9 марта

Длинный 9 марта , LM-9 для краткосрочных ( китайского 長征九號 / 长征九号, пиньинь Чанчжэн Jiǔháo , CZ-9 для краткосрочного ), является семейством сверхтяжелых ракет - носителей от Народной Республики Китая , который в настоящее время разрабатывается Китайская аэрокосмическая наука и технологии корпорация . Базовая версия ракеты будет в первую очередь служить для транспортировки до 50 тонн тяжелых компонентов для пилотируемой лунной базы в космос с 2030 года , но также будет использоваться для миссии по поиску образцов на Марс и для исследования внешней части Солнечной системы . Из-за большого диаметра ракету нельзя транспортировать по железной дороге, и ее необходимо стартовать с космодрома Вэньчан на острове Хайнань .

история

В связи с лунной программой Китайской Народной Республики , стартовавшей 24 января 2004 г., государственная корпорация China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC), главный подрядчик в космической отрасли Китая , начала подготовку первых концепций и технико-экономическое обоснование сверхтяжелой ракеты-носителя с 2010 г. В последующие пять лет из нескольких десятков первоначальных проектов появилось три варианта, каждый с взлетной массой от 3000 до 4000 тонн:

• Трехступенчатая ракета диаметром 10 м и четыре ускорителя диаметром 3,35 м каждая. Первая ступень должна иметь четыре двигателя, работающих на жидком кислороде и ракетном керосине , каждый с тягой 4800 кН, ускорители имеют по одному такому двигателю. Вторая ступень должна иметь два двигателя на жидком кислороде и жидком водороде , каждый с тягой 2000 кН, третья ступень - два кислородно-водородных двигателя с тягой 720 кН каждый. Ракета имела бы длину 100 м и могла бы транспортировать 100 т на низкой околоземной орбите и 35 т на переходной орбите к Луне.
• Двухступенчатая ракета диаметром 9 м и четыре твердотопливных ускорителя диаметром 3,5 м каждая. Ракеты-носители должны были быть разделены на пять секций, расположенных одна за другой, заправки которых выгорали одна за другой и создавали тягу порядка 10 000 кН. Первая ступень этой ракеты длиной 101 м должна была быть оснащена пятью кислородно-водородными двигателями по 2000 кН каждый, вторая ступень - кислородно-водородным двигателем мощностью 2000 кН.
• Двухступенчатая ракета диаметром 9 м и четыре ускорителя на жидком топливе диаметром 3,35 м каждая. Первая ступень этой ракеты длиной 98 м должна иметь четыре кислородно-керосиновых двигателя с тягой 6500 кН каждый, ускорители должны иметь по одному такому двигателю. Вторая ступень должна иметь два кислородно-водородных двигателя, каждый с тягой по 2000 кН.

При сравнении двухступенчатых вариантов с твердотопливными и жидкостными ускорителями твердотельный вариант не смог преобладать. Как только твердотопливный двигатель загорелся, им больше нельзя управлять - он работает до тех пор, пока топливо не будет израсходовано. В то время у Китая не было опыта установки боковых твердотопливных ускорителей; Сконструировать их в размере, необходимом для CZ-9, чтобы все четыре достигли конца своего времени горения в одно и то же время, сложно и предъявило бы высокие требования к управлению положением основного каскада.

Другой проблемой была взлетная тяга, а значит, и максимально возможная полезная нагрузка. Первоначально предполагаемая версия трехступенчатой ​​ракеты имела только стартовую тягу 38 400 кН и, таким образом, могла доставить 35 тонн на пути к Луне. Однако размещение постоянного экипажа на Луне, запланированное на третьем крупном этапе лунной программы Китайской Народной Республики, потребовало перевозки жилых модулей и т. Д. Порядка 50 тонн (для сравнения: модули Китайской космической станции весит почти 25 т). Это было невозможно даже с самой мощной из исходных версий - двухступенчатой ​​ракетой с ускорителями на жидком топливе, которая имела стартовую тягу 52000 кН. Поэтому в 2015 году, когда начался этап глубокой проработки, был выбран четвертый вариант:

• Трехступенчатая ракета массой более 4000 тонн, диаметром 9,5 м и четырьмя ускорителями на жидком топливе диаметром 5 м каждая. Первая ступень должна была иметь четыре двигателя, работающие на жидком кислороде и ракетном керосине, каждый с тягой 4800 кН, ускорители с двумя такими двигателями, что дало общую взлетную тягу 57 600 кН на уровне моря. 2-я ступень должна иметь два двигателя на жидком кислороде и жидком водороде с тягой в вакууме 2200 кН каждый, на 3-й ступени - четыре кислородно-водородных двигателя с тягой в вакууме 250 кН каждый. Ракета имела бы длину 93 м и могла бы доставить требуемые 50 т на переходную орбиту к Луне.

