“朱雀”振翅首飛

張昌武 張傳軍

??朱雀一號升空

一千只鳳凰才出一只“朱雀”

朱雀一號是由國內(nèi)最早取得行業(yè)全部準入資質(zhì)的民營火箭企業(yè)—北京藍箭空間科技有限公司（以下簡稱“藍箭航天”）自主研發(fā)的三級固體運載火箭。在此前，中國民營火箭公司已成功發(fā)射幾次不能入軌的單級探空火箭，這次的朱雀一號是中國商業(yè)航天在運載火箭領(lǐng)域做出的第一次嘗試。

朱雀一號全箭總長19米，箭體直徑為1.35米，起飛重量27噸，起飛推力45噸。其設(shè)計運力為500千米高度太陽同步軌道（SSO）200千克、200千米高度近地圓軌道（LEO）300千克。

此外，朱雀一號還搭載了為《加油！向未來》節(jié)目定制的科普教育衛(wèi)星未來號。未來號衛(wèi)星搭載了光學對地觀測相機和空間在軌實驗艙，在軌設(shè)計壽命2年。該衛(wèi)星在功能上融合了空間在軌科普實驗和對地遙感觀測，滿足在軌科學實驗需求，并配有集成數(shù)據(jù)回傳系統(tǒng)，是一顆具有空間科學和遙感綜合用途的微小衛(wèi)星。

朱雀一號歷史性的402秒

2018年10月27日16時整，隨著指揮中心一聲“點火！”肉眼可見火箭一二級分離，火箭沿著原定軌道繼續(xù)升空。隨后，火箭超出肉眼可見范圍，現(xiàn)場指揮司令宣布第三級點火正常。最終，指揮中心等來消息：火箭發(fā)射后飛行正常，一二級工作正常，整流罩分離正常，三級出現(xiàn)異常。三級自旋時失穩(wěn)，火箭接近但未能達到第一宇宙速度，其載荷未來號商業(yè)衛(wèi)星也未能按照預(yù)定計劃進入太陽同步軌道。

朱雀一號及系列火箭對比（供圖 / 藍箭航天）

最終結(jié)果讓人扼腕！對藍箭航天來講是一個遺憾！盡管發(fā)射任務(wù)未能圓滿完成，但“朱雀一號”依然展現(xiàn)出相當?shù)募夹g(shù)水平。這短短的402秒，代表藍箭航天通過這次發(fā)射得以驗證具有火箭各級分離、整流罩分離等關(guān)鍵技術(shù);代表了民營力量在運載火箭所需的能力鏈條、供應(yīng)鏈條、體系鏈條、發(fā)射鏈條已逐級打通，這也將為中國民營航天、商業(yè)航天的發(fā)展做出貢獻。因此，這402秒是有歷史性意義的。

?朱雀騰云，鳴鑼開道。朱雀一號飛行圖

失之毫厘，差之千里

2018年10月27～28日，藍箭航天對朱雀一號三級固體運載火箭飛行試驗的快速處理數(shù)據(jù)進行了初步分析。

經(jīng)數(shù)據(jù)判讀，火箭點火、起飛正常，一級飛行正常，一二級分離正常，二級飛行正常，二三級分離正常，整流罩分離正常，三級滑行段飛行正常，三級主發(fā)動機點火后火箭飛行正常。最大飛行高度337千米，最快速度6300米/秒。

三級工作約37秒（對應(yīng)總飛行時間402秒）后，主發(fā)動機工作正常，但姿態(tài)控制力異常、推進劑提前耗盡。經(jīng)初步分析，可能是末修姿控動力系統(tǒng)某推力室輸送管損壞導致的控制力下降和推進劑泄漏。

在航天來說失之毫厘，就是差之千里！

航天探索充滿未知，尤其對于民營航天來說。即便馬斯克的Space X，也是經(jīng)歷多次失敗才取得成功。他的獵鷹1號初次發(fā)射因為一個錯誤發(fā)射延期，之后又連續(xù)兩次延期，正式發(fā)射后僅26秒就失控墜落。

