来中国与美国政府都会千方百计拉拢巴结俄罗斯人的。

而俄罗斯人现在还存在研制重达 25 吨级的月球版“联邦载人飞船”的企图,这就是还存在要“独立实施进行俄罗斯人自己的载人登月工程”的痴心妄想。但历史将会证明这也只能是一个“妄想白日梦”而已。

坦率而言,“独立自主实施进行载人登月工程”已经不是俄罗斯这一类的国家能够“玩得起的大游戏”了。如果俄罗斯再没有自知之明,再不静下心来甘当美国或者中国实施载人登月工程的“配角合作小伙伴”。那么俄罗斯载人登月火箭的 PPT 方案那怕再改 100 次也依旧没法子研制成功。

因此高凉陈君的态度很明确。俄罗斯人要研制成功 LTO 运力 15 吨左右的中间运力型火箭的确非常容易,俄罗斯国家的经济能力也支撑得起,但如果俄罗斯要指望研制出 LTO 运力达 25 吨左右的中间运力型火箭就非常困难了,而且俄罗斯国家的经济实力也无法支撑得起其的长期运营。

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      2018/11/28 9:00:54

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      经济基础决定上层建筑

      俄罗斯这些年放的卫星不少,前些年下水多少艘航母,多少核潜艇,买多少飞机,但是现在呢,啥也没做成

      原因很简单:没钱

      没钱就别想耍帅,航天是烧钱的大户,没钱是万万不能滴

      2019/1/3 9:04:15
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      [size=10.5]第二节,以俄罗斯的国家体量要长久养活中间运力型火箭非常艰难。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5]以俄罗斯东方发射场或者拜科努尔发射场所处的纬度来分析,不使用氢氧上面级,俄罗斯人要堆出[size=10.5]LTO[size=10.5]运力达[size=10.5]15[size=10.5]吨级的中间运力型火箭,其起飞质量也要[size=10.5]2000[size=10.5]至[size=10.5]2500[size=10.5]吨左右了。这已经要比目前版本质子火箭的重量大上[size=10.5]3[size=10.5]倍了,因此那怕是这种级别的火箭俄罗斯政府要长久养活也不是那么轻松的事情。如果未来俄罗斯参与[size=10.5]NRHO[size=10.5]深空站的建设与运营,每年提供[size=10.5]4[size=10.5]枚这种级别的中间运力型火箭的发射量,按目前质子火箭[size=10.5]1[size=10.5]亿美元一枚的价格来分析,每枚[size=10.5]LTO[size=10.5]运力达[size=10.5]15[size=10.5]吨级的火箭的市场价格什么也要[size=10.5]3[size=10.5]亿美元以上,[size=10.5]4[size=10.5]枚火箭就要价高达[size=10.5]12[size=10.5]亿美元了。再加[size=10.5]2[size=10.5]艘联盟载人飞船(月球版)与[size=10.5]2[size=10.5]艘进步飞船(月球版),合计为[size=10.5]8[size=10.5]亿美元。

      [size=10.5]如此未来一年俄罗斯政府在[size=10.5]NRHO[size=10.5]与载人登月工程上就起码要花费上[size=10.5]20[size=10.5]亿美元的资金了,这对穷困的俄罗斯政府而言绝对不是一项轻松的负担。[size=10.5]

      [size=10.5]
      [size=10.5]这个道理放置于欧洲与日本政府的身上也一样成立(但对中国美国政府这一点经济压力并不算大,也就是一艘[size=10.5]055[size=10.5]与伯克[size=10.5]3[size=10.5]驱逐舰的价钱而已)。所以对于俄、日、欧这三者而言,那怕仅仅参与[size=10.5]NRHO[size=10.5]深空站也远远没有想象中的那么轻松与简单,也都是要脱层皮的“大事”。[size=10.5]

