对于航天计划来说,火箭是绝对重要的根基,没有能够将载荷送往太空的能力,一切航天计划都是免谈的。因此世界各国为了对应的航天计划能顺利进行,都会研究出配套的火箭系统,如阿波罗登月计划的土星系列火箭,发射中国空间站模块的长征五号B火箭等,也就是火箭和载荷能力两手都要抓两手都要强。然而世界上有这么一个国家,其航天计划之初就选择了卫星载荷先行的策略,选择依赖它国火箭将本国卫星载荷送入轨道,这个国家就是印度,其首颗自主研发设计的卫星是在1975年由苏联火箭发射入轨。
印度这一策略,导致其航天计划从发展之初就埋下了影响延续至今的问题点,印度在运载火箭相关技术研发,尤其是核心的火箭发动机研发上,长期依赖于法国、乌克兰以及俄罗斯等国家的先进技术引进,自主研发能力非常薄弱,技术人才体系不足,导致印度的运载火箭呈现出研发周期长,技术状态落后,事故频发等一系列问题。如印度的PSLV火箭作为一款发射多年的火箭,却在去年和今年初遭遇了2连败,直到最近,ISRO方面才表示他们已经查明了导致今年初PSLV-C62发射失败的事故原因,但是他们不准备对事故保持透明度,拒绝向公众公开事故调查结果。
印度自身经济和工业基础薄弱也是阻碍航天技术发展的一大因素,其原先凭借本国劳动力廉价拥有一定的发射价格优势,加上其相对缓和国际外交关系,在国际商业发射市场中占有一定的市场份额,可以依靠商业发射来弥补部分经费紧缺的问题,但现如今这一优势也因为成熟可靠且低价的猎鹰9号的出现而荡然无存。实际上由于印度火箭的运力不足,印度研发的最先进的重约4.7t的48Gbps高通量GSAT-20卫星还只能通过采购猎鹰9号火箭来进行发射。
印度目前运力最大的LVM3火箭在2017年完成首飞,但在运力水平上也仅达到LEO 10t和GTO 4t的水平,运载能力与中国上世纪90年代首飞的长征3B火箭还尚有一定的差距,并且就是这样一款难谈先进的火箭,其仍然谈不上完全的印度自主研发设计,其芯一级采用的两台Vikas发动机,本质上是欧洲Viking的技术授权后的印度本土化制造版本,且设计相当古早,欧洲对印度的技术转让协议签署日期是在1974年,就是这样一款发动机,被印度沿用至今。
而为了改进LVM3火箭提升其有限的运力,印度计划使用200t级的液氧煤油分级燃烧发动机SE-2000来替代芯一级的两台Vikas发动机,将芯一级从有毒自燃推进剂切换为高性能的液氧煤油推进剂,可以将LEO运力提升到13t,GTO提升到5.1t,追平长征3B基本型的运力。然而SE-2000仍不是一款完全印度自研的火箭发动机,印度在2005年左右与乌克兰方面签署协议,引进了RD-810发动机的相关技术作为该型发动机的研发基础,而乌克兰的RD-810则源自于俄罗斯的RD-120,并且印度不仅与乌克兰方面合作,还从俄罗斯方面签署了协议,得到了技术支持。并且在研发过程中还委托俄罗斯和乌克兰使用其设施对部分发动机组件进行测试,但即使如此,SE-2000发动机目前仍未实现整机点火,开发进度缓慢,预计改进型火箭很可能要到2028年才能完成首飞。
在这种缺乏运力的背景下,印度任何的航天计划都只能是“戴着镣铐跳舞”,但这并不能阻止印度提出多个雄心勃勃的航天计划,在这其中就包括了印度空间站计划。在最新的一场公开视频会议中,印度展示了其空间站模块在整流罩内的收纳情况,同时空间站模块的质量规模仍被设计为10t级,这是为了满足在2028年的发射限制,没有选择以运力更强的改进型LVM3火箭。在运力和整流罩空间的双重限制下,印度的空间站模块被设计的相当短小,全高也仅有9.25m,大柱段仅高3m小柱段仅高2.9m,与国际空间站或者中国空间站采用的20t级模块差距巨大,全高仅相当于天和核心舱大柱段的高度。而印度空间站就是要用这种10t级小模块,组装一个总重50t的小空间站,在这种情况规模效应会产生相当大的影响,印度空间站在多项关键指标如加压空间、可用电力,人员常驻数量上都会极度受限。最为关键的是,印度目前仍没有展示任何的空间站模块实际硬件,2028年发射首个模块根本不是现实的日期,实际发射日期必定会大幅延期。并且印度至今没有掌握载人发射能力,加甘杨飞船的相关发射测试日期已经一拖再拖。
这一问题还体现在其月船4号任务上,印度计划在该任务上实现月球采样返回,然而月球采样返回的难度注定了探测器的总重规模不能太小。作为对比,中国首个月球采样返回任务嫦娥5号探测器重8.2t,由TLI运力达到10t级的长征五号火箭完成发射。而印度的LVM3火箭的TLI运力仅有3t,发射规模更小的月船2号月球着陆器都不能采用直送月球的发射方案,而是先进入大椭圆轨道进行多次近地点点火。火箭运力的严重限制导致印度必须将月船4号整体设计的非常复杂,来限制探测器的总重规模,并且还得将整体拆分成个两部分,由两枚LVM3分开发射后进行在轨对接组装,提高任务难度的同时还必须承受更多限制。
印度自然也清楚自身所面对火箭运力不足的问题,其相对应提出了一些雄心勃勃的火箭规划,其中最为震撼人心的便是LMLV火箭,其在设计上是一款规模巨大的载人登月级火箭,规划LEO运力达到85t,TLI运力31t,在指标上直接超过了中国的长征10号火箭,设计起飞质量3000t,采用6.5m直径箭体与三级半CBC设计,全高99.77m,起飞级采用21台240t液氧甲烷发动机,总起飞推力达5000t,二级采用一级同款的2台240t液氧甲烷发动机,三级采用2台22t氢氧发动机,很显然的是这款火箭目前仅是一款PPT火箭,没有任何实际研发进展。
此外印度商业航天公司发展也颇有印度航天特色,ISRO在扶持商业航天采用的是非常简单粗暴的技术转让形式,将现有火箭的技术和相关设施整个打包转让给合格的印度私营实体或财团,让商业公司来负责生产、营销和商业发射,以此来实现火箭的商业化。由于部分技术的转让估值过低,接受技术转让后商业公司所必须承担的义务有限,这一做法甚至在一定程度上有转移国家技术资产的嫌疑。目前印度已经完成了较小的SSLV和PSLV火箭的技术转让,并于数天前发布了新的征求意见书,计划对LVM3火箭进行技术转让。拿现有火箭技术实现商业化而不是鼓励商业公司自主研发火箭技术提供解决方案,是印度航天根源问题最好的缩影。