?天鵲（TQ-12）液氧甲烷火箭發(fā)動機效果圖（供圖 / 藍箭航天）

?朱雀二號液氧甲烷火箭（供圖 / 藍箭航天）

鵲鳴兆喜，朱雀二號揚帆起航

商業(yè)航天最為關(guān)鍵的技術(shù)之一，就是航天發(fā)動機技術(shù)。這是火箭、空天飛行器的主要動力系統(tǒng)。以液體發(fā)動機為例，當前最前沿的技術(shù)是探索研制液氧甲烷發(fā)動機。隨著Space X公司獵鷹9號火箭的第一級重復(fù)使用技術(shù)的成功實現(xiàn)，液體火箭發(fā)動機的單次任務(wù)可多次啟動和可在多次任務(wù)中使用的性能成為工程師追求的目標。

?藍箭航天的朱雀系列火箭型譜（供圖 / 藍箭航天）

相較于當前火箭燃料中主流的液氧煤油和液氫液氧兩個組合，液氧甲烷具有冷卻能力強、比沖高（考驗燃料性能指標之一，比沖越高燃耗越少）、不易結(jié)焦等優(yōu)點，同時單位質(zhì)量燃料的成本只有煤油的1/3和液氫的1/30。這種特性使得液氧甲烷成為推動火箭、空天飛行器低成本、可重復(fù)使用的最理想組合。

天生我雀必有用，鵲繞落花枝。英勇不撓的藍箭航天人，再弄潮頭。現(xiàn)在已推出液氧甲烷火箭發(fā)動機產(chǎn)品的民營公司有中國藍箭航天、美國Space X和美國藍色起源。

藍箭的下一款核心產(chǎn)品是中型液體運載火箭朱雀二號。在動力系統(tǒng)上，朱雀二號將選擇“80+10”的最優(yōu)技術(shù)路線。其中，80噸發(fā)動機通用于火箭一級和二級，10噸級發(fā)動機通用于火箭二級和三級，低地球軌道運載能力可達4噸，太陽同步軌道運載能力2噸。朱雀二號計劃在2020年實現(xiàn)火箭首飛，將成為中國航天事業(yè)發(fā)展的有力補充。

這一中型火箭朱雀二號基本型為兩級液體運載火箭，可以將兩輛大型SUV轎車同時送入太空。朱雀二號將使用藍箭航天自主研發(fā)的80噸液氧甲烷發(fā)動機天鵲（TQ-12）短噴管推力室，其于2018年10月進行了20秒的短程點火試車并取得成功。2019年，天鵲80噸液氧甲烷發(fā)動機的全系統(tǒng)點火試車也將于藍箭航天自建的中國首家民營火箭制造基地陸續(xù)開展。

中國民營商業(yè)航天企業(yè)的定位是航天發(fā)射“國家隊”的有力補充，而非競爭者。隨著衛(wèi)星應(yīng)用市場的高速發(fā)展，中國民營商業(yè)航天企業(yè)在軍民融合的推力下將大有可為。

太空正成為中國企業(yè)開拓的新邊疆，中國初創(chuàng)公司正在大膽地與美國Space X等公司競爭，航天市場究竟花落誰家，這需要我們共同努力。加油，中國航天！加油，中國民營航天！

知識鏈接

固體運載火箭是利用固體火箭發(fā)動機作動力裝置的運載火箭，是固體推進劑運載火箭的簡稱。朱雀一號使用的固體燃料推進劑是丁羥四組元，它是由氧化劑硝酸銨、高氯酸銨、鋁粉和黏合劑端羥基聚丁二烯組成的。硝酸銨含有氮元素，是一種農(nóng)業(yè)上很常用的氮肥，能促進光合作用和作物增殖，但這種化肥長期堆放會導致結(jié)塊，容易發(fā)生爆炸危險，因此現(xiàn)已被含氮量更高、風險更低的尿素替代。

延伸閱讀

太陽同步軌道（SSO）是一種近似的極地軌道，即軌道經(jīng)過南北兩極上空。這類衛(wèi)星軌道的最大特點是，會在相同的時間點經(jīng)過相同位置的上空。這也是光學遙感衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星青睞太陽同步軌道的原由。選擇這一軌道的衛(wèi)星可以設(shè)置成在白天同一時間經(jīng)過同一片區(qū)域，從而獲得這片區(qū)域清晰的光學圖像。

2019年3月2日，載著載人龍飛船的助推火箭獵鷹9號，從美國佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射。飛船里有個假人模型，用來真實記錄宇航員在其中承受各影響的數(shù)據(jù)。3月3日，美國國家航空航天局（NASA）在任務(wù)現(xiàn)場視頻直播中宣布，Space X載人龍飛船成功與國際空間站進行了對接。

（責任編輯/張偉倩 ? 美術(shù)編輯/胡美巖）