中国人要登陆火星了，而且用的是全球首创的“混动”飞船方案！

在4月14日闭幕的中国第二届空天前沿大会上，中国科学家正式介绍了“载人火星探测”的方案，虽然还只是设想和论证，但是有很多技术亮点是首次公开。

首先，载人火星探测有一个先决条件，必须先造一艘至少62.8吨的火星飞船，并且发射到近火轨道（LMO）上去，这样航天员才能在太空生存两年半，有足够的吃喝拉撒保障。

这就相当于打一个中国空间站到火星上去，绕着火星转。

但是这一点非常难，目前中国最大的火箭长征五号，可以把25吨的东西送入近地轨道，但是只能把2吨多（不含燃料）的东西送入近火轨道。

众所周知，三枚长五就组装了一个中国空间站；但是至少需要30枚长五，才能造出一艘火星飞船，太烧钱啦，完全不现实。

即使是正在研制的长征十号登月火箭，也还是需要12枚，才能造出一艘火星飞船，还是不太行。所以，我们就需要更大的火箭，这就是规划中的长征九号重型火箭，也被称为中国版的“星舰”。

虽然最新的长九方案确实借鉴了“星舰”的很多思路，比如光杆构型、一级多发并联、可垂直回收等等；

但是长九跟“星舰”还有很多不同，最大的区别就是，星舰只有两级火箭，上面级是类似航天飞机的整体回收结构，优点是近地轨道运力很强，缺点是深空运力很差。

“深空”意思就是比月球更远，“星舰”的二级构型死重太多，其实不利于火星任务。

长九最新方案

而长征九号有多个版本，A版本也是两级火箭，跟“星舰”类似，强化近地轨道运力，一级二级都可回收复用；

B版本则是三级半结构，虽然只有一级可回收，二级三级都是一次性的，但足以把10吨载荷送到近火轨道，深空运力要强悍得多。所以从性能上讲，长九B的构型其实比“星舰”更适合火星任务。

（长九B和长九A）

这里多说一嘴，总有人说长九就是“抄袭”，但我不认同这种说法，原因有二：

第一，总体设计思路互相借鉴、殊途同归，这个是很正常的，如果说这就是“抄袭”，那美国人才是“抄袭”最多的。

比如美国1972年首飞的F-15，总体外形其实借鉴了苏联1963年首飞的米格-25，都是双发双垂尾，加上二元矩形多波系可调进气道的截击机构型，只是美国媒体双标，不会这样宣传而已；

（F-15和MIG-25，总体方案很相似，只是性能优化方向不一样）

第二，不管是飞机还是火箭，外形设计都不是“画”出来的，而是“算”出来的。

看外形确实能看出来技术原理和工程思路，但是最终要实现，只能靠着自己的实力算出来。我们能“看一眼就怀孕”，因为我们自身基础扎实、底子强，再加上科学管理和长期努力。

否则的话，全世界都看到“星舰”长啥样了，为啥印度抄不来，欧洲抄不来，甚至美国自己也没有第二家公司能抄明白作业，难道马斯克真的只开源中文版了吗？

当年说歼-20“抄袭”的，现在美国六代机也有鸭翼了，回旋镖打在自己身上疼不疼。

大家不要看到外形相似，就觉得羞愧可耻，航空这块，六代机咱们已经完成对美超越了，航天方面，虽然咱们还没有“猎鹰9号”和“星舰”这些好东西，但早晚也会反超，就是个时间问题。

咱不狭隘，可以感谢马斯克在前面“探路”，但同时咱更应该感谢咱们自己的航天工作者，咱自己有本事，才能把“后发”变成“后发优势”。扯远了啊，这里有很多事情以后再细聊。

