Welche Merkmale weist die neue Generation der Trägerrakete „Langer Marsch“ auf?

Die neue Generation der Trägerraketen vom Typ „Langer Marsch“ wurde hauptsächlich als Reaktion auf den Entwicklungsbedarf der Luft- und Raumfahrtindustrie meines Landes, im Einklang mit dem Entwicklungstrend der Trägertechnologie und als Reaktion auf den harten Wettbewerb auf dem internationalen Markt entwickelt. Es handelt sich um eine neue Serie von Trägerraketen mit deutlichen technischen Unterschieden und verbesserter Funktionsleistung im Vergleich zur vorherigen Generation von Trägerraketen.

Die vorherige Generation der Langer-März-Raketen unterstützte die überwiegende Mehrheit der Satellitenstarts

Um die neue Generation der Trägerraketen vom Typ „Langer Marsch“ zu verstehen, müssen wir zunächst einen Blick auf die vorherige Generation der Trägerraketen vom Typ „Langer Marsch“ werfen.

Die erste Generation von Trägerraketen meines Landes basierte auf einem giftigen Treibstoffsystem aus Stickstofftetroxid und UDMH und einem Haupttriebwerksmodul mit einer einzigen Schubkammer von 70 Tonnen. Sie wurden zuerst von der Trägerrakete Langer Marsch 2 meines Landes entwickelt und bildeten die Grundlage für die Entwicklung nachfolgender Trägerraketen.

Trägerrakete Langer Marsch 2F (Foto von Su Dong, einem Reporter von China Aerospace News)

Auf Grundlage der Technologie von „Langer Marsch 2“ wurden durch Bündelung von Boostern, Hinzufügen einer dritten Stufe usw. verschiedene Serien von Trägerraketen des Typs „Langer Marsch“ entwickelt, darunter die Serien „Langer Marsch 2“, „Langer Marsch 3“, „Langer Marsch 4“ usw.

Die derzeit im Einsatz befindlichen Trägerraketen der ersten Generation unterstützen die große Mehrheit der aktuellen Satellitenstartmissionen meines Landes und decken dabei niedrige Erdumlaufbahnen, sonnensynchrone Umlaufbahnen, geosynchrone Transferbahnen und die weiter entfernte Mond-Erde-Transferbahn ab.

Gesamtidee und Gestaltungskonzept

Mit der Entwicklung der Zeit ist das technische Potenzial der alten Generation von Langer-Marsch-Raketen im Wesentlichen erschöpft. Vor diesem Hintergrund beschloss mein Land im Oktober 2006, eine neue Generation von Trägerraketen zu entwickeln. Die neue Generation von Trägerraketen meines Landes folgt der Gesamtidee „eine Serie, zwei Triebwerke und drei Module“ und setzt das Designkonzept „Universalisierung, Kombination und Serialisierung“ um. Das heißt, durch die Kombination zweier Antriebssysteme – flüssiger Sauerstoff/Kerosin und flüssiger Wasserstoff/flüssiger Sauerstoff – und dreier Raketenkörpermodule mit den Durchmessern 5 Meter, 3,35 Meter und 2,25 Meter und durch verschiedene modulare Kombinationen entsteht eine neue Generation von Trägerraketenserien mit unterschiedlichen Tragfähigkeiten, um verschiedene Startmissionen in meinem Land zu unterstützen.

Grün, ungiftig, schadstofffrei

Betrachtet man die neue Generation von Trägerraketen, so ist ihr größtes Merkmal, dass sie „grün und ungiftig“ sind.

Die Trägerraketen der ersten Generation meines Landes basierten auf Flüssigkeitsraketen, und die hauptsächlich verwendete Treibstoffkombination bestand aus unsymmetrischem Dimethylhydrazin und Stickstofftetroxid, beides giftige Treibstoffe. Insbesondere ist UDMH nicht nur farb- und geruchlos, sondern kann auch direkt über die Haut in den menschlichen Körper gelangen. Selbst wenn es auf den Boden fällt, kann es mit der Luft reagieren und Dimethylnitrosamin bilden, das hochgiftig für die Leber ist und im Boden und Grundwasser verbleibt. Diese konventionellen Treibstoffe müssen während einer Reihe von Prozessen, einschließlich Transport, Lagerung und Betankung, streng geschützt werden, da sie sonst der natürlichen Umwelt und der menschlichen Gesundheit irreversiblen Schaden zufügen. Die Verarbeitung herkömmlicher Treibstoffe ist mit enormen Kosten verbunden und steht nicht im Einklang mit dem internationalen Entwicklungstrend im Bereich Umweltfreundlichkeit und Umweltschutz.

