Lang 9. marts

Lange march 9 , LM-9 for kort ( kinesisk 長征九號 / 长征九号, Pinyin Changzheng Jiǔháo , CZ-9 for korte ), er en familie af super-tunge løfteraketter fra de Folkerepublikken Kina , der er under udvikling af det China Aerospace Science and Technology Corporation . Grundversionen af ​​raketten vil primært tjene til at transportere op til 50 t tunge komponenter til den bemandede månebase ud i rummet fra 2030 , men vil også blive brugt til prøveudtagning til Mars og udforskning af det ydre solsystem . På grund af sin store diameter kan raketten ikke transporteres med jernbane og skal starte fra Wenchang Cosmodromeøen Hainan .

historie

I forbindelse med måneprogrammet i Folkerepublikken Kina , der startede den 24. januar 2004, begyndte det statsejede China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC), hovedentreprenøren i den kinesiske rumindustri , at udarbejde de første koncepter og forundersøgelser for en supertung affyringsvogn fra 2010 og frem. I de følgende fem år opstod tre varianter, hver med en startvægt på mellem 3000 og 4000 tons, fra de oprindeligt flere dusin udkast:

  • En tre-trins raket 10 m i diameter og fire boostere, hver 3,35 m i diameter. Den første etape skal have fire motorer, der arbejder med flydende ilt og raket petroleum , hver med 4800 kN fremdrift, boosterne har hver en sådan motor. 2. etape skal have to thrustere, der arbejder med flydende ilt og flydende hydrogen , hver med 2000 kN fremdrift, den tredje fase to ilt / brintpropeller med hver 720 kN tryk. Raketten ville have været 100 m lang og kunne have transporteret 100 t i lav jordbane og 35 t i overførselsbane til månen.
  • En to-trins raket med en diameter på 9 m og fire boostere til fast brændstof, hver 3,5 m i diameter. Boosterne skulle opdeles i fem successivt arrangerede sektioner, hvis brændstofpåfyldning brændte af efter hinanden og skulle generere et tryk i størrelsesordenen på omkring 10.000 kN. Den første etape af denne 101 m lange raket ville have været udstyret med fem ilt / brintmotorer, hver med et tryk på 2000 kN, den anden etape med en ilt / brintmotor på 2000 kN.
  • En to-trins raket med en diameter på 9 m og fire boostere til flydende brændstof, hver på 3,35 m i diameter. Den første etape af denne 98 m lange raket skal have fire ilt- / petroleumsmotorer med 6500 kN stød hver, boosterne har hver en sådan motor. 2. etape skal have to ilt / brintmotorer med et tryk på 2000 kN hver.

Ved sammenligningen af ​​totrinsvarianterne med boostere til fast og flydende brændstof kunne solid-state-versionen ikke sejre. Når en fast brændstofmotor er tændt, er den ikke længere styrbar - den kører, indtil brændstoffet er brugt op. Dengang havde Kina ingen erfaring med sidemonterede boostere til fast brændstof; Konstruktion af disse i den størrelse, der kræves til CZ-9, så alle fire når slutningen af ​​deres brændetid på præcis samme tid, er vanskelig og ville have stillet høje krav til positionskontrollen af ​​kernestadiet.

Et andet problem var startkraften og dermed den maksimalt mulige nyttelast. Den oprindeligt påtænkte version af tretrinsraketten havde kun en affyring på 38.400 kN og kunne dermed bringe 35 t på vej til månen. Stationering af en permanent besætning på månen planlagt til det tredje store trin i Folkerepublikken Kinas måneprogram krævede imidlertid transport af boligmoduler osv. I størrelsesordenen 50 t (til sammenligning: modulerne i det kinesiske rum station vejer næsten 25 t). Dette var ikke muligt, selv med den mest kraftfulde af de originale varianter, to-trins-raketten med boostere til flydende brændstof, som havde et startkraft på 52.000 kN. Derfor blev der i 2015, da den dybdegående udarbejdelsesfase begyndte, valgt en fjerde variant:

  • En tre-trins raket, der vejer over 4.000 tons, 9,5 m i diameter og fire boostere til flydende brændstof, hver på 5 m i diameter. Den første etape var at have fire motorer, der arbejder med flydende ilt og raket-petroleum, hver med 4800 kN fremdrift, boosterne hver med to sådanne motorer, hvilket resulterede i et samlet startkraft på 57.600 kN ved havets overflade. Det andet trin skal have to thrustere, der arbejder med flydende oxygen og flydende hydrogen, hver med 2200 kN vakuumtryk, det tredje trin fire oxygen / hydrogen -thrustere med 250 kN vakuumtryk hver. Raketten ville have været 93 m lang og kunne have transporteret de krævede 50 t til en overførselsbane til månen.

