“朱雀二号”
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以液氧甲烷为推进剂文/黄志明责任编校/吴飞燕点火,起飞!
2023年7月12日9时,
由我国自主研制的朱雀二号遥二
液氧甲烷运载火箭(下文简称“朱
雀二号”)在酒泉卫星发射中心腾
空而起,成功入轨并完成了飞行
任务。作为全球首枚成功入轨的液氧甲
烷火箭,“朱雀二号”备受关注,一时间
便登上了各大媒体的头条。
有同学可能要问了:火箭发射并不是什么新鲜
事,为什么这次的发射会备受瞩目呢?现在我们就
一起来看看吧!
“朱雀二号”由中国民营航天企业蓝箭航天空间科技
股份有限公司(下文简称“蓝箭航天”)自主研制,结构为
两级构型,箭体直径3.35米,全箭高度49.5米,起飞
重量约219吨。火箭一级采用4台天鹊80吨级液氧甲
烷发动机并联,二级由1台天鹊80吨级液氧甲烷发动机
和1台天鹊10吨级游动液氧甲烷发动机组合而成。
作为运载工具,火箭是太空活动的
前提和基础。可以说,火箭的能力有多
大,太空探索的舞台就有多大。发动机
犹如火箭的“心脏”,采用什么推进剂,
是决定火箭能力的关键因素。
目前,常见的火箭推进剂可以分为固体推进剂、液体推进剂等。其中,液
体推进剂又包括液氧煤油、液氧液氢、
液氧甲烷等。每种类型的液体推进剂各
有利弊。例如,液氧煤油优点是成本较
低、比冲较高,但也容易积碳、结焦;
液氧液氢的优点是比冲非常高,原料便以液
2从首飞失利到复飞成功宜,能满足大推力火箭的发射需求,可问题是液氢的密度非常低,同样一个大罐子装不了多少液氢,而罐子越大,自重就越大,更重要的是,液氧和液氢的沸点、凝固点都不同,想要让两者都保
持在液态,就要把两者温度控制好,使
用特殊的储存罐。
而液氧甲烷由液态氧气和甲烷混
合而成,具有燃烧效率高、绿色环保、成本低、易制取等显著特点,燃烧完之
后积碳的问题也比较容易解决,能够减
少发动机重复使用时清洗的工作量,降
低可重复使用火箭的维护成本,因此被
认为是火箭发动机推进剂的理想材料之
一。液氧和甲烷还是民用化和工业化程度很高的推进剂,非常容易获取,价格
也更低廉。火星上就有甲烷,这意味着
使用液氧甲烷火箭可以在火星上补充能
量。如此一来,在探索可重复使用火箭
的道路上,如果采用液氧甲烷做推进剂
的火箭升空发射、抵达火星等太空目的
地后,更容易实现推进剂的就地制取,
直接助力满足火箭返程的动力需求,降
低火箭去程携带大量推进剂的负担。
液氧甲烷发动机,无疑是当下的热
门话题。放眼世界,可重复使用液氧甲
烷火箭已经进入快速研制发展期,国内
外多款液氧甲烷火箭正在研制中,但此
前并没有一款液氧甲烷火箭发射成功。
仅2023年上半年,国外已有两款
液氧甲烷火箭挑战首飞入轨,但均以失
败告终。这两款液氧甲烷火箭分别为美
国相对论空间公司的“人族一号”火
箭和美国太空探索技术公司(Space X)
的新型运载火箭“星舰”。2023年3月23日,“人族一号”火箭发射,因二级
点火失败而无缘入轨;2023年4月20日,
“星舰”发射,以解体爆炸告终。
“朱雀二号”的研制也不是一帆风
顺。2022年年底,朱雀二号遥一运载
火箭首飞试验,因二级游机异常关机故
障遗憾失利。从首飞失利到复飞成功,
并非易事。发动机点火试验、地面振动
试验、液压试验以及最后的总装检测等,
工作量十分大。本次飞行试验主要考核
火箭发射和飞行全过程方案的正确性、
3技术上“从0到1”
(插画绘制/焦糖曲奇)2015年7月11日,中国第一个民
用商业遥感卫星项目——“北京二号”
遥感卫星星座,在印度孟加拉湾搭乘印
度太空研究组织的极地轨道运载火箭
升空入轨。2016年11月,“丽水一号”
商业遥感小卫星星座,搭乘长征-11火
箭,实现一箭多星入轨,为首次国家发
射场与民营卫星公司的搭档发射。2021
年12月,北京星河动力航天科技股份
有限公司成功发射“谷神星一号”遥二
固体运载火箭,将5颗商业卫星送入预
定轨道,国内民营火箭公司开始独立探
索连续发射、一箭多星的道路。
到2023年的“朱雀二号”发射成功,中国企业已实现中型液体运载火箭
的完全自主研发。“朱雀二号”承载着
中国商业航天“从0到1”的过程。“从
0到1”的门槛很高,企业需独立完成
设计、工艺、制造、测试、发射等一系
列链条,突破关键技术瓶颈,通过前期
方案验证,向市场批量化交付,从而形
成商业化回报。
“朱雀二号”此次完成了液氧甲烷
火箭技术上的“从0到1”,而关于商
业上的“从0到1”,蓝箭航天计划于
2024年面向市场进行小批量交付,年
产3至4发,2025年翻倍。
“朱雀二号”是全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭,也是国内民商航
天首款基于自主研制的液体发动机实现成功入轨的运载火箭,填补了国内
液氧甲烷火箭的技术空白,意味着我国首款大推力液氧甲烷发动机通过飞
行验证,标志着我国运载火箭在新型低成本液体推进剂应用方面取得突破。
星空浩瀚无比,探索永不止步。合理性,各系统接口的匹配性,为后续火
箭正式商业飞行奠定基础。“朱雀二号”是
全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭,标志
着我国运载火箭在新型低成本液体推进剂
应用方面取得重大突破。这也是国内民营
商业航天领域的液氧甲烷运载火箭首次成
功发射。
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