我國新型可重復使用火箭首飛

來源：環球時報

【環球時報報道 記者 樊巍】3月30日19時，由中科宇航研制的液體運載火箭力箭二號，在東風商業航天創新試驗區首飛，順利將新征程01衛星、空間試驗飛船和天視衛星01星精準送入預定軌道，發射任務取得圓滿成功。據《環球時報》記者了解，力箭二號在首飛任務中就服務于國家重大戰略和重大工程建設，這也開創了中國商業航天的新局面。

中國空間運輸系統“上新”

“此次發射任務的圓滿成功，具有明顯的體系性和前瞻性意義，是我國空間貨物運輸能力由‘單一能力積累’向‘體系能力疊加’演進的重要體現。”力箭二號總指揮楊浩亮向《環球時報》記者表示，在戰略層面，這次任務驗證了新一類貨運發射方案的可行性，有助于提升貨物運輸體系的冗余度。通過新的運載能力，我國空間貨物補給將具備更高的靈活性。

從外形上看，力箭二號的辨識度比較高，與以往人們熟悉的火箭細長的箭體不同，力箭二號的底端顯得更為“孔武有力”，這主要來自于“通用助推器核心”（CBC）構型帶來的視覺沖擊。

據《環球時報》記者了解，力箭二號運載火箭是我國首款CBC構型的運載火箭，該款火箭通用芯級直徑3.35米，首飛狀態整流罩直徑4.2米，火箭總長53米，起飛重量625噸，起飛推力753噸，500公里太陽同步軌道運載能力8噸，200公里近地軌道運載能力12噸。該型火箭具有運載能力大、固有可靠性高、可制造性強、操作簡潔便利、拓展空間大、可重復使用等優勢。

“在航天界，長期存在著量體裁衣的傳統，每型火箭都有特定的規格，帶來的問題是零件互換性較差、成本居高不下。對此，我們團隊做了創新性的探索，‘像拼積木一樣造火箭’。”力箭二號副總設計師廉潔向《環球時報》記者介紹稱，力箭二號采用CBC構型可實現“統一尺寸”，即火箭的芯一級和助推器的直徑完全一致，均為3.35米。這種設計讓貯箱、箱間段等部段可以實現互換互用。

此外，在傳統的火箭研制中，火箭的助推器以及芯級之間往往采用不同型號的發動機。力箭二號則實現了發動機的“統一化”，全箭共使用了10臺某型發動機。

“這種設計的巧妙之處在于，助推器和芯一級安裝的9臺發動機與二級安裝的1臺發動機，在核心組件上完全一致。唯一的區別是，二級發動機為了適應高空近乎真空的環境，換裝了更大的噴管以提升推力效率。”廉潔稱，這種“以一當十”的做法，將原本需要分頭研發、分頭建設生產線的復雜過程，簡化為單一產品的脈動式生產。它不僅能大幅提升供應鏈的良品率，更讓發動機的維護和更換變得像更換汽車零件一樣高效便捷，從而滿足低成本、高頻次發射的商業需求。

在使用模塊化的芯級和助推器后，力箭二號可以以“拼積木”的形式呈現為三種形態，分別是無助推器的“光桿”火箭、捆綁兩個助推器或四個助推器的火箭。通過靈活配置助推器，火箭最大推力可達千噸級，覆蓋近地軌道2噸至20噸運力區間。

“采用CBC構型，力箭二號的發動機、結構模塊‘統一化’更成熟，分離方案簡潔。”廉潔介紹稱，通過“研制一型，拓展三型”的研發模式，做到了設計共用、模塊共用、試驗共用、供應鏈與生產線共用、總裝廠房共用、技術區廠房共用、發射工位共用，通過快速拓展能力，大幅縮短多型火箭研發周期、降低研發費用。

“未來，力箭二號可全方位滿足國網星座、千帆星座等大規模低軌星座建設，空間站低成本貨物運輸，以及全球碳平衡監測、太陽輻射帶探測等空間科學衛星及深空探測載荷的低成本、大規模實用發射的需求。”廉潔稱。

