中间运力运载火箭解疑

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 11:26:34
有一个问题长期困惑着很多人,甚至成为了阿波罗登月计划伪造论的论据,这就是为什么在登月行动和太空实验室项目之后,美国转而发展航天飞机,而不继续发展与利用土星V号运载火箭的强悍能力,特别是将强悍的F1发动机束之高阁。另一个问题则是高凉陈君提出的,这就是为什么全球起飞质量1000至2000吨级之间的火箭长期处于空白状态。

实际上,美国在六十年代中期便发现,土星IB和大力神II具有20000-35000磅的LEO运载能力,而随着运力空前的土星V号在1966年完成,LEO运载能力将达到250000磅,之间存在明显的运力空白段。为了填补上述运力空白段,美国在试图进一步提高土星V运载能力的同时,还基于土星火箭上的现成技术与模块,开发出大量中间运力运载火箭。

方案1:S-II/S-IVB。该方案在土星V基础上,直接去掉了安装F-1发动机的第一级形成,第一和第二级全部采用J-2低温发动机,其LEO运力将达到50000磅以上。

方案2:S-II/S-IVB+民兵第一级。该方案在方案1的基础上,在S-II子级外围捆绑12具民兵导弹的第一级固体助推器,由此LEO运力将达到75000磅左右。

方案3:S-II/S-IVB+模块化SRB。方案3和方案2的不同之处在于,采用了模块化的固体助推器,总共捆绑4具直径120英寸的SRB,每具SRB有7个模组构成。其LEO运力在150000磅以上。

方案4:S-II+模块化SRB。方案3相比方案3去掉了S-IVB子级,但其LEO运力也在100000磅左右。

方案5:S-II改进型/S-IVB。该方案在S-II上增加了2台J-2发动机,使第一级J-2发动机总数达到7台,从而显著增加了运力,LEO运力在120000磅以上。

方案6:S-IC/S-IVB。该方案实际上是没有S-II子级的土星V,其运力略大于方案5,也能达到120000磅以上。

方案7:土星IB+民兵第一级。该方案通过在土星IB第一级外围捆绑4具民兵第一级助推器,而获得了运力的一定提升,但并不显著。

方案8:土星IB+120英寸SRB。如果将方案7的小型助推器替换成方案3中直径120英寸的大型模块化助推器,就是LEO运力超过50000磅的方案8。

方案9:方案8升级H-1发动机。H-1发动机推力较为有限,R-7上的RD-107/108比H-1单台推力大30%,因此要改善方案8的运力,升级H-1发动机也是一种思路。通过改进,方案9有可能达到120000磅的LEO运力。

结论:
1. 美国很早就基于土星系列火箭的技术和模组,开发中间运力运载火箭,这些设计方案投入使用的难度都不大。
2. 使用大型固体助推器是提升运载能力最简单的手段,美国在大型固体助推器和固体弹道导弹上的实力,使其能够灵活地配置运载能力。
3. 即使只有120吨推力的发动机,也有可能设计出150000磅LEO运力以上的运载火箭,前提是拥有大型固体助推器。有一个问题长期困惑着很多人,甚至成为了阿波罗登月计划伪造论的论据,这就是为什么在登月行动和太空实验室项目之后,美国转而发展航天飞机,而不继续发展与利用土星V号运载火箭的强悍能力,特别是将强悍的F1发动机束之高阁。另一个问题则是高凉陈君提出的,这就是为什么全球起飞质量1000至2000吨级之间的火箭长期处于空白状态。

实际上,美国在六十年代中期便发现,土星IB和大力神II具有20000-35000磅的LEO运载能力,而随着运力空前的土星V号在1966年完成,LEO运载能力将达到250000磅,之间存在明显的运力空白段。为了填补上述运力空白段,美国在试图进一步提高土星V运载能力的同时,还基于土星火箭上的现成技术与模块,开发出大量中间运力运载火箭。

方案1:S-II/S-IVB。该方案在土星V基础上,直接去掉了安装F-1发动机的第一级形成,第一和第二级全部采用J-2低温发动机,其LEO运力将达到50000磅以上。

