“朱雀三號”（遙一）運(yùn)載火箭

預(yù)計(jì)最早在北京時(shí)間2025年12月3日12:00，“朱雀三號”（遙一）運(yùn)載火箭將在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心藍(lán)箭航天液氧甲烷2號發(fā)射工位執(zhí)行首飛任務(wù)，此后火箭一級還將首次嘗試入軌級回收。作為一款由民營商業(yè)火箭公司研制的可復(fù)用大型液氧甲烷運(yùn)載火箭，在多重因素疊加之下使其備受關(guān)注，如何看待“朱雀三號”及其首飛？

中國可復(fù)用液氧甲烷火箭的代表

在世界航天領(lǐng)域，隨著地球軌道資源的深入開發(fā)和航天科技的進(jìn)步，計(jì)劃發(fā)射的航天器數(shù)量和質(zhì)量都在快速增長，而運(yùn)載火箭特別是大型運(yùn)載火箭能提供的發(fā)射機(jī)會有限。在以巨型低軌衛(wèi)星星座為代表航天工程規(guī)劃實(shí)施以后，數(shù)量巨大的星座衛(wèi)星排隊(duì)等待發(fā)射，星多箭少的矛盾更加突出，迫切需要大型運(yùn)載火箭提供低成本發(fā)射服務(wù)，而大型可復(fù)用液氧甲烷火箭則成為最優(yōu)選擇之一。

“朱雀三號”（遙一）運(yùn)載火箭

藍(lán)箭航天成立于2015年6月，是中國最早成立的民營商業(yè)火箭公司之一，其對標(biāo)太空探索技術(shù)公司（SpaceX），目標(biāo)打造可復(fù)用火箭?；诤蟀l(fā)的便利，其液體運(yùn)載火箭的研制跳過了液氧煤油路線，直接選擇了整體更優(yōu)的液氧甲烷路線。藍(lán)箭航天首先打造了一次性液體火箭“朱雀二號”，而后基于“朱雀二號”的主動力技術(shù)打造大型可復(fù)用甲烷火箭“朱雀三號”。

“天鵲-12A”噴管內(nèi)側(cè)試車之后的狀況

長期而言，在可復(fù)用火箭中，相較于液氧煤油動力路線，液氧甲烷動力路線是整體更優(yōu)的選擇，其燃燒劑甲烷具備一定的成本優(yōu)勢，但是最大優(yōu)勢還是關(guān)于重復(fù)使用間隔的時(shí)間成本優(yōu)勢。由于甲烷燃燒之后的結(jié)焦和積炭現(xiàn)象極為輕微，回收維護(hù)成本更低，更重要的是其回收復(fù)用周期更短，最快能實(shí)現(xiàn)回收即轉(zhuǎn)復(fù)用，單一模塊箭體能形成更高頻次發(fā)射能力，進(jìn)而推動發(fā)射成本的進(jìn)一步下降。

作為中國最早探索液氧甲烷動力的民營商業(yè)火箭公司之一，藍(lán)箭航天也是中國最早規(guī)劃研制可復(fù)用液氧甲烷火箭的公司之一，其傾力打造的“朱雀三號”已經(jīng)成為中國可復(fù)用液氧甲烷火箭的代表。而在“朱雀三號”改進(jìn)型投入運(yùn)營后，逐步滿足“大運(yùn)力、高頻次、低成本”的發(fā)射需求，最終將成為中國商業(yè)運(yùn)載火箭的主力型號。

中國最早實(shí)施入軌級回收的火箭之一

在世界首顆人造地球衛(wèi)星成功發(fā)射之后的半個(gè)世紀(jì)里，世界各航天大國（含實(shí)體）研制發(fā)展的主要是一次性運(yùn)載火箭，后由于發(fā)射需求的增長和技術(shù)的進(jìn)步，可復(fù)用火箭成為選項(xiàng)之一。早在20世紀(jì)末，中國就已經(jīng)密切關(guān)注世界可重復(fù)使用運(yùn)載火箭的發(fā)展態(tài)勢，21世紀(jì)初，中國展開了可復(fù)用火箭相關(guān)的技術(shù)探索，適度開展了重復(fù)使用運(yùn)載器的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。時(shí)至今日，在太空探索技術(shù)公司（SpaceX）把可復(fù)用火箭路線走通后，發(fā)展可復(fù)用火箭已經(jīng)是大勢所趨。

21世紀(jì)20年代開始，在前期技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，中國先后有多型可復(fù)用火箭立項(xiàng)研制，國有航天企業(yè)、商業(yè)航天企業(yè)齊頭并進(jìn)，就研制進(jìn)度而言，“朱雀三號”是走在最前面的幾個(gè)可復(fù)用型號之一。

“長征十二號甲”可復(fù)用液氧甲烷運(yùn)載火箭

當(dāng)前，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)，已有4型以可復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)打造的液體運(yùn)載火箭進(jìn)場準(zhǔn)備首飛，包括天兵科技的“天龍三號”、中科宇航的“力箭二號”、航天科技八院的“長征十二號甲”以及“朱雀三號”，其中“長征十二號甲”和“朱雀三號”一級具備嘗試入軌級回收的能力。

“朱雀三號”VTVL-1試驗(yàn)箭10千米垂直起降飛行試驗(yàn)

2024年，在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)，“朱雀三號”VTVL-1回收試驗(yàn)箭先后成功完成了350米低空垂直起降飛行試驗(yàn)（2024年1月19日）、10千米垂直起降飛行試驗(yàn)（2024年9月11日）。2024年6月23日，在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)，“長征十二號甲”龍行二號試驗(yàn)箭成功完成了12千米垂直起降飛行試驗(yàn)，2025年1月19日，龍行二號試驗(yàn)箭實(shí)施了中國首次75千米垂直起降飛行試驗(yàn)，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)海上濺落回收。兩型火箭的下一步目標(biāo)都是實(shí)現(xiàn)入軌和回收。