打造“太空冷鏈”系統

除了新火箭，此次發射的空間試驗飛船也是我國空間貨運系統的“新面孔”。據了解，該試驗飛船由中國科學院微小衛星創新研究院（以下簡稱衛星創新院）自主研制，具備3年在軌飛行能力，整船重量為4.2噸。

“試驗飛船采用單艙式一體化構型設計。對多型火箭具有良好適配性，通過密封段與非密封段實現對飛行保障平臺與載荷的安裝，可為需密封環境及真空環境的應用驗證載荷提供一個長期飛行的空間試驗室。”試驗飛船項目團隊成員告訴《環球時報》記者，經與國內多家研究所、高校等科研機構對接，此次發射的試驗飛船搭載了技術儲備類、驗證類、科技探索類和科普作品共27項，載荷共1.02噸，將在200公里到600公里之間的軌道開展在軌技術試驗。

在飛船設計過程中，衛星創新院與火箭研制方中科宇航就共同開展船箭一體化聯合論證，在結構設計、測發流程、測控通信、臨射裝貨方案等方面開展了一體化的工作。“傳統模式下，火箭和飛船之間的技術迭代、參數對齊往往需要經歷長達半年的反復拉鋸。通過‘船箭一體化’設計，團隊突破了以往分頭行動的局限，將這一周期直接壓縮到了2個月以內。”廉潔稱。

針對飛船冷鏈運輸的要求，力箭二號進行了針對性設計，以期進一步降低中國空間站貨物運輸成本并提高運輸效率。而這一設計思路在試驗飛船的發射過程中也得以驗證。

“比如，力箭二號為試驗飛船預留專門的操作口、透波口和空調口。這就像是在‘冷鏈車’上預裝了恒溫系統與裝卸滑軌，專門保障試驗飛船內的環境，滿足冷鏈貨物安裝需求。即便在烈日炎炎的發射場，飛船內的生物實驗樣品也能處于恒定的‘舒適區’。”廉潔認為，這種“船箭配套”的新模式，為未來大規模、低成本的空間站貨物運輸提供了可復制的成功模板。

集束式回收創造“中國路徑”

在可重復使用火箭的賽道上，美國太空探索技術公司（SpaceX）的“獵鷹九號”已驗證了分級回收的可行性。然而，力箭二號在后續規劃中卻選擇了一條極具創新性的技術路徑——集束式回收。這種回收方式不同于傳統的逐級分離、逐級回收，力箭二號火箭將采用助推器與芯一級“捆綁不分離”的整體回收方案，將多個動力模塊集成在一起，一同返回地面。

“這種回收方式氣動操縱性更好、著陸沖擊更低、動力冗余能力更強、運載能力損失更少。”廉潔介紹稱，集束式回收的設計減少了復雜的分離機構和接口，大幅降低了系統復雜度。多臺發動機組合提供了極強的動力冗余，即使個別發動機出現微小偏差，系統也能實時調整確保安全著陸。更重要的是，整體回收讓返回設備的利用率更高，能更高效地攤薄發射成本。

“力箭二號運載火箭可實現年產20發的生產能力。目前力箭二號運載火箭不回收狀態下單次發射成本與SpaceX‘獵鷹九號’運載火箭回收狀態下單次發射成本基本相當，力箭二號后續有望實現回收后成本下降至SpaceX的一半。”楊浩亮介紹稱。

據廉潔介紹，上面級能夠大幅增加力箭二號的運載能力。與國內外小型上面級相比，力巡一號上面級推力達到國際主流水平，與俄羅斯的微風、弗雷蓋特上面級相當，力箭二號系列配合上面級使用，可覆蓋90%的商業通信衛星發射需求，同時支持國家探月、深空探測工程，未來還將探索上面級租賃模式，實現上面級與衛星組合，搭載不同基礎級火箭。

“商業火箭不僅可服務商業市場需求，未來還能夠以工程化標準參與國家重大航天任務，推動發射服務向更加市場化、專業化、規模化的方向發展。”楊浩亮表示，國家任務通過市場化機制引入新的參與者，有助于在確保安全可靠的前提下，持續優化成本、提升效率，探索形成“國家需求牽引、商業能力支撐”的新型天地運輸模式。