Когда в 2016 году, с началом 13 -й пятилетки , Китайская академия технологий ракет-носителей и Академия технологий жидкостных ракетных двигателей, оба бизнес-подразделения CASC, официально начали разработку ключевых технологий для проекта, этот вариант был принят. . Только общая длина ракеты, включая обтекатель полезной нагрузки, увеличилась с 93 м до 103 м, а все остальные параметры ракеты - диаметр, взлетная масса, взлетная тяга, максимальная полезная нагрузка - остались прежними. После того, как был достигнут хороший прогресс в производстве промежуточных колец диаметром 9,5 м для несущей конструкции ракеты, сегментов для баков такого же размера и для двигателей, Государственный совет Китайской Народной Республики окончательно принял решение в начале 2021 год для постройки ракеты. Проект финансируется из Фонда национальных научно-технических крупномасштабных проектов с 2016 года . По состоянию на 31 декабря 2020 года израсходовано 1,5 млрд юаней (покупательная способность - около 1,5 млрд евро). Общие затраты на разработку базовой версии ракеты на начало 2021 года оценивались в 100 миллиардов юаней.

В июле 2021 года завершено строительство днища танка диаметром 9,5 м и опытного образца двигателя YF-90 для второй ступени.

Спецификации

Дальнейшее развитие

Хотя базовая версия ракеты также может нести полезную нагрузку от 140 до 150 тонн на низкой околоземной орбите, она в первую очередь предназначена для использования в рамках лунной программы. Меньшие версии ракеты должны быть разработаны для перевозки среднетяжелых грузов на околоземные орбиты с 2030 года: Changzheng 9A только с двумя ускорителями и полезной нагрузкой 100 т на низкой околоземной орбите, а также Changzheng 9B без ракеты-носителя. , но с пятью двигателями YF -130 на первой ступени и с полезной нагрузкой 50 т на низкой околоземной орбите. Оба варианта могут также транспортировать полезные нагрузки на переходные орбиты к Луне и Марсу: CZ-9A (взлетная масса 2661 т, взлетная тяга 39 150 кН) 35 т на Луну и 28 т на Марс, CZ-9B ( взлетная масса 1964 т, взлетная тяга 24 470 кН) 20 т до Луны и 12 т до Марса.

На этапе планирования проекта было принято сознательное решение отказаться от повторного использования ракеты, среди прочего, чтобы упростить конструкцию двигателя - с одноразовой ракетой двигатели должны работать всего несколько минут - и сократить время разработки. расходы. Однако с 2030 года планируется частичное повторное использование ракеты на втором этапе разработки с новыми двигателями YF-135. При уровне около 3670 кН YF-135 имеет меньшую тягу, чем YF-130, но 16 из этих двигателей должны использоваться на первой ступени, а затем приземляться вертикально, как первая ступень Changzheng 8R . В отличие от этой ракеты, Changzheng 9, которая частично многоразовая, не имеет ускорителей. Вторая ступень предназначена для работы с четырьмя кислородно-водородными двигателями, каждый с тягой 1200 кН, третья ступень - с одним таким двигателем. Диаметр первой и второй ступени должен составлять 10,6 м, диаметр третьей ступени - 7,5 м, а диаметр обтекателя полезной нагрузки - 9 м. Полезная нагрузка для низкой околоземной орбиты должна составлять 150 т, и 53 т для обтекателя. перевести орбиту к Луне. Утверждается, что стартовая масса частично многоразовой ракеты немного ниже, чем у базовой версии - 4122 т, стартовая тяга - немного выше - 58 730 кН. Общая длина ракеты составляет 108 м, что на 5 м больше базовой версии.

На третьем этапе разработки собственный вес ракеты должен быть уменьшен за счет новых материалов (в настоящее время для баков и несущей конструкции используются алюминиевые сплавы), чтобы увеличить максимально возможную полезную нагрузку для низкой околоземной орбиты до 200 тонн. . Это предназначено для удовлетворения требований к созданию космической транспортной системы для пилотируемого исследования Марса и орбитальной солнечной электростанции , последней на геостационарной орбите .

