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纵谈中国现在立即上马研制360吨级液氧煤油发动机的重要性
没想到这个话题在网络上引发如此严重的争论,我觉得还有必要就此问题再作一次全面的论述,力求为后世子孙在回望中国载人登月工程的决策过程时不会指责今天的我们目光短浅'没有足够的前瞻性与长远战略思维.
首先,现在立即上马研究360吨液氧煤油发动机是"补课"而不是赶超
我在先前分析苏联载人登月工程流产失败与美国重返月球的深层根源时就已经明确指出,今天全球之所以重新掀起重返月球热潮的核心根源就是因为自阿波罗时代以来一直阻碍人类重返月球的巨型火箭发动机瓶颈由于得益于自二十世纪七十年代以来诸大国所发展的航天飞机研制工程而被"意外"地彻底解决了.尽管美苏日欧们的航天飞机工程莫不是轰轰烈烈上马'凄凄惨惨落幕收场,但由于借航天飞机工程的研制,美国的SSME'RS68与巨型固体燃料助推器\苏联的RD170'RD170与RD0120\欧洲的火神\日本的LE7等几种大型火箭发动机却由此得以研制成功,这给人类未来空间探测方向的转变带来了决定性的影响.
但是对于中国而言,这却演变成一个重大的空缺,原因就是中国没有选择航天飞机作为自己空间载人工程的实施工具,因此导致到今天中国在大型火箭发动机项目上出现严重的停滞.
众所周知,中国现在正在加紧研制长征五号新一代大型火箭,但是由于我国目前最大的氢氧火箭发动机推力只有50吨,最大的液氧煤油发动机推力也只有120吨;这就导致到今天基于这两种发动机平台研制的中国长征五号火箭起飞推力极限版也只能勉强达到1060吨,近地轨道运载能力最高不过30吨;只使日后如今天美国的阿瑞斯五型火箭那样研制出5芯版的长征五号火箭,其最大起飞推力也只能达到1210吨左右(捆绑太多助推器的版本由于不论技术风险还是政治风险都很大,在此不作推荐),还是无法支持中国未来必然实施的载人登月工程.但同作为人类空间技术五巨头的美欧日俄则不同,由于拥有现成而且高度成熟的大型发动机的优势,美欧日俄四巨头都可以在短时间内(十年内)研制出起飞推力达2000吨级以上的巨型火箭来.
这就是今天的中国不能不直面的严酷现实.
当然,中国今天研制120吨液氧煤油发动机并非是错误的选择,事实上这一种发动机的研制成功与技术成就已经成为中国空间推进事业可持续发展的里程碑.如果没有经过120吨液氧煤油发动机的研制全程,中国未来要想全新研制360吨级别的巨型发动机将更为艰难.但是中国未来要想成功实现载人登月工程与及发展美国早期基于载人登月飞船舱段平台,实现技术共享\核心舱段平台(如服务舱\指令舱)共享与及共线生产的"天空实验室"级别的"粗壮型"空间站,没有巨型火箭万万不可;而要想按时研制成功巨型火箭,360吨液氧煤油发动机又是必须尽早攻克的核心控制性关键节点.因此为了后世子孙,为了中国未来的全球历史定位,一旦120吨级液氧煤油发动机研制任务完成,立即接着研制360吨级液氧煤油发动机将是一项必须实施的历史性任务.
其次,指望购买俄罗斯的RD180发动机来取代中国自研的360吨液氧煤油发动机要冒巨大的风险.
毫无疑问,俄罗斯的RD180发动机的确是一种极为优秀的火箭发动机,而且也极为适合中国未来巨型火箭的研制生产.因此中国政府做梦都想购买RD180及其生产技术.但是以目前的状况来看,要想按时搞到RD180及其生产技术希望渺茫.如果再为等待购买俄罗斯RD180生产技术拖上十年八年,可就误了中国巨型箭研制的大事.而且俄罗斯作为一个不讲信用\反复无常的国家早已臭名远扬(搞竹杠事件数不胜数),而且将事关国家前途与历史定位重要利器的供应来源寄托于俄罗斯的身上这实在是等于作茧自缚,政治风险极大,相信任何头脑清醒的中国政治领导人都不会有此念头并作出如此愚蠢的决策.
同样重要的还有,只使日后中国成功获得俄罗斯RD180的生产技术,由于中国有着前期对360吨级液氧煤油发动机技术的深入研究,有此基础也会有助于大大加快RD180国产化的时间进度,也为日后的升级改进积累了技术经验.因此"两条脚走路"的策略还是必须要继续坚持下去.
第三,360吨液氧煤油发动机是目前中国能够以最低成本代价就实现巨型火箭发动机研制历史性突破的最佳方向.
