Lång 9 mars

Long March 9 , LM-9 för kort ( kinesiska 長征九號 / 长征九号, Pinyin Changzheng Jiǔháo , CZ-9 för kort ) är en familj av supertunga bärraketer från de Folkrepubliken Kina som håller på att utvecklas av i Kina Aerospace Science and Technology Corporation . Grundversionen av raketen kommer främst att tjäna till att transportera upp till 50 ton tunga komponenter för den bemannade månbasen till rymden från 2030 , men kommer också att användas för provhämtning till Mars och utforskning av det yttre solsystemet . På grund av sin stora diameter kan raketen inte transporteras med järnväg och måste utgå från Wenchang Cosmodrome på Hainan Island .

berättelse

I samband med månprogrammet för Folkrepubliken Kina , som startade den 24 januari 2004, började det statliga China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC), huvudentreprenören inom den kinesiska rymdindustrin , att förbereda de första koncept och förstudier för ett supertungt lanseringsfordon från 2010 och framåt. Under de följande fem åren framkom tre varianter, var och en med en startvikt på mellan 3000 och 4000 ton, från de inledningsvis flera dussin utkasten:

• En trestegsraket 10 m i diameter och fyra boosters, var och en 3,35 m i diameter. Den första etappen bör ha fyra motorer som arbetar med flytande syre och raketfotogen , var och en med 4800 kN dragkraft, boostrarna har var och en en sådan motor. Den andra etappen bör ha två thrusterar som arbetar med flytande syre och flytande väte , var och en med 2000 kN dragkraft, den tredje etappen två syre / vätepropeller med 720 kN dragkraft vardera. Raketen skulle ha varit 100 m lång och kunde ha transporterat 100 ton i jordbana och 35 ton i överföringsbana till månen.
• En tvåstegsraket med en diameter på 9 m och fyra boosters för fast bränsle, var och en 3,5 m i diameter. Förstärkarna skulle delas in i fem sektioner placerade efter varandra, vars bränslepåfyllning brann av efter varandra och skulle generera en dragkraft i storleksordningen cirka 10 000 kN. Den första etappen av denna 101 m långa raket skulle ha utrustats med fem syre / vätemotorer på 2000 kN vardera, den andra etappen med en syre / vätemotor på 2000 kN.
• En tvåstegsraket med en diameter på 9 m och fyra boosters för flytande bränsle, vardera 3,35 m i diameter. Den första etappen i denna 98 m långa raket bör ha fyra syre / fotogenmotorer med 6500 kN dragkraft vardera, boostrarna har var och en en sådan motor. Den andra etappen bör ha två syre / vätemotorer, var och en med en dragkraft på 2000 kN.

I jämförelsen mellan tvåstegsvarianterna med fasta och flytande bränsleförstärkare kunde solid-state-versionen inte råda. När en motor med fast bränsle har tänt är den inte längre kontrollerbar - den går tills bränslet är förbrukat. Då hade Kina ingen erfarenhet av sidmonterade fastbränsleförstärkare; Att konstruera dessa i den storlek som krävs för CZ-9 så att alla fyra når slutet av sin brinntid på exakt samma tid är svårt och skulle ha ställt höga krav på positionskontrollen av kärnsteget.

Ett annat problem var startkraften och därmed den maximala nyttolasten. Den ursprungligen tänkta versionen av trestegsraketen hade bara en skjutkraft på 38 400 kN och kunde därmed ta 35 ton på väg till månen. Men stationeringen av en permanent besättning på månen planerad för det tredje stora steget i Folkrepubliken Kinas månprogram kräver transport av bostadsmoduler etc. i storleksordningen 50 ton (för jämförelse: modulerna i den kinesiska rymdstationen väger nästan 25 ton). Detta var inte möjligt även med den mest kraftfulla av de ursprungliga varianterna, tvåstegsraketen med flytande bränsleförstärkare, som hade en startkraft på 52 000 kN. Därför valdes en fjärde variant 2015, när den fördjupade utarbetningsfasen började:

• En raket i tre steg som väger över 4000 ton, 9,5 m i diameter och fyra boosters för flytande bränsle, var och en 5 m i diameter. Det första steget var att ha fyra motorer som arbetade med flytande syre och raketfräset, var och en med 4800 kN dragkraft, boostrarna var och en med två sådana motorer, vilket resulterade i en total startkraft på 57 600 kN vid havsnivå. Det andra steget bör ha två thrusterar som arbetar med flytande syre och flytande väte med 2200 kN vakuumtryck vardera, det tredje steget fyra syre / vätepropeller med 250 kN vakuumtryck vardera. Raketen skulle ha varit 93 m lång och kunde ha transporterat de nödvändiga 50 ton till en överföringsbana till månen.

