牛！中國液氧甲烷火箭全球成功首飛，距中國版SpaceX還有多遠？

來源：環球時報

【環球時報記者 樊巍 環球時報赴酒泉特派記者 王曉嬌】7月12日，由藍箭航天空間科技股份有限公司 (以下簡稱“藍箭航天”)自主研制的朱雀二號遙二液氧甲烷運載火箭在我國酒泉衛星發射中心發射升空，火箭順利進入預定軌道飛行，此次發射任務取得圓滿成功。朱雀二號也因此成為全球首款成功入軌飛行的液氧甲烷火箭，標志著中國運載火箭在新型低成本液體推進劑應用方面取得重大突破。

本報記者見證歷史時刻

12日早8時，距離朱雀二號遙二液氧甲烷運載火箭預計的發射時間還有一個小時，藍箭航天的觀禮臺上已經擠滿了前來見證歷史的媒體記者與觀眾。盡管現場氣氛熱烈，但在預計發射的半小時前下起了雨，讓現場觀眾不禁為這次發射捏了一把汗。不過，工作人員依舊有條不紊地進行著準備工作，隨著廣播聲中預報的時間不斷倒計時，觀眾也跟著倒數。火箭準時點火，朱雀二號騰空而起，在大家一聲聲“加油”的吶喊中一飛沖天，很快便沒入云層，沖出人們的視線。隨后，測控中心在直播中實時監測著火箭狀態，直到其進入預定軌道，才正式宣布此次飛行任務取得圓滿成功，朱雀二號成為全球首款成功入軌飛行的液氧甲烷火箭。消息傳出的瞬間，整個場館都沸騰了，現場工作人員激動得熱淚盈眶，彼此擁抱，觀眾也歡呼鼓掌，由衷為火箭的順利發射感到開心和驕傲。現場記者感慨道，從去年12月朱雀二號遙一發射到現在，短短7個月時間，科研人員在失利中汲取經驗教訓、不斷改進提升技術并最終取得成功，實屬不易。

隨著可重復使用運載火箭技術的應用，液氧甲烷發動機因其諸多特殊優勢，成為世界各大航天大國競逐的新賽道。據《環球時報》記者了解，近年來，世界航天大國在爭相研制液氧甲烷發動機。截至目前，美國太空探索技術公司（SpaceX）的液氧甲烷發動機——“猛禽”已推舉“星艦”完成首次試射，但未進入預定軌道。此外，美國藍色起源公司、歐洲阿里安公司以及俄羅斯國家航天集團均在開展液氧甲烷火箭的研制工作，并取得相應進展。

“液氧甲烷火箭的優勢顯而易見，它的推進劑制取工業化和民用化程度更高，更加易得。這項技術在成熟應用后，航天活動的整個經濟成本會顯著降低。此外，在未來我們發展可重復使用火箭的過程中，采用液氧甲烷推進劑也可以將火箭的修復和維護成本降至更低。結合這幾點好處，我們選擇發展代表下一代運載火箭發展方向的液氧甲烷推進技術。”藍箭航天創始人、CEO張昌武在接受《環球時報》記者采訪時表示。

據了解，朱雀二號運載火箭是中國首型液氧甲烷運載火箭。該型火箭為兩級構型，箭體直徑3.35米，全箭高度49.5米，火箭一級采用4臺天鵲80噸級液氧甲烷發動機并聯，二級采用1臺天鵲80噸級液氧甲烷發動機和1臺天鵲10噸級游動液氧甲烷發動機組合而成。起飛重量219噸，起飛推力達到268噸，500公里太陽同步軌道的運載能力可達4噸。

“我們還將繼續優化朱雀二號的低軌運載能力，使其基本具備一箭20到30星的能力，總體達到中等運力規模。我們認為這將滿足下階段到2028年航天發射市場需求最大的一個運力區間，這也是相對來說經濟性更強的一個區間。”張昌武稱。

中國商業航天創新力的一次突出展現

液氧甲烷火箭優點明顯，研制難度也很大。2022年12月14日，朱雀二號遙一火箭在執行首飛試驗任務中，火箭二級游機工作異常，發射任務失利。這也被視為藍箭航天發展液氧甲烷火箭過程中一個不小的挫折。

