全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭——朱雀二號有何新特點？
7月12日上午，朱雀二號遙二運(yùn)載火箭在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，按程序完成了飛行任務(wù)，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。
至此，經(jīng)歷首飛失利后的臥薪嘗膽，朱雀二號成為全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭，標(biāo)志著我國運(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。
朱雀二號有何新特點？從首飛失利到復(fù)飛成功經(jīng)歷了怎樣的過程？
帶來變革：商業(yè)火箭發(fā)射成本有望降低
此次成功發(fā)射的朱雀二號遙二運(yùn)載火箭為兩級構(gòu)型，以液氧甲烷為推進(jìn)劑，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�；鸺患壊捎�4臺天鵲80噸級液氧甲烷發(fā)動機(jī)并聯(lián)，二級采用1臺天鵲80噸級液氧甲烷發(fā)動機(jī)和1臺天鵲10噸級游動液氧甲烷發(fā)動機(jī)組合而成。
作為全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭，朱雀二號的成功發(fā)射填補(bǔ)了國內(nèi)液體火箭型譜的空白，有望降低商業(yè)火箭發(fā)射成本，為商業(yè)火箭發(fā)射市場帶來變革。
什么是液氧甲烷？航天專家告訴記者，液氧甲烷是一種火箭燃料，由液態(tài)氧氣和甲烷混合而成。甲烷是天然氣的主要成分。隨著天然氣被送入千家萬戶的廚房灶臺和工廠機(jī)組，其燃燒效率高、綠色環(huán)保、成本低、易制取等優(yōu)點日益凸顯，甲烷也逐漸成為火箭發(fā)動機(jī)研究者無法忽視的燃料選項。
火箭研制方藍(lán)箭航天CEO張昌武表示，液氧甲烷火箭是藍(lán)箭在創(chuàng)業(yè)之初就選定的發(fā)展方向，通過這一設(shè)計思路，未來可實現(xiàn)更低的成本以及火箭的可重復(fù)使用，同時還能填補(bǔ)相關(guān)航天領(lǐng)域內(nèi)的空白。
此次朱雀二號的飛行試驗主要考核了這一新型液氧甲烷火箭測試發(fā)射和飛行全過程方案的正確性、合理性，各系統(tǒng)接口的匹配性，為后續(xù)火箭正式商業(yè)飛行奠定了基礎(chǔ)。
“我們將繼續(xù)以朱雀系列運(yùn)載火箭為核心產(chǎn)品，對產(chǎn)品進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化迭代，進(jìn)一步提升火箭性能，為市場提供低成本、高性能、大運(yùn)力的火箭產(chǎn)品�！睆埐湔f。
正視失�。褐烊付栐僬魃n穹獲成功
浩瀚宇宙令人向往，但探索宇宙之路并非一片坦途，當(dāng)中充滿風(fēng)險和挑戰(zhàn)。
僅今年上半年，國外已有兩款液氧甲烷火箭挑戰(zhàn)首飛入軌，即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“星艦”，可惜均以失敗告終。
2022年12月14日，朱雀二號遙一運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心執(zhí)行首飛試驗，因二級游機(jī)異常關(guān)機(jī)故障而遺憾失利。
為此，藍(lán)箭航天成立專項工作組查明故障原因和故障機(jī)理，并針對故障采取多項改進(jìn)措施，通過仿真、地面試驗和發(fā)動機(jī)試車驗證了改進(jìn)措施的有效性，在2023年3月18日通過故障歸零專家評審。
“一方面要解決出現(xiàn)故障的部分，重新設(shè)計、制造、試驗、考核；另一方面，要做全箭技術(shù)狀態(tài)管理的復(fù)查，尤其是所有涉及接口的復(fù)查�！睆埐湔f。
朱雀二號自首飛任務(wù)失利至復(fù)飛成功，歷時半年多。這期間，藍(lán)箭航天不僅在三個月內(nèi)完成了遙一火箭飛行故障歸零，而且快速組織了遙二火箭的總裝工作。
能在短時間內(nèi)完成上述工作并非易事。研制團(tuán)隊臥薪嘗膽，不斷優(yōu)化設(shè)計方案、舉一反三，只為“把問題留在地面，把成功帶上太空”。
以此次任務(wù)中擔(dān)當(dāng)火箭智能化“方向盤”使命的大功率電動推力矢量伺服系統(tǒng)為例，來自中國航天科工三院33所的研制團(tuán)隊歷經(jīng)5年潛心研究，最終讓這一火箭智能化“方向盤”能精準(zhǔn)執(zhí)行系統(tǒng)給定的動作指令，目前誤差僅為千分之五，充分滿足了這款液氧甲烷運(yùn)載火箭對伺服系統(tǒng)低成本與高性能的要求。
“此次發(fā)射，我們收獲的不僅僅是一枚火箭，更作為民營航天力量收獲了研發(fā)、試驗、生產(chǎn)、發(fā)射全鏈條的完成能力。我們將繼續(xù)保持戰(zhàn)略定力，朝著火箭批量化、商業(yè)化研制目標(biāo)前進(jìn)，用創(chuàng)新打造自身獨特價值�！睆埐湔f。
面向未來：瞄準(zhǔn)大規(guī)模進(jìn)出空間、航班化運(yùn)輸需要
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。國外多款液氧甲烷火箭正在研制中，或在加緊推進(jìn)發(fā)動機(jī)試車，或已開始整箭組裝測試。
中國航天科技集團(tuán)有限公司學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人、航天科技集團(tuán)六院西安航天動力研究所副所長高玉閃表示，面對未來大規(guī)模進(jìn)出空間、航班化運(yùn)輸需求，大推力、高性能、可重復(fù)使用的液氧甲烷發(fā)動機(jī)是液體主動力發(fā)展的重要方向。
自20世紀(jì)80年代至今，我國液氧甲烷發(fā)動機(jī)研制歷經(jīng)基礎(chǔ)研究、原理樣機(jī)驗證階段，進(jìn)入商業(yè)航天發(fā)展與高性能發(fā)動機(jī)研制階段。近期多款液氧甲烷發(fā)動機(jī)試車成功及80噸級液氧甲烷發(fā)動機(jī)助推朱雀二號運(yùn)載火箭復(fù)飛成功，表明我國初步建立了開式循環(huán)液氧甲烷發(fā)動機(jī)設(shè)計、生產(chǎn)、試驗體系，培養(yǎng)了相關(guān)人才隊伍，研制的各型液氧甲烷發(fā)動機(jī)可逐步滿足國內(nèi)商業(yè)發(fā)射需求。
憑借在重型大推力閉式循環(huán)發(fā)動機(jī)研制過程中突破的各項關(guān)鍵技術(shù)，以及其他各類液體火箭發(fā)動機(jī)研制過程中積累建立的技術(shù)基礎(chǔ)、生產(chǎn)試驗條件和人才隊伍，我國已具備研制大推力高性能液氧甲烷發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)條件，目前正在開展200噸級全流量補(bǔ)燃循環(huán)液氧甲烷發(fā)動機(jī)研制工作，可為未來重型、大中型運(yùn)載火箭提供強(qiáng)勁動力。
公開資料顯示，除藍(lán)箭航天外，我國九州云箭、星際榮耀、宇航推進(jìn)等多家民營航天企業(yè)也正在開展液氧甲烷火箭及發(fā)動機(jī)的研發(fā)，陸續(xù)取得了比較可觀的成果。
(新華社“新華視點”記者 胡喆 宋晨)
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