牛！中國(guó)液氧甲烷火箭全球成功首飛，距中國(guó)版SpaceX還有多遠(yuǎn)？

來(lái)源：環(huán)球時(shí)報(bào)

【環(huán)球時(shí)報(bào)記者 樊巍 環(huán)球時(shí)報(bào)赴酒泉特派記者 王曉嬌】7月12日，由藍(lán)箭航天空間科技股份有限公司 (以下簡(jiǎn)稱“藍(lán)箭航天”)自主研制的朱雀二號(hào)遙二液氧甲烷運(yùn)載火箭在我國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，火箭順利進(jìn)入預(yù)定軌道飛行，此次發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。朱雀二號(hào)也因此成為全球首款成功入軌飛行的液氧甲烷火箭，標(biāo)志著中國(guó)運(yùn)載火箭在新型低成本液體推進(jìn)劑應(yīng)用方面取得重大突破。

本報(bào)記者見(jiàn)證歷史時(shí)刻

12日早8時(shí)，距離朱雀二號(hào)遙二液氧甲烷運(yùn)載火箭預(yù)計(jì)的發(fā)射時(shí)間還有一個(gè)小時(shí)，藍(lán)箭航天的觀禮臺(tái)上已經(jīng)擠滿了前來(lái)見(jiàn)證歷史的媒體記者與觀眾。盡管現(xiàn)場(chǎng)氣氛熱烈，但在預(yù)計(jì)發(fā)射的半小時(shí)前下起了雨，讓現(xiàn)場(chǎng)觀眾不禁為這次發(fā)射捏了一把汗。不過(guò)，工作人員依舊有條不紊地進(jìn)行著準(zhǔn)備工作，隨著廣播聲中預(yù)報(bào)的時(shí)間不斷倒計(jì)時(shí)，觀眾也跟著倒數(shù)。火箭準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火，朱雀二號(hào)騰空而起，在大家一聲聲“加油”的吶喊中一飛沖天，很快便沒(méi)入云層，沖出人們的視線。隨后，測(cè)控中心在直播中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)著火箭狀態(tài)，直到其進(jìn)入預(yù)定軌道，才正式宣布此次飛行任務(wù)取得圓滿成功，朱雀二號(hào)成為全球首款成功入軌飛行的液氧甲烷火箭。消息傳出的瞬間，整個(gè)場(chǎng)館都沸騰了，現(xiàn)場(chǎng)工作人員激動(dòng)得熱淚盈眶，彼此擁抱，觀眾也歡呼鼓掌，由衷為火箭的順利發(fā)射感到開(kāi)心和驕傲?，F(xiàn)場(chǎng)記者感慨道，從去年12月朱雀二號(hào)遙一發(fā)射到現(xiàn)在，短短7個(gè)月時(shí)間，科研人員在失利中汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、不斷改進(jìn)提升技術(shù)并最終取得成功，實(shí)屬不易。

隨著可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)的應(yīng)用，液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)因其諸多特殊優(yōu)勢(shì)，成為世界各大航天大國(guó)競(jìng)逐的新賽道。據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，近年來(lái)，世界航天大國(guó)在爭(zhēng)相研制液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)。截至目前，美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)——“猛禽”已推舉“星艦”完成首次試射，但未進(jìn)入預(yù)定軌道。此外，美國(guó)藍(lán)色起源公司、歐洲阿里安公司以及俄羅斯國(guó)家航天集團(tuán)均在開(kāi)展液氧甲烷火箭的研制工作，并取得相應(yīng)進(jìn)展。

“液氧甲烷火箭的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，它的推進(jìn)劑制取工業(yè)化和民用化程度更高，更加易得。這項(xiàng)技術(shù)在成熟應(yīng)用后，航天活動(dòng)的整個(gè)經(jīng)濟(jì)成本會(huì)顯著降低。此外，在未來(lái)我們發(fā)展可重復(fù)使用火箭的過(guò)程中，采用液氧甲烷推進(jìn)劑也可以將火箭的修復(fù)和維護(hù)成本降至更低。結(jié)合這幾點(diǎn)好處，我們選擇發(fā)展代表下一代運(yùn)載火箭發(fā)展方向的液氧甲烷推進(jìn)技術(shù)。”藍(lán)箭航天創(chuàng)始人、CEO張昌武在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)表示。

