中国航天最后的一块短板即将补齐:火星,我们来了

天舟七号货运飞船

最近二十年,我国航天真是取得了不可思议的非凡成就,但如果说和美国航天还存在什么技术差距的话,无疑是在重型航天发动机领域。

现阶段我国还未有成熟的重型航天发动机,尽管这并不耽误我们未来几年的有人登月计划,但如果想大规模建造月球基地乃至登陆火星,还是需要有重型火箭和其适配的重型航天发动机。

近日,中国航天领域传来振奋人心的消息,长征九号火箭所使用的重型航天发动机YF-215已经完成设计工作,进入研发攻坚阶段,预计将在未来五到八年内完成。

这一进展标志着中国航天技术的又一次重大突破,一旦实现了重型火箭发动机的制造,并成功试飞,那么可以说我们和美国航天的最后的差距也没有了,并且通过在其它方面的反超,使得我国真正成为世界航天第一强国。

龙乐豪院士讲解长征九号

其实早在今年四月份,我国运载火箭与航天工程的权威专家龙乐豪院士就讲座中提到我国200吨级的全流量补燃循环甲烷机YF-215已经完成技术验证,进行了长达千秒的试车工作。

而在最新的西安航天动力研究所的官方介绍中显示,YF-215已完成发动机设计工作,正在进行发动机关键技术攻关,已开始全尺寸产品生产及验证。

YF-215是一款200吨级的液氧甲烷航天发动机,根据中国航天对长征九号的相关介绍可知,未来在长征九号火箭一级将使用30台YF-215发动机,总起飞推力达到6118吨,二级使用2台YF-215发动机,共同提供推进力。一旦这款航天发动机能够成功研发,将大幅提升中国重型火箭的运载能力,满足未来载人登月、月球基地建造以及登陆火星等任务的需求。

现阶段美国在重型火箭和重型火箭发动机方面还处于领先地位,SpaceX公司研制的猎鹰重型运载火箭和星舰系统是目前最具代表性的重型火箭。

猎鹰重型火箭的第一级共使用27台梅林发动机,发射时能产生约227万千克的推力。星舰系统则采用了猛禽发动机,一级使用28台猛禽发动机,总推力约7590吨。

相比之下,YF-215发动机在推力和技术上与猛禽发动机相当,但在数量上略少于星舰的配置。然而,理论上YF-215的全流量补燃分级循环技术使其在效率和可重复使用性方面更具有优势。

美国星舰

目前美国除了梅林和猛禽发动机外,同为200吨级的还有BE-4和RS-25航天发动机、以及正在研发的猛禽2。尽管看起来美国仍然处于领先地位,但在未来较长时间内,中美航天的主力发动机都是200吨级左右,也就是说只要我们解决了“有还是没有”的问题,那么无论是五年还是八年,都不算晚,届时都能和美国处于同一起跑线。

而双方真正在航天发动机方面决出胜负的是在500吨级发动机方面。本来这一领域是以俄罗斯RD-180为代表的500吨级发动机,但俄罗斯自废武功,已经将该技术出售给美国,其自身也很难再开发类似级别的发动机。

不过大家也不需要担心,火箭动力不是单纯比谁的推力更大,否则大家都去买俄罗斯发动机就行了,还要考虑技术先进性,其涵盖燃料、成本、材料、重量等多重诉求,绝非简单的比推力。

随着YF-215发动机日臻完善,未来将为中国航天带来多种可能,除了登月和登陆火星,许多看似科幻的项目,比如建设空间太阳能电站、民用星际旅行,乃至建造火星空间站都会成为可能。总之,火星会离我们越来越近。

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