方案2:S-II/S-IVB+民兵第一级。该方案在方案1的基础上,在S-II子级外围捆绑12具民兵导弹的第一级固体助推器,由此LEO运力将达到75000磅左右。

方案3:S-II/S-IVB+模块化SRB。方案3和方案2的不同之处在于,采用了模块化的固体助推器,总共捆绑4具直径120英寸的SRB,每具SRB有7个模组构成。其LEO运力在150000磅以上。

方案4:S-II+模块化SRB。方案3相比方案3去掉了S-IVB子级,但其LEO运力也在100000磅左右。

方案5:S-II改进型/S-IVB。该方案在S-II上增加了2台J-2发动机,使第一级J-2发动机总数达到7台,从而显著增加了运力,LEO运力在120000磅以上。

方案6:S-IC/S-IVB。该方案实际上是没有S-II子级的土星V,其运力略大于方案5,也能达到120000磅以上。

方案7:土星IB+民兵第一级。该方案通过在土星IB第一级外围捆绑4具民兵第一级助推器,而获得了运力的一定提升,但并不显著。

方案8:土星IB+120英寸SRB。如果将方案7的小型助推器替换成方案3中直径120英寸的大型模块化助推器,就是LEO运力超过50000磅的方案8。

方案9:方案8升级H-1发动机。H-1发动机推力较为有限,R-7上的RD-107/108比H-1单台推力大30%,因此要改善方案8的运力,升级H-1发动机也是一种思路。通过改进,方案9有可能达到120000磅的LEO运力。

结论:
1. 美国很早就基于土星系列火箭的技术和模组,开发中间运力运载火箭,这些设计方案投入使用的难度都不大。
2. 使用大型固体助推器是提升运载能力最简单的手段,美国在大型固体助推器和固体弹道导弹上的实力,使其能够灵活地配置运载能力。
3. 即使只有120吨推力的发动机,也有可能设计出150000磅LEO运力以上的运载火箭,前提是拥有大型固体助推器。
很奇怪的是,国际航天界一直没有30-60吨这种中间发射需求(当然也有没有这个发射区间火箭的原因)。重型卫星多数到20吨为止了。我的意见是,20吨以上航天器体积太大,无法用常规口径火箭发射。

美国的固推水平高,航天飞机那个大固体助推还真是猛,单独用就能上20多吨LEO了。人家这方面底气强,再下中间型推力火箭容易。苏联的固体火箭水平没美国高,走的是另一条道路,就是大型煤油液推了。RD170/180这些算是颠峰之作,100年不落后。

未来航天发射还是考虑成本第一,固推推力虽然大但是高水平固体燃料成本还不是一般的高,而且貌似现在根本没有无毒安全的高能固体燃料,不符合环保啊。TG有大推力固体发动机的,都用在东风上了。而火箭就专心走煤油了。

还是RD180这个方向好,煤油无毒成本低。而且发动机推力可大范围调节,在宇宙神火箭上已经得到完美应用。
F1发动机的推力太大,用在中间型怕不好做,而且燃料利用效率不高。单室的,又不能象RD170变RD180的办法。还有就是涉及部门之争,F1是陆军搞的。后来的NASA主推的是航天飞机,占用了大部分经费,自然就把F1束之高阁。
。。。。20吨的卫星。。。
原帖由 重剑无锋 于 2008-2-11 22:37 发表
F1发动机的推力太大,用在中间型怕不好做,而且燃料利用效率不高。单室的,又不能象RD170变RD180的办法。还有就是涉及部门之争,F1是陆军搞的。后来的NASA主推的是航天飞机,占用了大部分经费,自然就把F1束之高阁。

推力太大减少为两台就行了,这不是主要问题。
原帖由 重剑无锋 于 2008-2-11 21:39 发表
很奇怪的是,国际航天界一直没有30-60吨这种中间发射需求(当然也有没有这个发射区间火箭的原因)。重型卫星多数到20吨为止了。我的意见是,20吨以上航天器体积太大,无法用常规口径火箭发射。

