長五、長七首飛指日可待，看全球新一代火箭如何「龍爭虎鬥」

大家知道，長征五號、長征七號運載火箭首飛將是今年中國航天科技集團公司的重頭戲。中國在緊鑼密鼓地打造新一代長征運載火箭家族，其他國家也沒閑著,世界上新一代運載火箭的更新換代也正如火如荼地進行著，美國、俄羅斯、歐洲、日本和印度都正在積極研製新一代運載火箭……

百花齊放的新一代火箭

美、歐、日等西方國家在冷戰後就已經研製了一批新型運載火箭。如美國的德爾塔4火箭和宇宙神5火箭、歐洲的阿里安5火箭和日本的H-2系列火箭。但是為了滿足新時代的發展需求，他們仍然開展了下一代運載火箭的研究。

與此同時，俄羅斯和中國的新一代運載火箭也陸續完成了研製並相繼開展發射活動，而印度的新型運載火箭也即將發射。

美國

美國是當今世界航天實力最強的國家，圍繞低成本運載火箭的需求，各大航天公司「八仙過海，各顯神通」。在下一代運載火箭中，既有老牌廠商聯合發射聯盟提出的火神火箭，也有新秀SpaceX公司的獵鷹9改進型和重型獵鷹火箭。

不甘寂寞的軌道科學公司還在安塔瑞斯II火箭之外，提出了基於固體發動機的新一代運載火箭設想，而藍色起源公司也提出了自己的大型運載火箭設計。

「火神」將是聯合發射聯盟未來運載火箭的主力

歐洲

歐洲國家同樣啟動了新一代運載火箭的研究。這其中，他們既考慮到了維持歐洲航天工業研製的自身能力，也考慮到了在美國一些公司，尤其是SpaceX公司廉價的獵鷹9火箭競爭下，要加強競爭能力的因素。

歐洲的新一代運載火箭——阿里安6火箭是一種使用氫氧發動機芯級，同時捆綁了更靈活的固體助推器的新型火箭，它將用於取代阿里安5火箭，不過，其發射成本卻較之以往有大幅度降低。

日本

日本同樣開展了新一代運載火箭的研究。目前，H-3型運載火箭已經正式立項，並計劃在2020年後投入發射，H-3火箭是一種模塊化的運載火箭，將取代日本現有的H-2A等火箭。它使用了新研製的LE-9開式膨脹循環氫氧發動機。據有關媒體報道，該枚火箭的發射成本同樣會有大幅下降。

俄羅斯

本該與「宇宙神5」和「阿里安5」同場競技的俄羅斯新型火箭卻姍姍來遲，但它們身上同樣寄託著該國航天發展的希望。

俄羅斯的安加拉運載火箭已經完成了「安加拉1.2PP」和「安加拉5」的首次發射。目前，「安加拉1.2PP」已經進入了商業發射的供貨清單，而安加拉5火箭今年也將再次登場發射EKS衛星。

「安加拉」 系列火箭寄託了俄羅斯航天復興的強烈願望

印度

根據印度媒體報道，印度的GSLV MKIII型火箭首次發射也提前到2016年底，它使用了S200大型固體助推器和並聯液體發動機的芯級，具有4噸多的地球同步轉移軌道運力。

化繁為簡是通用法則

世界各國對運載火箭有著不同的需求，因而新一代運載火箭的研製可以說是百花齊放，但各國的新一代運載火箭在研製上又互相影響，最終方案也有著很多類似之處，也能體現出運載火箭未來的發展趨勢。

世界各國新一代運載火箭都擺脫了早期以彈道導彈為基礎衍生出的複雜設計方案，而是從設計之初就考慮到了組合化、模塊化和通用化，以不同的模塊搭配組合，覆蓋寬廣的發射運力範圍，滿足主流航天發射的需求。

通過模塊化的方案，運載火箭得以實現總體設計的系列化和組合化

相關案例並不少見，其中，既有安加拉火箭和長征五號火箭、長征七號火箭這樣以液體火箭模塊為核心的設計，也有西方「宇宙神5」、「阿里安6」、「火神」和H-3等捆綁固體助推器的設計，還有「德爾塔4」這樣兼用固體助推器和通用液體芯級的方案。

通過模塊化的方案，運載火箭得以實現總體設計的系列化和組合化。這不僅降低了火箭研製和生產的成本，還大大提高了運載火箭的性價比和發射的靈活性。

殊途同歸的未來路

在美、歐、日的新一代運載火箭中，固體助推器的使用十分普遍。姑且不論現有的「德爾塔4」和「宇宙神5」，就看美國正在研製的火神火箭最多就能捆綁6枚助推器，而歐洲的阿里安6火箭和日本的H-3火箭也都可以靈活捆綁固體助推器。

固體火箭的發動機雖然比沖不高，但研製的生產成本低，這有利於降低發射成本。軌道科學公司還特意提出了火箭的第一級和第二級使用固體火箭發動機的一次性運載火箭方案。有消息稱，該運載火箭的成本遠低於同級別的液體運載火箭。此外，小型固體助推器尤其便於靈活調節推力和運力，滿足不同載荷對火箭的運力需求。

「阿里安6」使用了高性能的氫氧發動機

此外，新一代火箭還普遍使用了高性能氫氧上面級。「火神」、「阿里安6」、H-3等火箭以及藍色起源公司和軌道科學公司正在研製的新型火箭，都使用了高性能的氫氧發動機，此舉能顯著提高火箭的運載能力。

根據齊奧爾科夫斯基公式，我們很容易認識到，提高比沖和推進劑質量比對提高運力的價值。這一點在火神火箭的ACES先進低溫演進上面級上尤其明顯。

同時，阿里安6火箭和H-3火箭的氫氧上面級也相當出色。另外，即使是以一次性廉價火箭為目標的軌道科學公司，也為它的新一代運載火箭配備了BE-3U氫氧發動機。

美國SpaceX公司的運載火箭都使用液氧煤油發動機，未來打算使用液氧甲烷發動機。該公司的運載火箭很看重可重複使用，為此他們研製了推進劑質量比較高的箭體和推重比較高的Merlin1D+發動機。

藍源公司的BE-4液氧甲烷發動機計劃在2018年左右投入使用

藍色起源公司正在研製BE-4液氧甲烷發動機，未來也計劃進行第一級火箭的重複使用，甚至是老牌的聯合發射聯盟公司，也選用BE-4作為火神火箭的主發動機，並計劃回收發動機實現重複使用。

毫無疑問，為了進一步降低成本，重複使用技術也正在成為新一代火箭的發展趨勢之一。（松鼠）

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