载人登月运载火箭总体方案研究

蔡益飞

（上海航天技术研究院，上海 201109）

0 引言

21世纪上半叶，近地载人航天活动正向月球以及深空迈进，月球已成为人类走向深空第一站。我国已启动载人航天、月球探测两大工程，载人登月将融合两大工程的成果，成为我国深空探索的里程碑之一。本文以发动机为核心梳理国外运载发展脉络，提出我国运载发动机选型建议；以载人登月工程运载能力需求为背景，探讨重型运载火箭发展思路，从中优选一型运载火箭开展细化论证。

1 国外重型运载火箭发展

国外航天运输系统发展可总结为：一个起源、两个体系、三个时期、五个转折点。其中三个时期为20世纪60年代美苏载人登月、80年代航天飞机和2004年以后重返月球、火星及深空探索，见表1。

表1 国外载人登月及重型运载发展的三个时期Table 1 Three periods of the moon landing and heavy launch vehicle in abroad

1.1 重型运载火箭总体方案特点

a）国外重型运载火箭的主要目标轨道是近地轨道／亚轨道，一级半／两级／两级半构型为首选［1－3］。

60年代载人登月竞争时期美国与前苏联发展了三级、五级构型的重型运载火箭，目标轨道是月球转移轨道（土星V运载火箭）和低月球轨道（N1运载火箭）；80年代重复使用航天器发展了两型一级半构型重型运载，目标轨道是110km的亚轨道；当今美俄等国家规划中的重型运载为一级半／两级半构型，目标轨道是亚轨道／近地轨道。一级半构型主要基于氢氧芯级＋助推；两级半构型主要基于液氧煤油芯一级＋氢氧芯二级。

国外重型运载火箭分类如图1所示。典型重型运载火箭性能参数见表2。……