美国在60年代有大量空间站设计,其模组的重量许多都在30-60吨段。
原帖由 dark_knight 于 2008-2-11 23:06 发表

美国在60年代有大量空间站设计,其模组的重量许多都在30-60吨段。


最终实现的只有差不多80吨的天空实验室。也就打了1发。

阿波罗计划后美国人就没花太多心思在空间站上,这个我想不太明白。天空实验室虽然上天出了点问题,但还是用了6年多。而且1次发射就获得了360立方米工作空间的空间站,接近登月和平站建成后的总空间(400立方),花了43次发射才建设完成的国际空间站才1200立方米空间,怎么看成本效益还是能接受的。航天飞机虽然能代替部分工作,但是其留轨时间太短从根本上不能代替空间站作用。

我个人也认为单体大容积空间站的要比小单体的和平站和国际空间站这种建设模式,在成本效益上高效很多。奇怪的是而美苏却都没有走这条道路,两者在获得百吨级巨型LEO能力巨型火箭后常规重型火箭都老实回到20吨级上下。很明显它们都有足够实力发展中间型大推力火箭的。究竟是发射需求制约了火箭发展,还是火箭发展制约了发射需求?

能源号火箭2助推版推力起飞2000吨左右,就是一中间型火箭,只是俄罗斯没钱再维持能源号了。航天飞机也曾经有一个重复使用的货船版本,运力也在30-50吨左右,很早就荒废了。
即使是发射80吨级的Skylab,方案三近160000磅的运载能力应该也够了
有需求吗?如果美国和毛子都没有这种需求,其他国家会有吗?
原帖由 dark_knight 于 2008-2-12 10:14 发表
即使是发射80吨级的Skylab,方案三近160000磅的运载能力应该也够了


对于美帝,发射能力从来不是大问题。主要还是需求了。
中间运载能力火箭的问题恐怕是恶性循环的问题。需求太少制约了火箭的发展,火箭的发展反过来又制约了需求。

事实上,功能最复杂的卫星质量也就二十吨左右。LEO三十至六十吨的运载需求除非是空间站主体舱段。空间站的主体舱段并不是经常发射的,维持空间站平时的人、货运载并不需要二十吨以上的运载能力,因为空间站的维持需要的是频繁却少量的运载能力。

但是如果美国铁了心搞空间站、而不是搞航天飞机,那么中间运载能力火箭还是有需求的。所以我认为中间运载能力火箭发展空缺是由于由美国所带领的航天飞机潮流的排挤效应所造成的。由于航天飞机可以替代部分空间站的功能,而且航天飞机号称可以重复使用、在当时看来是最有前途的发射方式,这就挤掉了大型空间站的发展资源、导致中间运载能力需求萎缩,中间运载能力火箭的发展就进入了恶性循环。
楼上的分析应该是有道理的。中间运力火箭适应的主要是空间站主体的发射,而空间站本来就是发射间隔时期非常长的东西,单独开发运载火箭貌似不合算,不如直接用已经在工程上非常可靠的大推力火箭。
20吨的卫星失效后成的天空垃圾返回地球后都烧不净,容易发生危险,更大的就更不用说了,发展中推赶什么?有几个是用做深空探索的,为什么现在卫星小型话,微型话还不明白什么道理?上天的东西每增加一磅,付出的代价是多大,经济上划算不划算.:D
美国阿波罗登月工程结束,40年后人类再回望月球,才猛然发现起飞推力达1000吨至2500吨区间火箭的重要性.老实说,如果人类不发展航天飞机,国际空间站就断然不会建造成今天的这个模样,而人类的载人月球飞行也断然不会差不多"一别五十年".中间运力火箭之所以失落,完全是人类空间事业发展策略发生重大失误所导致的结局.中间运力火箭并不是没有需求,看看美国国防部所力主发展的大力神系列火箭吧,从最初起飞推力100多吨,发展到最后的大力神四系列高达1600吨.
       在二十世纪九十年代,大力神系列火箭发射三连败,35亿美元打了水漂,美国就有分析家严厉指责NASA作为国家空间主管部门严重失职,不能为国防重器的发射提供可靠的火箭,反而专搞什么"可重复使用"飞行器之类中看不中用的东东,浪费国家的钱财.
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自从挑战者失事后,美国军方就坚决放弃了航天飞机,NASA就是为了面子死撑而已。幸好国际空间站的项目挽救了航天飞机,否则提前十几年就下马了。

