2025年7月，中科宇航公司在該司產(chǎn)業(yè)化基地舉行了“力箭二號”運載火箭首飛任務(wù)“攻堅戰(zhàn)”動員大會，“力箭二號”首飛就此進入沖刺階段，一型獨特的可復(fù)用火箭即將迎來首飛。

有望成為世界第一型實現(xiàn)集束回收的可復(fù)用運載火箭

“力箭二號”為中科宇航公司研制的中型低溫液體運載火箭，采用兩級半構(gòu)型，主體由芯一級、芯二級及兩枚芯一級模塊助推器構(gòu)成，起飛級為三芯并聯(lián)的3CBC結(jié)構(gòu)。

“力箭二號”芯一級模塊主動力配備3臺YF-102液氧煤油發(fā)動機，采用燃氣發(fā)生器循環(huán)，支持泵前雙向搖擺（±6°），海平面推力835千牛（約85噸），海平面比沖不小于275秒，燃燒室壓力8.5兆帕，推重比不小于130。芯二級主動力采用1臺YF-102V液氧煤油發(fā)動機即YF-102真空版，支持雙向搖擺（±5°），真空推力710千牛（約72噸），真空比沖330秒，可支持55%~100%深度推力調(diào)節(jié)，可重復(fù)啟動2次，推重比90。

“力箭二號”整箭高52米，箭體直徑3.35米，配備外部直徑4.2米、長度12.19米的全碳纖維復(fù)合材料輕質(zhì)整流罩，起飛質(zhì)量625噸，起飛推力766噸，近地軌道（LEO）運力12噸，500千米太陽同步軌道（SSO）運力8噸。

“力箭二號”設(shè)計目標為部分可重復(fù)使用運載火箭，其三芯并聯(lián)的起飛級設(shè)計可以實現(xiàn)集束回收，在芯一級第一和第三象限、左側(cè)（芯一級第二象限）助推器第二象限、右側(cè)（芯一級第四象限）助推器的第四象限各分布一個著陸腿，起飛級組合體支持回收復(fù)用20次以上。

當前，配備YF-102發(fā)動機的“力箭二號”依然為不可回收型號，要實現(xiàn)回收復(fù)用目標需要將一級發(fā)動機換成中科宇航在研的“力擎二號”液氧煤油發(fā)動機，后者采用燃氣發(fā)生器循環(huán)，支持泵后雙向搖擺，地面推力110噸，支持50%～100%深度變推力，起動次數(shù)3次。根據(jù)此前計劃，“力箭二號”可回收型號將于2028年實現(xiàn)首次回收。屆時，該箭有望成為世界第一型實現(xiàn)集束回收的可復(fù)用運載火箭。

基于成熟技術(shù)形成的即戰(zhàn)力

對于可復(fù)用運載火箭來說，最優(yōu)的構(gòu)型是單芯級構(gòu)型，運載效率最高、回收復(fù)用最便捷，但是迄今僅有太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的“獵鷹九號”實現(xiàn)了應(yīng)用發(fā)射及回收復(fù)用，可見單芯級可復(fù)用火箭研制難度較大、所需的技術(shù)積累較深。與此同時，相較于液氧煤油動力，液氧甲烷動力在結(jié)焦、積炭方面存在優(yōu)勢，使其成為可復(fù)用火箭主動力系統(tǒng)的更優(yōu)選擇，但是液氧甲烷發(fā)動機被選作火箭主動力的時間較短，同時雙低溫發(fā)動機的技術(shù)實現(xiàn)難度更大，迄今未有液氧甲烷運載火箭在入軌發(fā)射中實現(xiàn)回收復(fù)用。

相較于中國其它幾家頭部商業(yè)火箭公司，中科宇航研制可復(fù)用運載火箭的時間較晚，其第一型可復(fù)用運載火箭“力箭二號”的研制周期僅有2年時間，要在這么短的時間里打造一款目標實現(xiàn)回收復(fù)用的中型液體運載火箭，較優(yōu)的選擇是基于成熟技術(shù)進行研制，分步實現(xiàn)回收復(fù)用的目標。

