發(fā)射前被寄予厚望的朱雀三號(hào)火箭,最終還是未能實(shí)現(xiàn)火箭一子級(jí)的回收驗(yàn)證。
此前,藍(lán)箭航天旗下的朱雀三號(hào)遙一運(yùn)載火箭,原本計(jì)劃在11月29日啟動(dòng)發(fā)射任務(wù)。之后,因天氣原因,發(fā)射日期延后至12月1日。隨后,又因不可抗力臨時(shí)暫緩。
12月3日,朱雀三號(hào)遙一運(yùn)載火箭正式在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)發(fā)射升空,火箭二級(jí)進(jìn)入預(yù)定軌道。不過,朱雀三號(hào)火箭一級(jí)進(jìn)行回收驗(yàn)證過程中,發(fā)生了異常燃燒,未實(shí)現(xiàn)在回收場坪的軟著陸,回收試驗(yàn)失敗。
從網(wǎng)傳的視頻來看,朱雀三號(hào)火箭一級(jí)在返回地面過程中,并未實(shí)現(xiàn)明顯的“剎車減速”。在觸地之前,火箭一子級(jí)已發(fā)生起火燃燒。藍(lán)箭航天方面表示,研制團(tuán)隊(duì)將盡快開展本次試驗(yàn)過程的全面復(fù)盤與技術(shù)歸零,全力查明故障原因,持續(xù)優(yōu)化回收方案,在后續(xù)任務(wù)中繼續(xù)推進(jìn)可重復(fù)使用驗(yàn)證。
有分析認(rèn)為,這是中國民營航天公司第一次進(jìn)行火箭可回收的實(shí)際驗(yàn)證,失敗在所難免。
但值得注意的是,實(shí)現(xiàn)火箭可回收也僅是商業(yè)航天走向規(guī)?;牡谝徊剑蠡鸺蛹?jí)單元能否實(shí)現(xiàn)檢修再利用、規(guī)?;挠唵稳绾胃咝募s以及衛(wèi)星組成效率和成本之間的平衡等,依然存在著諸多問題有待解決。
朱雀三號(hào)發(fā)射之前,有市場觀點(diǎn)認(rèn)為,中國商業(yè)航天將一步比肩Space X,從此踏入火箭回收再利用的快車道。但實(shí)際并非如此簡單。
首先,火箭的動(dòng)力垂直回收方式,是目前火箭技術(shù)中難度最高的方案。
在火箭回收過程中,火箭的質(zhì)量、速度不斷變化,需發(fā)動(dòng)機(jī)推力大幅、連續(xù)可調(diào)。在火箭傾斜、大幅機(jī)動(dòng)時(shí),要確保渦輪泵能持續(xù)穩(wěn)定地吸入推進(jìn)劑,避免出現(xiàn)氣蝕?(空泡)導(dǎo)致推力不穩(wěn)定或發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。
同時(shí),在入大氣層階段,發(fā)動(dòng)機(jī)艙則面臨超高溫氣流沖擊,需要有效熱管理?(如采用PICA-X防熱材料)。發(fā)動(dòng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)多次點(diǎn)火,面臨巨大的熱疲勞挑戰(zhàn)。
其次,火箭子級(jí)回收之后,發(fā)動(dòng)機(jī)仍面臨著諸多檢測,以確保其健康狀態(tài)能夠勝任下一次任務(wù)。
以SpaceX的梅林發(fā)動(dòng)機(jī)為例,每次回收后,都需要通過嚴(yán)格的無損檢測評估關(guān)鍵部件(如渦輪泵葉片、推力室內(nèi)壁)的磨損、變形和裂紋擴(kuò)展情況。結(jié)合地面點(diǎn)火試車驗(yàn)證其性能衰減程度。所有這些數(shù)據(jù)被輸入到壽命預(yù)測模型中,以判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否準(zhǔn)備好下一次任務(wù),或需要進(jìn)行何種程度的維修。
SpaceX的火箭回收技術(shù)成熟之前,獵鷹九號(hào)就經(jīng)歷了8次明確失敗,直至2015年12月第9次嘗試,才實(shí)現(xiàn)陸上回收突破。
與SpaceX類似,朱雀三號(hào)同樣采用的是“不銹鋼箭體+液氧甲烷”方案。此路線在可重復(fù)使用性和成本上潛力巨大。不銹鋼成本低、耐高溫、易維修;液氧甲烷燃料清潔、廉價(jià)、幾乎不產(chǎn)生積碳,能大幅降低發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)成本和時(shí)間。
馬斯克曾對朱雀三號(hào)的技術(shù)路線給予肯定,但在發(fā)展階段上清醒地劃出了界限。他認(rèn)為朱雀三號(hào)有潛力超越SpaceX目前的功勛火箭“獵鷹9號(hào)”,但在時(shí)間上還需等待5年。
當(dāng)可回收火箭技術(shù)仍面臨諸多挑戰(zhàn)時(shí),商業(yè)航天公司除了要注重這一單點(diǎn)技術(shù)突破外,仍需要考慮當(dāng)前中國衛(wèi)星組網(wǎng)的迫切需求。