不过,中间推力(30-60吨)这一块需求实在太少。翻看一下未来10几年的需求,也就是登月能用上几发。重型卫星基本没有超过20吨的,即使苏联的礼炮再生估计也30吨以下,中国的空间实验室估计20吨左右。美国在国际空间站退役后有什么打算尚不清楚,是搞天空实验室这种大型单体空间站还是继续走国际空间站这种组合模式?如果是组合模式也基本不需要30吨以上的LEO。
重剑兄,你一定要明白我所力主中国的载人登月飞船与空间站必须要实现核心舱段(如推进舱,轨道舱等)"共用平台\共线生产"设想的重要性.人类空间站最佳的发展模式就是美国当年利用土星五火箭发射的天空实验室模式.每个舱段重40\50吨,一年两年内三四次发射就组成一个重达200吨左右的空间站,用上八年十年舱段老化后再发射新舱段重新组建一个.
       更重要的是,起飞推力达2000至2500吨级的火箭采用月球轨道对接方案,也完全可以支持起人类载人月球飞行的重任与及其它大型深空探测项目.如此,每年维持三至五发的发射量是完全可以的.
这个缺失再次证明了需求是第一的。

前一段时间存在一股登月热,俺觉得还是分析分析载荷,并且对今后一段时间的载荷需求进行预测和调研,然后再确认应该有什么样的运载能力的火箭和发动机,最后结合实际来展开发动机预研。

到目前为止,航天还是高风险的工业,最好的办法就是一步一个脚印。除非是天才,譬如象冯.布劳恩等,能够进行跨越发展,否则还是老老实实为好。这样更稳健,也更省钱,也更能出成果,经济效益也更好。

就登月而言,大推力火箭发动机应该先预研,毕竟不光是登月能用上,其他地方也能用上。至于是否要登月,在什么时候登月,还是等针对月球的应用有眉目后再开始也不迟。

许多人将登月与人类以前的探险相提并论,这样类比不适当。因为月球上的资源状况,并不是要登月才知道,无人探测能够了解的东西,为什么一定要有人去呢。而如何开发月球,也都是要在地球上完善后才能真正投入实用。

我相信我们的专家和学者并不都是短视之人,他们站在第一线,也更了解今后如何发展更适合。作为爱好者,多了解了解这方面消息就可以了。
绝大部分发射载荷都在20吨以下,空间站的模块也是20吨级别,过分突出重载能力没有太大意义.
即使长征5号的能力扩展型也是建立在发动机技术的进步上,在经济上更合理.
原帖由 高凉陈君CT 于 2008-2-14 21:33 发表
重剑兄,你一定要明白我所力主中国的载人登月飞船与空间站必须要实现核心舱段(如推进舱,轨道舱等)"共用平台\共线生产"设想的重要性.人类空间站最佳的发展模式就是美国当年利用土星五火箭发射的天空实验室模式.每个舱段 ...


呵呵,在登月这个方向上,我是支持中间推力的。其一可以和已有的长五系列共用发动机,不需要再研发。其二,推力适中可以衔接长五的推力。便于发展更大的空间站。总而言之,中间推力火箭关键是要产生发射需求。登月是一个,大型空间站是一个。如果能够保持1年1、2次的发射密度才能保证该型火箭的成本效益,不过这两个项目似乎还不能维持这样的使用密度,除非TG直接往建立半永久月球基地这个目标。