以中国今天的国力水平,我们只能够同时支持一种巨型发动机的研制,而目前各方对于到底是选择巨型氢氧发动机\液氧煤油发动机还是巨型固体燃料助推器为突破方向还存在争论,而我始终认为研制巨型液氧煤油发动机才是目前中国能以最经济的资金'最少省的人力物力资源投入就能按时完成巨型发动机研究的最佳方向.
由于我国目前正在研制120吨级液氧煤油发动机,而且技术起点又相当高,加之煤油又是常温推进剂,经济实惠,研制成功之后只使中国未来不上马巨型火箭,也可用于制造现有长征五号火箭的助推器(长征五号捆绑4台360吨级煤油发动机起飞推力就达1540吨)与3.35米直径火箭的芯级,涵接性(与现有及在研火箭)'实用性与经济技术优势明显;而氢氧发动机由于我国目前最高推力型号也只有50吨,要想在此基础上研制出推力达300吨美国RS68级别的巨型火箭发动机,难度要比研制同样推力的液氧煤油发动机高得多,而研制150至200吨级别区间的推力显得不足,如果没有同时研制更大推力的煤油发动机与固体助推器,用其所制造的火箭无法达到起飞推力2000吨以上的区间;但只要360吨级液氧煤油发动机研制成功,中国就可以轻松研制出起飞推力达2880吨(芯级4台外加捆绑4台助推器)乃至3600吨(芯级4台外加6台助推器)的巨型火箭来.因此研制巨型氢氧发动机的经济与技术优势远远没有研制360液氧煤油发动机明显.至于大型固体燃料助推器,由于我国民用火箭在这一领域长期空白,没有先天的技术优势与使用经验,而且要使中国火箭起飞推力达到2000吨级以上就至少要研制起飞推力达500吨级别的固体燃料助推器.技术难度不会小但政治风险却很大,对此方案政治领导人很难感兴趣.
第四,现在立即上马还能够拥有足够的时间回旋空间.
由于美国阿瑞斯火箭计划进展神速,已经逐渐唤醒了欧洲\日本与及俄罗斯研制巨型火箭的雄心与兴趣.由其是欧洲日本,钱财问题对于他们而言不是大问题,加之商业卫星发射市场又一缩再缩,火箭工业已经处于破产饿死边沿,加之又拥有现成高度成熟的大型火箭发动机,研制2000吨级起飞推力的巨型火箭不存在任何技术难题,因此仅仅是为了养活本国的火箭工业与相关空间工业系统,上马大型空间工程只是迟早问题.至于俄罗斯,巨型火箭对他们而言根本就不是问题,而且随着俄罗斯经济与政治局势"可以遇见性"大为增强,乘美国刮起来的重返月球东风再来一次载人登月偿试也是可以设想的.因此我认为在2025年前后全球将会掀起一波远比阿波罗时代要庞大得多,而且持续时间也要漫长得多的载人登月狂潮,大国间或者联盟或者单独都会纷纷向载人登月工程发起冲击.而面对这种局面,作为人类空间五巨头之一的中国根本无法置身事外,不闻不问.这可是一个重大的政治问题,只要中国还想作为一个大国立足于地球,我们就必须要对这一波载人登月狂潮作出"有力"的回应,道理就如同正常的男人(所以说做男人很累,做大国也同样很累,很多小国可以不闻不问的事大国就绝对不能.实力有差距就有所为有所不为,但绝对不能一切无所作为)就必须要找老婆一样,否则的话就会严重动摇中国在未来人类文明史中的定位.
而今天,离2025年还有18年的时间,如果现在立即上马研制360吨液氧煤油发动机,在未来十年内可以搞得出,之后再用三五年时间成熟,再用于研制巨型火箭,可以确保赶在2025年前后搞出中国的巨型火箭.一旦如此,中国就要主动得多,要上马接着搞载人登月工程,手中已有关键王牌;迟点搞载人登月工程,由于拥有了巨型火箭,也没有人能够怀疑中国的实力与全球地位.道理如是雄狮的就要有一头长毛(流浪公狮没有地盘但也有长毛)而没有长毛的狮子就绝对不是雄狮是一样的;谁叫中国是一个大国呢!