據(jù)機(jī)構(gòu)測算,在同層與跨層星間最小安全距離均為50千米的情況下,最多只有35個(gè)軌道殼層,總計(jì)可容納17.5萬顆衛(wèi)星。按照其他一些考慮到頻譜分配的算法,則最多只能容納6萬顆衛(wèi)星。
由于軌道和頻率均是不可再生且高度稀缺的公共自然資源,國際電信聯(lián)盟(ITU)制定了“先占先得”的規(guī)則,先申報(bào)頻率并按時(shí)發(fā)射衛(wèi)星,才能鎖定頻率使用權(quán)和軌道位置,否則逾期將被回收。
同時(shí),國際電信聯(lián)盟還規(guī)定,運(yùn)營商須在申報(bào)7年內(nèi)發(fā)射首顆衛(wèi)星,9年內(nèi)發(fā)射星座總數(shù)量的10%,12年內(nèi)完成50%,14年內(nèi)必須100%部署完畢。
目前,中國已申報(bào)了5.13萬顆衛(wèi)星,其中數(shù)量超過萬顆的星座計(jì)劃有三個(gè)。比如,由上海垣信衛(wèi)星主導(dǎo)的千帆星座,計(jì)劃到2030年部署超1.5萬顆低軌衛(wèi)星,軌道高度500-1145公里,提供全球?qū)拵Х?wù)。
可以說,中國當(dāng)前的衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)可以說是時(shí)間緊、任務(wù)重。
面對國家衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)的戰(zhàn)略窗口與海量發(fā)射需求,業(yè)內(nèi)認(rèn)為,較之短期內(nèi)聚焦可復(fù)用技術(shù),通過規(guī)?;a(chǎn)、提高火箭可靠性是當(dāng)下降低成本更務(wù)實(shí)、更具操作性的方向。
以天兵科技為例,天龍二號(hào)是天兵科技的旗下產(chǎn)品,于2023年4月成功首飛,成為中國商業(yè)航天首款成功入軌的液體運(yùn)載火箭。
同時(shí),天兵科技還構(gòu)建起了“北京研發(fā)、西安動(dòng)力、鄭州試驗(yàn)、蘇州/張家港制造”的產(chǎn)業(yè)鏈布局,旨在形成年產(chǎn)50發(fā)火箭和500臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的批產(chǎn)能力,以規(guī)模效應(yīng)控制成本。
此外,天龍三號(hào)是天兵科技瞄準(zhǔn)未來高頻次、低成本發(fā)射需求的核心產(chǎn)品。其近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到17-22噸,性能直接對標(biāo)國際領(lǐng)先的SpaceX獵鷹9號(hào)火箭,設(shè)計(jì)目標(biāo)包括一子級(jí)可重復(fù)使用,并能實(shí)現(xiàn)“一箭36星”的組網(wǎng)發(fā)射能力。
與天兵科技不同,中科宇航則采用了“固體先行、液體跟進(jìn)、循序漸進(jìn)”的技術(shù)發(fā)展路徑。
目前,中科宇航旗下的“力箭一號(hào)”固體運(yùn)載火箭,已成功完成7次發(fā)射任務(wù),將70顆衛(wèi)星精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道,并創(chuàng)下國內(nèi)民商火箭“一箭26星”的發(fā)射紀(jì)錄,在當(dāng)前民商火箭發(fā)射服務(wù)市場中占有率位居第一。
同時(shí),中科宇航的力箭二號(hào),則定位為一款中型液體運(yùn)載火箭,其太陽同步軌道運(yùn)載能力提升至8噸,計(jì)劃在2025年第四季度首飛,首發(fā)任務(wù)將執(zhí)行中國空間站“輕舟”貨運(yùn)飛船的初樣試飛船發(fā)射任務(wù)。規(guī)劃中的全回收式大型液體運(yùn)載火箭“力箭二號(hào)”,旨在實(shí)現(xiàn)火箭部件的完全回收,以降低發(fā)射成本。
總的來看,在可回收火箭技術(shù)無法短期實(shí)現(xiàn)的客觀條件下,尋求階段性商業(yè)化的產(chǎn)品落地,是中國商業(yè)航天公司可以沿循的方向。畢竟,創(chuàng)業(yè)公司最終的成功,不僅依賴于技術(shù)本身的突破,更取決于企業(yè)能否精準(zhǔn)定位市場需求,構(gòu)建可持續(xù)的商業(yè)模式。(文 | 科技潛線,作者 | 饒翔宇 編輯 | 鐘毅)
快報(bào)
根據(jù)《網(wǎng)絡(luò)安全法》實(shí)名制要求,請綁定手機(jī)號(hào)后發(fā)表評論