Da i 2016, med begyndelsen på den 13. femårsplan , det kinesiske akademi for lancering af køretøjsteknologi og Academy for Liquid Rocket Engine Technology, begge forretningsområder i CASC, officielt begyndte at udvikle nøgleteknologier til projektet, blev denne variant vedtaget . Kun rakettens samlede længde inklusive nyttelastfremføring steg fra 93 m til 103 m, mens alle andre parametre for raketten - diameter, startvægt, startkraft, maksimal nyttelast - forblev de samme. Efter at der var gjort gode fremskridt i fremstillingen af ​​mellemringe med en diameter på 9,5 m til raketens bærende struktur, segmenter til tanke af samme størrelse og til motorerne, besluttede Folkerepublikken Kinas statsråd endelig i begyndelsen af ​​2021 for at bygge raketten. Projektet er siden 2016 blevet finansieret fra fonden for nationale videnskabelige og tekniske store projekter . 31. december 2020 var 1,5 milliarder yuan blevet brugt (ca. 1,5 milliarder euro i købekraft). De samlede udviklingsomkostninger for at bringe basisversionen af ​​raketten i drift blev anslået til 100 milliarder yuan i begyndelsen af ​​2021.

I juli 2021 blev en tankbund med en diameter på 9,5 m og en prototype af YF-90-motoren til anden etape færdiggjort.

Tekniske specifikationer

model CZ-9
niveauer 3
højde 103 m
diameter 9,5 m
Startmasse 4137 t
Start stød 57.600 kN
nyttelast 140 t LEO
50 t LTO (måneoverførselsbane)
44 t MTO (Mars transferbane)
1. etape
diameter 9,5 m
Motor 4 × YF-130s hver med 4800 kN tryk på havets overflade
brændstof flydende ilt og raket petroleum
booster
nummer 4.
diameter 5 m
Motor 2 × YF-130s hver med 4800 kN tryk på havets overflade
brændstof flydende ilt og raket petroleum
2. etape
diameter 9,5 m på brinttanken, tilspidset til 7,5 m på iltbeholderen
Motor 2 × YF-90 med 2200 kN vakuumtryk hver
brændstof flydende ilt og flydende brint
3. etape
diameter 7,5 m
Motor 4 × YF-79 med 250 kN vakuumtryk hver
brændstof flydende ilt og flydende brint

Fremtidig udvikling

Selvom den grundlæggende version af raketten også kan bære en nyttelast på 140 t til 150 t i lav jordbane, er den primært beregnet til brug i forbindelse med måneprogrammet. Mindre versioner af raketten skal udvikles til transport af mellemstore belastninger i jordbaner fra 2030: Changzheng 9A med kun to boostere og en nyttelast på 100 t i lavjordbane, samt Changzheng 9B uden booster , men med fem YF -motorer -130 på første trin og med en nyttelast på 50 t i lav jordbane. Begge varianter kan også transportere nyttelast i overførselsbaner til månen og Mars: CZ-9A (startmasse 2661 t, startkraft 39.150 kN) 35 t til månen og 28 t til Mars, CZ-9B ( startmasse 1964 t, startkraft 24.470 kN) 20 t til månen og 12 t til Mars.

I planlægningsfasen af ​​projektet blev der taget en bevidst beslutning mod raketens genanvendelse, blandt andet for at forenkle motordesignet - med en engangsraket skal motorerne kun arbejde i få minutter - og for at reducere udviklingen omkostninger. Fra 2030 er planen imidlertid at arbejde hen imod en delvis genanvendelse af raketten i en anden udviklingsfase med nye YF-135-motorer. På omkring 3670 kN har YF-135 et lavere tryk end YF-130, men 16 af disse motorer skal bruges i den første etape og derefter lande lodret, ligesom den første etape i Changzheng 8R . I modsætning til den raket har Changzheng 9, som er delvist genanvendelig, ingen boostere. Den anden fase er at arbejde med fire ilt / brintmotorer, hver med et tryk på 1200 kN, det tredje trin med en sådan motor. Diameteren på det første og andet trin skal være 10,6 m, det i det tredje trin 7,5 m, og det til nyttelasten 9 m. 150 t er beregnet som nyttelast for en lavjordbane og 53 t for en overførselsbane til Månen. Lanceringsmassen for den delvist genanvendelige raket siges at være lidt lavere end grundversionen ved 4122 t, opsendelsen stødte lidt højere med 58.730 kN. Rakettens samlede længde er 108 m, 5 m længere end grundversionen.

I en tredje udviklingsfase skal raketens egen vægt reduceres med nye materialer - aluminiumlegeringer bruges i øjeblikket til tankene og den bærende konstruktion - for at øge den maksimalt mulige nyttelast for en jordbane til 200 t . Dette er beregnet til at opfylde kravene til konstruktion af rumtransportsystemet til bemandet Mars -udforskning og det orbital solkraftværk , sidstnævnte i en geostationær bane .