美俄中三国中,中国是最有动力发展中间推力火箭的。因为TG手头还没有发展巨型火箭的资源,就应该踏实在手头已有的资源上做事,在120-200吨的动力上多花功夫。和美俄不同,他们要做登月和空间站,就应该走巨型的道路,像半永久的登月舱和天空实验室这样的产物的效益更高。
同感,中国是否研制起飞推力达1440吨以上版本的长征五号火箭将是一个重要的分水岭,而且这种LEO载荷达35吨左右的东西除了用于发射神舟飞船的载人环月版之外,也可以用于发射大型空间站舱段与及重型侦察卫星(由其是拥有巨型天线阵列与太阳能电池阵列的电子侦察卫星\数据中断卫星等).
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原帖由 TSQ 于 2008-2-14 23:41 发表
这个缺失再次证明了需求是第一的。

前一段时间存在一股登月热,俺觉得还是分析分析载荷,并且对今后一段时间的载荷需求进行预测和调研,然后再确认应该有什么样的运载能力的火箭和发动机,最后结合实际来展开发动 ...


讲得非常好
原帖由 高凉陈君CT 于 2008-2-15 18:45 发表
同感,中国是否研制起飞推力达1440吨以上版本的长征五号火箭将是一个重要的分水岭,而且这种LEO载荷达35吨左右的东西除了用于发射神舟飞船的载人环月版之外,也可以用于发射大型空间站舱段与及重型侦察卫星(由其是拥有巨 ...

在反卫星的手段越来越多样和越来越实际的今天,发展重型侦查卫星恐怕还真得考量考量~~
尖端的反卫星技术仍然只存在于航天大国的第一集团中,而且并不应该因为对方有能力击落侦查卫星就不发展重型侦查卫星,毕竟就算美国也不会在未爆发战争的时候对他国侦查卫星采取经过即击毁的手段...
原帖由 重剑无锋 于 2008-2-15 17:28 发表


呵呵,在登月这个方向上,我是支持中间推力的。其一可以和已有的长五系列共用发动机,不需要再研发。其二,推力适中可以衔接长五的推力。便于发展更大的空间站。总而言之,中间推力火箭关键是要产生发射需求。登 ...

我很赞同这个观点,为登月而专门开发重型或巨型火箭发动机,需求更小,得不偿失呀!而中间推力火箭的需求还是能保证的
原帖由 纯属路过的2 于 2008-10-2 23:23 发表
尖端的反卫星技术仍然只存在于航天大国的第一集团中,而且并不应该因为对方有能力击落侦查卫星就不发展重型侦查卫星,毕竟就算美国也不会在未爆发战争的时候对他国侦查卫星采取经过即击毁的手段...

不会击毁
会让你卫星失效

未来。
卫星发展趋势是功能和经济效益并重
既然满足功能何必要更大!?
而且从风险角度来考虑
鸡蛋不要放在一个篮子里

除非是超强一枝独秀

就像原来的海军竞赛
当功能满足需要的时候
没有人会主动增大军舰的排水量
失效的事情一家干了别家也同样会干,三大航天流氓这方面谁也不会比谁含糊到哪里去。

重型侦查卫星如果存在,必定有体积更大质量更大的搭载设备,而这些设备的功能是难以被取代的,这就是重型侦查卫星存在的理由。
太空站重型舱段的优势还是明显的,其空间重量比(也就是每吨重量对应的站内空间体积)要比小舱段大,而且利用效率也高。轻质隔断壁板左右均可布置仪器,小舱段却没法利用另一面的面积。而且一个个的阀门对接口浪费了相当多的空间、重量和成本,也增加了系统复杂度。公共空间集中使用的优势更是小舱段无法比拟的,小舱的空间太分散了。

   另外奢侈点讲,有个直径10米空间,宇航员可以沿着舱壁跑步锻炼身体,顺便给自己产生一下‘人工重力’。小舱段是无论如何提供不了这个条件的。

   小火箭这么一段段的拼,看似省钱,实际更加浪费。国际空间站撒的银子也没少到哪里去。用大火箭,地上就装个差不离,一下子扔上去,省时省心省力省钱。
现在的国际空间站的容积还不够3个天空实验室大
为什么怎么都绕到土星V上面去?

