我國(guó)首款不銹鋼火箭朱雀三號(hào)要來(lái)了，正在縮短與“星艦”的差距

隨著中國(guó)天宮空間站的正常運(yùn)營(yíng)，再加上中國(guó)每年航天發(fā)射次數(shù)越來(lái)直多，給大眾留下了中國(guó)航天已經(jīng)反超美國(guó)的印象。然而，隨著中國(guó)航天科技集團(tuán)發(fā)表了《自覺增強(qiáng)憂患意識(shí)，加快建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)》的重磅文章，提到了中國(guó)航天“大而不強(qiáng)，大而不優(yōu)”的現(xiàn)狀。

特別強(qiáng)調(diào)與馬斯克旗下的太空探索技術(shù)公司存在一定差距，展出了中國(guó)航天人謙虛謹(jǐn)慎，堅(jiān)決摒棄盲目自大的態(tài)度。

這就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題：中國(guó)航天與美國(guó)的商業(yè)公司太空探索技術(shù)公司的真正差距是什么呢？其實(shí)就是可重復(fù)使用火箭技術(shù)的差距。這種差距源自馬斯克當(dāng)年對(duì)低成本運(yùn)營(yíng)火箭的創(chuàng)新，幾乎顛覆了全球商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)。當(dāng)然，這并不是說(shuō)中國(guó)火箭在很有方面都落后于美國(guó)。

如果我們把未來(lái)火箭的趨勢(shì)概括為高性能、低成本、遠(yuǎn)距離、快響應(yīng)、智能化等方面，我們真正的差距就是低成本。中國(guó)在固體運(yùn)載火箭，也就是快速響應(yīng)火箭領(lǐng)域有巨大的優(yōu)勢(shì)。

可偏偏國(guó)際火箭商業(yè)運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)最為敏感的就是成本，而中國(guó)航天科技集團(tuán)在這方面當(dāng)然是相對(duì)落后的。

馬斯克旗下的太空探索技術(shù)公司，現(xiàn)在真正占居統(tǒng)治地位的就是獵鷹系列可重復(fù)使用運(yùn)載火箭，目前幾乎壟斷了西方國(guó)家的商業(yè)航天發(fā)射市場(chǎng)。獵鷹-9的一級(jí)火箭可以重復(fù)使用，直接降低了發(fā)射成本的70%。使用的是液氧煤油為動(dòng)力，直接將商業(yè)航天發(fā)射的價(jià)值打到“白菜價(jià)”。目前中國(guó)民營(yíng)航天企業(yè)每公斤發(fā)射成本超過(guò)1.5萬(wàn)美元，是SpaceX獵鷹九號(hào)發(fā)射成本的5倍。

而我們看到的兩次試驗(yàn)失敗的星艦，是太空探索技術(shù)公司下一代重型運(yùn)載火箭，不但運(yùn)力世界第一，還采用了更為先進(jìn)的液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)?？梢哉f(shuō)，太空探索技術(shù)公司在可生重復(fù)使用火箭上是步步領(lǐng)先，中國(guó)航天科技集團(tuán)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)中美差距當(dāng)然是客觀的。

現(xiàn)在的問(wèn)題是：中國(guó)有沒有可能追趕太空探索技術(shù)公司的可重復(fù)使用火箭技術(shù)呢？當(dāng)然，現(xiàn)在中國(guó)國(guó)家隊(duì)和民營(yíng)企業(yè)都在努力。2022年，西安航天動(dòng)力研究所自主研制的某型液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)首次實(shí)現(xiàn)重復(fù)飛行試驗(yàn)驗(yàn)證。

當(dāng)年12月，航天科技集團(tuán)六院自主研制的130噸級(jí)重復(fù)使用液氧煤油主發(fā)動(dòng)機(jī)首臺(tái)兩次起動(dòng)試車取得圓滿成功。2023年2月， 航天科技集團(tuán)公司第六研究院自主研制的80噸級(jí)可重復(fù)使用液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了首次額定工況200秒長(zhǎng)程試車。

