助力中国载人登月 长征九号三款火箭发动机最新进展曝光

中国国防科技工业局宣传中心旗下微信公众号“中国的航天”3月14日发布消息称，中国迄今最大推力的氢氧发动机于3月10日在北京西南郊云冈进行了今年首次试车，启动运行520秒后发动机正常关机试车圆满成功，这是该台发动机成功进行的第二次长程试车，进一步验证了大推力氢氧发动机的可靠性。对于不了解的人来说，这只是一次普通的火箭发动机试车，对中国航天来说却是中国未来登月火箭第二级发动机试车，意义非同一般。

中国探月工程即嫦娥工程前三期“绕、落、回”，已经于2020年底完满收官，嫦娥五号成功从月球带回1,731克月球土壤样品，使中国成为继美国、苏联后第三个从月球带回月壤样本的国家。然而在“绕、落、回”收官后，中国迟迟没有宣布启动第四期探月工程，虽然早在2019年中国官方就披露了探月工程四期的存在，直到最近才披露探月工程四期开始全面实施。

据中国探月工程总设计师吴伟仁在接受记者采访时披露，探月工程四期将分三步实施，计划在2030年之前发射嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号。其中，嫦娥六号计划在月球极区进行采样返回，争取从月球极区采集一公斤到两公斤样品回地球；嫦娥七号计划在月球南极着陆，对月球资源进行勘察；嫦娥八号的主要任务是勘查如何对月球南极的资源开展利用；在月球南极建设国际月球科研站则是中国探月工程四期的重要看点。

世界各国超级火箭：前苏联能源火箭、美国SpaceX猎鹰重型火箭、俄罗斯叶尼塞火箭、中国长征九号、美国空间发射系统1、前苏联N1火箭、美国土星五号、美国空间发射系统2、美国SpaceX星舰（从左至右）。中国载人登月有赖于长征九号火箭。（维基百科公有领域）

当然，对于中国探月工程，普通人最关心的还是载人登月。对照中美苏三国探月工程，苏联载人登月失败于运载火箭接连爆炸，美国得益于土星五号火箭大力出奇迹成功登月，中国载人登月目前最大的障碍在于大推力火箭的缺失。事实上，美国在1960年代载人登月后大推力火箭也荒废了，目前美国为了赶在中国前再次载人登月，选择了押注太空探索技术公司（SpaceX）的星舰，中国则是全新研制长征九号运载火箭（CZ-9）。

对于载人登月使用的大推力运载火箭，为满足巨大的推力需求，通常采用三级结构，第一级为液氧煤油发动机，第二级为液氢液氧发动机，第三极为适合真空环境的氢氧发动机。按照中国航天的规划，长征九号运载火箭第一级为4台500吨级液氧煤油发动机YF-130，第二级为2台220吨级液氢液氧发动机YF90即在北京云冈试车的发动机，第三级为4台25吨级深空闭式膨胀循环氢氧发动机，再加上4个助推器各2台共计8台YF130，总推力高达6,540吨。

从公开资料来看，YF-130液氧煤油发动机由位于陕西西安的中国航天科工集团第六研究院即中国航天推进技术研究院负责研制，2019年3月燃气发生器-涡轮泵联动试验取得成功；2021年3月全工况半系统试车成功，此次试验为发动机除推力装置外组件配套完整的系统试车，验证了发动机设计、制造和试验方案，为下一步进行发动机整机试车等研制工作奠定了基础。

YF90液氢液氧发动机由航天六院旗下位于北京的第十一研究所即北京航天动力研究所负责研制。2021年7月，FY90完成首台工程样机生产；9月，YF90进行了首次半系统试验即第一次长程试车；2022年3月，YF90进行了第二次长程试车。值得指出的是，北京航天动力研究所就位于中国航天科技集团第一研究院即中国运载火箭技术研究院院内，一个研究火箭发动机，一个研究火箭，毗邻而居倒是可以很好地发挥协同效应。

YF79深空闭式膨胀循环氢氧发动机同样是由北京航天动力研究所负责研制，2016年北京航天动力研究所两位研究员在《导弹与航天运载技术》杂志上发布了论文《25吨级膨胀循环发动机技术方案研究》，2021年12月首台原型样机推力室在60%和100%额定工况下成功进行了挤压试验。

从中国探月工程的规划来看，载人登月并没有明确时间表甚至不在规划内，长征九号运载火箭有充足的时间研制，而从与美国竞争载人登月的角度来说时间就有点紧了。不过，中国航天一直是按照自己的节奏前行，不至于因为美国计划再次载人登月而改变节奏。