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[提问] 关于长征-9号火箭完成前探月运载器空白续接运载火箭问题的探讨

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净空 发表于 2019-12-30 13:28 | 显示全部楼层 |阅读模式

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长征五号遥3发射成功后长征五号已经进入了工程应用阶段。嫦娥工程绕落回如果顺利,后年初嫦娥工程就圆满完成。假设长征-9号近两年能够立项,在研发顺利的前提下,估计最早要在2030年左右才能正式应用。那未来10年探月尤其是载人探月就没有比长征五号运载能力更多的运载火箭了。现在航天科技推出了“921火箭”用于以后的探月。该方案应用火箭发动机多,可靠性会有不同程度的下降,并且还要新建新的发射平台;研发费用可能比长征-9号少,但是也是一个天文数字,更重要的是:分走了部分研发长征-9号的蛋糕(包括研发费用和研发人才等)。那么有没有比“921火箭”更好的方案呢?本人认为有,并且继承了我们的载人航天工程和长征五号工程。能节约很大的研发资源。
我设想的方案如下:
目前我国航天器在轨对接技术已经掌握,可以应用现有的长征五号系列火箭把探月有效载荷分期先送入环地轨道,然后再进行探月有效载荷轨道对接,对接若干次后再把对接体送入地月转移轨道从而进行大载荷探月,包括载人探月。火箭选择是长征五号而不是长征五号B。因为探月轨道对接体要发射的是大椭圆环地轨道,这样可以充分利用长征五号(而非长征五号B)地球高轨道运载能力大的优势。环地轨道选择300km×60000-80000km倾角19.5°的轨道比较合适,这样也可以充分利用地球自转的线速度。根据目前报道的长征五号地月转移轨道运载能力8000kg的报道,估计长征五号一次发射能把10000kg的对接体载荷送入300km×60000-80000km倾角19.5°轨道。如果进行3次这样的长征五号发射,再在轨道对对接体载荷进行2次对接即可,从而形成30000kg300km×60000-80000km倾角19.5°探月运载器。如果是载人探月,探月载人舱应放在最后一次长征五号的发射。300km×60000-80000km环地轨道进入地月转移轨道初略估计只需要Δ300m/s 速度增量。如果轨道对接体不适配,尤其是可储推进剂不适配,可以进行目前已经掌握的推进剂在轨加注的技术进行推进剂再分配。

oaki911 发表于 2019-12-30 13:36 | 显示全部楼层
载人登月是有时间点的,太省了、太早了也不好,适度提前、适度科研,循序渐进,921新载人火箭是个不错的台阶、值得投入,在921火箭突破各项技术后、长九再继承这些技术并正式立项也不迟呀。

当然,长五也可以继续改进以提高可靠性,最简单的改进方法可以是增加捆绑2个2.25/3.35米直径单台YF-77氢氧助推器与芯一级实现CrossFeed、形成4台YF-77互备降低单台故障风险。
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joki 发表于 2019-12-30 13:49 | 显示全部楼层
这个问题其实以前讨论过,基于CZ5的方案。主要问题有几个,首先是大椭圆轨道对接困难,这个跟圆轨对接还不一样。其次是反复穿越辐射带,对于载人不利。最后是理论计算LTO入射只是最低值,考虑到近月点位置需要和目标轨道插入点,实际比这个高不少。另外方案中没考虑近月制动。总得来说,以CZ5来堆载人登月,需要的次数太多(6次以上)。但是,CZ5本身太贵、地面整备太麻烦,成了最后一根稻草。
火箭兵 发表于 2019-12-30 14:12 | 显示全部楼层
重型921可满足探月和绕月需要。
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火箭兵 发表于 2019-12-30 14:18 | 显示全部楼层
CZ5也可将2枚液助推撤下,绑2枚科工的5段式4.7米直径KZ-21增加运力。
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望月凝香 发表于 2020-1-15 15:51 | 显示全部楼层
joki 发表于 2019-12-30 13:49
这个问题其实以前讨论过,基于CZ5的方案。主要问题有几个,首先是大椭圆轨道对接困难,这个跟圆轨对接还不 ...

采取环月轨道空间站方案呢?
将节点舱、返回用的推进舱提前发射到LLO组合成绕月空间站,小步快跑实现载人绕月,再根据具体效果发射登月舱、上升段等。
joki 发表于 2020-1-15 16:59 | 显示全部楼层
望月凝香 发表于 2020-1-15 15:51
采取环月轨道空间站方案呢?
将节点舱、返回用的推进舱提前发射到LLO组合成绕月空间站,小步快跑实现载 ...

