中國的運載火箭技術與日本相比真的很強嗎?

今天在CB看到一則新聞『日本公開運載「向日葵8號」衛星H2A火箭機身』,一看到內容與十一區有關我就感覺評論裡又要掐架,其中看到這樣一則評論

00後2b腦殘小學生放假了,難怪敢說這種話,偷偷告訴你一句,日本用的是液輕燃料,景德鎮都是早就淘汰的劇毒燃料,發一顆能堵死幾頭牛,誰現金,用文明用語股都能想出來,土鱉國命用來換取發射成功率

我想問問中國目前火箭發射的成功率真的很高麼,還有日本的火箭燃料技術比中國強?
僅作學術討論,和政治無關。


我國目前的火箭技術並不比日本先進。

一、悲觀的

首先引用兩張圖片:

特別鳴謝(@凹凸學院)
從這兩張圖片可以非常直觀的看出,我國LEO(近地軌道)運載能力最強的火箭長征三號乙(圖中沒有標出它的運力)為12噸,而日本運載能力最強的H-2B的運載能力為23噸,這之間,存在著相當大的差距。

其實,日本的航天技術一向是可圈可點的,在運載火箭領域,日本第一個實用化了部分膨脹循環發動機(LE-5A/B),雖然並沒有能夠被廣泛採用,但這也是一種除美蘇歐火箭發動機工作機制(完全膨脹循環)以外的新工作機制。

上圖:LE-5B火箭發動機

不同於很多網友的想像,日本的火箭技術的發展圖譜非常明晰,是一個非常典型的由仿製到部分自製,再到完全自製的過程,尤其是自八十年代開始到今天,基本上排除了美國人的影響。具體的說,是指從N系列火箭水平一般的仿製,再到H-1火箭實現部分自製(一級和三級是德爾塔的技術,許可證生產),再到完全自製的,擁有相當高運載係數的H-2火箭,整個過程與其他後進的航天大國基本上是一致的。

同時,日本的其他航天技術也是別有特色,比如著名的隼鳥小行星登陸探測任務,再比如深空的VLBI探測網及實驗衛星。

上圖:隼鳥號


我國的航天投入一直以來並不高,長期以來比美俄歐日要少許多,直到最近才實現對後三者在經費上的超越。在經費短缺的情況下,要在921工程啟動以後,1992-2012這二十年間完成載人航天、建設空間站、建立國產導航(北斗)、遙感(遙感)、數據中繼(天鏈)、通信與廣播(東方紅)、深空探測(金星探測、2017年月球取樣返回、2018年火星車著陸巡視探測)、天文觀測(空間太陽望遠鏡)等一系列任務,就需要對經費進行合理的運用。因此,在沒有需求牽引的情況下(除了新東方紅平台、空間站、深空探測外,其他這20年的任務基本上可以用現有火箭或其改型解決),在航天技術投資中一直對更大推力的火箭,技術更先進的火箭發動機缺乏興趣(當然工業界、科研界還是高瞻遠矚的,無奈經費有限)。再加上78年到90年代的「軍隊要勒緊褲腰帶,為經濟建設讓路」,大幅取消國防項目、削減國防開支的政策,個人認為上述這些最終導致日本在80年代末開始實現對中國運載火箭技術的超越。

二、
樂觀的

然而,我對中國航天是有信心的,信心來自於未來10年中國的潛力。
由於這些年投入的增加,可以樂觀地說,未來的中國不僅是航天大國,也會是一個處在航天技術第一梯隊的航天強國。
雖然在技術上並不出彩,但是在未來2-3年內,我國的航天運載能力就能實現對日本的超越,其原因——

就是長征五號火箭的投入使用。

上圖:長征五號(2015年首射)

長征五號的投入使用,將使我國的航天運載能力躍入國際先進行列(LEO軌道25噸,GTO軌道14噸)。同時在中型運載火箭、突出快速發射,臨時組網能力的小型運載火箭上,也會有新的CZ-7(中型,今年首射)、CZ-6、CZ-11出現,來填補我國與目前國際先進水平的差距。

不僅如此,起飛推力達到3000噸級、LEO能力達到130噸級的重型運載火箭,也開始逐漸掀開自己的面紗。

重型火箭氫氧發動機大流量單噴嘴首次熱試成功-中國航天報

一直關注航天的同學一定知道,其實「重型火箭氫氧發動機」,就是YF-220。
作為芯一級的火箭發動機,YF-220的出現標誌著新的重型運載火箭——長征九號的研製,已經在一定程度上展開。
(如果肯投入研製,那麼我覺得十年後絕對不會有人再問這個問題了。)

上圖:長征九號(這不是最終方案,而且我覺得就他的構型來看,LTO運載能力小的離譜)

為什麼對中國未來的運載火箭能力保持著信心呢?

