液氧甲烷大箭朱雀三號挑戰成為中國入軌回收第一箭

“朱雀三號”遙一運載火箭靜態點火試驗

北京時間2025年10月18日至10月20日，在位于酒泉衛星發射中心東風商業航天創新試驗區的藍箭航天液氧甲烷火箭2號工位，“朱雀三號”遙一運載火箭順利完成首飛任務的第一階段工作——加注合練及靜態點火試驗。至此，大型液氧甲烷火箭“朱雀三號”的入軌首飛已經近在咫尺，中國液氧甲烷火箭、中國可復用火箭的發展應用將迎來一大步。

有望成為世界首款實現入軌的大型全液氧甲烷火箭

2023年12月9日，中國科協攜手《環球人物》雜志社在酒泉衛星發射中心藍箭航天液氧甲烷火箭發射工位共同舉辦《對話科學家》活動。活動現場，藍箭航天正式發布了該司主打產品“朱雀三號”大型液氧甲烷運載火箭，這是中國商業航天備受期待的一款箭型。

“朱雀三號”（ZQ-3）為藍箭航天公司于2023年8月正式立項并傾力打造的一款大型雙低溫液體運載火箭，主要用于大型、巨型低軌衛星星座組網發射，兼顧執行高軌發射任務。該箭采用兩級串聯構型，箭體主結構采用不銹鋼材料，主動力全部采用液態氧氣/液態甲烷雙組元雙低溫推進劑。該箭為部分可回收復用運載火箭，一級可回收復用不小于20次。

“天鵲-12B”液氧甲烷發動機

“朱雀三號”一級計劃配備九臺“天鵲-12B”液氧甲烷發動機，該發動機采用燃氣發生器循環，具備回收所需的多次啟動、深度節流能力，單臺海平面推力1000千牛（約102噸），推重比大于160。同時，為滿足回收需求，一級配備了4個可展收珊格舵、4個可展收著陸腿以及姿態控制系統（RCS）。該箭二級計劃配備一臺“天鵲-15B”液氧甲烷發動機，采用燃氣發生器循環，具備不小于3次的多次啟動能力，真空推力1183千牛（約121噸），真空比沖3500米/秒（約357秒）。

“朱雀三號”設計高度76.6米，一二級直徑4.5米，配備直徑5.2米整流罩，起飛質量約660噸，起飛推力約900噸，該箭非回收狀態高度450千米近地軌道（LEO）運載能力21.3噸，航線下回收（航區回收）近地運力18.3噸，返場回收近地運力12.5噸。

“朱雀三號”是中國第一款不銹鋼運載火箭，也是中國第一款大型液氧甲烷運載火箭，更低廉的箭體材料成本和推進劑成本讓該箭具備商業火箭所必須的低成本屬性。預計在2025年11月，“朱雀三號”（遙一）運載火箭將實現首飛，屆時，該箭將有望成為世界首款實現入軌發射的大型全液氧甲烷運載火箭，這又將是全球液氧甲烷火箭發展應用的重要一步，將激勵全球液氧甲烷火箭的研發。（在此之前，先后完成首飛的“火神”和“新格倫”二級均為氫氧級段）

挑戰成為中國運載火箭入軌回收第一箭

世界時2015年12月22日，在“獵鷹九號”運載火箭完成近地軌道一箭多星發射任務后，美國太空探索技術公司（SpaceX）對該箭一級（B1019）進行了成功回收，至此，“獵鷹九號”成功開啟了世界運載火箭回收復用的時代。在太空探索公司發展可復用火箭的過程中，其他國家逐漸認識到可復用火箭的意義和價值，一些火箭研制單位以太空探索公司路線為藍本來發展可復用火箭，藍箭航天便是其中之一。

