长征九号越来越像星舰系统，最大的改进方向是新材料的应用

长征九号公开的设计方案中，从最开始一个放大的长征五号，经过多次改版越来越像SpaceX的设计方案了。那长征九号如果最终真选择跟SpaceX星舰一样的方案，还有自己创新的空间吗？我是东城观星，再跟大家聊聊长征九号的话题。

长征九号一直是航天爱好者最关注的一款中国火箭，虽然这款火箭还停留在设计方案上，但大家都坚信中国一定能造出长征九号来。而且一旦长征九号面世，中国将彻底追平与美国的火箭运力差距，实现真正意义上的航天强国，一个和美国平起平坐的航天强国。所以，长征九号每一次改版都会引起大家的关注和热议。尤其是通过改版，让本来为长征九号设计的500吨级液氧煤油发动机没有了用武之地，同时改版的方向是越来越接近SpaceX公司设计的星舰发射系统了。

长征九号固然是中国追求航天最强地位的象征，500吨级以上的发动机又何尝不是航天强国的象征呢。目前只有美国和俄罗斯掌握500吨级以上的液体发动机生产技术，其中美国的相关技术已经无法再现了，需要重新研发。中国的500吨级发动机已经完成了关键技术的研发和样机生产，即将进入全面试验阶段。但当它成熟的时候，到底用在哪里，现在还打着问号呢。

长征九号的设计方案之所以越来越像SpaceX的星舰发射系统，是因为中国航天和SpaceX都看中了火箭可回收技术带来的经济效益。而SpaceX是实践过火箭回收的公司，而且已经轻车熟路了。长征九号这样规格的重型火箭，如果不能回收的话，发射成本将是一个天文数字，就算经费比较充足的中国和美国也做不到随意发射。因为一次性的重型火箭，几枚的成本就相当于一艘航空母舰了。

中国为了实现火箭可回收利用，一直在进行相关技术的研发。就连回收方式，也都要挨个试一下，目前比较认可的还是SpaceX已经采用的垂直回收技术。中国的长征八号、长征九号和长征十号，基本都会使用垂直回收技术。但是与此同时，传统的垂直回收技术主要回收火箭第一级，费用虽然节约了一些，但还是会在第二级、第三级上有所浪费。所以中国也在探究完全可重复回收技术，比如空天飞机以及类似星舰的完全可回收技术。

当然，既然注重可回收技术，那最好的燃料系统应该是液氧甲烷，而不是液氧煤油，所以之前使用液氧煤油发动机的方案，都有可能会被液氧甲烷发动机方案所替代。中国为此准备研发的200吨级液氧甲烷发动机，从工作原理和推力上也是非常接近SpaceX的猛禽发动机的，使用全流量循环技术。

所以，长征九号的设计方案越来越近SpaceX的星舰系统了。

但是，长征九号不会完全照搬星舰系统的，很有可能会分步进行，前期主要是验证多发动机并联技术，然后再验证垂直回收技术，主要是验证第一级火箭的回收。最后一步才是完全可回收技术的验证，也就是第二级直接改造成类似星舰的飞行器并实现回收。

相对于SpaceX的星舰来说，中国的长征九号有后发优势，完全可以采用SpaceX没有采用的新技术，实现对星舰的超越。

这里我想说的新技术就是全面使用碳纤维复合材料。碳纤维复合材料密度小、强度高，比常用的所有金属材料都有优势。所以这种材料在航空航天上应用早已不是什么秘密了。在航空领域，不仅仅是战斗机在大量使用碳纤维复合材料，就连民航飞机也开始大量使用碳纤维复合材料了，其中最著名的是波音787飞机和空客A-350飞机，使用碳纤维复合材料的比例都超过了50%，获得了不错的运营效益。

在航天领域，不管是卫星还是火箭，都会尽量使用碳纤维复合材料，因为对于航天发射来说，自身的重量越轻，能发射到太空的重量就越多，通过减轻自身重量也可以增加火箭发射的运力。当然，中国所有的现役火箭，基本上或多或少都会使用一些碳纤维复合材料。但不仅是中国，就连美国等发达国家，也都没有做到把火箭的燃料贮箱完全替换成碳纤维复合材料呢。

