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2021年2月24日中國航天科技集團釋出了《中國航天科技活動藍皮書(2020)》,對2020年全年中國航天所取得的成就進行了回顧盤點,同時也公佈了2021年中國航天發射計劃。

2020年對於全球各國而言註定是不平凡的一年,這一年受新冠肺炎疫情影響,國內外很多專案和正常生產生活活動都受到了眾多影響,但是中國航天並沒有因此而推遲發射計劃,依然按照預定計劃完成了包括嫦娥攬月、北斗組網、天問奔火等共計39次航天發射任務,累計發射了多達89個航天器,發射次數和發射載荷質量均穩居“全球第二”。

根據2021年中國航天發射計劃大綱,今年我國還將完成長征六號甲新型固/液體混合運載火箭的首飛任務,從中國航天科技公佈的長征六號甲型運載火箭的設計結構來看,長征六號甲型運載火箭是基於長征六號運載火箭基礎上,透過捆綁多個固體火箭助推器的方式衍生而來的全新運載火箭,最大的優勢就是可以藉助不同數量的固體火箭助推器來提升長征6號甲的近地軌道運載力,而且發射成本相比同運載力的其他運載火箭也有很大優勢,未來長征六號和其改進型將作為我國未來商業航天小型運載火箭發射主力。

看到這相信不少人還是會存在一些質疑? 因為從當前我國航天發展歷程來說,按照之前長征2、3、4、5、7運載火箭的衍生設計,完全可以給長征6號同時並聯一個或者多個芯一級來提升長征六號甲的起飛推力,而且這種設計方案無論是從技術難易程度上,還是後期的製造、總裝環節上都更為容易一些。更重要的是長征6號芯一級裝備了當前我國自主研發推力最大、綜合性能最先進的液體火箭發動機——YF-100K發動機,藉助液體火箭發動機相比固體火箭發動機比衝更高的優勢,還能進一步提升長征6號甲的近地軌道運載力和高軌運載力。

但是事實結果卻是長征六號並沒有選擇在技術和通用模組化上更便捷的芯一級並聯設計方案,反而選擇在芯一級周圍捆綁數量不同的固體火箭發動機來提升長征6號甲的起飛推力,這樣設計下無論是從起飛推力大小還是比衝上都比不過前面所說的芯一級並聯方案。但是這種固液體並存的設計方案無論對於長征六號甲本身還是中國航天未來發展都有極大好處的:

一、首先從放棄芯一級並聯、選擇捆綁數量不同的固體火箭助推器來說,固體火箭助推器相比液體火箭發動機雖然在比衝上存在天生不足,但是固體火箭發動機相比液體火箭發動機最大的優勢就是發動機結構簡單、製造成本低廉,同時可靠性也要比液體火箭發動機更佔優勢,所以我們看到包括歐空局的阿麗亞娜5、美國發射聯盟的宇宙神3、日本的H2B都選擇了這種液體芯一級周圍捆綁數量不同固體火箭助推器的設計方案,來滿足不同軌道、不同重量航天器的發射需求。

那麼從這一點上就不難理解長征六號甲為什麼放棄更優的全液並聯方案,選擇捆綁固體推進器的設計方案了,因為長征六號運載火箭從一開始就是針對小型航天器和商業衛星發射而研發的,所以我們看到長征6號基本型運載火箭身上從核心的發動機到箭體結構全部採用了長征七號上的成熟方案設計,就是為了降低發射成本。也就是說長征六號甲型運載火箭為了降低發射成本故意放棄了芯一級並聯設計方案(同時這一方案也和長征7號改進型在運載力上相重合),選擇了發射成本更低廉的“捆綁固體助推器”設計方案,後期可以隨時根據所搭載的航天器軌道傾角、質量等不同引數決定捆綁助推器的數量來同時滿足低成本和發射可持續性問題,為長征六號甲在未來的商業航天發射市場增強市場競爭力。

二、眾所周過去幾十年間我國航天發展可以說是一路高歌,雖然在走過的征途中曾有一些小的坎坷,但是並沒有阻擋中國航天的發展壯大,現階段我們已經完成了嫦娥探月、取樣返回、火星探測、多款新型運載火箭的批次發射,但是從運載火箭的發展不足上來說,當前我國在核心的火箭發動機領域依然存在很多不足,比如液體火箭發動機依然存在推力不高的問題,固體火箭發動機更是隻有東風31A洲際導彈衍生而來的快舟11一款全固體運載火箭,相比已經技術攻關多層將要見到成果的大推力液體火箭發動機而言,現階段國內大推力、大直徑固體火箭發動機依然處於零發射空白,特別是在固體火箭助推器的實際發射測試上更是沒有一丁點經驗可循。

但是從美國太空梭的發展中我們仍然能夠看出大推力、大直徑固體火箭助推器的優勢有多麼明顯?因此航天科技集團故意在下半年即將首飛的長征六號甲型運載火箭上捆綁固體火箭助推器,就是想要藉助長征六號甲的高發射率來驗證我國在大推力固體火箭發動機技術上的可靠與否,為後面我國在更先進大推力固體火箭發動機研發上奠定基礎。

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