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新型液体火箭全球首次成功入轨,朱雀二号为何用液氧甲烷作燃料

来源:科普时报  发布时间:2023-07-17  浏览:2144

7月12日上午,由蓝箭航天空间科技股份有限公司自主研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭(以下简称朱雀二号)在酒泉卫星发射中心发射升空,火箭进入预定轨道,试验任务取得圆满成功。

朱雀二号是全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭,标志着我国运载火箭在新型低成本液体推进剂应用方面取得重大突破。这也是国内民营商业航天领域的液氧甲烷运载火箭首次成功发射。

“朱雀二号这一型火箭,承载着我们‘从0到1’的研发过程。”蓝箭航天首席执行官张昌武表示,在过去几年间,公司开发出天鹊系列发动机,建设了试车台、冷试系统等,并累计完成了近10万秒的地面试车,成功研发国内唯一具备飞行技术成熟度的液氧甲烷火箭发动机,支撑了朱雀二号的动力系统。

此次任务是朱雀二号运载火箭第2次飞行。2022年底,朱雀二号遥一箭进行首飞试验,此次试验因发动机二级管路出现破裂导致任务失利。在首飞中,火箭动力系统、结构系统等都得到了较为完整的验证。首飞后,通过后续“归零”核查,涉及接口管理和联合设计的管理问题得以弥补。

朱雀二号是一型采用液氧甲烷为燃料的两级液体火箭,箭体直径3.35米,全箭高度49.5米,起飞重量219吨,起飞推力268吨。整流罩最大直径3.35米,全长8.237米。火箭一级采用4台天鹊80吨级液氧甲烷发动机并联,二级采用1台天鹊80吨级液氧甲烷发动机和1台天鹊10吨级游动液氧甲烷发动机组合而成。相较于固体火箭,液体火箭具备比冲高、推力可调、可多次启动等优点,是可回收运载火箭的更优选择。

使用液氧甲烷作为燃料,是朱雀二号火箭与我们平时常见的长征系列火箭最大的不同。据朱雀二号副总师兼副总指挥戴政介绍,液氧甲烷由液态氧气和甲烷混合而成。甲烷在氧气中燃烧的产物是二氧化碳和水,对于运载火箭而言是一种清洁燃烧剂。同时,这种燃料易于开采,技术成熟,相对于液氢、煤油等火箭燃料来说,价格相对较低、更环保、成本低廉,易于重复使用。

“事实上,如果有足够大的运载火箭,有足够强的深空投递能力,到火星上制备燃料没有难度。现在人们瞄准了重复利用火箭,用甲烷做燃料。”戴政解释说,外太空环境温度低,火星表面最低温度可达-143℃,月球表面最低温度可达-190℃,对液氢来说太高,对煤油来说太低。

此次朱雀二号的飞行试验主要考核了这一新型液氧甲烷火箭测试发射和飞行全过程方案的正确性、合理性,各系统接口的匹配性,为后续火箭正式商业飞行奠定了基础。“我们将继续以朱雀系列运载火箭为核心产品,对产品进行持续优化迭代,进一步提升火箭性能,为市场提供低成本、高性能、大运力的火箭产品。”张昌武说。

张昌武透露,朱雀二号共准备3发试验箭,此次发射前,遥三火箭已经进入总装阶段。随着遥二任务取得成功,蓝箭航天将于2024年面向市场进行小批量交付,年产3至4发,2025年再翻一倍。同时,蓝箭航天已经启动可重复使用火箭项目,预计于2025年进行试飞任务。