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液氧甲烷大箭朱雀三号挑战成为中国入轨回收第一箭
发布时间: 2025-11-18 23:17:24 |   作者: 竞技宝官网入口登录

  

液氧甲烷大箭朱雀三号挑战成为中国入轨回收第一箭

  北京时间2025年10月18日至10月20日,在位于酒泉卫星发射中心东风商业航天创新试验区的蓝箭航天液氧甲烷火箭2号工位,“朱雀三号”遥一运载火箭顺利完成首飞任务的第一阶段工作——加注合练及静态点火试验。至此,大型液氧甲烷火箭“朱雀三号”的入轨首飞已经近在咫尺,中国液氧甲烷火箭、中国可复用火箭的发展应用将迎来一大步。

  2023年12月9日,中国科协携手《环球人物》杂志社在酒泉卫星发射中心蓝箭航天液氧甲烷火箭发射工位共同举办《对话科学家》活动。活动现场,蓝箭航天正式对外发布了该司主打产品“朱雀三号”大型液氧甲烷运载火箭,这是中国商业航天备受期待的一款箭型。

  “朱雀三号”(ZQ-3)为蓝箭航天公司于2023年8月正式立项并倾力打造的一款大型双低温液体运载火箭,大多数都用在大型、巨型低轨卫星星座组网发射,兼顾执行高轨发射任务。该箭采用两级串联构型,箭体主结构采用不锈钢材料,主动力全部采用液态氧气/液态甲烷双组元双低温推进剂。该箭为部分可回收复用运载火箭,一级可回收复用不小于20次。

  “朱雀三号”一级计划配备九台“天鹊-12B”液氧甲烷发动机,该发动机采用燃气发生器循环,具备回收所需的多次启动、深度节流能力,单台海平面推力1000千牛(约102吨),推重比大于160。同时,为满足回收需求,一级配备了4个可展收珊格舵、4个可展收着陆腿以及姿态控制系统(RCS)。该箭二级计划配备一台“天鹊-15B”液氧甲烷发动机,采用燃气发生器循环,具备不小于3次的多次启动能力,线吨),线秒)。

  “朱雀三号”设计高度76.6米,一二级直径4.5米,配备直径5.2米整流罩,起飞质量约660吨,起飞推力约900吨,该箭非回收状态高度450千米近地轨道(LEO)运载能力21.3吨,航线下回收(航区回收)近地运力18.3吨,返场回收近地运力12.5吨。

  “朱雀三号”是中国第一款不锈钢运载火箭,也是中国第一款大型液氧甲烷运载火箭,更低廉的箭体材料成本和推进剂成本让该箭具备商业火箭所必须的低成本属性。预计在2025年11月,“朱雀三号”(遥一)运载火箭将实现首飞,届时,该箭将有望变成全球首款实现入轨发射的大型全液氧甲烷运载火箭,这又将是全球液氧甲烷火箭发展应用的重要一步,将激励全球液氧甲烷火箭的研发。(在此之前,先后完成首飞的“火神”和“新格伦”二级均为氢氧级段)

  世界时2015年12月22日,在“猎鹰九号”运载火箭完成近地轨道一箭多星发射任务后,美国太空探索技术公司(SpaceX)对该箭一级(B1019)进行了成功回收,至此,“猎鹰九号”成功开启了世界运载火箭回收复用的时代。在太空探索公司发展可复用火箭的过程中,其他几个国家慢慢地认识到可复用火箭的意义和价值,一些火箭研制单位以太空探索公司路线为蓝本来发展可复用火箭,蓝箭航天便是其中之一。

  2014年11月16日,中国国务院发布了《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》[1],明确说“鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设”。2015年10月26日,中国国家发展改革委、财政部、国防科工局印发并实施《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015—2025年)》[2],出台了“鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设”具体规划。在此前后,中国民营商业火箭公司逐渐涌现,以翎客航天(2014年1月)、蓝箭航天(2015年6月)、天兵科技(2015年6月)为代表的中国第一批民营商业火箭公司开始创立,此后又有零壹空间科技集团(2015年8月)、星际荣耀(2016年10月)、星河动力(2018年2月)相继成立,其中绝大部分企业都以研制可回收复用运载火箭为发展目标。

  经过数轮的融资支持和数年的研发推进,多家民商火箭公司的可复用液体运载火箭已经接近首飞,包括天兵科技的“天龙三号”、中科宇航的“力箭二号”、星河动力的“智神星一号”、深蓝航天的“星云一号”等,其中“朱雀三号”的研制及试飞进度则处于靠前的位置。在此之前,“朱雀三号”型号研制工作已使用“朱雀三号”VTVL-1回收试验箭先后完成了350米低空垂直起降飞行试验(2024年1月19日)、10千米级垂直起降飞行试验(2024年9月11日)。按照目前的进度,蓝箭航天的“朱雀三号”有望成为中国第一型实现入轨回收的运载火箭,这将是中国可复用火箭发展的重要突破,将成为中国运载火箭发展的里程碑!