成熟技術(shù)之一：直徑3.35米箭體。自“長征”系列運載火箭鼻祖“東風(fēng)五號”洲際彈道導(dǎo)彈開始，中國液體洲際彈道導(dǎo)彈就采用了直徑3.35米彈體，其后直徑3.35米箭體就成為了“長征”系列運載火箭芯級的標準規(guī)格產(chǎn)品，并沿用至今，相應(yīng)箭體生產(chǎn)技術(shù)成熟、生產(chǎn)規(guī)模較大、生產(chǎn)成本較低。而對于商業(yè)火箭而言，直徑3.35米箭體雖然不是最優(yōu)選擇，但卻是可以快速大規(guī)模獲取的標準規(guī)格產(chǎn)品，可以快速投入使用。

成熟技術(shù)之二：液氧煤油發(fā)動機。自新一代“長征”火箭開始，中國液體運載火箭使用液氧煤油發(fā)動機作為主發(fā)動機，誕生了以YF-100系列、YF-115系列為代表的液氧煤油發(fā)動機，經(jīng)過77發(fā)新一代“長征”火箭的飛行實踐，液氧煤油發(fā)動機技術(shù)已經(jīng)成為中國較為成熟的火箭動力技術(shù)，技術(shù)儲備較為充足、人才隊伍規(guī)模較大，為新型可復(fù)用液氧煤油發(fā)動機的研制提供了很好的技術(shù)基礎(chǔ)，距離目標更近、實現(xiàn)目標更快。

已有方案：運載火箭集束回收方案。在“力箭二號”之前，就有“長征八號R”可復(fù)用火箭方案采用集束回收，也是芯級捆綁兩枚助推器，區(qū)別在于前者將兩枚直徑2.25米助推器換成了直徑3.35米的芯一級模塊助推器。就此而言，“力箭二號”是“長征八號R”回收方案的繼承型號和優(yōu)化型號，通過提升火箭起飛量級和運載能力，增強火箭回收復(fù)用的實用價值。與此同時，“長征七號甲”火箭也已經(jīng)在實際發(fā)射任務(wù)中驗證了4枚助推器和芯一級組合體與芯二級集束分離的方案。這些都構(gòu)成了“力箭二號”采用集束回收方案的基礎(chǔ)。

目前，世界航天已經(jīng)進入大規(guī)模開發(fā)環(huán)繞地球軌道資源特別是近地軌道資源的階段，面對大規(guī)模星座組網(wǎng)發(fā)射需求，“力箭二號”要成為星座組網(wǎng)發(fā)射的即戰(zhàn)力，最優(yōu)的選擇是基于現(xiàn)有成熟技術(shù)加一部分新研技術(shù)，以快速形成一型具備較大運力的運載火箭。與此同時，基于成熟技術(shù)打造的運載火箭擁有更高的可靠性，這構(gòu)成“高頻次”連續(xù)穩(wěn)定發(fā)射的前提。

自建發(fā)射工位及總測廠房支持高頻次發(fā)射

面對商業(yè)航天發(fā)射需求，中國已經(jīng)規(guī)劃了海南文昌商業(yè)航天發(fā)射場、海陽東方航天港等發(fā)射場作為商業(yè)火箭發(fā)射基地，但是僅僅依靠通用工位，發(fā)射頻次是遠遠不夠的。以海南商發(fā)2號工位為例，其設(shè)計支持16次/年的發(fā)射頻率，但是其可以支持10多個火箭型號發(fā)射，顯然，對于商業(yè)火箭而言現(xiàn)有通用工位只能作為備份之用。

為了支持商業(yè)航天所需的“高頻次”發(fā)射，中科宇航在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗區(qū)為“力箭二號”火箭建設(shè)了專用發(fā)射工位及總裝測試廠房。“力箭二號”專用工位可支持該箭在“三平”測發(fā)模式下實施密集發(fā)射。“力箭”火箭總裝測試廠房全面覆蓋火箭總裝測試、衛(wèi)星總裝測試、火箭批量存儲、遠程測試、動力輔助等核心功能，主要用于完成火箭和衛(wèi)星出廠進入發(fā)射場后的貯存、總裝測試、星箭對接、整體轉(zhuǎn)運等射前準備工作。此外，廠房可實現(xiàn)“發(fā)射一發(fā)，備份一發(fā)”的滾動備份發(fā)射模式。

依托“力箭”火箭總裝測試廠房以及“力箭二號”專用發(fā)射工位，中科宇航全面構(gòu)建了自主可控的商業(yè)航天發(fā)射體系，可支持實現(xiàn)商業(yè)航天所需的“高頻次”發(fā)射。