总之，长征九号的总体方案，会比“星舰”更加优化、灵活，更适合我们自己的太阳系开发计划。

回到刚刚的话题，当我们有了长征九号这种级别的火箭，要把62.8吨的火星飞船送到近火轨道，就有三种办法：

第一种，马斯克的“接力加油”模式。先用一枚“星舰”，直接把62.8吨的火星飞船打上太空，再用另外5枚“星舰”充当加油机，全部用来补充燃料。

这个方案优点是，可以一次性把火星飞船完整打到太空，不需要太空组装；但是也有缺点，仍然需要发射6枚“星舰”、5次太空对接加油，对接次数太多，出事儿的概率还是偏大。

第二种，中国提出的“火星组装”模式，把60多吨的火星飞船拆成7个部分，用7枚长征九号，分别送到近火轨道，然后在近火轨道对接组装6次，这样就把火星飞船拼出来了。

这个方案有个优点就是“模块化”，各自坐车去火星，不管哪一个部分发射失败或者在路上出事儿了，很快就能补射一枚，不会说坏了一个零件就全完蛋。

但是缺点也很明显，一是跟“星舰”方案一样，发射次数太多了，风险偏大；二是近火轨道对接比较难，毕竟火星离地球有半个小时的通信延迟，而且不像地球有那么多地面测控站、远望测量船和“天链”卫星。咱必须先建设一个火星遥测导航体系，不需要地球干预，就能完成火星轨道上的对接和组装才行。

那有没有更好的办法呢？有！

第三种“混合动力”模式，也是本届空天大会提出来的“新型空间转移运输系统”的全新方案，只需要3枚长征九号B，就可以完成任务：

第一发长九B，发射火星飞船的大部分，以及一小部分燃料；

第二发长九B，跟“星舰”加油机一样，只负责运送化学火箭燃料；

关键是第三发长九B，发射一个转移运载器和加注飞行器。

核心就是这个转移运载器，其实就是一枚核动力火箭！不是核动力等离子电推，就是核动力热推进，不管是哪种，都只需要比化学火箭少一半的燃料，就足够帮助火星飞船进行一次轨道转移，于是就节省了大量燃料重量，只需要3枚长九B就可以完成6枚“星舰”的任务。

是的，你完全可以把这个方案理解为太空版本的“混动”汽车，地火转移轨道就是高速公路，化学火箭就是汽油发动机，核动力火箭就相当于电池和电机，把化学火箭跟核动力火箭结合到一起，火星飞船用上了“混动”，既减小了里程焦虑，又可以降低油耗。

（核热火箭伴随加注燃料）

那问题的关键就是两种核动力火箭了，原理其实都很简单：

核电推进就用反应堆全功率发电，驱动现有的等离子推进器；

核热推进就是用反应堆加热氢燃料，然后从喷管高速喷出去。

核热推进

核热推进本质还是“烧开水”，美苏从1950年代就开始研究了，如今理论基础和工程试验都非常充分，完全有希望在未来30年实用。今天就不展开讲了，以后有机会专门介绍一期。

但是核动力火箭有个缺点，可能存在核污染问题，最好不要在近地空间使用。

而这个“混动方案”只会在远离地球之后、前往火星的路上才使用核动力，既避免了潜在的核污染风险，又尽可能利用了核动力火箭比冲高、加速快的优点，完全是扬长避短了，很符合钱学森提出的“系统工程”理念。用这个方案的话，我们是完全有希望，在2055年左右实现载人登陆火星的。

当然了，目前还有很多技术难关要攻克，长征九号还没立项，核动力火箭也还是工程样机，即使能把62.8吨的火星飞船送到近火轨道，在火星起飞和降落还需要额外的登陆飞船。

但是困难再多也有办法，只要咱们脚踏实地，一步步来，相信在建国百年之际，中国太阳系开发计划将打开崭新的局面。

50年之后，木星可以是新的“西域”，火星可以是新的“河西走廊”，我们可以建立“太阳系丝绸之路”。人类文明只有进入太空，才能走得更远，中国将引领太空时代的人类文明前进。

出处：头条号 @空天同学