  在世界航天领域,虽然运载火箭液氧甲烷动力路线并非新的技术路线,但却是新的工程应用方向。相较于成熟的液氧煤油动力火箭,液氧甲烷动力火箭工程应用较晚,且双低温动力系统相较于单低温动力系统的研制难度更大,所以即便是经过数年的发展,世界液氧甲烷火箭工程应用依然还处于初期,动力技术有待不断的升级迭代,经过一个较长的阶段才能逐渐走向成熟。

  对于“朱雀三号”而言,其20吨级大运力同样是需要分步实现的。不同于“朱雀三号”的目标动力配置,该箭基础型主动力配备的依然是过渡型号。“朱雀三号”基础型一级配备九台“天鹊-12A”液氧甲烷发动机,采用燃气发生器循环,可支持泵后双向摇摆(±4°),采用自身起动方式,具备45%~111%深度推力调节、±10%混合比高精度控制、多次点火等功能,单台推力838千牛(约86吨),海平面比冲2840米/秒(约290秒),推重比105。相较于“朱雀三号”目标配置,基础型一级主发动机在推力、推重比等方面依然存在很明显差距。

  基础型二级配备1台“天鹊-15A”液氧甲烷发动机,采用燃气发生器循环,支持泵前双向摇摆(±4°),具备60%~100%推力调节能力和3次起动能力,线秒)。相较于“朱雀三号”目标配置,基础型二级主发动机在推力、比冲等方面存在很明显差距。

  “朱雀三号”基础型为过渡产品。基于过渡的主发动机型号,相较于目标体量和运力,“朱雀三号”基础型的起飞质量更小、高度更低、运力更小,基础型全箭高66.1米,起飞质量约570吨,起飞推力7542千牛(约770吨),非回收状态近地轨道(LEO)运力11.8吨,航区回收近地运力8吨。

  小步快跑,快速迭代,分步实现目标运力。相较于“一步到位”的运载火箭传统研制路线,蓝箭航天采用的是“小步快跑、快速迭代”的新型研制路线,以此分步实现研制目标。相对而言,“快速迭代”的研制路线可以更快的推出火箭型号,并在实际飞行试验中一直在改进升级,最终达到较优的技术状态,而这正是商业航天所需要的。从“朱雀二号”到“朱雀三号”,蓝箭航天火箭型号迭代的重点是一二级动力系统。

  “朱雀二号”、“朱雀三号”主动力技术都源于蓝箭航天最初研发的“天鹊-12”(TQ-12)液氧甲烷发动机,该发动机装机于“朱雀二号”第一批次产品一级,真空型装机于同批次“朱雀二号”二级。其后,蓝箭航天基于“天鹊-12”改进研制了一级主发动机“天鹊-12A”和二级主发动机“天鹊-15A”,先后装机于“朱雀二号”改进型和“朱雀三号”基本型。目前,基于“天鹊-12A”研制的“天鹊-12B”和基于“天鹊-15A”研制的“天鹊-15B”均处于研制阶段,完成研制后将分别装机于“朱雀三号”改进型一级和二级,最终助“朱雀三号”实现目标的20吨级近地运力,而这正是中国巨型低轨星座批量组网所需要的运力等级。

  自从太空探索公司开启巨型低轨通信星座“星链”批量组网发射以来,“猎鹰九号”运载火箭的发射次数进入了快速增长阶段,期间,三分之二的发射任务来自太空探索公司自身的“星链”星座计划。该星座远期规划了超过4万颗的低轨卫星,将长期占据着“猎鹰九号”大部分发射任务,构成巨大且稳定的发射需求。

  与太空探索公司相仿,蓝箭航天也规划了巨型低轨通信卫星星座。2017年11月30日,由蓝箭航天控股的北京蓝箭鸿擎科技有限公司正式成立。其后,该公司提出了鸿鹄三号卫星星座计划,申报在160个轨道部署1万颗卫星,成为中国星网、千帆之后的又一个巨型低轨星座。

  鸿鹄三号星座一旦准备就绪进入大规模批量组网阶段,可成为“朱雀三号”主要的发射任务来源,而后者需要形成像“猎鹰九号”一样的每年百次的高频次发射能力才能满足组网发射需求。

  与此同时,处于星等箭状态的星网、千帆巨型星座亟待大型火箭支持大规模批量组网发射,这也将构成“朱雀三号”发射任务的大多数来自。如此一来,“内需”加“外需”将建立对“朱雀三号”发射服务的稳定需求。而面对海量待发卫星,“朱雀三号”需要尽快完成升级迭代,形成稳定高效的回收复用能力,最终提供“大运力、高频次、低成本”发射服务。

  长期而言,在可复用火箭中液氧甲烷路线整体更优,相较于液氧煤油火箭,液氧甲烷火箭的最大优点是时间成本优势。由于甲烷燃烧之后的结焦和积炭现象极为轻微,最快能实现回收即转复用,单一模块箭体能形成更高频次发射能力。而在中短期,液氧煤油火箭具有动力技术更成熟的优势,能够更快达成目标的大运力,更快实现连续稳定发射。在中国巨型低轨星座开启大规模批量组网发射的大背景下,民商火箭正在展开“卡位战”,谁能更早提供“大运力、高频次、低成本”发射服务,谁就能率先建立一马当先的优势,而液氧煤油火箭将更容易接近这一目标。

  对于“朱雀三号”而言,做更优的选择,也是做更难的题,其实现目标运力、形成连续稳定发射将是一个不短的过程,技术走向成熟稳定的过程中还会遭遇不少挑战。蓝箭航天团队在过往的表达中用到了“愚公移山”一词,展现了其团队脚踏实地、行稳致远的优秀品质,这将能成为“朱雀三号”最终取得成功的压舱石。

  “朱雀三号”是中国大型液氧甲烷火箭的代表,也是中国可回收复用火箭的代表,还是中国商业火箭的代表,其一旦成功首飞并顺利回收,将成为中国可复用火箭入轨回收第一箭、中国大型甲烷火箭入轨第一箭,这将是中国运载火箭发展史上的标志性事件。等待一场纯青火焰托举的太空之旅!

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