五芯并聯(lián)大箭“力箭二號重型”

在中國規(guī)劃發(fā)展的可復(fù)用火箭當中，“力箭二號”基本型是為數(shù)不多的中型運載火箭，在面對衛(wèi)星星座小型衛(wèi)星批量組網(wǎng)發(fā)射時，單發(fā)火箭還能提供較大批量組網(wǎng)發(fā)射服務(wù)，而在面對“星網(wǎng)”等噸級星座衛(wèi)星批量組網(wǎng)發(fā)射時，就需要運力更強大的型號，比如“力箭二號重型”。

與俄羅斯“安加拉”系列運載火箭相似，“力箭二號”系列通過調(diào)整芯級助推的數(shù)量，可以形成不同運力的型號。在“力箭二號”基本型三芯并聯(lián)（3CBC）基礎(chǔ)上增加兩枚芯級助推器，形成五芯并聯(lián)（5CBC）的大型火箭“力箭二號重型”，并對五芯并聯(lián)的起飛級進行集束回收、復(fù)用，可重復(fù)使用超過20次。

“力箭二號重型”整箭高57米，起飛質(zhì)量1021噸，可選配外部直徑4.2米和直徑5.2米整流罩，近地軌道（LEO）運力22噸，500千米太陽同步軌道（SSO）運力15噸。從運力來說，“力箭二號重型”與在研的“天龍三號”和“朱雀三號”處于同一水平，擁有20噸級的“大運力”，將成為“星網(wǎng)”（中國星網(wǎng)星座/衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座）大規(guī)模組網(wǎng)發(fā)射的主力箭型。

與此同時，中科宇航通過全面構(gòu)建包括發(fā)射場總裝測試廠房、發(fā)射工位在內(nèi)的商業(yè)航天發(fā)射體系，將支持“力箭二號重型”實現(xiàn)每年60次的“高頻次”發(fā)射。而通過多次回收復(fù)用，“力箭二號重型”將真正實現(xiàn)“低成本”發(fā)射。憑借“大運力、高頻次、低成本”的特點，“力箭二號重型”將進入中國商業(yè)航天大型可重復(fù)使用運載火箭主賽道，成為中國構(gòu)建空天信息網(wǎng)絡(luò)的重要基礎(chǔ)裝備。

總體而言，為了形成星座組網(wǎng)的即戰(zhàn)力，中科宇航在研制“力箭二號”方面也是做出取舍的，基于成熟技術(shù)能夠快速研制出具備高可靠性特點的運載火箭，但是卻犧牲了運載效率。“力箭二號”擁有大型火箭的體量，卻只有中型火箭的運力，主要原因之一在于其沿用了直徑3.35米箭體，使得箭體空間利用效率受限、結(jié)構(gòu)系數(shù)偏高，芯一級模塊能安裝的主發(fā)動機更少，而如果采用直徑3.8米箭體，就能并聯(lián)安裝更多的主發(fā)動機，這無疑將帶來運力的大幅提升。

雖然，“力箭二號”系列運載火箭的研制采用的并非最優(yōu)方案，但是商業(yè)火箭的競爭還是綜合實力的競爭。中科宇航是有著濃厚國家隊背景的商業(yè)航天企業(yè)，這家中科院系的企業(yè)曾長期被歸類為商業(yè)航天國家隊，這會使其成為國家航天發(fā)射項目的優(yōu)先選擇之一。在研制過程中，“力箭二號”就已成為空間站“輕舟”貨運飛船專屬發(fā)射火箭，與此同時，距離首飛更遠的“力箭二號重型”已經(jīng)被選定為“星網(wǎng)”發(fā)射的主力箭型之一。顯而易見，“自帶資源”的“力箭二號”系列火箭的發(fā)射訂單將是有保障的。

按計劃，“力箭二號”火箭將于2025年第四季度首飛，中國巨型衛(wèi)星星座組網(wǎng)將迎來迫切需求的即戰(zhàn)力，一型運力較大、可靠性較高的中型液體運載火箭。此后，“力箭二號”將通過換裝可復(fù)用發(fā)動機逐步實現(xiàn)回收復(fù)用，并擴展運力更大的型號“力箭二號重型”，最終實現(xiàn)以星座組網(wǎng)需求為代表的商業(yè)航天所需的“大運力、高頻次、低成本”運載火箭發(fā)射服務(wù)。

作者：木蘭星舟