Сравнение с другими сверхмощными ракетами

Самыми мощными ракетами-носителями, доступными в настоящее время или разрабатываемыми для транспорта на низкой околоземной орбите (НОО), являются:

ракета	Производитель	этапы	Боковой усилитель	макс. полезная нагрузка (LEO)	макс. полезная нагрузка ( GTO )	многоразовый	межпланетные миссии	пилотируемые миссии	Первый полет
CZ-9	Китайская Народная Республика CALT	3	4-й	140 т	66 т	нет	запланировано	не планируется	ок. 2030 г.
SLS блок 1B	США Боинг	2	2	105 т	не указан	нет	запланировано	запланировано	2025 г. (планируется)
Звездолет	США SpaceX	2	-	> 100 т 1	21 т (> 100 т 2 )	Полностью	запланировано	запланировано	2021 г. (планируется)
SLS блок 1	США Боинг	2	2	95 т	не указан	нет	запланировано	запланировано	2021 г. (планируется)
Falcon Heavy	США SpaceX	2	2	64 т	27 т	Первая ступень, боковой ускоритель, обтекатель полезной нагрузки	да	не планируется	2018 г.
New Glenn	США Голубое происхождение	2	-	45 т 1	13 т 1	Первая ступень	возможный	запланировано	2022 г. (планируется)
Ангара А5В	Россия Хруничева	3	4-й	37,5 т	12 т	нет	запланировано	запланировано	2027 г. (планируется)
Дельта IV Тяжелый	США ULA	2	2	29 т	14 т	нет	да	нет	2004 г.
Вулкан	США ULA	2	Шестой	27 т	13,6 т	нет	запланировано	запланировано	2022 г. (планируется)
CZ-5	Китайская Народная Республика CASC	2-3	4-й	25 т	14 т	нет	да	не планируется	2016 г.

Индивидуальные доказательства

1. ↑ ^{а б в г д е е} 巅峰 高地:长征 九号 重型 火箭 新 节点 ： 两 型 发动机 整机 装配 完成 完成 梦想 照 进 现实. В: zhuanlan.zhihu.com. 6 марта 2021 г., по состоянию на 9 марта 2021 г. (китайский). 
2. ↑ ^{a b} 这个 火箭 的 箱底 圆环 好 大大 大大 …… 啊！ В: spaceflightfans.cn . 2 августа 2021 г., по состоянию на 2 августа 2021 г. (китайский). 
3. ↑ Чжао Лэй: Ракета-носитель Mighty Long March 9 должна дебютировать в 2030 году. In: chinadailyhk.com. 26 ноября 2020, доступ к 10 марта 2021 . 
4. ↑ 世界 上 最大 的 火箭 贮箱 瓜 瓣 在 诞生！ 直径 10 米 级 ， 强度 提升 10% ， 成形 精度 达 毫米 级. В: calt.com. 2 июля 2018 г., по состоянию на 2 августа 2021 г. (китайский). 
5. ↑ Эндрю Джонс: Китай раскрывает подробности сверхтяжелых ракет Long March 9 и многоразовых ракет Long March 8. В: spacenews.com. 5 июля 2018, доступ к 10 марта 2021 . 
6. ↑ Эндрю Джонс: Обновление China Space News - Выпуск №4. В: getrevue.co. 2 марта 2021, доступ к 10 марта 2021 . 
7. ↑ 国家 航天 局 表示 我国 将 研制 重型 运载火箭 —— 长征 九号. В: spaceflightfans.cn. 24 февраля 2021 г., по состоянию на 10 марта 2021 г. (китайский). 
8. ↑ 重型 运载火箭 220 吨级 发动机 完成 首 台 工程 样机 生产. В: spaceflightfans.cn. 28 июля 2021 г., по состоянию на 2 августа 2021 г. (китайский).  Включает фотографию двигателя с инженерами для сравнения размеров.
9. ↑ 长征 九号. В: calt.com. Проверено 9 марта 2021 года (китайский язык). 
10. ↑ ^{а б} 长征 九号 方案 大 改 ， 拜 入 多 发 并联 神教. В: spaceflightfans.cn. 25 июня 2021 г., по состоянию на 25 июня 2021 г. (китайский). 
11. ↑ 郑孟伟 et al.:我国 大 推力 氢氧 发动机 发展 思考. (PDF; 727 КБ) В: spaceflightfans.cn. 10 декабря 2018 г., стр.17 , по состоянию на 10 марта 2021 г. (китайский). 
12. ↑ Starship Users Guide Revision 1.0 (PDF, 2 МБ; страница 5) на веб-сайте SpaceX, март 2020 г., доступ открыт 19 марта 2021 г.