Sammenligning med andre tunge missiler

De mest kraftfulde lanceringskøretøjer, der i øjeblikket er tilgængelige eller under udvikling til transport med lav jordbane (LEO), er:

raket Fabrikant niveauer Side booster maks. nyttelast (LEO) maks. nyttelast ( GTO ) genanvendelig interplanetære missioner bemandede missioner Første fly
CZ-9 Folkerepublikken KinaFolkerepublikken Kina KALT 3 4. 140 t 66 t ingen planlagt ikke planlagt ca. 2030
SLS blok 1B Forenede StaterForenede Stater Boeing 2 2 105 t ikke specificeret ingen planlagt planlagt 2025 (planlagt)
Starship Forenede StaterForenede Stater SpaceX 2 - > 100 t 1 21 t
(> 100 t 2 )
Fuldstændig planlagt planlagt 2021 (planlagt)
SLS -blok 1 Forenede StaterForenede Stater Boeing 2 2 95 t ikke specificeret ingen planlagt planlagt 2021 (planlagt)
Falcon Heavy Forenede StaterForenede Stater SpaceX 2 2 64 t 27 t Første trin, sideforstærker, nyttelast Ja ikke planlagt 2018
Nye Glenn Forenede StaterForenede Stater Blå Oprindelse 2 - 45 t 1 13 t 1 Første etape muligt planlagt 2022 (planlagt)
Angara A5V RuslandRusland Khrunichev 3 4. 37,5 t 12 t ingen planlagt planlagt 2027 (planlagt)
Delta IV Heavy Forenede StaterForenede Stater ULA 2 2 29 t 14 t ingen Ja ingen 2004
Vulcan Forenede StaterForenede Stater ULA 2 6. 27 t 13,6 t ingen planlagt planlagt 2022 (planlagt)
CZ-5 Folkerepublikken KinaFolkerepublikken Kina CASC 2-3 4. 25 t 14 t ingen Ja ikke planlagt 2016
1Maksimal nyttelast ved genbrug af alle genanvendelige komponenter. En større nyttelast ville være mulig uden genbrug.
2 Ved tankning i kredsløb.

Individuelle beviser

  1. a b c d e f 巅峰 高地:长征 九号 重型 火箭 新 节点 : 两 型 发动机 整机 装配 完成 完成 梦想 照 照 进 现实. I: zhuanlan.zhihu.com. 6. marts 2021, adgang 9. marts 2021 (kinesisk).
  2. a b 这个 火箭 的 箱底 圆环 好 大大 大大… …… 啊! I: spaceflightfans.cn. 2. august 2021, adgang 2. august 2021 (kinesisk).
  3. Zhao Lei: Mighty Long 9. marts luftfartsselskabsraket debut til 2030. I: chinadailyhk.com. 26. november 2020, adgang til 10. marts 2021 .
  4. 世界 上 最大 的 火箭 贮箱 瓜 瓣 在 火箭 院 诞生! 直径 米 10 米 级 , 强度 提升 10% , 成形 精度 达 毫米 级. I: calt.com. 2. juli 2018, adgang til 2. august 2021 (kinesisk).
  5. ^ Andrew Jones: Kina afslører detaljer om super-tunge løft Long 9. marts og genanvendelige Long March 8. raketter. I: spacenews.com. 5. juli 2018, adgang til 10. marts 2021 .
  6. ^ Andrew Jones: China Space News Update - nummer # 4. I: getrevue.co. 2. marts 2021, adgang til 10. marts 2021 .
  7. 国家 航天 局 表示 我国 将 研制 重型 运载火箭 —— 长征 九号. I: spaceflightfans.cn. 24. februar 2021, adgang til 10. marts 2021 (kinesisk).
  8. 重型 运载火箭 220 吨级 发动机 完成 首 台 工程 样机 生产. I: spaceflightfans.cn. 28. juli 2021, adgang 2. august 2021 (kinesisk). Inkluderer et foto af motoren med ingeniører til størrelses sammenligning.
  9. 长征 九号. I: calt.com. Hentet 9. marts 2021 (kinesisk).
  10. a b 长征 九号 方案 大 改 , 拜 入 多 发 并联 神教. I: spaceflightfans.cn. 25. juni 2021, adgang 25. juni 2021 (kinesisk).
  11. 郑孟伟 et al.:我国 大 推力 氢氧 发动机 发展 思考. (PDF; 727 KB) I: spaceflightfans.cn. 10. december 2018, s. 17 , adgang til 10. marts 2021 (kinesisk).
  12. Starship Users Guide Revision 1.0 (PDF, 2 MB; side 5) på SpaceX -webstedet, marts 2020, åbnet den 19. marts 2021.