朱雀二號：全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭

黃志明

點(diǎn)火，起飛！2023年7月12日9時(shí)整，我國自主研制的朱雀二號遙二運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心騰空而起，成功入軌并完成了飛行任務(wù)。

此次發(fā)射的朱雀二號備受關(guān)注，第一時(shí)間便登上了各大媒體平臺的頭條。有同學(xué)可能要問了：火箭發(fā)射并不是什么新鮮事兒，為什么朱雀二號會(huì)備受矚目呢？

液氧甲烷優(yōu)勢多

作為運(yùn)載工具，火箭是太空活動(dòng)的前提和基礎(chǔ)?？梢哉f，火箭的能力有多大，太空探索的舞臺就有多大。發(fā)動(dòng)機(jī)猶如火箭的“心臟”，采用什么推進(jìn)劑，是決定火箭能力的關(guān)鍵因素。

目前，常見的火箭推進(jìn)劑可以分為固體推進(jìn)劑、液體推進(jìn)劑等。其中，液體推進(jìn)劑又包括液氧煤油、液氧液氫、液氧甲烷等，各有利弊。例如，液氧煤油的優(yōu)點(diǎn)是成本較低、比沖較高，但容易積碳、結(jié)焦。液氧液氫的優(yōu)點(diǎn)是比沖非常高、原料便宜，能滿足大推力火箭的發(fā)射需求，可問題是液氫的密度非常小，同樣一個(gè)大罐子裝不了多少液氫，而罐子越大，自重就越大。更重要的是，液氧和液氫的沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)都不同，想要讓兩者都保持在液態(tài)，就要把兩者溫度控制好，使用特殊的儲存罐。

而液氧甲烷由液態(tài)氧氣和甲烷混合而成，具有燃燒效率高、綠色環(huán)保、成本低、易制取等顯著特點(diǎn)，燃燒完之后，積碳的問題也比較容易解決，能夠減少發(fā)動(dòng)機(jī)重復(fù)使用時(shí)清洗的工作量，降低可重復(fù)使用火箭的維護(hù)成本，因此被認(rèn)為是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑的理想材料之一。

液氧和甲烷還是民用化和工業(yè)化程度很高的推進(jìn)劑，非常容易獲取，價(jià)格也較低廉。而且火星上也有甲烷，這意味著使用液氧甲烷火箭可以在火星上補(bǔ)充燃料。如此一來，在探索可重復(fù)使用火箭的道路上，如果采用液氧甲烷做推進(jìn)劑的火箭發(fā)射升空、抵達(dá)火星等太空目的地后，更容易實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑的就地制取，直接助力滿足火箭返程的動(dòng)力需求，降低火箭去程攜帶大量推進(jìn)劑的負(fù)擔(dān)。

從首飛失利到復(fù)飛成功

液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)無疑是當(dāng)下的熱門話題。放眼世界，可重復(fù)使用的液氧甲烷火箭已經(jīng)進(jìn)入快速研制發(fā)展期。國內(nèi)外多款液氧甲烷火箭正在研制中，但此前并沒有一款液氧甲烷火箭發(fā)射成功。

僅2023年上半年，國外已有兩款液氧甲烷火箭——美國相對論空間公司的人族一號火箭和美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的新型運(yùn)載火箭星艦挑戰(zhàn)首飛入軌，但均以失敗告終。

朱雀二號的研制也并非一帆風(fēng)順。2022年年底，朱雀二號遙一運(yùn)載火箭首飛試驗(yàn)因二級游動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)異常關(guān)機(jī)故障，遺憾失利。此次是朱雀二號運(yùn)載火箭第二次飛行。從首飛失利到復(fù)飛成功，并非易事。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)、地面振動(dòng)試驗(yàn)、液壓試驗(yàn)和最后的總裝檢測等，工作量十分大。本次飛行試驗(yàn)主要考核火箭發(fā)射和飛行全過程方案的正確性、合理性，以及各系統(tǒng)接口的匹配性，為后續(xù)火箭正式商業(yè)飛行奠定基礎(chǔ)。

技術(shù)上從“0”到“1”

朱雀二號是全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭，也是國內(nèi)民營航天企業(yè)首款基于自主研制的液體發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)成功入軌的運(yùn)載火箭。它的發(fā)射成功，標(biāo)志著液氧甲烷火箭技術(shù)上的從“0”到“1”，填補(bǔ)了國內(nèi)液氧甲烷火箭的技術(shù)空白。

藍(lán)箭航天還在不斷探索商業(yè)上的從“0”到“1”，計(jì)劃于2024年面向市場進(jìn)行小批量交付，年產(chǎn)3～4發(fā)液氧甲烷火箭，2025年再翻一倍；將要進(jìn)行的朱雀二號遙三運(yùn)載火箭試驗(yàn)，將搭載有效載荷；可重復(fù)使用火箭項(xiàng)目也已啟動(dòng)，將在2025年試飛。

星空浩瀚無比，探索永不止步。