據(jù)了解，朱雀二號(hào)運(yùn)載火箭是中國(guó)首型液氧甲烷運(yùn)載火箭。該型火箭為兩級(jí)構(gòu)型，箭體直徑3.35米，全箭高度49.5米，火箭一級(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)采用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。起飛重量219噸，起飛推力達(dá)到268噸，500公里太陽(yáng)同步軌道的運(yùn)載能力可達(dá)4噸。

“我們還將繼續(xù)優(yōu)化朱雀二號(hào)的低軌運(yùn)載能力，使其基本具備一箭20到30星的能力，總體達(dá)到中等運(yùn)力規(guī)模。我們認(rèn)為這將滿足下階段到2028年航天發(fā)射市場(chǎng)需求最大的一個(gè)運(yùn)力區(qū)間，這也是相對(duì)來(lái)說(shuō)經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)的一個(gè)區(qū)間?！睆埐浞Q。

中國(guó)商業(yè)航天創(chuàng)新力的一次突出展現(xiàn)

液氧甲烷火箭優(yōu)點(diǎn)明顯，研制難度也很大。2022年12月14日，朱雀二號(hào)遙一火箭在執(zhí)行首飛試驗(yàn)任務(wù)中，火箭二級(jí)游機(jī)工作異常，發(fā)射任務(wù)失利。這也被視為藍(lán)箭航天發(fā)展液氧甲烷火箭過(guò)程中一個(gè)不小的挫折。

“當(dāng)時(shí)在火箭整個(gè)飛行過(guò)程中，火箭一級(jí)的動(dòng)力系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的工作都非常完美。但火箭二級(jí)在飛行過(guò)程中，因?yàn)楣苈菲屏言斐赏七M(jìn)劑泄漏，從而造成飛行失利?！闭劶霸谑罪w中遭遇的挫折時(shí)，張昌武向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹，朱雀二號(hào)的研發(fā)是國(guó)內(nèi)商業(yè)航天企業(yè)迄今為止規(guī)模較大的一次自主研發(fā)和獨(dú)立創(chuàng)新，也是國(guó)內(nèi)商業(yè)火箭企業(yè)首次用自主研發(fā)的動(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)火箭飛行的任務(wù)，這當(dāng)中難免會(huì)有一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)釋放的過(guò)程。但在首飛失利之后，遙一火箭積累的數(shù)據(jù)給研發(fā)團(tuán)隊(duì)帶來(lái)新的認(rèn)識(shí)，這也促進(jìn)了此次任務(wù)的成功。

早在上世紀(jì)六七十年代，液氧甲烷就已經(jīng)出現(xiàn)在航天推進(jìn)劑的大家族中，但要把工程產(chǎn)品開(kāi)發(fā)到較高的成熟度實(shí)屬不易。張昌武表示，在開(kāi)發(fā)液氧甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程中，需要解決一系列技術(shù)問(wèn)題，還要解決工程問(wèn)題，這些都是新命題，在中國(guó)以往的航天研發(fā)過(guò)程中，尚無(wú)產(chǎn)品級(jí)的液氧甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和運(yùn)載火箭可以用來(lái)借鑒。

張昌武進(jìn)一步介紹稱，從技術(shù)上來(lái)講，液氧甲烷推進(jìn)劑作為一種低溫推進(jìn)劑應(yīng)用在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上，首要就是解決燃燒不穩(wěn)定、發(fā)動(dòng)機(jī)工作震動(dòng)等機(jī)理性問(wèn)題，這當(dāng)中需要做許多工程適應(yīng)性的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，因此在研發(fā)液氧甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)程中，首先就要解決試驗(yàn)設(shè)施問(wèn)題。為此，藍(lán)箭航天在過(guò)去幾年投入大量精力，興建試車臺(tái)、冷試系統(tǒng)、模態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)等液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)的配套試驗(yàn)設(shè)施，確保發(fā)動(dòng)機(jī)在地面能夠開(kāi)展充分試驗(yàn)。朱雀二號(hào)采用的天鵲系列液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，目前已經(jīng)累計(jì)完成將近10萬(wàn)秒的地面試車。

“對(duì)于商業(yè)航天公司而言，克服這些問(wèn)題沒(méi)有捷徑，只能花費(fèi)大量時(shí)間開(kāi)展重復(fù)性試驗(yàn)，這個(gè)過(guò)程需要調(diào)動(dòng)大量資源，挑戰(zhàn)很大。”張昌武稱。