我觉得看发射载具,应该看到2点。一个是目前人类能力极限所能建造的发射载具的运力远远超过了实际需要。美苏实际制造和发射过百吨级运力运载火箭,再努力,千吨级不说,几百吨级还是完全可能的。但是基本没有用。二是目前运载火箭的技术发展远远没有达到降低发射成本到可以大规模开发太空的程度,没有一个突破性的进展。

航天毕竟是一个实用的东西,在冷战背景下尚且如此,再现在就更没有必要一味追求运力了。
不要忘记了毛子的能源还没有作废,运载能力也不差,但是目前也没有派上什么用场。
国际空间站,是多国合作模式,不是美俄争霸,小仓式你说不方便使用,但是方便多国合作建造,你造一个舱段,我造一个舱段。
还有任务灵活性在里面。
ISS不是太空健身房,是要装载各种仪器设备的,很难想象一开始就计划和制造好所有的仪器,一股脑装进去,发射上天。
必然是慢慢组装,逐步研制这样一个过程。
所以能源号也是没有什么用武之地。

原帖由 SaturnV 于 2008-10-4 15:14 发表

:handshake[:a5:]终于找到知己了,天空实验室的内部空间有350m³,苏联的7个“礼炮”系列空间站根本就无法与之相提并论。如此先进的大型空间站竟是用一枚2级的“土星5号”一次发射入轨的,足见土星5号威力之强 ...
未来的空间站舱段将是BA330这种充气舱,现有的运力已经足够了
说到底还是高粱陈君没有说清楚大航天、中间运力火箭、登月这些东西的可持续发展性,这些东西是不能同大航海相提并论的,因此其必要性和可持续性很令人怀疑!
中间运力运载火箭不能说完全缺失,实际上航天飞机的运载能力可以达到30吨,在中间运力火箭的下限。

说到底,出现在这种情况完全完全时当时的政治造成的。按道理,正常的发展应该时先小的然后逐步加大,但当时搞航天完全时因为政治上需要,典型的就是登月竞赛,这个时候压根就不顾及中间运力的事情,自然就跳过中间运力直接上顶级运力了。

当登月热冷却后,接下来开发太空算是个热点,美苏都有发展,美国实力更强大,太空的军事应用越发明显,这个时候即能够军用,又能够进行太空试验,还能够重复使用的航天飞机无论怎样看都是个不错的选择,至少理论上如此。相比而言中间运力火箭发射卫星用不上,用于登月则显得运力不足,唯一又用途的地方是搞空间站,而空间站的太空试验部分航天飞机可以进行,即使建设太空站,也可以靠航天飞机建设,所以在又航天飞机的情况下,自然不需要搞使用量不大有点重复建设的中间运力运载火箭了。

苏联航天实力自然比不上美国,美国搞航天飞机,苏联自然也想搞,否则就不会又能源号和暴风雪航天飞机项目。不过显然苏联的技术水平距离美国较大,在战略选择上选择了类似我们目前的一些做法,即在不同层面上与美国进行竞争,实现所谓“你打你的,我打我的策略”,就持续搞了空间站,也取得不错的成绩。当然苏联没有放弃追赶美国,航天飞机项目还在继续,所以最终暴风雪还是飞了一次,后来大家都知道了,苏联解体了。

对于我们而言,美苏争霸时我们的经济太差,发射卫星也只是实现了让人不要小瞧的目的而已,即便时今天在航天的许多领域也还只是进行了初步的探索,和美俄的航天相比根本不是一个层级的。不过,我们有所谓的后发优势,即不再走前人的弯路,可以有更好的选择,可以将更多的东西兼顾的更好,从而经济上更可以承受。从这个角度来看,我们最有发展中间运力运载火箭的需要。

目前看来,进行长期的太空探索也好,还是利用微重力环境做地球上难以实现的试验也号,空间站是个绕不过去的弯,包括登月也是必须的。那么,在时间进度上,考虑到月球开发的不成熟和空间站能够带来的实际许多益处,应该时空间站更优先于登月才对。空间站建设实际上可以选择以长五来建设,但可以肯定的是规模很难超过和平号,因为和平号7个舱段已经让积木式空间站显得相当复杂,我们如果搞积木式空间站的话,超过7个舱段时很难想象的。但对于太空探索而言,很显然空间站越大效果越佳,故在7个舱段以下,每个舱段的重量在50吨左右的太空站是个不错的选择,这就需要中间运载推力的运载火箭。进而,如果依托空间站实现登月,中间运载推力的火箭通过太空对接也可以实现登月,也算时不错的选择。另外中间运载推力火箭在深空探测上也可以发挥出很好的效果,譬如向火星发射探测器之类的。在未来的天地之间运输上,譬如发展类似俄罗斯目前快船之类的小型可重复使用的运载工具上,中间运力运载火箭也是个不错的选择。

