2021年3月3日上午11時SpaceX公司的星艦SN10原型機在升空測試間冷後再次毫無意外的爆炸結束了當天的發射試驗,兩天後的3月5日,由中國航天科技集團有限公司六院研製的500噸級液氧煤油火箭發動機全工況半系統試車取得圓滿成功,標誌著中國500噸級重型運載火箭發動機關鍵技術攻關取得重要突破,為後續長征九號超重型運載火箭工程研製打下堅實基礎。
那麼同為最大起飛重量超過300噸以上的超重型運載火箭,中國的長征九號超重型運載火箭和SpaceX同樣正在研發測試的星艦從基本引數、用途、價格、目的、成本、客機含量等多個方面橫向對比誰的優勢更大一些呢?
一、基本引數 從兩款超重型運載火箭自身引數對比的話,長征九號主要用於中國深空探測、載人登月和登火、空間基礎設施建設等航天發射任務。長征九號芯級最大至今10米,高度近百米,起飛重量超過4000噸,最大起飛推力高達6000噸,近地軌道運載力高達140噸,地月轉移軌道運載力超過50噸,整體航天發射水平和美國的土星五號相似。
星艦同樣是Space X公司為未來人類實現載人登月、登火等太陽系星際旅行而研發的超重型運載火箭,星艦最大直徑9米,主要分為裝有31臺發動機的助推器和裝有6臺發動機的星艦本體部分組成,最大起飛重量5000噸,最大起飛推力高達1.8萬噸,而且星艦無論是裝有31臺發動機的助推級還是星艦本體都具備多次回收、重複使用功能。
那麼具體一點來看的話,長征九號比星艦稍微胖一點,而且長征五號芯一級和助推器使用的中國產500噸級液氧煤油火箭發動機推力,也要比星艦助推器和本體使用的猛禽液氧甲烷火箭發動機最大350噸推力更大一些。但是星艦使用的猛禽液氧甲烷火箭發動機比衝比液氧煤油火箭發動機比衝更大,意味著同樣大推力猛禽火箭發動機載荷優勢更大。
二、從用途來說,無論是長征九號還是星艦都能用於近地軌道航天器發射和星際旅行,比如執行載人登月、載人登陸火星等航天發射任務,而且星艦還開發出了多個不同版本比如有基本的載人星際探索版本,也有相應的貨運版本,同時還有太空加油版本。
三、從價格來說,肯定是具備全部回收能力的星艦更為便宜的多,因為星艦不光上面的航天器可以回收重複使用,而且下面的助推器也是可以重複回收使用,未來所消耗的只有燃料成本。但是長征九號就不一樣了,長征九號仍然屬於傳統的一次性運載火箭,雖然長征九號三級箭體結構總計也只有26臺發動機,比星艦總計37臺發動機少了三分之一,但是星艦包括髮動機、箭體等全部能回收重複使用,所以平均下來真的只有每次發射的燃料成本和折舊成本,而星艦預計重複使用次數超過30次,平均下來的單詞發射成本肯定要比一次性的長征九號便宜的多。
四、成本 前面說過星艦每次發射所消耗的只有燃料成本和箭體折舊成本,但是SpaceX為了降低折舊成本也是很拼的,比如星艦使用的燃料是液氧甲烷,甲烷的成本比煤油不光製取更為便捷,而且甲烷的成本大概只有煤油的三分之一,也就是說星艦每次發射的燃料成本就要比長征九號便宜的多;其次為了降低箭體制造成本,星艦在箭體結構上大量使用生活中常見的304不鏽鋼,使得星艦的本身製造成本要比使用鋁鋰合金、鈦合金材料製造的長征九號更為便宜,基本上在3000噸以上的超重型運載火箭領域,沒有比星艦箭體結構製造成本更低的了,更何況相比一次性的長征九號而言,星艦可以重複使用接近30次,本來就不高的製造成本平均到每次發射成本上更為低廉。
五、從目的來說,長征九號走的是當年土星五號的老路子,只要能夠執行載人登月為基本、並具備一定的太陽系星際航天器發射入軌能力即可,剩下的別無所求;但是星艦不一樣,星艦不光要滿足載人登月返回、登陸太陽系的任何星球的能力,而且星艦還要滿足未來人類星際移民後的貨物運輸、星際飛船之家的在軌加油等其他附屬任務。
