长征九号是我国新一代运载火箭家族中的大哥大,它主要承担的是月球重载发射和深空发射任务,与我国载人登月火箭新921可谓是“双剑合璧”。而目前,长征九号的一级YF-130/135液氧煤油发动机、二级YF-90氢氧发动机、三级YF-79膨胀循环氢氧发动机均已取得巨大的突破,预计会在2029年首飞,到时候与2024年首飞的新921火箭一起,将月球建设成为“塞上江南”。

新921、长征九号和长2F

不过,长征九号从公开到现在,至少已经经历了3次方案调整,首先在2011年,提出了三级设计和捆绑4个5米直径助推器的方案,近地轨道运载能力140吨,一次可以发射一整个空间站,而它的月球转移轨道运载能力为50吨,火星转移轨道运载能力44吨,这是目前流传最广的方案。

长征九号2011版方案

而在2021年,龙乐豪院士首次对外公开了21版长征九号的设计方案,火箭去掉了助推器,采用“光杆”设计,长度由103米增加到了108米。而芯级直径由9.5米增加到10.6米,一级发动机也由4+8台YF-130,变成了16台YF-135,这样一来它的近地轨道运载能力增加到150吨,月球转移轨道运载能力增加到53吨,火星转移轨道运载能力在45到50吨之间。

右边是21版方案

2022年,龙乐豪院士再次公开了22版长征九号,“光杆”设计和运载能力基本不变,但一级并联发动机数量增加到26个,外圈是15台发动机,内圈和中心是10+1台的推力矢量版发动机,直径11米,更是超过“星舰”成为世界第一粗的火箭。

22版方案并联的发动机更多了

不仅如此,22版长征九号的一级发动机似乎抛弃了YF-130/135,转而采用新型号的200吨级甲烷引擎,26台的总推力为5200吨,相比11版和21版反而降低了大概700吨的水平,但总体运载能力没变。

长征九号的级间环,未来会更粗

22版长征九号之所以宁可降低推力,也要采用甲烷发动机,这是因为甲烷和液氧的保存温度比较相配,都在零下180℃到零下160度℃左右,而液氢的保存温度在零下253℃。如果用液氧液氢发动机,必须做好隔温,需要增加不少的设备,从而降低火箭的载荷能力,目前美国新一代登月火箭SLS也存在这个问题。

除了氢脆之外,液氢原来还有这个缺陷

而且22版长征九号的甲烷发动机,也是可重复使用的,就和“星舰”的“猛禽”二代一样,由此也可以看出我们将来在火星上点火起飞的远大理想,因为火星和很多外星球上获取甲烷相对容易,而液氢就没有那么容易获取了。

长征九号基本奔着星舰的思路去了?

不过,也有观点认为长征九号的方案一变再变,说明它还不够成熟,我国在登月重载火箭和深空运载火箭方面还没有树立足够的信心,甚至受SpaceX“星舰”的影响较大,你怎么看呢?