近期,中国航天领域动作频频,一系列发射活动与重大项目规划引发广泛关注。在发射方面,6月1日下午4时40分,航天科技集团商业火箭有限公司的长征十二号乙遥一型运载火箭,于东风航天创新试验区商火研试工位腾空而起,成功将太空互联网千帆星座第10组卫星送入预定轨道。仅仅三天后,6月4日晚7时30分,太原卫星发射中心又迎来重要发射任务,长征六号改火箭搭载千帆卫星星座极轨第11组卫星顺利升空。而就在明天,海南文昌卫星发射中心将再次成为焦点,长征五号遥十一型运载火箭将在这里发射千帆星座第12组卫星。这一系列发射活动表明,中国在太空互联网建设领域正加速发力,与马斯克的“星链”形成直接竞争态势。
除了这些发射任务,海南文昌航天发射场相关征地文件也引起了航天迷们的极大兴趣。一份《文昌运载火箭基地项目招标》文件从侧面证实,文昌航天发射场正在为新型运载火箭的总装测试厂房、预定发射工位等开展征地拆迁与项目建设招标工作。目前,海南文昌航天发射场已有三个发射工位和配套总装测试厂房,分别保障长征五号、长征七号系列以及民营商用运载火箭公司的发射需求。正在建设的是长征十号的总装测试厂房与发射工位,该工位将服务于2028年前后中国载人登月工程。现有的四个总装厂房和工位基本能满足2030年前后中国多数航天发射需求,而此次计划在2030年后建设的新厂房与发射工位,是为传说中的重型运载火箭长征九号准备的。
从文件中披露的厂房信息以及预定组装的运载火箭信息来看,此次要建设的厂房堪称规模空前。厂房总面积高达11万平方米,是一座巨型联合工厂,包含总装测试区、部装测试区以及配套的动力电站、变电系统和消防系统等部分。仅这三个部分的面积就超过了中国现有所有火箭总装测试厂房。更令人惊叹的是厂房高度,新建设的火箭总装厂房高达100米以上,相当于三十多层楼,仅用于移出火箭的大门就高达85米,这是人类自美国阿波罗计划后建设的最大单体火箭厂房大门。从这些数据不难推断,在这座厂房里组装的火箭,将使长征五号、长征十号等火箭相形见绌,成为中型火箭。
这座巨型火箭总装厂房无疑是为我国新一代重型运载火箭长征九号的部装、总装、测试、移出等工作提供保障。从功能分区来看,火箭总装厂房设有多个分区,包括整流罩、各级火箭部装和总装测试区,还为可复用的第一级火箭准备了回收后的复用检修区域。长征九号的设计尺寸十分惊人,该总装厂房不仅规划了一级部装、总装、测试以及回收复用区域,还设计了二、三两级火箭的部装、总装测试区。2024年珠海航展上展出的长征九号模型显示,其总体对标马斯克的“星舰”。“星舰”采用一级火箭直接加“星舰”飞船的构型,第一级火箭长70米,安装有33台Raptor火箭发动机。而长征九号在部装和总装厂房里设置第二级和第三级总装车间,这在火箭设计中较为罕见。从图纸可知,长征九号为第二级、第三级预留的装配直径在11米左右,与第一级直径相当。若加上第二级、第三级,意味着长征九号的某些构型将是一个高度大于150米的巨型火箭,其长度和体积将超过马斯克的“星舰”、重型猎鹰、NASA的SLS,甚至人类历史上最大的火箭土星五号。
该总装厂房还为长征九号的某个整流罩构型设计了总装空间。从整流罩预留的空间来看,这是一个直径约为15米,长度约为37米的巨大整流罩,内部空间足以容纳一架歼 - 20战斗机。这个整流罩的直径和尺寸超过了马斯克的“星舰”轨道器,比美国当年登月用的土星五号火箭整流罩也大出不少。若无意外,这将是人类历史上尺寸最大的火箭载荷整流罩,该纪录或许能保持到21世纪50年代下一代重型运载火箭出现。
综合各方面信息推测,将在21世纪30年代首飞的长征九号运载火箭,可能拥有多种构型。包括类似于“星舰”的一级加一个轨道器构型、一级加上一个巨型整流罩的构型、三级加上一个巨型整流罩构型。在最大构型时,火箭高度可能高达180米左右,最大起飞重量超过7000吨。其中第一种构型全箭可复用,第二种构型第一级可复用、整流罩入轨后抛弃,第三种构型第一级可复用、第二级和第三级以及整流罩入轨后抛弃。考虑到厂房的建筑尺寸和总装能力,长征九号的总装可能采取类似“星舰”的办法,各级在车间内总装,然后分别转运至发射台塔架再重新起吊组装。
如此巨大的长征九号火箭,尤其是体积最大的三级构型,180多米的长度和7000多吨的重量,犹如将一艘052D型驱逐舰直接发射上太空,充满了科幻色彩。而这样的大火箭,有着重要的任务使命。首先,它将直接服务于近地轨道互联网卫星星座的建设任务。目前,长征十二乙、长征五号、长征六号甲以及各种商用火箭在发射中科院千帆星座时已略显吃力,运力不足的问题逐渐凸显。后续千帆星座以及中国其他近地轨道互联网星座建设,需要发射的卫星数量超过8万颗。而且互联网星座迭代到第二代、第三代后,发射的卫星单个重量将超过1吨,不再是星链第一代卫星那种数百千克的小立方星。单靠现有的长征五号、长征十二号乙以及商用火箭,难以满足2030年代后大量发射、补充发射卫星的需求。长征九号这种近地轨道起飞重量大于6000吨,载荷能力大于150吨,且可复用、发射频率高的重型火箭,届时将发挥重要作用。马斯克曾表示未来星舰可做到每年百万吨级的入轨能力,以长征九号单次运输150吨载荷、每年发射50次的频率计算,单枚火箭每年实现6000到7000吨级的运力并非难事,若要实现百万吨级运力,则主要取决于需求和发射场的建设能力。
其次,长征九号还将服务于我国的载人登月任务。目前,2028年到2030年左右的月球任务已确定使用长征十号载人登月构型加上梦舟飞船登月型实施,单次登月任务需进行两次发射并实施月球轨道交汇对接。但按照预先规划,我国的月面任务不仅局限于类似阿波罗任务的月面突击,还要建设月球轨道空间站、月面科研站。单靠长征十号的运力难以完成这些任务,运输次数将多得惊人。因此,必须使用长征九号二级不可复用或三级不可复用构型来实施相关任务。长征九号二级不可复用构型,进行在轨加注后基本可将30吨左右的载荷运输至月球轨道;若使用最为庞大的三级构型,估计可将100吨左右的载荷运输至月球轨道,这相当于在月球轨道再建设一个天宫空间站,同时还能满足建设30吨级月面科研站的任务需求,实现有人在月面的长期驻守,改变阿波罗计划登完就走的局面。不过,从实现时间来看,我国的月面科研站若要建立并运作,大约还需十年时间。






