7月12日,中國的藍箭航天在酒泉衛星發射中心成功發射了朱雀二號遙二液氧甲烷運載火箭,這是全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭。此次發射標誌着中國已全面掌握液氧甲烷運載火箭的關鍵技術,這項技術將爲全球商業航天領域開啓新的篇章。
朱雀二號遙二火箭是由藍箭航天空間科技股份有限公司自主研發的,火箭全高49.5米,起飛重量219噸,起飛推力268噸,最大有效載荷能力可達1.5噸。這款火箭的一級和二級都採用液氧甲烷發動機,這使得朱雀二號遙二火箭在全球航天史上獨樹一幟。
近年來,全球商業航天領域的衆多公司紛紛轉向液氧甲烷推進劑,這種推進劑具有無毒、環保、成本低、供應充足等優點,特別適合商業運載火箭和可重複使用運載火箭的發展需求。然而,在此次藍箭航天的成功發射之前,還沒有任何一家公司成功發射過液氧甲烷火箭。
此次發射的成功標誌着中國已經掌握了液氧甲烷火箭的關鍵技術,並首次將這種新型推進劑用於實際飛行。這一創新技術的成功應用使中國的民營航天行業在全球航天領域中佔據了重要的地位。
藍箭航天公司的CEO張昌武表示,這次成功發射是中國商業航天進入2.0時代的標誌。藍箭航天將加快朱雀二號液氧甲烷火箭的商業化進程,以滿足中國低軌道衛星星座的建設需求。同時,藍箭航天也將基於已經得到飛行驗證的發動機系統優勢,加快開發朱雀可重複使用運載火箭型號,使得藍箭的技術在未來能夠在國內甚至世界取得領先地位。
經過兩次飛行試驗,藍箭航天已經攻克了一系列關鍵技術,並申請了753項專利。這一技術的成功實踐證明了液氧甲烷是一種非常優秀的商業推進劑,將成爲全球商業航天下一代運載火箭的主流。
據悉,朱雀二號液氧甲烷運載火箭的研製工作始於2017年,經過五年的努力,終於取得了突破性的成果。朱雀二號火箭的成功發射無疑將進一步推動中國民營航天事業的發展,展現出中國在商業航天領域的重要地位和影響力。
僅今年上半年,國外已有兩款液氧甲烷火箭挑戰首飛入軌,即美國相對論空間公司的人族一號火箭和美國太空探索技術公司(SpaceX)的“星艦”,可惜均以失敗告終。
朱雀二號是中國民營企業在研的最大火箭,也是首枚液體火箭和首枚液氧甲烷火箭,其特性包括:
環保、無毒、無污染。採用一體化集成電氣系統,推進劑成本降低50%-90%。實現標準化、通用化,全箭零部件種類減少50%。朱雀二號於2023年7月12日完成首次成功發射,根據藍箭航天信息,其取得的技術創新成果有:
全球首款液氧甲烷推進劑中型液體運載火箭。中國首創低溫液體火箭引擎轉級控制技術實現重力牽制釋放和故障診斷。中國首創液體火箭引擎大型噴嘴激光焊接技術。中國首創液體運載火箭甲烷自生增壓技術。中國首次實現低溫液體火箭無人值守測控發射能力。中國首次實現引擎變推力工況控制系統半實物仿真技術。中國液體火箭引擎首次應用高精度高壓低溫調節器及低溫彈簧蓄能動密封技術。中國首次採用大推力雙低溫液體火箭引擎泵後搖擺技術。
作爲運載工具,火箭是太空活動的前提和基礎。可以說,火箭的能力有多大,太空探索的舞臺就有多大。發動機猶如火箭的“心臟”,採用什麼推進劑,是決定火箭能力的關鍵因素。
火箭推進劑可以分爲固體推進劑、液體推進劑等。其中,液體推進劑包括液氧煤油、液氧液氫、液氧甲烷等,每種類型各有利弊。例如,液氧煤油優點是成本較低、比衝較高,但也容易積碳、結焦。
液氧甲烷由液態氧氣和甲烷混合而成,具有燃燒效率高、綠色環保、成本低、易製取等顯著特點,燃燒完之後積碳的問題也比較容易解決,能夠減少發動機重複使用時清洗的工作量,降低可重複使用火箭的維護成本,因此被認爲是火箭發動機推進劑的理想材料之一。
“液氧和甲烷是民用化和工業化程度很高的推進劑,非常容易獲取,價格也更低廉,一旦液氧甲烷發動機技術成熟應用,未來這種推進劑作爲一種可以大批量採購的工業品,成本將更加可控。”火箭研製方藍箭航天CEO張昌武介紹。
朱雀二號副總師兼副總指揮戴政曾提出構想:在探索可重複使用火箭的道路上,如果採用液氧甲烷做推進劑的火箭升空發射、抵達火星等太空目的地後,更容易實現推進劑的就地製取,直接助力滿足火箭返程的動力需求,降低火箭去程攜帶大量推進劑的負擔。
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