國外重型運載火箭發展趨勢述評①

馬志濱，何麟書

(北京航空航天大學宇航學院，北京 100191)

0 引言

重型運載火箭是指將起飛質量在2 000 t以上，或者近地軌道(200 km圓軌道)運載能力達到90～100 t以上的運載火箭。該種火箭具有結構尺寸大、起飛推力大、研制和發射成本高等特點。20世紀60年代以來，美、俄(或前蘇聯)兩國先后研制出重型運載火箭，借助重型運載火箭，人類登上月球，實現了天地往返，在人類開發利用外空資源上發揮了重要作用。進入21世紀，美國政府提出了重返月球計劃，計劃實施載人登陸小行星，進而實現載人探測火星計劃，并提出研制新型重型運載火箭的規劃設想。雖然目前這一計劃已轉向航天發射系統(Space Launch System，SLS)，但新型重型運載火箭的規劃設想主旨不變。

運載火箭發展規劃的核心問題是總體構型方案，包括箭體直徑、發動機選型問題，同時兼顧解決技術繼承性問題。本文通過對國外重型運載火箭發展脈絡進行分析，以期找出一些趨勢性規律結果，為我國重型運載火箭后續發展規劃工作，特別是總體構型方案選擇提供借鑒。

1 國外重型運載火箭情況

迄今為止，世界上已經投入使用或計劃研制的重型運載火箭有美國的土星-5號載人運載火箭［1］、可重復使用的航天飛機［1］、前蘇聯的N-1載人運載火箭、能源號火箭［1］、美國星座計劃中的戰神-5火箭［2］以及剛剛公布的美國航天發射系統(SLS)［3］。美、俄(或前蘇聯)先后研制的多種重型運載火箭的主要技術參數見表1。

1.1 土星-5火箭

土星-5火箭是美國Apollo載人登月計劃使用的重型載人運載火箭，火箭為三級結構。……