“當時在火箭整個飛行過程中，火箭一級的動力系統、結構系統和控制系統的工作都非常完美。但火箭二級在飛行過程中，因為管路破裂造成推進劑泄漏，從而造成飛行失利。”談及在首飛中遭遇的挫折時，張昌武向《環球時報》記者介紹，朱雀二號的研發是國內商業航天企業迄今為止規模較大的一次自主研發和獨立創新，也是國內商業火箭企業首次用自主研發的動力系統和控制系統去實現火箭飛行的任務，這當中難免會有一個風險釋放的過程。但在首飛失利之后，遙一火箭積累的數據給研發團隊帶來新的認識，這也促進了此次任務的成功。

早在上世紀六七十年代，液氧甲烷就已經出現在航天推進劑的大家族中，但要把工程產品開發到較高的成熟度實屬不易。張昌武表示，在開發液氧甲烷火箭發動機的過程中，需要解決一系列技術問題，還要解決工程問題，這些都是新命題，在中國以往的航天研發過程中，尚無產品級的液氧甲烷火箭發動機和運載火箭可以用來借鑒。

張昌武進一步介紹稱，從技術上來講，液氧甲烷推進劑作為一種低溫推進劑應用在火箭發動機上，首要就是解決燃燒不穩定、發動機工作震動等機理性問題，這當中需要做許多工程適應性的設計和驗證，因此在研發液氧甲烷火箭發動機過程中，首先就要解決試驗設施問題。為此，藍箭航天在過去幾年投入大量精力，興建試車臺、冷試系統、模態試驗系統等液氧甲烷發動機的配套試驗設施，確保發動機在地面能夠開展充分試驗。朱雀二號采用的天鵲系列液氧甲烷發動機，目前已經累計完成將近10萬秒的地面試車。

“對于商業航天公司而言，克服這些問題沒有捷徑，只能花費大量時間開展重復性試驗，這個過程需要調動大量資源，挑戰很大。”張昌武稱。

此外，張昌武還表示，對于朱雀二號這樣采用新技術路徑的火箭，為了能夠驗證火箭飛行能力，會對包括發射場在內的整個地面系統提出新需求，為此，藍箭航天在2020年到2021年間為朱雀二號火箭修建了一個專門的綜合性發射工位，這當中不僅涉及技術創新問題，還涉及政策問題，更涉及內部的工程管理問題，例如如何在工程上做得更加高效，成本更加可控，進一步縮短周期，這些都是巨大挑戰。“在這個過程中，從發動機起初的短噴管狀態，到后面半系統試車、全系統試車，我們每往前走一步都非常驚心動魄，但從另外一方面而言，完成這些挑戰也給整個行業帶來了提振和驚喜。”

距中國版SpaceX還有多遠

中國商業航天的每次重大突破都會被外媒拿來和美國的商業航天發展進行比較。“對于商業火箭公司而言，如果能夠走完從0到1的過程，才能真正成為一家運載火箭技術公司，這個過程簡單來說就是產品方案要得到完整驗證，要建立支撐方案的能力，還要實現商業的正向回報。你要有獨立自主的研發能力，要有自己的動力系統，要經過長時間比較完成產品可靠性驗證，你才能走上‘牌桌’，但一旦具備這些能力，你就會成為國家級甚至世界級的公司，因為全世界確實掌握這些航天能力的國家也是屈指可數的。”張昌武稱。

這注定是一個非常艱難且緩慢的過程，必須要遵循航天發展規律。“中國商業航天的發展節點正好在互聯網高歌猛進的時期，有些人認為興許砸個100億，中國的SpaceX就誕生了，但實際上并不可能。從0到1的過程投資規模理論上是可控的，不可控的是時間，科技創新的過程不會因為你投更多錢，就能壓縮研發周期。”

張昌武稱，“一些人認為，美國的環境發展商業航天更具優勢，但其實中美兩國支持商業航天的模式，包括力度都不一樣，比如美國太空探索技術公司拿到NASA的訂單，是需要依靠自己走完從0到1的過程，如果你成功了，就證明你是一個值得支持的企業。但中國的商業航天公司在這個發展過程中，就已經可以享受到國家在設施開放、發射場政策甚至很多科研項目申請上的支持，這些都能拉動商業航天的發展，支持力度甚至可能比美國還大。從國內目前對于航天發射活動的政策而言，從來沒有人為設置阻力，這個行業發展到現在不管是面向市場端還是面向監管端，真正的短板都是企業自己。”

張昌武認為，不管是航天國家隊還是商業航天公司，在很長的時間里都要支撐好中國航天事業的建設，“我們都要扮演好各自的角色”。