      [size=10.5]粗略计算下,那怕是通过[size=10.5]NRHO[size=10.5]深空站中转进行载人登月,以每年[size=10.5]2[size=10.5]次月球登陆任务,平均欧、日、俄每国仅[size=10.5]1[size=10.5]名宇航员登陆月球(美国[size=10.5]3[size=10.5]名宇航员)。欧、日、俄每年都至少要花费上[size=10.5]10[size=10.5]亿美元的政府投资预算。而美国则至少要多花[size=10.5]20[size=10.5]亿美元以上。一句话,月球不是那么好登陆的。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5]细化分析后,政府主导的载人登月任务基本要[size=10.5]10[size=10.5]亿美元一条票,这要比今天国际空间站的[size=10.5]1[size=10.5]亿美元一条票的价格要贵上[size=10.5]10[size=10.5]倍左右了。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5]一款安加拉火箭就让俄罗斯人搞了二十多年才研制成功,俄罗斯国力的持续衰落局面由此可见一斑。如果俄罗斯人再不能够沉下心来踏踏实实研制一款[size=10.5]LTO[size=10.5]运力只有[size=10.5]15[size=10.5]吨的火箭,还是三心两意、虚度时光,那么这一轮载人登月浪潮将注定没有俄罗斯人的什么事了。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5]其实那个起飞级一共使用[size=10.5]5[size=10.5]个[size=10.5]CBC[size=10.5]推进模块的联盟[size=10.5]5[size=10.5]火箭才是真正符合俄罗斯人国情的载人登月火箭。在当前资金紧张的环境下,先研制全煤油版本的联盟[size=10.5]5[size=10.5]火箭,争取能够实现将联盟载人飞船的月球版送入[size=10.5]NRHO[size=10.5]轨道,能够在未来[size=10.5]10[size=10.5]年内紧紧跟上美国载人重返月球的步伐再说,这也算优先解决了“有无问题”。更重要的是,起飞级使用[size=10.5]3[size=10.5]个[size=10.5]CBC[size=10.5]模块的联盟[size=10.5]5[size=10.5]火箭的[size=10.5]GTO[size=10.5]运力也有[size=10.5]15[size=10.5]吨以上,这在未来通讯卫星大型化的时代中也能够获得大量的使用机会,从而大大降低这一款火箭的持续生存运营压力。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5]至于要研制氢氧上面级来进一步提升这款火箭的[size=10.5]LTO[size=10.5]运力水平到[size=10.5]20[size=10.5]至[size=10.5]25[size=10.5]吨的区间,推迟到[size=10.5]2040[size=10.5]年之后再进行就可以了。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5]如果未来([size=10.5]2050[size=10.5]年后)俄罗斯人真的发了横财之后,也可以研制直径达[size=10.5]6[size=10.5]米的全新第二级(并联使用[size=10.5]4[size=10.5]台[size=10.5]RD191[size=10.5]发动机的高空版),再研制直径同样达[size=10.5]6[size=10.5]米的氢氧第三级(并联使用[size=10.5]5[size=10.5]台[size=10.5]RD0146[size=10.5]氢氧发动机),如此改进后其[size=10.5]LTO[size=10.5]运力要提升到[size=10.5]35[size=10.5]吨区间也不是什么的难事。[size=10.5]
      [size=10.5]
      [size=10.5]反正联盟[size=10.5]5[size=10.5]火箭起飞级使用的[size=10.5]5[size=10.5]台[size=10.5]RD170[size=10.5]发动机的合计推力己经接近[size=10.5]4000[size=10.5]吨,未来改进的潜力大得很。而且联盟[size=10.5]5[size=10.5]火箭的气动布置也比较接近安加拉[size=10.5]5[size=10.5]火箭,研制的技术风险也非常低。至于捆绑[size=10.5]5[size=10.5]个、[size=10.5]6[size=10.5]个[size=10.5]RD170[size=10.5]煤油发动机[size=10.5]CBC[size=10.5]推进模块的设想,由于气动布置非常复杂,技术方案过于激进,其实都是异端了,搞不好[size=10.5]N1[size=10.5]火箭在地狱里也还会向俄罗斯人的新款载人登月火箭招手。而且起飞级使用[size=10.5]5[size=10.5]个[size=10.5]CBC[size=10.5]模块的联盟[size=10.5]5[size=10.5]火箭,末来也有潜力升级为可重复使用火箭(即[size=10.5]5[size=10.5]个[size=10.5]CBC[size=10.5]模块都可以组合成一个整体,方便一齐回收复用)。[size=10.5]

      [size=10.5]陈天(高凉陈君)[size=10.5]
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      [size=10.5]2018[size=10.5]年[size=10.5]11[size=10.5]月[size=10.5]27[size=10.5]日[size=10.5]
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      2018/11/28 9:02:32

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