När 2016, med början av den 13: e femårsplanen , Chinese Academy for Launch Vehicle Technology och Academy for Liquid Rocket Engine Technology, båda affärsområdena i CASC, officiellt började utveckla nyckelteknologi för projektet, antogs denna variant . Endast raketens totala längd inklusive lastkapacitet ökade från 93 m till 103 m, medan alla andra parametrar för raketen - diameter, startvikt, startkraft, maximal nyttolast - förblev desamma. Efter att goda framsteg gjorts i tillverkningen av mellanringar med en diameter på 9,5 m för raketens bärande struktur, segment för tankar av samma storlek och för motorerna, beslutade slutligen folkrådet i Folkrepubliken Kina tidigt 2021 för att bygga raketen. Projektet har finansierats från fonden för nationella vetenskapliga och tekniska storskaliga projekt sedan 2016 . Per den 31 december 2020 hade 1,5 miljarder yuan spenderats (cirka 1,5 miljarder euro i köpkraft). De totala utvecklingskostnaderna för att ta basversionen av raketen i bruk uppskattades till 100 miljarder yuan i början av 2021.

I juli 2021 färdigställdes en tankbotten med en diameter på 9,5 m och en prototyp av YF-90-motorn för det andra steget.

Tekniska specifikationer

Framtida utveckling

Även om den grundläggande versionen av raketen också kan bära en nyttolast på 140 ton till 150 ton i jordbana, är den främst avsedd att användas i samband med månprogrammet. Mindre versioner av raketen ska utvecklas för transport av medeltunga laster i jordbanor från 2030: Changzheng 9A med bara två boosters och en nyttolast på 100 ton i jordbana, liksom Changzheng 9B utan booster , men med fem YF -motorer -130 i det första steget och med en nyttolast på 50 t i låg jordbana. Båda varianterna kan också transportera nyttolaster i överföringsbanor till månen och Mars: CZ-9A (startmassa 2661 t, startkraft 39,150 kN) 35 t till månen och 28 t till Mars, CZ-9B ( startmassa 1964 t, startkraft 24 470 kN) 20 t till månen och 12 t till Mars.

I planeringsfasen av projektet fattades ett medvetet beslut mot återanvändning av raketen, bland annat för att förenkla motordesignen - med en engångsraket behöver motorerna bara arbeta i några minuter - och för att minska utvecklingen kostar. Från 2030 är dock planen att arbeta för en delvis återanvändning av raketen i en andra utvecklingsfas med nya YF-135-motorer. Vid cirka 3670 kN har YF-135 en lägre dragkraft än YF-130, men 16 av dessa motorer ska användas i det första steget och sedan landa vertikalt, som det första steget i Changzheng 8R . Till skillnad från den raketen har Changzheng 9, som är delvis återanvändbar, inga boosters. Det andra steget är att arbeta med fyra syre / väte -motorer, var och en med en dragkraft på 1200 kN, det tredje steget med en sådan motor. Diametern på det första och andra steget bör vara 10,6 m, det i det tredje steget 7,5 m och nyttolastens kåpa 9 m. Nyttolasten för en bana med låg jord är avsedd att vara 150 t och 53 t för en överföra banan till månen. Lanseringsmassan för den delvis återanvändbara raketen sägs vara något lägre än grundversionen vid 4122 t, skjutningen skjuts upp lite högre vid 58 730 kN. Rakettens totala längd är 108 m, 5 m längre än grundversionen.