因為今天的中國,真正開始需要大火箭了。
未來中國的空間站建設、深空探測(2030年火星取樣返回以及進一步的深空探測)、載人登月(雖然目前看可能不能立項),開始對更大推力的運載火箭有了強大的需求牽引。
同時,中國的綜合國力相比之前已經有了很大幅度的增長,足以支撐這種水平的對航天產業的投入。
所以我個人認為,未來的中國運載火箭能力,一定會處在世界的最先進行列。

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14年8月1日

補充:
14年的時候,當時長五官方的說法還是14年末首射,其實關注中國航天事業進展的朋友都已經知道14年是肯定不行了,估計要到16年,我很清楚的記得當時我刻意寫成了長征五號15年首射,是因為心中還希望長五能夠再早首飛一點,能夠更快的證明我們中國航天的實力。
長征五號的首飛成功只是一個開始,它是我國走向大規模航天探索的基石。有了它的運載能力,在軌空間站甚至載人登月,都不再僅僅是一個夢想。所以不要太早激動,好戲才剛剛開始。:)

16年11月
感謝閱讀


中國的航天工程和美國一樣,是項目驅動的,在有需求建立空間站和深空探測之前,長征2f雖然不夠先進,但就已經足夠滿足需求了。

這不,中國空間站項目遇到運力鐵板之後,就開始長5的研製了。

日本的h2a火箭確實先進,但是是在沒有明確的需求的情況下造出來的,導致這款火箭根本就沒有用武之地,也很難說這款火箭是成熟產品。


談到火箭技術,最low的就是談燃料了→_→基本可以認為這麼說的人完全不懂火箭,燃料劇毒?有本事你給我在需要長期在軌的探測器上也用氫氧發動機啊→_→而且中國也不是沒有氫氧機,我記得當年打嫦娥的長三就是氫氧的,馬上長七長五也要有煤油機了→_→講道理,你可以說其他的比不過日本,但是說火箭技術,我是不服的→_→


中日差距我不知道
我知道全世界都和美國有巨大差距


火箭這東西,夠用就行了,非得爭個誰強誰弱?
好的,現在運載能力是cz5比h2b強。
至於書記說的發動機落後啊h2b更可靠啊什麼的。
只要能上去,誰管你是5匹馬拉的還是50條哈士奇拉的?
航天的重點永遠是上天的載荷,而不是上天的工具。
土星五和能源號多牛逼啊,還不是停產了。


日本在氫氧機技術上比較先進。
中國的成功率的確比較高,因為長征2/3系列已經發射多次,技術成熟。主要的缺點是技術比較舊,燃料劇毒。

不過問題在於,中國的下一代中性火箭長征7已經搞定,重型火箭長征5非常接近於搞定,超重型的長征9已經在研。這時候鼓吹中國技術落後,已經不那麼合時宜了。

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2017年再看這個2015年答的問題。對評論裡面的說法頗為認同:中國的長五已經連續兩次發射失敗,這是最不想看到的情形。

這說明中國在大推力火箭的成熟程度上,還處於日本當年反覆掛的水平。即使發射成功、調教成熟,長五的發動機在比沖等參數上好像也和日本有一些差距。

中國想要成為真正比肩美毛的航天第一梯隊,還要有很長的路要走。


用劇毒燃料有一個原因是中國西部無人區可以使用劇毒燃料,日本沒那個條件,無人區的環境不早說人了,連動物植物都少有,因此中國有這個條件可以使用劇毒燃料,而且這種燃料分解很迅速的,過一段時間就沒毒了,日本不能使用,人多地少怕出事


http://xingjimujian.blog.163.com/blog/static/16575508520136224052321/
原載《兵器知識》2010.5

(龍樂豪,工程院院士,中國運載火箭技術研究院運載火箭系列總設計師

記者:運載火箭的水平直接決定著一國的太空控制能力和戰略打擊能力,本次請龍院士談談對日本

龍樂豪:運載火箭方面,現在美俄還是領先,其後是歐空局,日本應算第二陣營中的領先者,其後是中國。如單項排名,俄羅斯發動機水平是最高的,比如它的高壓補燃液氧煤油發動機水平相當高,氫氧發動機也不錯。但運載火箭的綜合能力方面,美國要強於俄火箭。日本運載火箭的單項技術和美俄差不多,但規模還不及

記:日本火箭的發動機水平如何?

龍:氫氧發動機水平比我們高,它當初是買美國的。即使和我們用同樣的液氫液氧燃料,它的推力和比推力也要比我們更大。我們的氫氧發動機應該說也達到了國際先進水平,但綜合性能比日本差。日本氫氧發動機的比推力在450秒左右,我們的在440秒左右。差一秒,運載能力可能就差了一百千克。再如同樣一個5米直徑的儲箱,它做得可能就輕,就精細。每處細節差一點,它打同樣的軌道,運載力就比我們多一些。衡量火箭水平的一個最綜合指標是有效載荷係數,就是送到預定軌道的最大運載能力與起飛重量之比。H-2有效載荷係數曾世界第一,但當時太追求單項性能,不可靠。現在日、美的火箭不大追求有效載荷係數,工程要實用化要可靠要廉價要佔領市場,水平都差不多,不太在乎運載能力高一點低一點。對客戶來講,有效載荷係數不是主要參照值。

日本的探月水平也比我們高,上世紀90年代時就接近過月球。那時它的運載火箭能力其實不如我們。這次的「月亮女神」甩了三顆星上去,構思比較巧妙。至於戰略導彈能力,日本一旦搞起來,我估計不要太多時間。經驗上日本可能不如我們,但單項技術一旦突破,形成工業化的能力要比我們快。

雖然這個訪談是2010年的,但是中國2016年11月最新的氫氧發動機YF77參數仍然是被日本LE7A碾壓的。文章並沒過時。

很多人喜歡說日本可靠性低,不好意思,我請問一下,與H2A同類的長5,首飛驚魂10秒是發生在哪個國家的,第二次發射失敗又是哪個國家的?