从空间站建设和登月等各方面综合考虑,鄙人觉得还是发展中间运载推力火箭是个不错的选择,太空站建设、登月、未来天地间往返运载工具都可以利用这个运载能力。

如果我们国家准备发展中间运载推力火箭,俺的建议是不要在长五现有直径上搞,甚至不要直接利用长五上的东西,譬如将多个5米直接捆绑之类的。虽然积木组合的方式是个不错的方式,但所有的积木组合方式都有其上下限,不可能完全覆盖很大的范围。说句不好听的话,多个5米直径捆绑在视觉效果上看都不怎么好看。中间运载推力火箭需要新的发动机,推力最好在300-500吨,在芯级直径上,至少应该达到6-8米,助推级直径在4米左右,不易超过5米。助推级的4米直径也可以与现有的3.35米和2.25米组成新的运载能力的火箭,只不过发射地点主要选择在海南而已。
和平号空间站最大的舱段不过20吨,ISS的舱段没有超过15吨的,未来的充气舱重量更轻,发射东西上天是要钱的,空间大重量轻才是空间站的发展方向。
充气方案是个不错的方案,但似乎相关的风险也不小,我曾经搜索过这方面的论文,主要的问题可能还是在耐用度上吧,因为充气需要一个柔性的外表面,这个外表面比较难以做厚,而缺少厚度情况下在遇到空间垃圾和空间环境影响时许多东西都比较难以处理。比较稳妥的做法还是以刚性为主。

至于和平号的舱段的最大时20吨,那是因为和平号发展时苏联用的时质子号运载火箭发射的,其低轨道运载能力就是20吨多。至于国际空间站,其15吨的舱段也时根据运载能力来确定的,其建设主要时靠航天飞机来进行,航天飞机的运载舱的大小有限,这限制了太空舱的大小,最终限制了其太空舱的重量。如果时大推力火箭发射,火箭的整流罩可以根据需要设计,估计国际空间站的舱的重量就不再限制在20吨左右了。

从空间建设角度来讲,空间站这种由许多规则不是很整齐的组成的空间设备还是用大推力火箭发射更合适,而且空间利用率更高,即所谓的长度、面积、重量比。40吨太空舱的容积近乎20吨舱容积的2.8倍。显然空间利用效果更好。

就目前国际空间站的轨道维持和物质补给来说,欧洲的ATV的重量也在20吨,几乎一年需要一次这样的ATV飞船。从ATV的实际使用来讲,ATV在轨期间也曾经充当太空站上人员的居住空间,这表明国际空间站的空间还是有限的。不过不知道除此之外俄罗斯的进步号是否还需要继续发射。

如果我们搞200吨级别的太空站,由5个左右的50吨级别的太空舱组成,然后靠一个30吨左右的类似ATV的舱段进行补给和轨道维持、垃圾站和短期试验,也保持一年一次的发射频率。人员往返采用类似快船号那样实现,这样基本可以支撑中间运力火箭的长期运行。
提出200吨的太空站,看上去似乎有点大,但如果把登月和太空组装考虑进去,200吨太空站又是一个不太高的重量。

如果我们真的要将太空站和登月一起考虑,并且吧太空站当做一个登月的中转站,那么200吨的太空站中,可能1/5-1/4的重量时用于登月用的。剩余的其他进行试验的地方也就是150吨左右,只是略微超过和平号。

当我们将登月和太空站建设一起来考虑时,可以压缩火箭种类数量,增加运载次数,也能够降低整个太空站建设和登月的成本,综合效率应该还还是可以的。
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