全球液氧甲烷火箭競賽中國拔得頭籌，有何意義？

朱雀二號成為全球首枚入軌成功的液氧甲烷火箭，這是火箭動力發展領域具有重要意義的技術進展。

7月12日，由藍箭航天空間科技股份有限公司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成功，火箭進入預定軌道飛行，試驗任務取得圓滿成功。

準備發射的朱雀二號遙二液氧甲烷運載火箭 圖片來源：藍箭航天

液氧甲烷火箭有何優勢？

此次發射的朱雀二號遙二運載火箭采用兩級構型，箭體直徑3.35 米，全箭高度49.5米，起飛重量219噸，起飛推力268 噸。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。

近年來，頻繁出現在新聞報道的液氧煤油或液氫液氧發動機，成為大眾比較熟悉的火箭發動機。那么，既然已經有了這些發動機，為什么還要發展液氧甲烷發動機？

首先是液氧甲烷的推進效率高，推進劑的理論比沖高達390秒，僅次于液氫液氧推進劑；第二個主要原因是液氧甲烷推進劑燃燒無積碳，點火機構設計更容易，便于發動機回收復用，非常適合用于可重復使用火箭或飛行器，第三個是甲烷與液氧的沸點相差不到20℃，貯箱間的隔熱需求大幅下降，可以更方便地引入共底設計，減輕結構重量；第四是甲烷推進劑可從天然氣、油田氣、可燃冰等中分離，來源廣泛，價格便宜，可以進一步降低火箭的成本。

藍箭航天董事長兼CEO張昌武表示，液氧甲烷火箭是藍箭在創業之初就選定的發展方向，液氧甲烷更容易獲取，并且對未來可重復使用?箭的開發更加有利。

“國家在過去60多年里，圍繞液氧煤油、氫氧類的發動機，已經做了很多開發工作，并且產品都已經非常成熟，在這樣的背景下，技術上新的突破才能在市場?有自己的一席之地，”張昌武表示，“通過一型可以實現更低的成本，更好地實現重復使用的火箭，可以建立我們的競爭力，同時還能填補航天領域的?個空白。”

據悉，朱雀二號火箭采用的“天鵲”系列發動機，目前已經累計完成了將近10萬秒的地面試車，是目前國內成熟度最高的液體火箭發動機之一。

據介紹，藍箭航天已啟動可重復使用火箭項目，期望于2025年取得重大進展，朱雀二號遙二的成功會顯著地加速可重復使用?箭的開發進程。

去年12月14日，朱雀二號火箭進行首次發射，火箭一級、二級主機飛行正常，二級游機工作異常，發射任務未獲成功，事后查明，原因是二級管路出現了破裂。

針對首飛火箭出現的問題，張昌武介紹說，在歸零過程中，一方面解決出現故障的部分，重新設計、重新制造、重新實驗、重新考核；另一方面是基于技術狀態的管理，做全箭的技術狀態管理復查，尤其是所有涉及到接口的復查。此外還對全箭做了質量的復查。

轉運中的朱雀二號火箭

全球液氧甲烷火箭競爭激烈

由于在經濟性、環保性和性能上擁有優勢，液氧甲烷發動機成為目前航天領域的新寵，不少航天強國或大國都在積極研制這種火箭發動機，誰能成為首個成功發射入軌的液氧甲烷火箭也成為關注的焦點。

今年4月20日，SpaceX公司的“星艦”火箭發射升空，但在飛行過程中爆炸解體，該火箭全箭共使用了36臺230噸級的“猛禽”液氧甲烷發動機。馬斯克當月晚些時候在社交平臺上表示，12個月內或準備再次試射“星艦”。

“星艦”首飛未獲成功后，SpaceX 公司陸續進行了首飛失利分析、發射場修整、發射架方案優化等，第二枚“星艦”目前已經完成總裝工作，將在未來幾個月內進行第二次發射。馬斯克上月表示，“星艦”首次發射未能成功后，公司已經對其進行了 1000 多項修改，最引人注目的是火箭的超重助推器和飛船部分改為熱分離技術，即在飛船上的發動機點火時，超重型助推器仍與它相連。

在“星艦”失敗之前一個月，采用液氧甲烷發動機的美國相對論公司的“人族一號”火箭也發射失利。該火箭一級配備了9臺名為Aeon的液氧甲烷發動機，最大運載能力1.25噸。“人族一號”火箭失利后，相對論公司對外宣布放棄“人族一號”，將精力轉向運載能力更大的“人族R”火箭，新火箭一級將配備13臺AeonR液氧甲烷發動機，最大運載能力達到23.5噸，并且一級采用可重復使用技術。

除了上述兩款商業火箭，美國聯合發射聯盟(ULA)研制的“火神”新一代大型運載火箭也采用了液氧甲烷發動機，該火箭高61.6米，直徑5.4米，最大運載能力約27噸，火箭一級使用BE4液氧甲烷發動機。

“火神”原計劃2021年首飛，但由于技術原因一直推遲。6月8日，用于首飛的“火神”火箭完成首次靜態點火測試，2臺BE4發動機在節流60%的狀態下持續點火約6秒鐘，但ULA沒有向外界公布發射時間。

80噸級“天鵲”液氧甲烷發動機試車

在中國，除了朱雀二號，還有多家航天企業正在研制液氧甲烷發動機和火箭。在去年舉辦的中國航展上，航天科技集團六院首次對外展示了正在研制的80噸級液氧甲烷發動機。據稱，該發動機具備34次點火起動能力，可作為天地往返運輸系統、可重復使用運載器及低成本一次性運載火箭的動力裝置。

此次朱雀二號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。

根據藍箭航天的介紹，朱雀二號明年起會面向市場批量交付。張昌武表示，“從明年的3到4發，再到后年翻?倍，然后連續三年每年能夠增長?倍，以這樣的增?幅度向市場交付。”