中国民企成功发射全球首枚液氧甲烷火箭，意味着什么？
本文来自微信公众号：界面新闻 （ID：wowjiemian），作者：马悦然，题图来自：视觉中国
中国民企拿下了液氧甲烷火箭的“全球首发”，在全球商业航天领域创造了新的纪录。
7月12日9时00分，界面新闻自现场获悉，由蓝箭航天空间科技股份有限公司 （下称蓝箭航天） 自主研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭（代号“ZQ-2 Y2”），在酒泉卫星发射中心发射升空，按程序完成了飞行任务，发射任务获得圆满成功。
朱雀二号遥二火箭成为了全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭。蓝箭航天称，这意味着中国首款大推力液氧甲烷发动机通过飞行验证，标志着中国全面掌握液氧甲烷运载火箭关键技术。
在飞行试验后的媒体发布会上，朱雀二号运载火箭型号总指挥杜方平宣布，根据火箭飞行数据及航天飞控中心监测计算，朱雀二号火箭已于9时12分到达预定轨道。
杜方平称，在即将迎来“天问一号”火星探测器成功入轨三周年之际，见证了人类历史上液氧甲烷火箭的首次成功入轨发射，这是中国航天事业发展中取得的又一次重大的突破。
“我们认为，中国商业火箭真的进入到2.0时代了。”蓝箭航天董事长兼CEO张昌武称。
拉开液氧甲烷火箭时代序幕
近年来，全球商业航天公司大多把飞行器的技术新路线锁定在了液氧甲烷。如SpaceX的星舰、联合发射联盟的火神、蓝色起源的新格伦号等，这些液氧甲烷火箭都将在或已于2023年进行飞行试验。
朱雀二号副总师兼副总指挥戴政在发布会上称，预计今年甲烷火箭将迎来“发射大潮”。
“液氧甲烷作为全新的双低温推进剂，非常吻合火箭的商业需求，它无毒、环保，成本低廉，供应充足，冷却性能好，燃烧稳定，尤其是试车之后不用清理，特别贴合商业运载火箭和可重复使用运载火箭发展的需求。”戴政表示。
根据发动机使用的燃料不同，火箭可分为固体火箭和液体火箭。液体火箭是指采用液体推进剂的发动机作为动力系统的火箭。
固体火箭具备可靠性高、发射操作简单等特点，但比冲小、推力不易控制，不可回收重复利用。
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。实现运载火箭的可回收，是国内外商业航天降低运载成本的必经之路。
液体火箭燃料主要包括液氧煤油、液氧液氢和液氧甲烷等。其中，液氧液氢发动机重复使用性最佳，但推进剂制造、贮存成本高；液氧煤油发动机成本低、推重比高，但煤油易结焦，自蒸发能力最差，返航后处理复杂、复用困难。因此，液氧甲烷路径最具商业趋势。
全球液体火箭首发对比（统计时间截至今年5月） 图片来源：华泰证券
蓝箭航天朱雀二号遥二火箭是国内民营商业航天首款基于自主研制的液体发动机，并实现成功入轨的运载火箭，填补了国内液氧甲烷火箭的技术空白。
从2017年起，蓝箭航天决定研制中大型甲烷谱线以及大推力的液氧甲烷发动机。“目前来看，这是非常有前瞻性、非常正确的战略决定。”戴政称。
戴政称，朱雀二号遥二的成功，证明甲烷是一种非常优秀的商业推进剂，必将成为全球商业航天下一代运载火箭的主流。
据他介绍，蓝箭航天在火箭和发动机研制的过程中，攻克了一系列的关键技术，其中多项属于国内首创，如液体火箭发动机大型喷管激光焊接技术、液体运载火箭甲烷自生增压技术、发动机变推力工况控制系统半实物仿真技术等。
“目前蓝箭已经拥有753项专利。”戴政表示，经过遥一、遥二两次飞行试验，蓝箭自主研制的液氧甲烷发动机得到了充分验证。
开启批量化交付阶段
中国商业航天正式开启于2015年。此后，蓝箭航天、星际荣耀、零壹空间、翎客航天、星河动力、星途探索、九州云箭等十数家民营火箭公司相继成立。但此前两年，多家民营火箭初创企业鲜有最新进展，有的甚至已逐渐消失在公众视野里。
相比于部分企业一开始选择技术路线相对简单的固体火箭，蓝箭航天最初就选择了液氧甲烷的路线。
界面新闻从发布会上了解到，朱雀二号液氧甲烷运载火箭于2017年9月立项，2021年9月转入试样阶段。
