你是不是也有這樣的心思:每次看到SpaceX獵鷹9號的火箭垂直落地,并且穩(wěn)穩(wěn)地落回發(fā)射臺的,就會羨慕的同時,還有著一絲絲不甘心?
咱們啥時候才能有中國的可回收火箭啊?這個問題恐怕在無數(shù)中國航天迷的心中,已經(jīng)盤旋了整10年了吧?
現(xiàn)在,答案終于揭曉了。
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朱雀三號,成為了中國歷史上第一枚真正實現(xiàn)一子級回收,并實現(xiàn)復(fù)用的火箭,別小看這一成績,這可是徹底打破了我們在可重復(fù)使用火箭領(lǐng)域的“零突破”。
中國成為繼美國之后,全球第二個掌握可重復(fù)使用火箭技術(shù)的國家;藍(lán)箭航天也將躋身SpaceX、藍(lán)色起源之后,全球第三家實現(xiàn)火箭一子級回收的公司。
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但也有遺憾,那就是這次朱雀三號的首飛,并沒有搭載任何的衛(wèi)星、飛船,以及昊龍航天飛機(jī),這種“無載荷有配重”的方式,聽起來就很奇怪了。因為很久之前,我們就知道朱雀三號其實就是昊龍航天飛機(jī)的“座駕”,為啥展示朱雀三號的同時,卻沒有這個呢?
這其實也恰恰是朱雀三號首飛最聰明的做法。因為不帶任何載荷,目的就是為了證明我們的朱雀三號,上得去,也回得來。不過,在最上級雖然沒有昊龍航天飛機(jī),但卻裝了一個質(zhì)量以及重心分布和昊龍幾乎一致的配重模型。
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這樣既能模擬真實飛行中的力學(xué)環(huán)境,又避免因技術(shù)風(fēng)險損失昂貴載荷。畢竟,這是中國第一次嘗試軌道級一子級回收,容不得半點閃失。
朱雀三號作為一枚能打幾十次的可復(fù)用型火箭,在設(shè)計和用料上,有啥與眾不同嗎?
還真有。
朱雀三號采用高強(qiáng)度新型不銹鋼材質(zhì),這一突出特點表現(xiàn)出它的與眾不同。要知道一般的單次火箭,主要以鋁合金材質(zhì)為主,關(guān)注點主要聚焦在“輕”上。而朱雀三號主打“多次復(fù)用”,所以,和一般火箭相比,“耐用”就比質(zhì)量“輕”顯得更重要了。
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傳統(tǒng)鋁合金雖然輕,但在反復(fù)經(jīng)歷高溫燃燒、劇烈震動、再入大氣層的極端溫差后,金屬容易疲勞、開裂。而新型高強(qiáng)度301/304系列不銹鋼,不僅耐高溫、抗腐蝕,還能在-200℃到800℃的溫差中保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,特別適合那些計劃復(fù)用20次以上的火箭。
為了實現(xiàn)朱雀三號多次復(fù)用的特質(zhì),在發(fā)動機(jī)推動動力上,也做出了改動。朱雀三號用的是液氧甲烷推進(jìn)劑,液氧甲烷燃燒干凈、積碳少,發(fā)動機(jī)可以“打完就充,充完再打”,幾乎不用大修。
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相比之下,傳統(tǒng)液氧煤油發(fā)動機(jī)每次發(fā)射后都要深度檢修,根本扛不住高頻次商業(yè)發(fā)射的需求。
如果和現(xiàn)役的國家隊火箭相比,朱雀三號無論從體型還是動力水平上,都更接近長征五號,但是單發(fā)成本卻比長征五號低多了。
朱雀三號全長約66.1米,箭體直徑4.5米,整流罩5.2米,起飛質(zhì)量約570到660噸,推力超750到900噸。如果是一次性模式下,近地軌道運力會高達(dá)21.3噸;即便在一子級回收狀態(tài)下,仍能送18.3噸載荷入軌。
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可回收還是要犧牲3噸運力,劃算嗎?
肯定是劃算的。因為省下的不只是幾噸的載荷,而是上億的制造成本。最關(guān)鍵的在于費用的平攤上。要知道每一次一子級的復(fù)用,都意味著發(fā)射成本會平攤地更低。如果按照20次發(fā)射來計算成本,就意味著單次發(fā)射成本可能只有國際同類火箭的三分之一。
再來說說未來要搭載的載荷:昊龍航天飛機(jī)。
要知道朱雀三號就是為昊龍航天飛機(jī)量身打造的專屬座駕,日后發(fā)射回收成熟之后,將會執(zhí)行中國空間站的物資補(bǔ)給任務(wù)。昊龍航天飛機(jī)和現(xiàn)役的天舟飛船不同,天舟就只負(fù)責(zé)送貨上門,是一個單程票。
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而朱雀三號加昊龍航天飛機(jī)則是一套火箭加飛機(jī)都能回收的系統(tǒng),不但能把試驗樣品、廢棄物們帶回地球,還能隨時補(bǔ)充天宮需要的實驗樣品以及各類臨時需求。比如這次神州二十號飛船,因舷窗遭空間碎片撞擊而推遲返回地球。如果有昊龍航天飛機(jī),就可以更為靈活地為空間站送上維修或者加固工具。
另外,朱雀三號還能為我國自己的“星鏈”系統(tǒng)出力。G60和GW兩大低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座項目,需要上千顆衛(wèi)星組網(wǎng),對發(fā)射頻率和成本極其敏感。過去只能靠一次性火箭“拼車”,排期難、價格高;有了朱雀三號,就能實現(xiàn)“一月多發(fā)、一箭多星、打完就回”,真正掌握太空基建主動權(quán)。
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朱雀三號可能會開啟中國火箭的“可回收”元年。從今年年底開始一直到2026年,長征十二號甲(CZ-12A)等可重復(fù)使用火箭都將陸續(xù)登場。
就連馬斯克都忍不住在社交媒體上評論:“朱雀三號巧妙融合了獵鷹9號的成熟架構(gòu)和星艦的材料理念。如果進(jìn)展順利,中國可能在5年內(nèi)擁有比獵鷹更強(qiáng)的復(fù)用火箭。”
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