潮新闻客户端 记者 屠晨昕

图源：中国航天科技集团一院

6月14日下午，三台YF-100K液氧煤油发动机同时点火，爆发出巨大的轰鸣声，火焰灼烧，喷淋降温用水不断蒸发，在山间腾起一团人造的“云”。

据新华社报道，长征十号系列运载火箭14日进行了首次系统级大型地面试验，成功完成一子级动力系统试车，标志着长征十号全面转入研制快车道。这也是我国现阶段运载火箭研制过程中规模最大的一次动力系统试车。

在本次动力系统试车中，长十一子级三台YF-100K同时点火的地面推力达382吨，较之前最大规模试验增长了约1.6倍。

据央视新闻报道，长征十号为三级半火箭，是为载人月球探测工程研制的发射新一代载人飞船和月面着陆器的火箭，火箭总长92.5米，起飞重量约2189吨，起飞推力约2678吨，地月转移轨道运载能力不小于27吨，比长征五号火箭提高了3倍多，近地轨道运力大概70吨，也是长五的3倍左右。

该型火箭衍生出的无助推构型火箭可执行空间站航天员及货物运输任务，一子级具备重复使用功能。全长约67米，起飞重量约740吨，起飞推力约892吨，近地轨道运载能力不小于14吨。

激动人心的是，未来长征十号有望实现一子级回收重复使用。据中国运载火箭技术研究院专家徐洪平介绍，长十一子级的可重复使用设计方案已经过缩比验证。

长征十号是一款怎样的大火箭？在我国计划于2030年前实现载人登月的宏伟蓝图中扮演如何的角色？潮新闻邀请国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光帮你科普一下。

长征十号。图源：央视新闻

21台发动机并联，长征十号地月运力比肩美国SLS重型火箭

今年元宵节，我国载人登月初步方案公布：两枚长征十号火箭分别将月面着陆器和载人飞船送至地月转移轨道，飞船和着陆器在环月轨道交会对接，航天员从飞船进入月面着陆器。着陆器将下降着陆于月面预定区域，航天员登月开展科考与样品采集。完成任务后，航天员乘着陆器上升至环月轨道与飞船交会对接，并携带样品乘飞船返回地球。

“长十运用了大量长五的成熟技术，比如采用新一代长征火箭广泛使用的YF100系列液氧煤油发动机。对比长五等的型号，其不仅单台推力从120吨级增长到130吨级，更关键的是泵前摆改成泵后摆，每台发动机占用空间缩小很多，可在5米直径箭体内装下7台，而原来的YF100发动机在长五3.35米直径助推器里只能装2台。”杨宇光介绍说，这就使得实现21台发动机并联成为可能。

据悉，长征五号4个助推器里的8台YF100总推力960吨，加上一子级的两台YF-77氢氧发动机的100吨推力，10台发动机的起飞推力约为1060吨。而长征十号三个5米直径箭体模块每个装有7台YF-100，起飞时21台发动机总推力达2678吨，是长五的2.5倍以上，将成为我国航天史上动力最强劲的运载火箭，完全满足双发登月的运力需求。

据央视报道，依靠推力提升和结构创新，长征十号地月转移轨道运力会从长征五号的8.2吨提高到27吨左右，这个指标与美国SLS重型火箭初期型相当。

火箭一子级动力系统试车现场。宿东 摄

事实上，多机并联在国际上已经有了成功先例。“马斯克SpaceX公司的‘猎鹰重型’运载火箭，在一个3.8米直径的箭体模块里塞进9台‘梅林’发动机，三个模块一共27台发动机。”杨宇光说，“‘猎鹰重型’每个模块9台发动机，模块间的耦合振动并不严重，而‘星舰’巨型火箭把33台发动机都放在同一个箭体里面，解决耦合共振问题的难度就大很多。”

6月6日，“星舰”第四次试飞完成了预定目标，虽然发射时有一台发动机未能正常启动，但由于“星舰”可承受三台发动机失效的设计冗余，仍然保持了正常飞行。

长征十号采用每个模块7台、三模块共21台YF-100发动机并联方案，由于YF-100系列从2016年起就装在长征五号、长征六号、长征七号、长征八号等新型火箭上经历了很多次发射，可谓“久经考验”，已经非常成熟。相对于“星舰”的33台新型液氧甲烷发动机并联，长十的动力系统成熟度高很多，技术难度也低很多，用于载人登月是非常稳妥的选择。

动力系统试验台。胡蓝月 摄

用两枚长征十号实现登月，比一枚巨型火箭好在哪？

长征十号的芯级直径和助推器直径都是5米，与长征五号的芯级一样。为什么选择长五箭体加长的长征十号，一次登月要发射两枚火箭，而不选择类似土星五号那种9-10米直径的巨型火箭，用一枚火箭实现载人登月？

杨宇光强调，火箭的直径是非常重要的一个指标。“火箭生产过程中，箭体筒段是可以灵活拼接，所以长度不是太大的问题。但是箭体直径决定了很多基础设施的规格，因此火箭直径不能轻易改变。”杨宇光介绍说，如果说长征十号使用长征五号成熟的五米直径箭体，意味着包括工艺和工装在内的很多生产设施设备都可以直接沿用，这就省下很大的经费和时间成本。

截至目前，“阿波罗计划”是唯一成功的载人登月计划，由1枚土星五号重型火箭发射载人飞船和登月舱。同时代，苏联同样选择了由重型火箭（N1）一次性发射的方案，不过没有成功。

而我国规划载人登月任务是分两次发射长征十号。杨宇光表示，这充分发掘了我国已有的技术基础，又集成创新，体现了对于力求任务成功与降低潜在风险的权衡。

我国长征十号火箭、揽月着陆器和梦舟飞船模型。图源：中国载人航天办公室

在美苏论证载人登月之初，航天器交会对接技术还不成熟，如果分别发射月球着陆器和载人飞船，实施在轨对接，技术风险很大。为提高成功率，最简单、最实用的办法就是研制运力惊人的重型火箭，将登月舱和载人飞船一次性送去月球。

然而，如今情况大不相同。一方面，新一代重型火箭研制难度大，耗费时间长，综合成本极高。美国SLS火箭耗费上百亿美元，至今却仍在使用过渡型号上面级。另一方面，航天器交会对接技术已非常成熟可靠。

“前面说过，长十的方案非常成熟、可靠性高、成本低、方案落地耗时短。”杨宇光分析说，经过综合衡量，使用运力够、研制费用更低的火箭分别发射载人飞船和月面着陆器，在轨交会对接，是可行且合理的选择。

考虑到长征十号的研制成本远低于美国几款重型火箭，我国载人登月方案无疑将具备更出色的性价比和可持续性。