此外，張昌武還表示，對(duì)于朱雀二號(hào)這樣采用新技術(shù)路徑的火箭，為了能夠驗(yàn)證火箭飛行能力，會(huì)對(duì)包括發(fā)射場(chǎng)在內(nèi)的整個(gè)地面系統(tǒng)提出新需求，為此，藍(lán)箭航天在2020年到2021年間為朱雀二號(hào)火箭修建了一個(gè)專門的綜合性發(fā)射工位，這當(dāng)中不僅涉及技術(shù)創(chuàng)新問(wèn)題，還涉及政策問(wèn)題，更涉及內(nèi)部的工程管理問(wèn)題，例如如何在工程上做得更加高效，成本更加可控，進(jìn)一步縮短周期，這些都是巨大挑戰(zhàn)?！霸谶@個(gè)過(guò)程中，從發(fā)動(dòng)機(jī)起初的短噴管狀態(tài)，到后面半系統(tǒng)試車、全系統(tǒng)試車，我們每往前走一步都非常驚心動(dòng)魄，但從另外一方面而言，完成這些挑戰(zhàn)也給整個(gè)行業(yè)帶來(lái)了提振和驚喜。”

距中國(guó)版SpaceX還有多遠(yuǎn)

中國(guó)商業(yè)航天的每次重大突破都會(huì)被外媒拿來(lái)和美國(guó)的商業(yè)航天發(fā)展進(jìn)行比較?！皩?duì)于商業(yè)火箭公司而言，如果能夠走完從0到1的過(guò)程，才能真正成為一家運(yùn)載火箭技術(shù)公司，這個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是產(chǎn)品方案要得到完整驗(yàn)證，要建立支撐方案的能力，還要實(shí)現(xiàn)商業(yè)的正向回報(bào)。你要有獨(dú)立自主的研發(fā)能力，要有自己的動(dòng)力系統(tǒng)，要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間比較完成產(chǎn)品可靠性驗(yàn)證，你才能走上‘牌桌’，但一旦具備這些能力，你就會(huì)成為國(guó)家級(jí)甚至世界級(jí)的公司，因?yàn)槿澜绱_實(shí)掌握這些航天能力的國(guó)家也是屈指可數(shù)的?！睆埐浞Q。

這注定是一個(gè)非常艱難且緩慢的過(guò)程，必須要遵循航天發(fā)展規(guī)律。“中國(guó)商業(yè)航天的發(fā)展節(jié)點(diǎn)正好在互聯(lián)網(wǎng)高歌猛進(jìn)的時(shí)期，有些人認(rèn)為興許砸個(gè)100億，中國(guó)的SpaceX就誕生了，但實(shí)際上并不可能。從0到1的過(guò)程投資規(guī)模理論上是可控的，不可控的是時(shí)間，科技創(chuàng)新的過(guò)程不會(huì)因?yàn)槟阃陡噱X，就能壓縮研發(fā)周期?！?/p>

張昌武稱，“一些人認(rèn)為，美國(guó)的環(huán)境發(fā)展商業(yè)航天更具優(yōu)勢(shì)，但其實(shí)中美兩國(guó)支持商業(yè)航天的模式，包括力度都不一樣，比如美國(guó)太空探索技術(shù)公司拿到NASA的訂單，是需要依靠自己走完從0到1的過(guò)程，如果你成功了，就證明你是一個(gè)值得支持的企業(yè)。但中國(guó)的商業(yè)航天公司在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中，就已經(jīng)可以享受到國(guó)家在設(shè)施開(kāi)放、發(fā)射場(chǎng)政策甚至很多科研項(xiàng)目申請(qǐng)上的支持，這些都能拉動(dòng)商業(yè)航天的發(fā)展，支持力度甚至可能比美國(guó)還大。從國(guó)內(nèi)目前對(duì)于航天發(fā)射活動(dòng)的政策而言，從來(lái)沒(méi)有人為設(shè)置阻力，這個(gè)行業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在不管是面向市場(chǎng)端還是面向監(jiān)管端，真正的短板都是企業(yè)自己?！?/p>

張昌武認(rèn)為，不管是航天國(guó)家隊(duì)還是商業(yè)航天公司，在很長(zhǎng)的時(shí)間里都要支撐好中國(guó)航天事業(yè)的建設(shè)，“我們都要扮演好各自的角色”。