I en tredje utvecklingsfas ska rakets egen vikt minskas med nya material - aluminiumlegeringar används för närvarande för tankarna och den bärande strukturen - för att öka den maximala nyttolasten för en jordbana till 200 t . Detta är tänkt att uppfylla kraven för konstruktion av rymdtransportsystemet för bemannad Mars -prospektering och det orbitala solkraftverket , det senare i en geostationär bana .

Jämförelse med andra tunga missiler

De mest kraftfulla startbilar som för närvarande är tillgängliga eller under utveckling för transport med låg jordbana (LEO) är:

raket	Tillverkare	steg	Sidoförstärkare	max. nyttolast (LEO)	max. nyttolast ( GTO )	återanvändbar	interplanetära uppdrag	bemannade uppdrag	Första flygningen
CZ-9	Kinas folkrepublik KALT	3	4: e	140 t	66 t	Nej	planerad	inte planerat	ca 2030
SLS -block 1B	Förenta staterna Boeing	2	2	105 t	ej angivet	Nej	planerad	planerad	2025 (planerat)
Rymdskepp	Förenta staterna SpaceX	2	-	> 100 t 1	21 t (> 100 t 2 )	Helt och hållet	planerad	planerad	2021 (planerat)
SLS -block 1	Förenta staterna Boeing	2	2	95 t	ej angivet	Nej	planerad	planerad	2021 (planerat)
Falcon Heavy	Förenta staterna SpaceX	2	2	64 t	27 t	Första etappen, sidoförstärkare, lastkapacitet	Ja	inte planerat	2018
Nya Glenn	Förenta staterna Blue Origin	2	-	45 t 1	13 t 1	Första stadiet	möjlig	planerad	2022 (planerat)
Angara A5V	Ryssland Khrunichev	3	4: e	37,5 ton	12 t	Nej	planerad	planerad	2027 (planerat)
Delta IV Heavy	Förenta staterna ULA	2	2	29 t	14 t	Nej	Ja	Nej	2004
Vulcanus	Förenta staterna ULA	2	6: e	27 t	13,6 t	Nej	planerad	planerad	2022 (planerat)
CZ-5	Kinas folkrepublik CASC	2-3	4: e	25 t	14 t	Nej	Ja	inte planerat	2016

Individuella bevis

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 ， 梦想 照 进 进 现实. I: zhuanlan.zhihu.com. 6 mars 2021, åtkomst 9 mars 2021 (kinesiska). 
2. ↑ ^{a b} 这个 火箭 的 箱底 圆环 好 大大 大大… …… 啊！ In: spaceflightfans.cn. 2 augusti 2021, åtkomst 2 augusti 2021 (kinesiska). 
3. ↑ Zhao Lei: Mighty Long 9 mars bärarraket debuteras 2030. I: chinadailyhk.com. 26 november 2020, öppnad 10 mars 2021 . 
4. ↑ 世界 上 最大 的 火箭 贮箱 瓜 瓣 在 火箭 院 诞生！ 直径 10 米 级 ， 强度 提升 10% ， 成形 精度 达 毫米 级. I: calt.com. 2 juli 2018, åtkomst 2 augusti 2021 (kinesiska). 
5. ^ Andrew Jones: Kina avslöjar detaljer för supertunga lyft Långa 9 mars och återanvändbara Långa 8 mars raketer. I: spacenews.com. 5 juli 2018, åtkomst 10 mars 2021 . 
6. ↑ Andrew Jones: China Space News Update - nummer # 4. I: getrevue.co. 2 mars 2021, åtkomst 10 mars 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 februari 2021, åtkomst 10 mars 2021 (kinesiska). 
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, åtkomst 2 augusti 2021 (kinesiska).  Inkluderar ett foto av motorn med ingenjörer för storleksjämförelse.
9. ↑ 长征 九号. I: calt.com. Hämtad 9 mars 2021 (kinesiska). 
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, åtkomst 25 juni 2021 (kinesiska). 
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 , åtkomst 10 mars 2021 (kinesiska). 
12. ↑ Starship Users Guide Revision 1.0 (PDF, 2 MB; sida 5) på SpaceX -webbplatsen, mars 2020, tillgänglig 19 mars 2021.