六、最後從科技含量來說,在星艦身上存在很多新技術,比如星艦所使用的猛禽發動機是當前全球範圍內第一個實現海平面最大推力超過350噸的液氧甲烷火箭發動機,而且還是全球第一臺實現全流量分級燃燒的火箭發動機。
而且對比最大推力可以達到400噸的猛禽和最大推力達到500噸的YF480火箭發動機會發現,猛禽只有一個噴管,所以其體積和重量更輕更小,意味著火箭的重量更輕、造價更低,同時發射載荷率更高。但是中國產500噸級火箭發動機有兩個噴管,不光體積和重量更大,而且製造成本更高,對於本來直徑就小的助推器而言,並聯佈置兩臺發動機結構也更為緊湊。
其次星艦上使用的304不鏽鋼這種常見監護材料能被用於航天器上,並實現安全飛行這個技術含量就不低,而長征九號和美國的SLS超重型運載火箭在艦體材料上依然還是傳統的鋁鋰合金、鈦合金等重金屬材料。不光存在箭體材料成本更高、加工難度更大、更復雜的問題,而大量重金屬、昂貴材料的使用也使得其自身重量較大。
綜合來說的話,長征九號可能因為這種近地軌道上百噸航天發射任務發射次數屈指可數,所以就沒打算將其製造的更為高階,並將其打造為一款新革命的運載火箭,所以長征九號上基本所有技術都是保證0+0=0,或者就是-2+2=0的自我保守方案(當然也受限於中國航天技術仍然不足所限制)。
但是對於馬斯克、對於Space X而言,星艦不僅要能滿足未來一二十年的人類登陸樂月球、登陸火星的現實可能性,而且還瞄準更遠的星際旅行,所以星艦無論是整體結構設計還是技術的大膽創新上都突破很大,比如星艦使用的液氧甲烷火箭發動機燃料,據稱在月球和火星上都能製取的到。
2021年3月3日上午11時SpaceX公司的星艦SN10原型機在升空測試間冷後再次毫無意外的爆炸結束了當天的發射試驗,兩天後的3月5日,由中國航天科技集團有限公司六院研製的500噸級液氧煤油火箭發動機全工況半系統試車取得圓滿成功,標誌著中國500噸級重型運載火箭發動機關鍵技術攻關取得重要突破,為後續長征九號超重型運載火箭工程研製打下堅實基礎。
那麼同為最大起飛重量超過300噸以上的超重型運載火箭,中國的長征九號超重型運載火箭和SpaceX同樣正在研發測試的星艦從基本引數、用途、價格、目的、成本、客機含量等多個方面橫向對比誰的優勢更大一些呢?
一、基本引數 從兩款超重型運載火箭自身引數對比的話,長征九號主要用於中國深空探測、載人登月和登火、空間基礎設施建設等航天發射任務。長征九號芯級最大至今10米,高度近百米,起飛重量超過4000噸,最大起飛推力高達6000噸,近地軌道運載力高達140噸,地月轉移軌道運載力超過50噸,整體航天發射水平和美國的土星五號相似。
星艦同樣是Space X公司為未來人類實現載人登月、登火等太陽系星際旅行而研發的超重型運載火箭,星艦最大直徑9米,主要分為裝有31臺發動機的助推器和裝有6臺發動機的星艦本體部分組成,最大起飛重量5000噸,最大起飛推力高達1.8萬噸,而且星艦無論是裝有31臺發動機的助推級還是星艦本體都具備多次回收、重複使用功能。
那麼具體一點來看的話,長征九號比星艦稍微胖一點,而且長征五號芯一級和助推器使用的中國產500噸級液氧煤油火箭發動機推力,也要比星艦助推器和本體使用的猛禽液氧甲烷火箭發動機最大350噸推力更大一些。但是星艦使用的猛禽液氧甲烷火箭發動機比衝比液氧煤油火箭發動機比衝更大,意味著同樣大推力猛禽火箭發動機載荷優勢更大。