2014年11月16日，中國國務院發布了《國務院關于創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》[1]，明確表示“鼓勵民間資本參與國家民用空間基礎設施建設”。2015年10月26日，中國國家發展改革委、財政部、國防科工局印發并實施《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015—2025年）》[2]，出臺了“鼓勵民間資本參與國家民用空間基礎設施建設”具體規劃。在此前后，中國民營商業火箭公司逐漸涌現，以翎客航天（2014年1月）、藍箭航天（2015年6月）、天兵科技（2015年6月）為代表的中國第一批民營商業火箭公司開始創立，此后又有零壹空間科技集團（2015年8月）、星際榮耀（2016年10月）、星河動力（2018年2月）相繼成立，其中絕大部分企業都以研制可回收復用運載火箭為發展目標。

“朱雀三號”可復用火箭十公里級垂直起降飛行試驗

經過數輪的融資支持和數年的研發推進，多家民商火箭公司的可復用液體運載火箭已經接近首飛，包括天兵科技的“天龍三號”、中科宇航的“力箭二號”、星河動力的“智神星一號”、深藍航天的“星云一號”等，其中“朱雀三號”的研制及試飛進度則處于靠前的位置。在此之前，“朱雀三號”型號研制工作已使用“朱雀三號”VTVL-1回收試驗箭先后完成了350米低空垂直起降飛行試驗（2024年1月19日）、10千米級垂直起降飛行試驗（2024年9月11日）。按照目前的進度，藍箭航天的“朱雀三號”有望成為中國第一型實現入軌回收的運載火箭，這將是中國可復用火箭發展的重要突破，將成為中國運載火箭發展的里程碑！

分步實現20噸級大運力

在世界航天領域，雖然運載火箭液氧甲烷動力路線并非新的技術路線，但卻是新的工程應用方向。相較于成熟的液氧煤油動力火箭，液氧甲烷動力火箭工程應用較晚，且雙低溫動力系統相較于單低溫動力系統的研制難度更大，所以即便是經過數年的發展，世界液氧甲烷火箭工程應用依然還處于初期，動力技術有待不斷的升級迭代，經過一個較長的階段才能逐漸走向成熟。

“朱雀三號”遙一火箭一級

對于“朱雀三號”而言，其20噸級大運力也是需要分步實現的。不同于“朱雀三號”的目標動力配置，該箭基礎型主動力配備的依然是過渡型號。“朱雀三號”基礎型一級配備九臺“天鵲-12A”液氧甲烷發動機，采用燃氣發生器循環，可支持泵后雙向搖擺（±4°），采用自身起動方式，具備45%~111%深度推力調節、±10%混合比高精度控制、多次點火等功能，單臺推力838千牛（約86噸），海平面比沖2840米/秒（約290秒），推重比105。相較于“朱雀三號”目標配置，基礎型一級主發動機在推力、推重比等方面依然存在明顯差距。

“天鵲-15A”液氧甲烷發動機

基礎型二級配備1臺“天鵲-15A”液氧甲烷發動機，采用燃氣發生器循環，支持泵前雙向搖擺（±4°），具備60%~100%推力調節能力和3次起動能力，真空推力836千牛（約85噸），真空比沖3320米/秒（339秒）。相較于“朱雀三號”目標配置，基礎型二級主發動機在推力、比沖等方面存在明顯差距。

“朱雀三號”遙一運載火箭

“朱雀三號”基礎型為過渡產品。基于過渡的主發動機型號，相較于目標體量和運力，“朱雀三號”基礎型的起飛質量更小、高度更低、運力更小，基礎型全箭高66.1米，起飛質量約570噸，起飛推力7542千牛（約770噸），非回收狀態近地軌道（LEO）運力11.8噸，航區回收近地運力8噸。

小步快跑，快速迭代，分步實現目標運力。相較于“一步到位”的運載火箭傳統研制路線，藍箭航天采用的是“小步快跑、快速迭代”的新型研制路線，以此分步實現研制目標。相對而言，“快速迭代”的研制路線可以更快的推出火箭型號，并在實際飛行試驗中不斷改進升級，最終達到較優的技術狀態，而這正是商業航天所需要的。從“朱雀二號”到“朱雀三號”，藍箭航天火箭型號迭代的關鍵在于一二級動力系統。

左起：“天鵲-12B”、“天鵲-12A”、“天鵲-12”