Derzeit verwenden alle gängigen Trägerraketen im Ausland flüssigen Sauerstoff und umweltfreundliche Kohlenwasserstoff-Treibstoffe. Mein Land muss dem Entwicklungstrend bei der Weltraumforschung folgen und Umweltschutz und Umweltfreundlichkeit erreichen. Vor diesem Hintergrund ist der Ersatz dieser giftigen Treibstoffe durch ungiftige, umweltfreundliche Treibstoffe und die Verringerung der Gefahren bei den Startvorbereitungen vom Boden aus zu einer der wichtigsten Überlegungen für die Entwicklung einer neuen Generation von Trägerraketen in meinem Land geworden. Die neue Generation von Trägerraketen verwendet als Haupttreibstoffe ungiftigen und umweltfreundlichen flüssigen Sauerstoff, flüssigen Wasserstoff und Kerosin.

Vier neue Motoren

Das zweite herausragende Merkmal der neuen Generation von Trägerraketen ist die „Moduluniversalität“.

Um die Entwicklungskosten so weit wie möglich zu senken, wurde bei der neuen Generation von Trägerraketen meines Landes das Konzept der modularen Entwicklung umgesetzt. Die perfekteste Verkörperung davon sind die Triebwerke der neuen Generation von Trägerraketen. Bei der Entwicklung der neuen Generation von Trägerraketen wurden hauptsächlich vier neue Typen von Raketentriebwerken entwickelt, nämlich das 120 Tonnen schwere YF-100, das 50 Tonnen schwere YF-77, das 9 Tonnen schwere YF-75D und das 18 Tonnen schwere YF-115.

Das Raketentriebwerk YF-100 ist ein Raketentriebwerk mit gestuftem Verbrennungszyklus, das flüssigen Sauerstoff/Kerosin als Treibstoff verwendet. Das Triebwerk verfügt über einen Bodenschub von etwa 120 Tonnen, einen bodenspezifischen Impuls von etwa 300 Sekunden, einen Düsendurchmesser von etwa 1,4 Metern und kann zur Anpassung des Schubs auf 65 % gedrosselt werden. Das Raketentriebwerk YF-100 verwendet einen fortschrittlichen sauerstoffreichen, stufenweisen Verbrennungszyklus vor der Verbrennung, bei dem eine kleine Menge Kerosin und der gesamte flüssige Sauerstoffoxidator im Gasgenerator eine Verbrennungsreaktion durchlaufen, um ein sauerstoffreiches Brenngas mit niedrigerer Temperatur und hohem Druck zu erzeugen. Das sauerstoffreiche Gas treibt die Gasturbinenpumpe an, die den Treibstoff aus dem Tank unter Druck setzt und ihn in die Hauptschubkammer des Triebwerks presst, wo er durch Verbrennung Schub erzeugt. Das Raketentriebwerk YF-100 ist für den Mehrfachgebrauch konzipiert, so dass ein einzelnes Triebwerk mehrere Bodentests durchlaufen kann und das Potenzial für eine Wiederverwendung besteht.

Das Raketentriebwerk YF-77 ist ein Gasgenerator-Raketentriebwerk, das flüssigen Sauerstoff/flüssigen Wasserstoff als Treibstoff verwendet. Der Bodenschub des Triebwerks beträgt etwa 52 Tonnen und der Düsendurchmesser beträgt etwa 1,45 Meter. Das Raketentriebwerk YF-77 ist das erste unabhängig entwickelte Wasserstoff-Sauerstoff-Raketentriebwerk meines Landes mit hohem Schub und Bodenzündung.

YF-77 Wasserstoff-Sauerstoff-Triebwerk

Das Raketentriebwerk YF-75D ist ein Raketentriebwerk mit geschlossenem Expansionszyklus, das flüssigen Sauerstoff/flüssigen Wasserstoff als Treibstoff verwendet. Das Triebwerk YF-75D verfügt über einen Vakuumschub von 9 Tonnen und verwendet eine Doppelturbinenpumpe in Reihe sowie ein Vorpumpen-Schwenkschema. Es verfügt über ein Düsenflächenverhältnis von 80:1, einen spezifischen Impuls von etwa 442 Sekunden und ist in der Lage, in einem zweiten Startmodus zu arbeiten.

