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發射前被寄予厚望的朱雀三號火箭,最終還是未能實現火箭一子級的回收驗證。
此前,藍箭航天旗下的朱雀三號遙一運載火箭,原本計劃在11月29日啟動發射任務。之后,因天氣原因,發射日期延后至12月1日。隨后,又因不可抗力臨時暫緩。
12月3日,朱雀三號遙一運載火箭正式在東風商業航天創新試驗區發射升空,火箭二級進入預定軌道。不過,朱雀三號火箭一級進行回收驗證過程中,發生了異常燃燒,未實現在回收場坪的軟著陸,回收試驗失敗。
從網傳的視頻來看,朱雀三號火箭一級在返回地面過程中,并未實現明顯的“剎車減速”。在觸地之前,火箭一子級已發生起火燃燒。藍箭航天方面表示,研制團隊將盡快開展本次試驗過程的全面復盤與技術歸零,全力查明故障原因,持續優化回收方案,在后續任務中繼續推進可重復使用驗證。
有分析認為,這是中國民營航天公司第一次進行火箭可回收的實際驗證,失敗在所難免。
但值得注意的是,實現火箭可回收也僅是商業航天走向規模化的第一步,之后火箭子級單元能否實現檢修再利用、規模化的訂單如何高效履約以及衛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。
中國版“Space X”,無法一蹴而就
朱雀三號發射之前,有市場觀點認為,中國商業航天將一步比肩Space X,從此踏入火箭回收再利用的快車道。但實際并非如此簡單。
首先,火箭的動力垂直回收方式,是目前火箭技術中難度最高的方案。
在火箭回收過程中,火箭的質量、速度不斷變化,需發動機推力大幅、連續可調。在火箭傾斜、大幅機動時,要確保渦輪泵能持續穩定地吸入推進劑,避免出現氣蝕?(空泡)導致推力不穩定或發動機熄火。
同時,在入大氣層階段,發動機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)。發動機在短時間內多次點火,面臨巨大的熱疲勞挑戰。
其次,火箭子級回收之后,發動機仍面臨著諸多檢測,以確保其健康狀態能夠勝任下一次任務。
以SpaceX的梅林發動機為例,每次回收后,都需要通過嚴格的無損檢測評估關鍵部件(如渦輪泵葉片、推力室內壁)的磨損、變形和裂紋擴展情況。結合地面點火試車驗證其性能衰減程度。所有這些數據被輸入到壽命預測模型中,以判斷發動機是否準備好下一次任務,或需要進行何種程度的維修。
SpaceX的火箭回收技術成熟之前,獵鷹九號就經歷了8次明確失敗,直至2015年12月第9次嘗試,才實現陸上回收突破。
與SpaceX類似,朱雀三號同樣采用的是“不銹鋼箭體+液氧甲烷”方案。此路線在可重復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、幾乎不產生積碳,能大幅降低發動機維護成本和時間。
馬斯克曾對朱雀三號的技術路線給予肯定,但在發展階段上清醒地劃出了界限。他認為朱雀三號有潛力超越SpaceX目前的功勛火箭“獵鷹9號”,但在時間上還需等待5年。
商業航天規模化,一個目標兩手準備
當可回收火箭技術仍面臨諸多挑戰時,商業航天公司除了要注重這一單點技術突破外,仍需要考慮當前中國衛星組網的迫切需求。
據機構測算,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個軌道殼層,總計可容納17.5萬顆衛星。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,國際電信聯盟(ITU)制定了“先占先得”的規則,先申報頻率并按時發射衛星,才能鎖定頻率使用權和軌道位置,否則逾期將被回收。
同時,國際電信聯盟還規定,運營商須在申報7年內發射首顆衛星,9年內發射星座總數量的10%,12年內完成50%,14年內必須100%部署完畢。
目前,中國已申報了5.13萬顆衛星,其中數量超過萬顆的星座計劃有三個。比如,由上海垣信衛星主導的千帆星座,計劃到2030年部署超1.5萬顆低軌衛星,軌道高度500-1145公里,提供全球寬帶服務。
可以說,中國當前的衛星發射任務可以說是時間緊、任務重。
面對國家衛星互聯網組網的戰略窗口與海量發射需求,業內認為,較之短期內聚焦可復用技術,通過規模化生產、提高火箭可靠性是當下降低成本更務實、更具操作性的方向。
以天兵科技為例,天龍二號是天兵科技的旗下產品,于2023年4月成功首飛,成為中國商業航天首款成功入軌的液體運載火箭。
同時,天兵科技還構建起了“北京研發、西安動力、鄭州試驗、蘇州/張家港制造”的產業鏈布局,旨在形成年產50發火箭和500臺發動機的批產能力,以規模效應控制成本。
此外,天龍三號是天兵科技瞄準未來高頻次、低成本發射需求的核心產品。其近地軌道運載能力達到17-22噸,性能直接對標國際領先的SpaceX獵鷹9號火箭,設計目標包括一子級可重復使用,并能實現“一箭36星”的組網發射能力。
與天兵科技不同,中科宇航則采用了“固體先行、液體跟進、循序漸進”的技術發展路徑。
目前,中科宇航旗下的“力箭一號”固體運載火箭,已成功完成7次發射任務,將70顆衛星精準送入預定軌道,并創下國內民商火箭“一箭26星”的發射紀錄,在當前民商火箭發射服務市場中占有率位居第一。
同時,中科宇航的力箭二號,則定位為一款中型液體運載火箭,其太陽同步軌道運載能力提升至8噸,計劃在2025年第四季度首飛,首發任務將執行中國空間站“輕舟”貨運飛船的初樣試飛船發射任務。規劃中的全回收式大型液體運載火箭“力箭二號”,旨在實現火箭部件的完全回收,以降低發射成本。
總的來看,在可回收火箭技術無法短期實現的客觀條件下,尋求階段性商業化的產品落地,是中國商業航天公司可以沿循的方向。畢竟,創業公司最終的成功,不僅依賴于技術本身的突破,更取決于企業能否精準定位市場需求,構建可持續的商業模式。(文 | 科技潛線,作者 | 饒翔宇 編輯 | 鐘毅)
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