其實(shí)，中國(guó)在可低成本商業(yè)運(yùn)營(yíng)火箭領(lǐng)域還有一支追趕美國(guó)的主力，也就是民營(yíng)公司。今天，我們就特別關(guān)注一下剛剛商業(yè)發(fā)射成功的“朱雀”2號(hào)液氧甲烷運(yùn)載火箭。

為什么說(shuō)“朱雀2”的商業(yè)運(yùn)營(yíng)具有非常重要的戰(zhàn)略意義呢？因?yàn)檫@款由中國(guó)民營(yíng)公司研發(fā)成功的運(yùn)載火箭采用的是液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，創(chuàng)造了一項(xiàng)世界第一。而且可重復(fù)使用的朱雀”3號(hào)也將在2025年投入使用。

11月2日，液氧甲烷可重復(fù)使用驗(yàn)證火箭雙曲線二號(hào)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心完成了國(guó)內(nèi)首次液體火箭全尺寸一子級(jí)垂直起降與重復(fù)使用飛行試驗(yàn)。

目前火箭發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃料包括：四氧化二氮、液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)、液氧煤油、液氧液氫和液氧甲烷。其他幾種都存在一定的缺點(diǎn)，有的有劇毒，有的容易積碳和結(jié)焦，有的燃料密度非常低，會(huì)大大增加火箭的自重。

只有氧甲烷作為新型燃料能融合所有前面四種發(fā)燃料的優(yōu)點(diǎn)，又能避免其大部分缺 點(diǎn)。特別是作為可重復(fù)使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，幾乎沒有積碳問(wèn)題，大大增加了修復(fù)保養(yǎng)的便利，液化天然氣行業(yè)帶來(lái)的儲(chǔ)存便利和低成本，還享受高于液氧煤油的比沖。

目前為止，全球一共有八款火箭使用液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，而只有中國(guó)的朱雀二號(hào)成功投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。朱雀二號(hào)遙三運(yùn)載火箭將三顆衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道，任務(wù)取得圓滿成功，這是中國(guó)民營(yíng)航天事業(yè)的一個(gè)重要里程碑。

接下來(lái)，我們更應(yīng)該關(guān)注藍(lán)箭航天剛剛發(fā)布的朱雀三號(hào)液氧甲烷運(yùn)載火箭。該公司稱，朱雀三號(hào)火箭起飛重量約660噸，起飛推力約900噸，一次性任務(wù)低軌運(yùn)載能力達(dá)21.3噸，航區(qū)回收任務(wù)達(dá)18.3噸。

一子級(jí)為9臺(tái)天鵲12B（TQ-12B）發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭一子級(jí)可重復(fù)使用次數(shù)可達(dá)20次、用來(lái)貯存燃料的火箭貯箱結(jié)構(gòu)采用不銹鋼材料制造，將直接推動(dòng)中國(guó)航天進(jìn)入低成本的新時(shí)代。

不過(guò)，就算同樣是液氧甲烷運(yùn)載火箭，SpaceX旗下的“星艦”重型運(yùn)載火箭系統(tǒng)在技術(shù)上處于領(lǐng)先的地位。他們用的是是全流量補(bǔ)燃的液氧甲烷火箭，朱雀二號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)為燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)，僅從技術(shù)先進(jìn)性上對(duì)比，中國(guó)民企與星艦尚有10年左右的差距。

總體而言，中國(guó)航天在可重復(fù)使用運(yùn)載火箭領(lǐng)域還是落后于馬斯克的公司，但是并不等于我們沒有追趕的可能。如果中國(guó)藍(lán)箭航天的云雀3能順利推進(jìn)，到2025年中國(guó)在可重復(fù)使用火箭領(lǐng)域?qū)⒋蠓瓤s小與美國(guó)的差距，這還要看“星艦”是否能獲得成功了。

中國(guó)航天科技集團(tuán)公開承認(rèn)差距，說(shuō)明我們有信心發(fā)起追趕，中國(guó)民營(yíng)火箭公司更有信心，因?yàn)槲覀冊(cè)谝貉跫淄榛鸺l(fā)射成功方面已經(jīng)領(lǐng)先了。