我国航天运载器的未来发展

余梦伦　杨　勇

在军事家的眼中，“天”是继陆、海、空之后的第四战争媒介，是国家的高边疆和新的战争制高点，而在经济学家的眼中，空间是新兴的利益增长点和未来的国家利益延伸。随着社会的不断发展进步，人类对空间的依赖也越来越严重。比如，通过空间的卫星实现通信、导航、侦察、预警、监视、气象预报、资源勘查，通过空间开发获取地球上越来越紧缺的能源与各种资源，开展星际空间探测、空间旅游等等，大规模开发与利用空间的时代即将到来。

航天运载器是指往返于地球表面和空间轨道之间以及轨道与轨道之间，运输各种有效载荷的运载工具的总称，主要包括一次性使用运载器(ELV)和重复使用运载器(RLV)两大类。一次性使用运载器如我国的“长征”系列运载火箭、“神舟”飞船等，重复使用运载器如航天飞机、空天飞机等。

若没有航天运载器的支持，所有的航天器都不能进入空间。因此，航天运载器代表了一个国家进入空间的能力，是发展空间技术、开发空间资源和构建空间军事能力的基础。作为世界航天大国，我国航天运载器应该如何发展才能适应未来形势的需要?本文提出了初步的看法。

我国航天运载器的成就与现状

中国航天运载器的发展起步于1956年10月，现有航天运载器主要是以“长征”运载火箭为代表的一次性使用运载火箭。1970年4月24日，“长征一号”运载火箭发射成功，将中国的第一颗人造卫星送入轨道，这是中国航天运输系统发展的重要里程碑。

经过30多年的发展，我国“长征”系列火箭已经发展成为由十几种型号组成的大家族，具有进入地球近地轨道、太阳同步轨道、地球同步转移轨道等多种轨道的能力，入轨精度达到国际先进水平。目前“长征”运载火箭低地球轨道(LEO)运载能力达到9．5吨，地球同步转移轨道(GTO)运载能力达到5．2吨，太阳同步轨道(SSO)运载能力达到6．1kgb，能够承担国内大中小型有效载荷的发射任务，并进入了国际卫星商业发射市场。

“神舟”飞船成功发射，使我国成为继美国和俄罗斯之后的第三个载人航天大国，与一次性火箭相结合，使我国具备了天地往返的人员与货物运输能力。现有的载人飞船都是一次性使用的，还不能像飞机一样重复使用。

我国航天运载器的未来发展重点

我国航天运载器未来的发展重点是什么呢?应该从两方面考虑：一方面是军用、民用和商业发射对运载器的需求，另一方面是航天运载器自身的技术发展方向和趋势。初步分析，我国航天运载器的未来发展重点是：

新一代运载火箭

我国在《中国的航天》白皮书中明确提出，要“全面提高中国运载火箭的整体水平和能力。开发新一代无毒、无污染、高性能和低成本的运载火箭，建成新一代运载火箭型谱化系列，增强参与国际商业发射的能力”。新一代运载器的研制将大幅度提高我国一次性使用运载火箭的技术水平，使之达到现在美国“德尔它4”、“宇宙神5”等改进型一次性使用运载火箭(EELV)的水平，基本满足未来较长时间内国家对空间运载能力和国际卫星商业发射市场的需要。

新一代运载火箭将采用无毒、无污染推进剂，并降低成本、提高可靠性与火箭整体性能。相对现有火箭，新一代运载火箭的运载能力将有很大的提高：地球同步转移轨道运载能力提高到14吨，低地球轨道运载能力提高到25吨。

我国将加快新一代运载火箭的研制步伐，预计在2012年左右将实现首次飞行：按照“三化”(系列化、规范化、组合化)的要求，构建型谱化系列：并为发展我国第一代重复使用运载器技术奠定基础。

重复使用运载器

昂贵的发射成本(每千克有效载荷的入轨价格)是制约大规模空间开发的重要因素。现有运载火箭的发射成本基本上都在10000美元／千克以上，载人飞船的成本更高，一次性使用运载火箭不可能大幅度降低发射成本。同时采用重复使用技术也是解决运载火箭在发射过程中产生空间垃圾的一个重要途径。因此，从上世纪五六十年代开始，国外就开始探索通过运载器的重复使用来降低发射费用。

重复使用运载器(RLV)通过提高运载器本身的可靠性，利用“多次重复使用、费用均摊”的优势，可成数量级地降低发射费用。根据国外预测，第二代RLV的发射费用将降到2000美元／千克，第三代RLV的发射费用将降到200美元／千克。另外，采用新的设计理念和先进的发射方式，RLV还能缩短发射周期、提高发射的机动灵活性。

经过几十年的发展，RLV被公认为航天运载器未来发展的重要方向，“廉价、快速、机动、可靠”是RLV发展的长远目标。但是与一次性火箭相比，RLV面临着高超音速再入飞行气动力／气动热、防热系统、可重复使用先进发动机、再入返回控制等一系列关键技术难题。国内外发展RLV的成功经验是：首先突破以上关键技术并进行飞行演示验证，然后再进行工程研制。

我国从上世纪80年代跟踪航天飞机开始，一直在开展RLV技术的研究。我国的RLV基本发展思路是：充分考虑我国航天航空技术的基础和特点，确定切实可行的发展目标：充分利用现有技术成果，降低风险和成本，从部份重复使用运载器起步，然后是完全重复使用，先多级入轨重复使用，后单级入轨重复使用。我国近期的RLV研究，首先是开展关键技术探索，飞行演示验证是重要的手段。

重型运载火箭

空间探测是未来航天活动的重要内容，我国已经启动了“嫦娥”绕月探测工程。我国现有的运载火箭能够满足绕月探测任务的需要。发射“嫦娥一号”探月卫星选用的是“长征三号甲”运载火箭。

但是，考虑到长远期我国空间探测还要向载人登月、建立月球基地以及其他大型深空探测等任务方向发展，需要运载火箭提供更大的运载能力。在载人登月的初期可以在新一代运载火箭基础上，采用“人货分离、轨道组装”的方式实现载人登月。在远期要建立大型月球基地时，需要在新一代运载火箭基础上发展低地球轨道运载能力在百吨级的重型运载火箭。

发展重型运载火箭，首先要研制推力为数百吨力级的大型液体火箭发动机，由此类大型发动机组合形成起飞推力将达到3000吨力级的规模。