俄羅斯的重型火箭計劃

文/松鼠

▲蘇聯能源號火箭

不久前，美國副總統彭斯表示，美國應該在2024年載人登陸月球南極，載人登月需要重型火箭，而美國的SLS重型火箭研制接近完成，樂觀的話，明年就能首飛，加上商業航天的大發展，給了美國政府高官這樣的底氣。相比之下，另一個航天強國俄羅斯就不太樂觀了，新一代的安加拉火箭首飛成功但后續一直沒有發射，但俄羅斯仍然心比天高地提出了研制重型火箭開展載人登月的宏偉計劃。

好高騖遠的重型火箭方案

蘇聯在冷戰期間的登月競賽中輸給美國，但知恥而后勇的蘇聯人后來研制了RD-170和RD-0120等大推力火箭發動機，在此基礎上研制了能源號重型火箭，而能源號的助推器和天頂號火箭一級一脈相承，可以分攤研制和使用成本，其規劃設計要比美國朝三暮四的航天飛機和一次性火箭計劃高明得多。遺憾的是蘇聯解體了，俄羅斯困頓了20多年時間，但能源號重型火箭的研制還是給俄羅斯留下了深厚的基礎。

俄羅斯還在RD-170/171基礎上為美國研制了著名的RD-180液氧煤油發動機，這個美俄聯合拯救動力機械科研生產聯合體的無心之舉，不僅讓美國宇宙神5火箭研制一路順風，又給俄羅斯留下了一種廉價的高性能火箭發動機，加強了俄羅斯的火箭發動機基礎。俄羅斯新一代的安加拉火箭研制中還誕生了先進的RD-191液氧煤油發動機。有了這些高性能火箭發動機，研制重型火箭對于試圖重振大國雄風的俄羅斯是擋不住的誘惑。早在安加拉火箭首飛前，俄羅斯就在積極討論重型火箭的研制，包括安加拉基礎上的安加拉-100重型火箭設計。

俄羅斯的重型火箭方案以成熟的能源號和天頂號火箭為基礎，用高性能的RD-0120、RD-180、RD-171和RD-191等發動機排列組合，其性能指標相當出色。赫魯尼切夫航天中心曾提交葉尼塞-5重型火箭方案，它芯級使用3臺RD-0120液氧液氫發動機，發動機高空點火，捆綁的4個助推器各使用1臺RD-171液氧煤油發動機，起飛推力2397噸，這樣的二級重型火箭近地軌道運力可達125噸！赫魯尼切夫中心還有阿穆爾等重型火箭方案，它也不是蘇聯航天遺產的獨苗，能源公司基于天頂號火箭也提出了能源-5等重型火箭方案，進步設計局則選用液氧甲烷發動機提出了STK重型火箭方案，后來進步設計局還提出了聯盟-5重型火箭以及衍生的重型火箭方案，不過動力改回了液氧煤油發動機。

俄羅斯航天工業技術積累深厚，如果有足夠預算支持的話，這些重型火箭方案中選一種脫穎而出并不困難，但俄羅斯缺錢。俄羅斯航天局曾評估，重型火箭的研制開發和東方發射場工位建設需耗資260億美元，而俄羅斯航天預算已經是年年砍，慘不忍睹。

回歸現實的重型火箭計劃

俄羅斯航天有技術但缺錢，重型火箭雖然是大國雄風的象征，但太花錢同樣無法上馬。俄羅斯航天人眼光轉了一圈，還是回到蘇聯時代的老路上來，兼顧中型和重型火箭來分攤成本，才可能用現有的貧弱財力支持重型火箭的研制和使用。

2018年俄羅斯重型火箭的方案漸漸清晰，他們還是走上了從“聯盟-5”到重型火箭的道路，和蘇聯后期的“天頂號”和“能源號”如出一轍。從目前的新聞報道看，俄羅斯的重型火箭將捆綁6個助推器，助推器使用1臺改進型的RD-171MV發動機，芯級高空點火使用RD-180發動機，第二級使用液氧液氫發動機RD-0146提高性能。這種設計方案使用全套的現成產品技術，最大的好處是便宜可靠而且研制風險低。2018年初普京簽署研制俄羅斯重型火箭的總統令，俄羅斯航天國家集團公司已經遞交了總計1.2萬億盧布的研制預算申請。

俄國衛星新聞網近期報道，俄羅斯未來載人登月將使用20噸重的聯邦號載人飛船，還有27噸重的登月艙以及27～32噸重的月球基地模塊，它們將使用俄羅斯的重型火箭發射。俄羅斯計劃于2028年發射葉尼塞重型火箭，2029年發射頓河重型火箭，兩者的區別在于“頓河”比“葉尼塞”多了一級，第三級也將使用高性能的氫氧發動機，顯著提高火箭的運載能力。葉尼塞火箭可將88～103噸重的貨物送上近地軌道，或是將20～27噸重的貨物射向月球，而頓河火箭的近地軌道運力提高到125～130噸，月球軌道運力提高到32噸。

▲軍隊2018論壇上展出的俄羅斯運載火箭，（從左到右）聯盟5號和衍生的超重型火箭、安加拉系列火箭、質子號火箭

▲早期聯盟5號火箭和超重型火箭發展計劃

總的說來，葉尼塞和頓河火箭將使用天頂號火箭現有成熟的4.1米直徑火箭一級，還有美國宇宙神5火箭上久經考驗的RD-180發動機，最大限度的降低研制風險和預算，同時它們的運力卻可以比肩美國的SLS重型火箭。俄羅斯兩種重型火箭的運力對比類似于美國的SLS Block 1和Block 1B火箭，但葉尼塞火箭是通過增加一級火箭實現運力增長，這或許是美國方案和技術更先進的緣故，但對俄羅斯卻是合理的選擇。如果俄羅斯能充分利用天頂號等火箭的成熟技術多快好省造出葉尼塞和頓河火箭，這對研制預算已經超過140億美元的SLS火箭來說絕對不是好消息。