不逞一时之快！领先一步的SLS火箭终将被新版长征九号全面超越

　　据美国媒体报道，11月16日，美国新一代重型运载火箭太空发射系统（SLS火箭）从肯尼迪航天中心LC39B发射台首次成功发射，将猎户座载人飞船及10颗立方星送往月球轨道，正式开始执行阿尔忒弥斯1任务，在同我国的登月计划竞争中占得先机。这令很多网友有点失落，实际上大可不必。
　　SLSBlock1重型火箭发射升空照片
　　然而，SLS火箭似乎有点生不逢时，在可重复使用运载火箭大获成功的今天，靠考古拼凑而来不仅导致它的技术水平将被我国的新版长征9号运载火箭超越，就连发射成本也将处于劣势，或将被新版长征9号运载火箭全面吊打。
　　一、技术水平方面，新版长征九号将全面领先美国SLS火箭。
　　SLS火箭严格来讲并不能算全新研制的火箭，而是考古拼凑而来的。提供主要推力的SRB助推器直接照搬自航天飞机的助推器，芯一级发动机RS25发动机还是航天飞机的主发动机库存货。
　　固体火箭发动机的缺点就是难以灵活调节推力，比冲低，成本难以降低。因此如果是全新研制的重型火箭，考虑到运力跨度和燃料成本，通常不会采用固体火箭发动机。
　　在上世纪80年代，SRB助推器堪称神一样的存在，即便是现在，它也仍然是多数国家可望不可及的存在。
　　然而，对于我国来说，它已经称不上领先了。去年我国成功试车的整体式固体火箭发动机直径为3。5米，长度12。7米，推力却高达500吨。如果像SRB那样集成4段，在直径更小的前提下，其推力将暴涨至2000吨，比SRB还要高几百吨！而RS25至今仍然处于技术领先的水平，然而，高达5000万美元的单价也是多数火箭难以承受的。
　　SRB助推器采用4段式设计
　　我国研制的长征9号重型运载火箭的目的并不仅仅是为了满足航天发射的运力需求，实际上还有一个目的是补齐航天动力短板。
　　于是，通过旧版长征9号运载火箭预研项目，我国正在研制三款封神级液体火箭发动机，目前均已接近尾声。
　　一级发动机采用海平面推力为500吨级的YF130高压补燃液氧煤油发动机，比冲约308秒。目前已经成功完成首次试车。这款发动机是目前世界上单室推力最大的双室高压补燃液氧煤油火箭发动机。
　　二级发动机采用真空推力为220吨级的YF90高压补燃氢氧发动机，比冲约453秒，目前已完成全工况半系统试车。这款发动机是世界上推力最大的高压补燃氢氧发动机，总体技术水平与美国的RS25相当，甚至可能略超。
　　三级发动机采用的是真空推力为25吨级的YF79膨胀循环氢氧发动机，比冲约455。2秒，目前已经完成首次整机试车。这款发动机是世界上推力最大的膨胀循环氢氧火箭发动机。
　　然而，计划赶不上变化，随着马斯克SpaceX公司研制的可重复使用运载火箭大获成功，长征9号运载火箭又有了新的变化。
　　2020年以来，又先后传出2021版长征9号运载火箭和2022版长征9号运载火箭，近日龙乐豪院士在接受鲁健采访时则明确表示：长征九号总体构型已经确定，采用光杆设计，不要助推器。
　　龙乐豪院士称新版长征九号采用光杆设计
　　根据今年珠海航展上展出的新版长征9号运载火箭模型来看，该方案将借鉴SpaceX公司的可重复使用运载火箭设计，以便降低航天发射成本。这样一来，为旧版长征9号运载火箭研制的三款封神级液体火箭发动机很可能都将沦为技术储备！当然，一切都还有变数，今后仍然有可能发生变化。
　　目前，根据官方公布八年九机计划来看，新版长征9号运载火箭起码有三种可能性：
　　方案1：一级采用26台海平面推力为200吨左右的全流量液氧甲烷发动机，二级采用4台真空推力为120吨级的高压补燃氢氧发动机，三级采用1台推力为120吨级的高压补燃氢氧发动机。起飞重量约4180吨，起飞推力为5200吨，近地轨道运力150吨，地月转移轨道运力50吨，一级可重复使用。