二、從用途來說,無論是長征九號還是星艦都能用於近地軌道航天器發射和星際旅行,比如執行載人登月、載人登陸火星等航天發射任務,而且星艦還開發出了多個不同版本比如有基本的載人星際探索版本,也有相應的貨運版本,同時還有太空加油版本。
三、從價格來說,肯定是具備全部回收能力的星艦更為便宜的多,因為星艦不光上面的航天器可以回收重複使用,而且下面的助推器也是可以重複回收使用,未來所消耗的只有燃料成本。但是長征九號就不一樣了,長征九號仍然屬於傳統的一次性運載火箭,雖然長征九號三級箭體結構總計也只有26臺發動機,比星艦總計37臺發動機少了三分之一,但是星艦包括髮動機、箭體等全部能回收重複使用,所以平均下來真的只有每次發射的燃料成本和折舊成本,而星艦預計重複使用次數超過30次,平均下來的單詞發射成本肯定要比一次性的長征九號便宜的多。
四、成本 前面說過星艦每次發射所消耗的只有燃料成本和箭體折舊成本,但是SpaceX為了降低折舊成本也是很拼的,比如星艦使用的燃料是液氧甲烷,甲烷的成本比煤油不光製取更為便捷,而且甲烷的成本大概只有煤油的三分之一,也就是說星艦每次發射的燃料成本就要比長征九號便宜的多;其次為了降低箭體制造成本,星艦在箭體結構上大量使用生活中常見的304不鏽鋼,使得星艦的本身製造成本要比使用鋁鋰合金、鈦合金材料製造的長征九號更為便宜,基本上在3000噸以上的超重型運載火箭領域,沒有比星艦箭體結構製造成本更低的了,更何況相比一次性的長征九號而言,星艦可以重複使用接近30次,本來就不高的製造成本平均到每次發射成本上更為低廉。
五、從目的來說,長征九號走的是當年土星五號的老路子,只要能夠執行載人登月為基本、並具備一定的太陽系星際航天器發射入軌能力即可,剩下的別無所求;但是星艦不一樣,星艦不光要滿足載人登月返回、登陸太陽系的任何星球的能力,而且星艦還要滿足未來人類星際移民後的貨物運輸、星際飛船之家的在軌加油等其他附屬任務。
六、最後從科技含量來說,在星艦身上存在很多新技術,比如星艦所使用的猛禽發動機是當前全球範圍內第一個實現海平面最大推力超過350噸的液氧甲烷火箭發動機,而且還是全球第一臺實現全流量分級燃燒的火箭發動機。
而且對比最大推力可以達到400噸的猛禽和最大推力達到500噸的YF480火箭發動機會發現,猛禽只有一個噴管,所以其體積和重量更輕更小,意味著火箭的重量更輕、造價更低,同時發射載荷率更高。但是中國產500噸級火箭發動機有兩個噴管,不光體積和重量更大,而且製造成本更高,對於本來直徑就小的助推器而言,並聯佈置兩臺發動機結構也更為緊湊。
其次星艦上使用的304不鏽鋼這種常見監護材料能被用於航天器上,並實現安全飛行這個技術含量就不低,而長征九號和美國的SLS超重型運載火箭在艦體材料上依然還是傳統的鋁鋰合金、鈦合金等重金屬材料。不光存在箭體材料成本更高、加工難度更大、更復雜的問題,而大量重金屬、昂貴材料的使用也使得其自身重量較大。
綜合來說的話,長征九號可能因為這種近地軌道上百噸航天發射任務發射次數屈指可數,所以就沒打算將其製造的更為高階,並將其打造為一款新革命的運載火箭,所以長征九號上基本所有技術都是保證0+0=0,或者就是-2+2=0的自我保守方案(當然也受限於中國航天技術仍然不足所限制)。
但是對於馬斯克、對於Space X而言,星艦不僅要能滿足未來一二十年的人類登陸樂月球、登陸火星的現實可能性,而且還瞄準更遠的星際旅行,所以星艦無論是整體結構設計還是技術的大膽創新上都突破很大,比如星艦使用的液氧甲烷火箭發動機燃料,據稱在月球和火星上都能製取的到。