日本徹底解決相關問題是在10年前,中國是在哪年?


我認為各有長處,至於火箭,長征五號將在明年首射,日本將不再有機會超越中國。至於H2B的LEO運力是19噸,並不是23噸, 長征五號才是23噸。
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更新: 那個2010年的訪問只能說明氫氧發動機不如日本,這個沒人不承認。而這次長五的高壓補燃液氧煤油發動機,火箭發射過程中與天鏈衛星中繼數據傳輸,YZ2號常溫上面級GEO擺渡車,日本根本就沒有,中國全面領先。另外運力還有可以說的么?H2B 1800m/s to GEO的GTO運力是8噸,長五1650m/s to GEO 的GTO運力是13+噸,換算成1800m/s還要高。
@孟德爾

推薦能翻牆的去看看twitter@松浦晉也還有@LH2NHI,@大貫剛這些日本航天專欄作家或者愛好者對於長五直播的匯總和評價。
http://togetter.com/li/1044431


液輕。。。這都能打錯的人水平如何我都不想說啥
選用不同燃料是權衡了各方面的結果,不是說誰有毒誰就水平低,雖然現在的長征系列還是有點讓人失望。。你就不能再大點么!!


不明白啥叫強?中國現在一年打多少顆衛星?小日本才幾顆?中國的空間站都要上了?小日本那麼牛連個飛船都沒有,更別說北鬥了。再說有毒燃料,現在所有衛星的發動機都是有毒燃料,連美帝也是這樣。火箭嘛,夠用就行。歐洲一直都是發生器循環,人家就low了?美國從SSME發展到RS68就是技術退步了?


成本和穩定壓倒一切,搞個大禮花成本很高的


運載火箭是改開三十多年來我國唯一被日本人反超的工業領域。現在剛取得一點成績就開始不知幾斤幾兩了?也不看看人家H2A火箭是何時首發的?落後這麼多年,本應該知恥而後勇的。


目前看來,日本運載火箭技術甚至航天技術都比中國強。
運載火箭方面,咱們的長征5剛首飛,指標基本上和日本的持平;
載人方面,日本事實上也能造空間站,國際空間站上的一個艙段就是日本的,然後日本在太空已經進行了很多年的空間實驗,且仰賴於和美國的關係,他們的宇航員基本上總能保持對空間站的造訪,所以肯定積累了不少空間科學實驗"、太空對人體影響等方面的研究經驗。中國在這方面也是剛剛起步,天宮二號在太空一個月,算是一個初步嘗試。
不過,載人航天方面中國比日本有一個比較大的優勢,就是具備獨立的完整的載人航天工程研製能力(包括發射、建造飛船、測控、回收、交匯對接等)日本在發射和造飛船上比我們強,其餘則是基本沒有過研製經驗。日本缺的這個能力恰恰是比較致命的。國際空間站早晚有壽終正寢那一天,那麼下一代空間站應該怎麼辦,如果還是以國際合作的形式來進行,那麼中國手裡的牌就比日本多了很多了。發射方面我們持平,建造方面我們也不差,我們還有獨立的回收,對接能力,綜合水平肯定強於日本。到那個時候,再造新一代國際空間站忽視中國肯定不合適,這樣中國就有資本了。


用偏二甲肼應該是戰略方面考慮較多。用液氫做燃料應該難以保證在今後的十幾二十年中,一有需要,就即刻可以加註燃料發射。


中國工業化進程才多少年?所以有些能比,有些還不能比,以現在中國的發展趨勢趕上和超過其它國家的可能大增…


正如 @楊國強所說,中國的火箭技術和日本的火箭技術完全是不同軌道的,大到運載能力的取捨,小到燃料選擇,一個是項目(需求)牽引,一個是技術牽引,拋開技術路線和效費比,兩者的先進性完全沒得比好么。


在長征五號發射成功的今天再回頭看看這個問題下的許多答案真是莫名的感覺到有趣啊。僅僅兩年有些答案怕是得要重寫了吧。

更新:
作為航天愛好者,任何一次火箭發射失敗都令人心痛。


這個沒有啥可比性,如果是使用固體燃料又不同,固體VS液體。前者先進。


神舟5678的航天員是騎自行到的同步軌道嗎?


各有出入。
中國和日本的發射成功率接近,都位與中上水平(我記得中國的會高一點?)日本在運載能力,燃料種類方面佔優,而中國則在成本方面,火箭種類方面有優勢,而且長征系列下某些編號的種類成功率相當高(或許考慮到載人?)


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