　　新版长征九号重型运载火箭参数简介
　　方案2：一级采用16台海平面推力为360吨左右的高压补燃液氧煤油发动机，二级采用4台真空推力为120吨级的高压补燃氢氧发动机，三级采用1台推力为120吨级的高压补燃氢氧发动机。起飞重量约4122吨，起飞推力为5873吨，近地轨道运力150吨，地月转移轨道运力50吨，一级可重复使用。
　　方案3：一级采用26台海平面推力为200吨左右的全流量液氧甲烷发动机，二级采用4台真空推力为120吨级的全流量液氧甲烷发动机，三级采用4台推力为25吨级的高压补燃氢氧发动机。起飞重量约4180吨，起飞推力为5200吨，近地轨道运力150吨，地月转移轨道运力50吨，一级可重复使用。
　　只要研制出液体火箭发动机，我国高性能就可以根据需求，快速研制出新型运载火箭。
　　据了解，SLSBlock1火箭的起飞重量约为2608吨，起飞推力约3992吨，近地轨道运载能力约95吨，地月转移轨道运力约27吨；SLSBlock2火箭起飞重量约3000吨，起飞推力4750吨，近地有效载荷130吨，地月转移轨道有效载荷45吨。可见，三种方案的共同特点就是运力均超过美国SLS火箭，发动机技术水平也均达到世界顶级水准，整体技术水平超过SLS火箭。
　　SLSBlock1火箭和SLSBlock2火箭
　　方案变化的代价是新版长征九号运载火箭的首飞时间很可能要继续延后，从2028年延后至2035年。
　　二、性价比方面，新版长征九号将会全面碾压美国SLS火箭。
　　据了解，目前美国宇航局（NASA）已经为阿尔忒尼斯登月计划花费超过400亿美元，而第一次发射SLSBlock1火箭的成本就高达41亿美元。
　　这个价格有多贵呢？
　　以近地轨道运力达100吨的星舰为例，资料显示，它的造价为13亿美元，量产后造价降为2亿美元。按照重复使用50次计算，单次发射成本约400万美元，堪称白菜价。
　　新版长征九号重型火箭与其他国家重型火箭对比
　　正是因为可重复使用运载火箭在发射成本方面相比一次性使用火箭降低1～2个数量级，非常有利于执行大规模航天发射任务，因此，我国决策部门才会选择放弃尚未研制成功的旧版长征九号运载火箭方案，转为借鉴SpaceX公司的新版可重复使用运载火箭方案。
　　长征九号重型运载火箭有3个主要用途，一是作为未来我国建立月球基地的往返运载工具，二是执行火星探测任务和其他深空探测任务，三是今后可用于发射超大型航天器，例如建设太空太阳能发电站、建设航天母舰、建设太空城等等。这些任务需要极大的运力，如果不能降低发射成本，那根本就无法实现。综合考虑之后，我国航天决策部门才会下定决心，以退为进，宁愿放弃已经接近研制成功的旧版长征九号运载火箭方案。
　　新版长征九号运载火箭总体思路就是降低单次发射成本，适当减少发动机型号并增加一级可重复用设计，燃料也采用低廉的煤油或者液化甲烷，有利于降低发动机成本和燃料成本。
　　考虑到我国的全产业链优势和相比美国更低的人力成本，预计将来新版长征九号运载火箭的造价也将与星舰差不多。目前我国的垂直发射、水平降落两级组合空天飞机已经成功首飞。今后，长征九号运载火箭一级若与大型空天飞机结合，将变成两级均可重复使用的新型重型空天往返工具，成本还将进一步降低，甚至有望低于美国SpaceX公司的星舰。
　　2021年7月16日，我国成功测试垂直起飞、水平降落的可重复使用航天器
　　综上所述，新版长征九号运载火箭不再追求单向指标，转而追求总体成本更低，虽然可能会导致研制进度延后，但有利于降低未来我国的航天发射成本。相比SLS火箭不仅具有技术优势，而且其单次发射成本也将极大降低，甚至有望低于星舰。