“朱雀二號”、“朱雀三號”主動力技術都源于藍箭航天最初研發的“天鵲-12”（TQ-12）液氧甲烷發動機，該發動機裝機于“朱雀二號”第一批次產品一級，真空型裝機于同批次“朱雀二號”二級。其后，藍箭航天基于“天鵲-12”改進研制了一級主發動機“天鵲-12A”和二級主發動機“天鵲-15A”，先后裝機于“朱雀二號”改進型和“朱雀三號”基本型。目前，基于“天鵲-12A”研制的“天鵲-12B”和基于“天鵲-15A”研制的“天鵲-15B”均處于研制階段，完成研制后將分別裝機于“朱雀三號”改進型一級和二級，最終助“朱雀三號”實現目標的20噸級近地運力，而這正是中國巨型低軌星座批量組網所需要的運力等級。

自建星座，自帶需求

自從太空探索公司開啟巨型低軌通信星座“星鏈”批量組網發射以來，“獵鷹九號”運載火箭的發射次數進入了快速增長階段，期間，三分之二的發射任務來自太空探索公司自身的“星鏈”星座計劃。該星座遠期規劃了超過4萬顆的低軌衛星，將長期占據著“獵鷹九號”大部分發射任務，構成巨大且穩定的發射需求。

與太空探索公司相仿，藍箭航天也規劃了巨型低軌通信衛星星座。2017年11月30日，由藍箭航天控股的北京藍箭鴻擎科技有限公司正式成立。其后，該公司提出了"鴻鵠三號"衛星星座計劃，申報在160個軌道部署1萬顆衛星，成為中國星網、千帆之后的又一個巨型低軌星座。

"鴻鵠三號"星座一旦準備就緒進入大規模批量組網階段，能夠成為“朱雀三號”主要的發射任務來源，而后者需要形成像“獵鷹九號”一樣的每年百次的高頻次發射能力才能滿足組網發射需求。

與此同時，處于星等箭狀態的星網、千帆巨型星座亟待大型火箭支持大規模批量組網發射，這也將構成“朱雀三號”發射任務的主要來源。如此一來，“內需”加“外需”將建立對“朱雀三號”發射服務的穩定需求。而面對海量待發衛星，“朱雀三號”需要盡快完成升級迭代，形成穩定高效的回收復用能力，最終提供“大運力、高頻次、低成本”發射服務。

結語

“天鵲-12A”試車之后噴管內側

長期而言，在可復用火箭中液氧甲烷路線整體更優，相較于液氧煤油火箭，液氧甲烷火箭的最大優勢在于時間成本優勢。由于甲烷燃燒之后的結焦和積炭現象極為輕微，最快能實現回收即轉復用，單一模塊箭體能形成更高頻次發射能力。而在中短期，液氧煤油火箭具有動力技術更成熟的優勢，能夠更快達成目標的大運力，更快實現連續穩定發射。在中國巨型低軌星座開啟大規模批量組網發射的大背景下，民商火箭正在展開“卡位戰”，誰能更早提供“大運力、高頻次、低成本”發射服務，誰就能率先建立領先優勢，而液氧煤油火箭將更容易接近這一目標。

對于“朱雀三號”而言，做更優的選擇，也是做更難的題，其實現目標運力、形成連續穩定發射將是一個不短的過程，技術走向成熟穩定的過程中還會遭遇不少挑戰。藍箭航天團隊在過往的表達中用到了“愚公移山”一詞，展現了其團隊腳踏實地、行穩致遠的優秀品質，這將能成為“朱雀三號”最終取得成功的壓艙石。

“朱雀三號”是中國大型液氧甲烷火箭的代表，也是中國可回收復用火箭的代表，還是中國商業火箭的代表，其一旦成功首飛并順利回收，將成為中國可復用火箭入軌回收第一箭、中國大型甲烷火箭入軌第一箭，這將是中國運載火箭發展史上的標志性事件。等待一場純青火焰托舉的太空之旅！

作者：木蘭星舟

參考資料

[1]《國務院關于創新重點領域投融資機制
鼓勵社會投資的指導意見》
https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2014-11/26/content_9260.htm

[2]《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015-2025年）》

https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/201510/W020190905506418382345.pdf