去年12月14日，朱雀二号遥一火箭执行首飞试验，由于二级游机异常关机故障，导致任务失利。
事后，蓝箭航天成立了故障归零专项工作组，针对故障采取改进措施，通过仿真、地面试验和发动机试车验证了改进措施的有效性，并于今年3月18日通过了故障归零专家评审。
杜方平对界面新闻等媒体表示，朱雀二号遥一火箭飞行失利，表面上是看因为推进剂输送管路存在设计余度不足，根本原因则是行政团队内部在专业技术管理上存在缺陷。两个专业部门没有开展联合设计和联合仿真，未及时在产品上发现缺陷，导致遥一失利。
“通过归零工作，蓝箭完善了设计，消除了产品的薄弱环节，并进行了充分的地面试车验证。验证通过后将措施落实在了遥二产品的生产过程中。”杜方平称，为此团队付出了大量工作和努力。
据他介绍，蓝箭也完善了型号研制的技术状态、管理制度和流程，以确保后续型号能够规范，沿着固有流程快速进行技术状态管理。
界面新闻了解到，在朱雀二号遥二进场期间，朱雀二号遥三已经进入总装的状态。“预计遥三将在今年下半年发射。”张昌武表示。
蓝箭航天希望通过三发火箭，建立起朱雀二号运载火箭的可靠性，积累起市场对该公司的认可。
“接下来，无论是中国的商业航天产业，还是蓝箭航天自身，都会进入到一个快速发展的阶段。”张昌武对界面新闻等媒体表示。
据他介绍，未来将重点围绕两项工作：
一是将围绕已经建立起来的供应链和生产制造测试系统，快速推进商业化工作，面向于市场，面向于中国的低轨道卫星星座的建设。
二是基于已经得到两次飞行验证的发动机系统优势，蓝箭航天将加快开发朱雀可重复使用运载火箭型号，以使得蓝箭技术未来能够在国内甚至世界取得领先的地位。
“在发射下一发火箭时，会搭载有效载荷，以进一步验证火箭在有载荷的情况下入轨能力和入轨精度。这将为明年批量化向市场交付奠定基础。”张昌武称。
据戴政介绍，后续蓝箭面对的客户主要是大型星座的主网客户，包括部分中大型的载荷，同时也会搭载一些小型卫星的商业载荷。
目标运载价格不高于SpaceX
一直以来，美国SpaceX都是全球商业航天领域的“佼佼者”。该公司自2002年成立至今，已开发了可部分重复使用的猎鹰1号和猎鹰9号运载火箭。
2022年，SpaceX一共进行了61次轨道级发射，发射成功率和火箭回收成功率均为100%，累计发射卫星数量超过2000颗。
被马斯克寄予厚望的SpaceX“星舰”，计划采用液态甲烷液氧推进剂，将100吨的货物运送到近地轨道，被称为有史以来推力最大的火箭。
今年4月20日，星舰进行了首飞，在升空3分钟59秒时，星舰爆炸，未能成功进入预定轨道，最终以失败告终。
蓝箭航天董事长兼CEO张昌武认为，中国的运载火箭在国际上的竞争力始终处于前列，虽然过往SpaceX通过火箭的可重复使用，达到了较低的运载价格，但中国运载火箭的材料工艺等各方面的竞争优势仍非常明显。
他表示，朱雀二号整个产品的研制历时五年，研发总费用数亿元。接下来，该产品将进入批量化交付阶段，未来工作重点将是优化供应链、提升制造效率等。
朱雀二号运载火箭在低地球轨道的运载能力，将从起初的1.5吨，逐步提升到4吨。“如果能够把硬件成本控制在1亿以下，将在市场中存在较强的竞争力。”张昌武称。
“当前朱雀二号火箭属于积累可靠性的阶段，明年火箭批量化交付后，性能将得到大幅度提升。”张昌武表示，蓝箭的近期目标是，从明年起，朱雀二号火箭的单位运载价格不高于SpaceX旗下的猎鹰9号。
“下一个目标是，朱雀二号的整体BOM成本能够控制到低于目前市场30%的水平。”张昌武称。但他同时提及，发射价格可能并不是未来商业航天的核心考量因素。
BOM成本是指产品的直接成本，包括产品制造过程中所需原材料、零部件、工具和人工等成本。
张昌武认为，随着蓝箭拥有更大规模的单次运输能力，以及每年更多的发射窗口，将带给市场极强的号召力，从而提升自身竞争力。
本文来自微信公众号：界面新闻 （ID：wowjiemian），作者：马悦然
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