首枚成功入軌的液氧甲烷火箭——朱雀二號(hào)（科技自立自強(qiáng)）

　　點(diǎn)火，起飛！

　　7月12日，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，朱雀二號(hào)遙二運(yùn)載火箭騰空而起，成功入軌。

　　這是全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭，也是國(guó)內(nèi)民商航天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，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)液氧甲烷火箭的技術(shù)空白，意味著我國(guó)首款大推力液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)飛行驗(yàn)證，標(biāo)志著我國(guó)運(yùn)載火箭在新型低成本液體推進(jìn)劑應(yīng)用方面取得突破。

　　以液氧甲烷為推進(jìn)劑，成本低、易制取

　　火箭發(fā)射并不少見(jiàn)，為何這次備受矚目？因?yàn)檫@枚火箭以液氧甲烷為推進(jìn)劑，這也是其最大亮點(diǎn)。

　　朱雀二號(hào)遙二運(yùn)載火箭為兩級(jí)構(gòu)型，箭體直徑3.35米，全箭高度49.5米，起飛重量約219噸，起飛推力約268噸?；鸺患?jí)采用4臺(tái)天鵲80噸級(jí)液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)，二級(jí)由1臺(tái)天鵲80噸級(jí)液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)和1臺(tái)天鵲10噸級(jí)游動(dòng)液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)組合而成。

　　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(shuō)，火箭的能力有多大，太空探索的舞臺(tái)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。

　　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)劑包括液氧煤油、液氧液氫、液氧甲烷等，每種類型各有利弊。例如，液氧煤油優(yōu)點(diǎn)是成本較低、比沖較高，但也容易積碳、結(jié)焦。

　　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(wèn)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)格也更低廉，一旦液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟應(yīng)用，未來(lái)這種推進(jìn)劑作為一種可以大批量采購(gòu)的工業(yè)品，成本將更加可控。”火箭研制方藍(lán)箭航天CEO張昌武介紹。

　　朱雀二號(hào)副總師兼副總指揮戴政曾提出構(gòu)想：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)劑的火箭升空發(fā)射、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，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白

　　航天事業(yè)難度大、風(fēng)險(xiǎn)高。放眼世界，可重復(fù)使用液氧甲烷火箭已進(jìn)入快速研制發(fā)展期，國(guó)內(nèi)外多款液氧甲烷火箭正在研制中。僅今年上半年，國(guó)外已有兩款液氧甲烷火箭挑戰(zhàn)首飛入軌，但均以失敗告終。

　　朱雀二號(hào)的研制也不是一帆風(fēng)順。去年底，朱雀二號(hào)遙一運(yùn)載火箭首飛，因二級(jí)游機(jī)異常關(guān)機(jī)故障遺憾失利，藍(lán)箭航天成立專項(xiàng)工作組查明故障原因和故障機(jī)理，并針對(duì)故障采取多項(xiàng)改進(jìn)措施，通過(guò)仿真、地面試驗(yàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)試車驗(yàn)證了改進(jìn)措施的有效性，在今年3月18日通過(guò)故障歸零專家評(píng)審。

　　從首飛失利到復(fù)飛成功，并非易事。嘉興藍(lán)箭航天中心火箭總裝測(cè)發(fā)部經(jīng)理馮濤說(shuō)，從遙一到遙二，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的工作，包括發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)、地面振動(dòng)試驗(yàn)、液壓試驗(yàn)以及最后的總裝檢測(cè)。

　　以此次任務(wù)中擔(dān)當(dāng)火箭智能化“方向盤”使命的大功率電動(dòng)推力矢量伺服系統(tǒng)為例，來(lái)自中國(guó)航天科工三院33所的研制團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)5年研究，最終讓這一火箭智能化“方向盤”能精準(zhǔn)執(zhí)行系統(tǒng)給定的動(dòng)作指令，充分滿足了這款液氧甲烷火箭對(duì)伺服系統(tǒng)低成本與高性能的要求。

　　本次飛行試驗(yàn)主要考核火箭發(fā)射和飛行全過(guò)程方案的正確性、合理性，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)?！按舜伟l(fā)射，我們收獲的不僅僅是一枚火箭，更作為民營(yíng)航天力量收獲了研發(fā)、試驗(yàn)、生產(chǎn)、發(fā)射全鏈條的完成能力。我們將繼續(xù)朝著火箭批量化、商業(yè)化研制目標(biāo)前進(jìn)，用創(chuàng)新打造自身獨(dú)特價(jià)值。”張昌武說(shuō)。