那就太碎了。以CZ5仅仅8吨级的LTO能力,LLO环月轨道运力只有不到6吨,再刨除近月制动推进系统本身,剩余有效载荷更低。舱段如果搞得这么小,大量浪费在对接机构这样的开销上,有效载荷占比进一步降低。你要说硬上行不行,理论肯定行,搞单人1天的,极限压榨规模,但没太大实用意义。
jiyu_shi 发表于 2020-1-15 17:35 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
长五还是踏实搞搞深空探测任务吧,不必多想其他的。载人任务确实交给921更合适。至于说921分散了长9的资源,倒不如说资源放在921上更合理,因为长9诸项里除了YF-130,别的应用范围都不大,而921光杆就是爆款构型。如果等不及长9就想登月,用921搭积木比长五优势大得多。
joki 发表于 2020-1-15 17:56 | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2020-1-15 17:35
长五还是踏实搞搞深空探测任务吧,不必多想其他的。载人任务确实交给921更合适。至于说921分散了长9的资源 ...

130也很难说。CZ9里面的25机本来很有潜力,但是现在潮流变化了,将来也不好说啊。。。而且本身难度很大
喵科动物 发表于 2020-1-15 18:40 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
一发长五应该可以打绕月自由返回轨道,不进LLO。
jiyu_shi 发表于 2020-1-15 19:39 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
joki 发表于 2020-1-15 17:56
130也很难说。CZ9里面的25机本来很有潜力,但是现在潮流变化了,将来也不好说啊。。。而且本身难度很大

按照现在新长9方案,25机确实是很有用。130用在5米箭径上是可以的,921光杆可以用两台,长五可以改成两助推,一个一台130。
oaki911 发表于 2020-1-15 19:48 | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2020-1-15 19:39
按照现在新长9方案,25机确实是很有用。130用在5米箭径上是可以的,921光杆可以用两台,长五可以改成两助 ...

我国火箭历史上就没有定型后还改发动机的,YF-130只能是用于发展新型号:921-新新载人火箭:7/9YF130并联光杆、CBC-3   21/27发并联。
jiyu_shi 发表于 2020-1-15 19:57 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
喵科动物 发表于 2020-1-15 18:40
一发长五应该可以打绕月自由返回轨道,不进LLO。

新载人飞船是不行了。神舟改改,改甲烷动力、改热盾,也许可以绕月。
长五也要改,改锥底共底,助推换100K,删尾翼,最好助推间CF。多出的运力加大二级,二级贮箱共底,氧箱做成锥形,像锥底一样,发动机换75E。这样LTO也许能到10吨
hyperion 发表于 2020-1-15 20:18 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
火箭兵 发表于 2019-12-30 14:18
CZ5也可将2枚液助推撤下,绑2枚科工的5段式4.7米直径KZ-21增加运力。

真能把火箭当成积木随便改?
joki 发表于 2020-1-15 22:17 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2020-1-15 19:39
按照现在新长9方案,25机确实是很有用。130用在5米箭径上是可以的,921光杆可以用两台,长五可以改成两助 ...

25机原本可以向中小型火箭上面级辐射,扩大运用范围。CZ5应该没有大改的必要了。
joki 发表于 2020-1-15 22:22 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2020-1-15 19:57
新载人飞船是不行了。神舟改改,改甲烷动力、改热盾,也许可以绕月。
长五也要改,改锥底共底,助推换10 ...

神舟太小,不要说是甲烷,改成氢氧的也不够环月。
CZ5拼LTO10吨不用那么费劲,把二级换成7A改进型的3.35共底氢氧级就差不多了。然而现在已经看不上了
jiyu_shi 发表于 2020-1-16 08:30 | 显示全部楼层
joki 发表于 2020-1-15 22:22
神舟太小,不要说是甲烷,改成氢氧的也不够环月。
CZ5拼LTO10吨不用那么费劲,把二级换成7A改进型的3.35 ...

把40吨的二级换成20吨的,真的能提高LTO运力?
joki 发表于 2020-1-16 08:58 | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2020-1-16 08:30
把40吨的二级换成20吨的,真的能提高LTO运力?

可以,末级自重就差了3吨以上。
zhutou6 发表于 2020-1-16 11:19 | 显示全部楼层
长9这种落后设计应该直接下马,浪费国家资源
tianlan 发表于 2020-1-16 11:25 | 显示全部楼层
zhutou6 发表于 2020-1-16 11:19
长9这种落后设计应该直接下马,浪费国家资源

名称还是要的,设计要变更
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