但是,如果今天中国政府还不作出立即上马360吨液氧煤油发动机,一旦时间拖到2015年之后,再作出决定就要迟得多.原因就在于巨型火箭发动机研制周期很长,只使是冷战高峰期处于全国总动员状态的美国在搞土星五火箭的F1发动机时也花费了好几年才获得成功.尽管今天人类的材料技术\工程设计与工业制造能力要比阿波罗时代先进并提高不少,但由于已经没有冷战时期所存在的重大政治压力,中国政府在研制360吨液氧煤油发动机时已经无法如美国政府在研制土星火箭那样获得近乎无限'而没有时间限制(实时)的财政\人力\物力与工程技术支持,因此研制周期必然要比土星五号火箭的F1发动机要长得多,甚至要分阶段进行(当年长征三号甲火箭研制就走走停停搞了八年多),遇上技术难关还得等到有钱支持之后才能进行攻关试验.因此从现在开始上马研制,到2025时间虽然还长点,但具体到工程项目的实际研究与及相关预算额度(将整个工程预算分15年期限划拨,只使总额300亿每年也不过20亿)的限制,终合各方进度计算起来时间周期也是仅仅够用而已.事实上中国现在的120吨液氧煤油发动机的研制周期(从蓝图具体构思开始)就已经长达十几年,到现在还在不停地试车,难度可见真的不是一般的大.主要原因就因为中国是在"补课",谁叫人家美国\俄罗斯\日本与及欧洲早的在冷战时期最迟的也在二十世纪晚期就已经完成了我们拖至今天才执行的这一系列工程呢?!这也没有办法的事,事实上欧洲的火神,日本的LE7的研制过程也很累,也很费周折,前前后后也用了十几年,耗资几十亿美元,欧洲的火神现在还在不停地改进完善之中----大国之累的真正经典例子.
第五,研制360吨液氧煤油发动机是中国火箭工业乃至空间工业可持续发展的至关重要环节.
由于中国120吨液氧煤油火箭发动机的研制工作已经接近尾声,但如果就此认为中国的火箭发动机研究工程就此可以告一段落,那就是大错特错.原因就是目前美欧日俄载人登月级火箭研制生产的所有核心关键环节都已经全部完成;但五巨头之中唯有中国还面临巨型火箭的发动机瓶颈问题,因此中国目前的120吨级液氧煤油发动机只能是先驱而决不是目标,360吨液氧煤油发动机才是真正的终极目标(未来50年内).只有360吨级发动机研制完成,中国才算完全补完在冷战与及二十世纪晚期与美欧日俄所拉下在空间推进动力方面最重要的"功课"距离.
事实上由于电子技术与及精密仪器工业的突飞猛进,全球火箭与空间工业已经由成长期进入成熟期.卫星使用寿命周期\质量体积与功能大幅度增加,而常用火箭的运载能力也大幅度增长,发射成功率也同样迅速提高.这就带来严重的问题,那就是全球空间发射的次数大幅度减少,这已经日益威胁到全球火箭工业的可持续生存发展;而卫星工业也如此,由于卫星寿命周期与工业生产率的大幅度提升,各空间工业公司卫星生产线也开始出现开工不足问题,半死不活.但由于火箭与及太空工业体系又是现代国防的核心支柱基础,各国政府也无法任由自己的火箭与太空工业自生自灭'放任自流,实施大型的空间工程势在必行.事实上这也是今天全球之所以掀起载人重返月球的核心根源,这也是与阿波罗时代最为明显的不同时代背景,今天人类重返月球有着更多的'饭碗就业"因素在里面,而远远不再仅仅是一可有可无的政治面子工程.
当然,今天中国与美国每年的空间发射次数相比较还相差很远,卫星在轨的数目也一样.但随着中国大型火箭的研制成功与投产,卫星企业生产率的不断提高,中国火箭与空间工业迟早也会如今天的欧洲\日本与及美国那样出现生产过剩问题.而今天美国政府对这一问题的所作出的解决方案就是重返月球乃至飞往更为遥远的宇宙空间.而中国政府也迟早要走到这一步.但与美国不同,今天的中国要想实现载人登月还存在巨型火箭的瓶颈问题,而要解决巨型火箭的瓶颈问题就必须要解决巨型火箭发动机这个"瓶颈中的瓶颈"问题.非常巧恰的是现在的中国一旦完成120吨液氧煤油火箭发动机的研制任务,除留下部分力量继续完善改进工作之外,就可以抽调主要力量用于接着进行360吨发动机的研制工作,而在此后十几年间中国政府就可以用新老长征火箭大量发射各种应用卫星体系'飞船与及空间站,而这些任务与火箭研究人员从事360吨巨型液氧煤油发动机的研制工作并不产生矛盾冲突与任务交错.这样等到中国近地空间卫星应用体系与及飞船小型空间站天地往返体系成熟饱和,时光就已经流逝到2020年前后边缘.此时中国紧接着实施进行载人登月工程.整个过程将一环接一环,完全可以实现无缝对接.
事实上今天中国政府高层与社会公众对是否进行载人登月工程都非常感兴趣,但由于存在着巨型火箭这一关键环节的缺失,中国政府对载人登月的时间表问题襟若寒蝉,毕竟有着苏联N1火箭的前车之鉴.但这个工程迟早是要启动的,其中最为重要'最为明显的的标致就将是中国360吨巨型液氧煤油火箭发动机研究工程的开始上马.因此,我期待着这一天能够很快到来. |
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