　　我國(guó)商業(yè)航天初步形成產(chǎn)業(yè)體系和市場(chǎng)體系

　　朱雀二號(hào)的成功發(fā)射填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)液氧甲烷火箭型譜的空白，有望降低商業(yè)火箭發(fā)射成本，為商業(yè)火箭發(fā)射市場(chǎng)帶來(lái)變革。“我們將繼續(xù)以朱雀系列運(yùn)載火箭為重要產(chǎn)品，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化迭代，進(jìn)一步提升火箭性能，為市場(chǎng)提供低成本、高性能、大運(yùn)力火箭產(chǎn)品。”張昌武表示。

　　不論是國(guó)有航天，還是民營(yíng)航天，都是航天事業(yè)的重要組成部分，都是為了人類更好探索太空、和平利用太空。放眼國(guó)際，商業(yè)航天蓬勃興起，進(jìn)出空間、利用空間、探索空間水平持續(xù)提升，已經(jīng)成為全球航天科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/p>

　　經(jīng)過(guò)近10年時(shí)間，我國(guó)商業(yè)航天從無(wú)到有，快速發(fā)展，成為我國(guó)航天不可或缺的重要力量。商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)涵蓋上游火箭發(fā)射、衛(wèi)星及地面設(shè)備研制、中游衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)和下游衛(wèi)星應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域。專家表示，我國(guó)商業(yè)航天的產(chǎn)業(yè)體系和市場(chǎng)體系初步形成，已經(jīng)由基礎(chǔ)制造、產(chǎn)品研發(fā)為主，逐步邁向應(yīng)用牽引、市場(chǎng)主導(dǎo)的新階段。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)商業(yè)航天企業(yè)超過(guò)400家，在軌商業(yè)衛(wèi)星超過(guò)350顆。商業(yè)航天釋放了可觀的經(jīng)濟(jì)潛能，目前市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)萬(wàn)億元，商業(yè)航天作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，催生出眾多民用科技產(chǎn)品，為構(gòu)筑現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系注入新動(dòng)能、提供新引擎。

　　同時(shí)，近年來(lái)，我國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)亮點(diǎn)紛呈，快舟火箭、長(zhǎng)征火箭等發(fā)展快速，藍(lán)箭航天、星際榮耀、星河動(dòng)力等公司成果不斷。商業(yè)星座建設(shè)初具規(guī)模，衛(wèi)星批量化、智能制造能力持續(xù)提升，商業(yè)航天新型空間基礎(chǔ)設(shè)施體系建設(shè)和應(yīng)用發(fā)展空間廣闊。浙江大學(xué)航空航天學(xué)院副教授金臺(tái)認(rèn)為，我國(guó)航天發(fā)射頻次大幅增長(zhǎng)，商業(yè)化航天發(fā)射市場(chǎng)需求很大，民營(yíng)航天企業(yè)形成了技術(shù)創(chuàng)新能力強(qiáng)、商業(yè)運(yùn)作靈活、市場(chǎng)導(dǎo)向明確等鮮明的特色，為我國(guó)航天事業(yè)注入了新的活力。

　　也有專家表示，必須看到，我國(guó)商業(yè)航天目前仍然處于比較早期的探索時(shí)期。以商業(yè)火箭為例，研制投入多、風(fēng)險(xiǎn)高、難度大，從設(shè)計(jì)、工藝、制造、測(cè)試到發(fā)射這一完整鏈條，仍需要極高的技術(shù)門檻，在實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)批量化交付的道路上還需努力。未來(lái)如何進(jìn)一步提升運(yùn)力和降低成本，是商業(yè)航天科研工作者面臨的挑戰(zhàn)和難題。

　　我國(guó)先后出臺(tái)了一系列支持商業(yè)航天發(fā)展的政策措施，《2021中國(guó)的航天》白皮書明確提出了促進(jìn)商業(yè)航天快速發(fā)展的原則和舉措，相關(guān)各方積極推動(dòng)出臺(tái)促進(jìn)商業(yè)航天發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)，相關(guān)財(cái)稅補(bǔ)貼、市場(chǎng)培育、產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)等多形式發(fā)展支持政策持續(xù)落地，北京、湖北、海南等地也持續(xù)發(fā)布支持商業(yè)航天發(fā)展的相關(guān)意見(jiàn)。

　　星空浩瀚無(wú)比，探索永不止步。