全球首枚！朱雀二号液氧甲烷火箭成功发射

【环球时报-环球网报道 记者 樊巍 王晓娇】7月12日9时00分，由蓝箭航天空间科技股份有限公司 自主研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭在我国酒泉卫星发射中心发射升空，随后火箭顺利进入预定轨道飞行，此次发射任务取得圆满成功。朱雀二号也因此成为全球首款成功进入预定轨道的液氧甲烷火箭，这标志着中国航天在新型低成本液体推进剂运载火箭应用方面取得了重大突破！

发射现场图

液氧甲烷运载火箭技术因为美国太空探索技术公司的“星箭”火箭而大获关注。2023年4月20日装载有33台“猛禽”液氧甲烷发动机的“星箭”进行首次发射，最终发射失利，未能完成全球首次液氧甲烷运载火箭成功入轨的壮举。但是该技术路径被认为是未来人类航天技术发展的主要方向。目前世界主要航天大国都在争相研制液氧甲烷发动机。除美国的太空探索技术公司之外，美国的蓝色起源公司，欧洲的阿里安公司以及俄罗斯国家航天集团均在开展液氧甲烷火箭的研制工作，并取得相应进展。

液氧甲烷运载火箭技术为何受到航天界的广泛青睐？蓝箭航天创始人、CEO张昌武近日在接受《环球时报》记者专访时表示，采用液氧甲烷这种推进剂组合，首先具有成本优势，液氧和甲烷是一种民用化和工业化程度很高的推进剂，非常容易获取，价格相较而言也更低廉，一旦液氧甲烷发动机技术成熟应用，未来这种推进剂作为一种可以大批量采购的工业品，成本更加可控，对商业航天公司而言非常友好。此外，液氧甲烷推进对于未来发展可重复使用运载火箭而言，综合性能较优。在燃烧完之后积碳问题比较容易解决，能够减少发动机重复使用时清洗的工作，降低可重复使用火箭的维护成本。

“未来我们还将围绕朱雀二号运载火箭进一步开发出直径更大的可重复使用的运载火箭，届时推进剂的使用量会更多，对于价格就更加‘敏感’。而液氧甲烷推进剂高比冲的优势，应用于大尺寸火箭有利于提高整体综合性能，液氧甲烷的优势因此会更加突出。”张昌武称。

据《环球时报》记者了解，以液氧甲烷为推进剂的朱雀二号运载火箭也是中国首型液氧甲烷运载火箭，该型火箭为两级构型，箭体直径3.35米，全箭高度49.5米，火箭一级采用4台天鹊80吨级液氧甲烷发动机并联，二级采用1台天鹊80吨级液氧甲烷发动机和1台天鹊10吨级游动液氧甲烷发动机组合而成。起飞重量219吨，起飞推力达到268吨，500公里太阳同步轨道的运载能力可达4吨。

朱雀二号遥二火箭 图据蓝箭航天

在拥有液氧甲烷运载火箭之后，给中国航天发射市场带来的变化也是显而易见的，张昌武介绍称，长远来看，发展液氧甲烷火箭技术非常有利于商业航天的发展。世界航天经历过去半个多世纪的发展后，已然进入一个新阶段。从火箭的任务类型而言，从原来普遍都是高轨发射任务，发展到现在更多的向低轨聚集，新型通信卫星网络和遥感卫星网络等星座正在如火如荼地建设中，这就对发展经济性更优，运力更强，发射频次更高的运载火箭提出了需求，在明确的市场的需求下，业界对于未来开发更低成本及具备可重复使用能力的运载火箭建立了很强的信心，而液氧甲烷运载火箭就是在这样一个背景之下形成的一个共识性选择。

“朱雀二号的发射成功会对于整个行业带来一个重大的提振，因为国内虽然说过去已经取得很多⺠营商业航天的成功，但由一家民营企业完全自主研发的火箭实现成功发射这还是第一次。从这个层面而言意义非凡。在火箭的开发过程中我们也得到了国家相关部门的大力支持。”张昌武认为，中国商业航天公司作为中国航天的一部分有义务也有责任促进中国航天事业的发展。在世界航天大国竞逐液氧甲烷火箭的背景下，中国需要尽早的取得成熟的液氧甲烷火箭型号，这也是蓝箭航天开展相关研发的一个初衷。

“而在开发液氧甲烷火箭的过程中，我们也进一步认识到在可重复利用火箭中，液氧甲烷的好处其实比我们预想的更多更强一些，而随着‘星舰’这样的产品也在进一步验证液氧甲烷推进剂可以成熟应用到大规模可重复使用火箭中，我认为，液氧甲烷火箭未来创造的战略价值和经济效益将是十分显著的。”张昌武称。

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全球首枚液氧甲烷火箭入轨！我们为什么要发射朱雀二号？

封面新闻记者 边雪

大风呼啸，人迹罕至。虽位于巴丹吉林沙漠深处，酒泉卫星发射中心正在书写着人类航天的史书。

7月12日9时，由蓝箭航天空间科技股份有限公司自主研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭（代号 “ZQ-2 Y2”）在我国酒泉卫星发射中心发射成功，火箭进入预定轨道飞行，试验任务取得圆满成功。

朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭发射成功

“成了！”在发射现场的文昌航天科普协会负责人、航天摄影师王禹博告诉封面新闻记者：“我们成功了！人类第一！”

本次发射成功的朱雀二号，成为全球首款成功入轨飞行的液氧甲烷火箭，标志着中国运载火箭在新型低成本液体推进剂应用方面取得重大突破。

世界首款入轨的液氧甲烷液体火箭

朱雀二号有多强？

据蓝箭航天工作人员介绍，朱雀二号运载火箭为液氧甲烷火箭是蓝箭航天自主研制的一款新型双低温液体燃料运载火箭，也是中国商业火箭领域唯一通过自主研制的全箭动力系统开展飞行验证的液体火箭。

朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭

朱雀二号为两级液体运载火箭，直径3.35m，全长49.5m，总重216吨，起飞总推力268吨，500km高度太阳同步轨道运力4吨，200km近地轨道运力6吨，可以将两辆标准SUV轿车同时送入太空。

火箭一级采用4台“天鹊”80吨液氧甲烷发动机并联；火箭二级发动机采用单台“天鹊”80吨液氧甲烷发动机和“天鹊”10吨级游动液氧甲烷发动机，主机构型与一级发动机单机相同。火箭级间分离采用冷分离方式，整流罩分离采用旋抛分离方式。

该火箭是属于我国民营企业之中研究的最大火箭，也是首枚液体火箭与首枚液氧甲烷火箭，其特性包括：环保、无毒、无污染。值得注意的是，朱雀二号采用一体化集成电气系统，推进剂成本降低50%—90%，实现标准化、通用化，全箭零部件种类减少50%。所以，成功的话，未来将使得我国航天发展走向一个新阶梯。

朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭发射实时画面

朱雀二号的成功发射，意义非凡。全国空间探测技术首席科学传播专家，中国空间科学传播专家工作室首席科学传播专家庞之浩在接受封面新闻记者采访时表示，本次（朱雀二号）发射成功第一个意义就是作为世界首款成功入轨飞行的液氧甲烷火箭。国外也有航天公司试了几次，都没有成功，包括马斯克的星舰也是用液氧甲烷作为原料，这也代表了一个发展趋势。“本次发射成功，也给我们民营航天公司很大的振奋啊，在未来，我们对民营航天公司还更有信心了。”

为何全球都热衷于要发射

液氧甲烷液体火箭？

近年来，甲烷火箭的发射失败不在少数，但为什么还要发展液氧甲烷发动机？

答案就在甲烷的燃烧性质与商业化火箭的发射需求中。

首先，甲烷是一种清洁推进剂。甲烷是一种有机化合物，分子式是CH4，是含碳量最小、含氢量最大的烃。甲烷在自然界的分布很广，是天然气、沼气、坑气等的主要成分。作为燃料，甲烷在氧气中燃烧的产物是二氧化碳和水，是一种清洁燃料，对于运载火箭而言也是一种清洁燃烧剂。

朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭

其次，甲烷的能量密度尚佳，在用作火箭燃烧剂时，气态甲烷首先需要进行液化，液态甲烷的沸点温度为-161.5摄氏度，密度约为0.42千克/立方分米（0.42吨/立方米），密度远高于液氢的0.0708千克/立方分米，低于RP-1煤油的0.81千克/立方分米，体积能量密度适中，装载相同质量推进剂贮箱大于煤油，远小于液氢。一般航空煤油的质量能量密度（比能量）为41.84~42.89兆焦/千克（MJ/kg），液氢的质量能量密度约为120兆焦/千克，液态甲烷的质量能量密度是50兆焦/千克，液态甲烷的比能量是煤油的116%、液氢的42%，比能量适中。在此基础上，液氧甲烷发动机的比冲也适中，理论比冲为355秒，高于液氧煤油发动机的344秒，低于液氢液氧发动机的445秒。

再次，甲烷还有极低的使用成本。在目前主流的推进剂当中，液氢的生产成本是最高的，单位生产成本达到500元/千克，其次是煤油，单位生产成本超过10元/千克，而液态甲烷的生产成本最低，仅有5元/千克。相较而言，液态甲烷的单位生产成本不到煤油的1/2，仅有液氢的1/100。（注：液氢、煤油、液态甲烷单位生产成本为我国2019年及以前的数据，同时具体成本世界各国区别明显）。

最后，甲烷天生更适于共底贮箱。在液氢/液氧、液氧/煤油、液氧/液态甲烷3组双组元推进剂当中，液氧/液态甲烷是燃烧剂和氧化剂温差最小的一组，其中液态甲烷的沸点是-161.5度，液氧的沸点是-182.96度，温区相近，温差仅有21.46度，设计使用共底贮箱相对简单。相反，液氢/液氧推进剂中，液氢的沸点达到-252.78度，比液氧-222.65度的凝点还低30.13度，液氧/煤油推进剂中，煤油的凝固点是－47度，液氧沸点比其低135.96度，对于采用这两组推进剂的火箭而言，需要使用绝热共底贮箱，生产工艺复杂、质量控制严格，还会增加火箭高度。