当然碳纤维复合材料制作燃料贮箱，世界各国都投入了很大的精力进行研发。但是，由于种种原因，相关产品都还没有正式用到火箭上。现在在用的主要是固体火箭外壳，有一个私营公司的火箭名叫中子号，按设计方案是会使用碳纤维复合材料贮箱的，这也算是开路者了。另外，SpaceX曾研发了一款12米直径碳纤维复合材料贮箱，通过了简单的测试，但最终又放弃了。因为SpaceX老板发现，碳纤维复合材料太贵了，如果大量使用的话，火箭的研发成本和生产成本都会大大增加。最终星舰选择了非常笨重的不锈钢贮箱。要知道不锈钢的密度可以达到碳纤维复合材料的五倍左右，也就是火箭自身的重量会增加很多。

中国如果发展可回收的长征九号，完全没必要再跟马斯克学习用不锈钢，铝合金或者碳纤维复合材才是最佳选项。中国已经掌握了最轻的铝合金材料铝锂合金的生产工艺，而且已经用这种材料研发出了火箭用燃料贮箱。如果长征九号前期只回收第一级的话，完全可以采用铝锂合金材料。但后期完全回收，则需要考虑碳纤维复合材料。

为啥我一再推荐碳纤维复合材料来造火箭呢？首先，碳纤维复合材料要比各种金属材料密度都小，用它来制造贮箱的话可以明显降低质量。碳纤维复合材料重量相对于同规格的铝合金材料降低了将近一半。用碳纤维复合材料来制造燃料贮箱，可以降低30%左右的质量。也就是说碳纤维复合材料制造燃料贮箱，可以明显降低发射时火箭自身的重量，增加载荷、提升运力。

其次，马斯克一直在强调的碳纤维价格太高的问题，其实可以用发展的眼光来看。中国的长征九号应该会在本世纪20年代末再发射，到那个时候科技发展水平肯定领先于现在。碳纤维复合材料的生产技术不断提高改进，碳纤维应用场景越来越多，碳纤维本身的价格会越来越低。到长征九号正式生产的时候，碳纤维应该会达到一个比较亲民的价格。要知道，中国近几年大力发展碳纤维产业，目前已经成了世界上碳纤维复合材料产量最高的国家了。只要中国企业出手，降低碳纤维成本没有太大的悬念。

第三，中国2021年已经实现了3.35米直径碳纤维贮箱的研制，说明中国已经掌握了碳纤维复合材料贮箱的研发和生产技术，未来非常值得期待。可不要以为碳纤维燃料贮箱会很容易生产，背后的门道可是很多的。之前别的国家不敢大力应用碳纤维贮箱，也是因为这种材料需要经历的考验还有很多，不能轻易就用。

碳纤维是怕氧气的，在氧气中很容易燃烧，用这种材料制作的贮箱怎样才能跟液氧平安相处，这本身就是一个难题。而且，液氧需要一个非常低的温度，一般材料在这种低温环境下很容易就会变脆，失去本来的性能，碳纤维复合材料需要专门攻克这个难题。另外，碳纤维复合材料贮箱怎样做到在一定压力的状态下，尤其是低温高压状态下不漏气，也是需要反复验证的。

中国在这方面做得研究非常多，基本已经掌握了相关生产技术，而且生产出来样品了。未来肯定会先拿一款火箭做试验，成熟以后，大概率会沿用到长征九号上。

我觉得长征九号很有可能会使用碳纤维复合材料的贮箱，以提高火箭运力。对于完全可重复使用的第二级来说，降低自身重量，还可以大大提高在轨运行的时间。就像前面说的，星舰这类航天器不仅可以用在普通航天活动中，还可以用到太空战略巡航上，自身重量越轻在轨运行需要的燃料越少，运行时间越长。装点上帝之杖，围着地球转圈，随时都可以向地面投放，那将是一种什么样的震慑力啊。

好了，就说这么多吧。你认为中国的长征九号，会用碳纤维复合材料，还是会用铝合金材料，再或者完全照搬SpaceX的不锈钢呢？请在评论区发表您的看法。

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