“獵鷹九號”發(fā)射及一級回收任務(wù)剖面圖

入軌級回收是一個(gè)難度極高的技術(shù)項(xiàng)目，是一項(xiàng)高空高速高精度遠(yuǎn)距離打靶。以“獵鷹九號”近地軌道（LEO）發(fā)射任務(wù)航區(qū)回收為例，回收船與發(fā)射工位的水平距離為300千米，一二級分離后一級下落點(diǎn)高度超過100千米、速度約2000米/秒（中國高速限速標(biāo)準(zhǔn)約33米/秒），在開始下落4分鐘后一級需要快速、精準(zhǔn)降落在寬度僅有幾十米的回收船甲板上，落點(diǎn)偏差需要控制在10米之內(nèi)，相當(dāng)于百米穿針的精度。

“朱雀三號”遙一火箭一級

為了實(shí)現(xiàn)火箭回收，火箭發(fā)動機(jī)需要具備多次點(diǎn)火能力（航區(qū)回收含起飛點(diǎn)火需3次點(diǎn)火）、深度變推力能力（調(diào)節(jié)區(qū)間大于50%～100%）、精準(zhǔn)調(diào)節(jié)推力能力（控制精度達(dá)到額定推力0.5%），如此才能快速精準(zhǔn)完成大的速度減量（從約2000米/秒到1米/秒）。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)高精度打靶，一級需要配備高水平制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)（GNC），包括制導(dǎo)部分：飛控計(jì)算機(jī)；導(dǎo)航部分：慣性測量裝置（陀螺儀、加速度計(jì)）；控制部分：姿控系統(tǒng)、 柵格舵，最終控制火箭一級按照設(shè)計(jì)飛行軌跡精準(zhǔn)調(diào)姿、平穩(wěn)降落。

預(yù)計(jì)在2025年12月，“長征十二號甲”將實(shí)施入軌首飛并回收一級。作為同期首飛的可復(fù)用甲烷火箭，“朱雀三號”將成為中國最早實(shí)施入軌級回收的火箭之一，一旦成功則有望成為中國入軌回收第一箭，這將是中國運(yùn)載火箭發(fā)展史上的標(biāo)志性事件，意味著中國運(yùn)載火箭開啟了從一次性到可復(fù)用的跨越。

成功首飛到能力形成距離不止“一公里”

本次“朱雀三號”首飛型號為基礎(chǔ)型，相較于改進(jìn)型，基礎(chǔ)型的起飛質(zhì)量更小、高度更低、運(yùn)力更小，基礎(chǔ)型全箭高66.1米，起飛質(zhì)量約570噸，起飛推力約770噸，非回收狀態(tài)近地軌道（LEO）運(yùn)力11.8噸，運(yùn)載系數(shù)2.1%，航區(qū)回收近地運(yùn)力8噸。在回收狀態(tài)下，“朱雀三號”基礎(chǔ)型的運(yùn)力僅相當(dāng)于“長征八號”，而在非回收狀態(tài)下，其運(yùn)力也僅相當(dāng)于“長征八號甲”和“長征十二號”。

“朱雀三號”基礎(chǔ)型與改進(jìn)型參數(shù)對比

顯而易見，“朱雀三號”基礎(chǔ)型僅為該系列火箭的過渡型號，主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定入軌發(fā)射及回收復(fù)用能力。參考“朱雀二號”的發(fā)展路徑，“朱雀三號”基礎(chǔ)型首先也只會小批量生產(chǎn)，邊打邊看、邊打邊改，至少要經(jīng)歷一次大的迭代，一級和二級主發(fā)動機(jī)分別由“天鵲-12A”和“天鵲-15A”替換為推力更大的“天鵲-12B”和“天鵲-15B”，最終形成目標(biāo)的近地21.3噸的大運(yùn)力。

“朱雀三號”由基礎(chǔ)型到改進(jìn)型的過渡將是一個(gè)不短的過程，期間“朱雀三號”既無法提供“大運(yùn)力”，也無法實(shí)施“高頻次、低成本”發(fā)射。而即便在改進(jìn)型推出之后，從成功到連續(xù)成功，再到實(shí)現(xiàn)高頻次發(fā)射，這個(gè)能力建設(shè)的過程也會是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，時(shí)間較長。所以，“朱雀三號”即便成功首飛，其距離市場期待的“大運(yùn)力、高頻次、低成本”發(fā)射服務(wù)還會有一段較長的距離，需要建立科學(xué)理性的認(rèn)識。

結(jié)語

在經(jīng)歷多年的技術(shù)積累過后，中國可復(fù)用運(yùn)載火箭正在進(jìn)入入軌飛行試驗(yàn)階段，多型火箭計(jì)劃于2025年至2026年實(shí)現(xiàn)入軌首飛，其中“星云一號甲”、“智神星一號”等多個(gè)型號將嘗試入軌級回收，“朱雀三號”是其中的代表之一。對于可復(fù)用火箭而言，首先還是實(shí)現(xiàn)成功發(fā)射，然后是實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定成功發(fā)射，之后才是成功回收復(fù)用和連續(xù)穩(wěn)定回收復(fù)用。所以，在“朱雀三號”首飛任務(wù)中，主要目標(biāo)也是成功入軌，兼顧實(shí)施入軌回收，成功入軌即為任務(wù)成功，對于回收可以期待但不要苛求，世界還沒有一步到位的先例。最后還是希望“朱雀三號”能夠順利飛天并平穩(wěn)返航。

作者：木蘭星舟