Das Raketentriebwerk YF-115 ist ein sauerstoffreiches Raketentriebwerk mit gestuftem Verbrennungszyklus, das flüssigen Sauerstoff/Kerosin als Treibstoff verwendet. Das Raketentriebwerk YF-115 verfügt über einen Vakuumschub von 18 Tonnen, verwendet einen Schießpulverstarter zum Starten und Stufentransfer, hat ein Düsenflächenverhältnis von 88:1 und einen spezifischen Impuls von etwa 342 Sekunden.

Durch die Kombination und Nutzung unterschiedlicher Mengen dieser Raketentriebwerke entsteht eine neue Generation von Trägerraketen. Der „Langer Marsch 5“ verwendete 8 YF-100, 2 YF-77 und 2 YF-75D; der „Langer Marsch 5B“ verwendete 8 YF-100 und 2 YF-77; der „Langer Marsch 7“ verwendete 6 YF-100 und 2 YF-115; und der „Langer Marsch 6“ verwendete 1 YF-100 und 1 YF-115.

Ein großer Leistungssprung

Das dritte herausragende Merkmal der neuen Generation von Trägerraketen ist der „Leistungssprung“.

In der neuen Generation von Trägerraketen sind zahlreiche der neuesten internationalen Technologien integriert. Sein Motorsystem, sein Druck- und Fördersystem, sein Steuerungssystem, sein Messsystem, sein Servosystem, sein Struktursystem usw. sind alle brandneu und können mit den besten der Welt verglichen werden. Aufgrund bedeutender technologischer Durchbrüche konnte die Effizienz des Transports erheblich verbessert und die Transportkapazität exponentiell oder um Größenordnungen erhöht werden.

Die Trägerrakete „Langer Marsch 6“ verfügt über eine dreistufige Tandemkonfiguration und kann für Starts von einfachen Anlagen aus angepasst werden. Der Start kann in sieben Tagen erfolgen und er verfügt über eine Transportkapazität von einer Tonne für eine sonnensynchrone Umlaufbahn von 700 Kilometern. Die gebündelte Konfiguration der Langer Marsch 7 verfügt über eine Transportkapazität von 13,5 Tonnen in einer erdnahen Umlaufbahn und 5,5 Tonnen in einer sonnensynchronen Umlaufbahn von 700 Kilometern. Der „Langer Marsch 5“ verfügt über eine Transportkapazität von 25 Tonnen in eine erdnahe Umlaufbahn und von 14 Tonnen in eine geosynchrone Transferbahn.

Trägerrakete Langer Marsch 5 (Foto von Wang Lei, einem Reporter von China Aerospace News)

Obwohl die „Langer Marsch 5“ eine umfassende Erweiterung ihrer Tragfähigkeit erreicht hat, ist sie als Rakete für den alltäglichen Gebrauch immer noch zu luxuriös. Schließlich ist es nicht einfach, eine so große Tragfähigkeit zu nutzen. Daher wurden auf Basis der Trägerrakete Langer Marsch 7 weitere Verbesserungen vorgenommen, nämlich die „Langer Marsch 8“ für den sonnensynchronen Orbit und die „Langer Marsch 7A“ für den geosynchronen Transferorbit.

Die Trägerrakete Langer Marsch 8 verfügt über eine zweieinhalbstufige Konfiguration. Die erste Kernstufe übernimmt den Status der ersten Stufe der Trägerrakete Langer Marsch 7, und die zweite Kernstufe übernimmt den Status der dritten Stufe der Trägerrakete der Serie Langer Marsch 3A. Es füllt die Lücke in der Transportkapazität meines Landes von 3 bis 4,5 Tonnen in der 700 Kilometer hohen sonnensynchronen Umlaufbahn.

Die erste Stufe, die zweite Stufe und der Booster der Trägerrakete Langer Marsch 7A übernehmen im Wesentlichen die Trägerrakete Langer Marsch 7, und die dritte Stufe übernimmt im Wesentlichen die mit flüssigem Wasserstoff und flüssigem Sauerstoff betriebene Oberstufe der Trägerrakete der Serie Langer Marsch 3A und erfüllt die Tragfähigkeit von 5,5 bis 7 Tonnen für den geosynchronen Transferorbit.