“長征十二號”遙四運(yùn)載火箭

北京時間2025年12月12日上午，“長征十二號”遙四運(yùn)載火箭從海南商業(yè)航天發(fā)射場發(fā)射升空，隨后成功將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)低軌第16組衛(wèi)星送入近地軌道。本次任務(wù)是中國首款直徑3.8米火箭“長征十二號”的第4次發(fā)射，同時，在首飛僅僅13個月以后，該箭后續(xù)型號“長征十二號甲”也將迎來首飛，這將是新一代“長征”運(yùn)載火箭在動力類型、重復(fù)使用能力、研制模式上的一次重大跨越。

新一代長征火箭首個液氧甲烷型號

本世紀(jì)初，中國基于“一個系列、兩種發(fā)動機(jī)、三個模塊”的總體發(fā)展思路以及“通用化、系列化、組合化”的設(shè)計(jì)思想打造了新一代“長征”運(yùn)載火箭，發(fā)展了海平面推力50噸級的液氫液氧發(fā)動機(jī)（YF-77）和海平面推力120噸級的煤油液氧發(fā)動機(jī)（YF-100系列），后者構(gòu)成了新一代“長征”火箭動力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，確立了新一代“長征”火箭液氧煤油動力路線。隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的變化，液氧甲烷動力正在成為新一代“長征”火箭主動力的新選擇，“長征”火箭即將迎來首個液氧甲烷型號“長征十二號甲”。

“長征十二號甲”為中國航天科技集團(tuán)八院研制的中型全低溫液體運(yùn)載火箭，采用簡潔的兩級串聯(lián)構(gòu)型，主動力全部采用液氧甲烷推進(jìn)劑。該箭主要用于近地軌道巨型衛(wèi)星星座大規(guī)模批量組網(wǎng)發(fā)射任務(wù)。

“長征十二號甲”一級配備7臺“龍?jiān)啤保↙Y-70）液氧甲烷發(fā)動機(jī)，采用燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)，泵后雙向搖擺（±8度），混合比2.81（可調(diào)節(jié)±0.3），單臺海平面推力約80噸（785千牛），推重比110，海平面比沖293.9秒。二級配備1臺YF-209真空型液氧甲烷發(fā)動機(jī)（YF-209V），采用燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)，泵后雙向搖擺（±8度），真空推力96噸，推重比80，真空比沖353秒。

“長征十二號甲”全箭高70米左右，箭體直徑3.8米，可選配直徑4.2米和直徑5.2米整流罩，起飛質(zhì)量450噸左右，高度200千米近地軌道（LEO）運(yùn)載能力12噸，高度700千米太陽同步軌道（SSO）運(yùn)載能力7.3噸。

相較于“長征十二號”，“長征十二號甲”起飛質(zhì)量略大，運(yùn)力小幅增長。通過將主動力替換為液氧甲烷發(fā)動機(jī)，“長征十二號甲”推進(jìn)劑成本更低、更清潔，可以拉低單位發(fā)射成本。但這些并不構(gòu)成新一代“長征”火箭使用液氧甲烷發(fā)動機(jī)的充分理由，真正促成新一代“長征”火箭主動力從液氧煤油發(fā)動機(jī)跨越到液氧甲烷發(fā)動機(jī)的是更優(yōu)的復(fù)用能力。

新一代長征火箭首飛可復(fù)用型號

（世界時）2015年12月22日，在“獵鷹九號”運(yùn)載火箭完成近地軌道一箭多星發(fā)射任務(wù)后，一級（B1019）返場回收獲得成功，開啟了世界運(yùn)載火箭回收復(fù)用的時代。此后數(shù)年，“獵鷹九號”一級實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定回收復(fù)用，現(xiàn)已形成了超過100次/年“高頻次”發(fā)射能力，單位發(fā)射成本壓降至5000美元/千克以內(nèi)。自（世界時）2019年5月24日開啟組網(wǎng)發(fā)射迄今，“獵鷹九號”已經(jīng)將超過10000顆“星鏈”衛(wèi)星送入近地軌道，充分展現(xiàn)了支持巨型低軌星座組網(wǎng)需要一型什么樣的運(yùn)載火箭。

隨著近地軌道資源的開發(fā)和有限軌道資源的爭奪，中國規(guī)劃了以“星網(wǎng)”、“千帆”為代表的巨型低軌通信衛(wèi)星星座，數(shù)以萬計(jì)的星座衛(wèi)星等待發(fā)射，而新一代“長征”火箭現(xiàn)役型號均為一次性火箭，發(fā)射頻次不夠高、發(fā)射成本不夠低，在組網(wǎng)初期可以成為短缺的即戰(zhàn)力，但最終還得發(fā)展大型可重復(fù)使用運(yùn)載火箭，以實(shí)現(xiàn)“大運(yùn)力、高頻次、低成本”發(fā)射，構(gòu)成巨型星座組網(wǎng)的持久戰(zhàn)力。

發(fā)展可重復(fù)使用運(yùn)載火箭，有三種動力路線可選：液氫液氧、液氧煤油、液氧甲烷。按照技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度（由高到低）排列為：液氫液氧、液氧甲烷、液氧煤油；按照發(fā)動機(jī)比沖排列為：液氫液氧、液氧甲烷、液氧煤油；按照面推比排列為：液氧煤油、液氧甲烷、液氫液氧；按照使用成本排列為：液氫液氧、液氧煤油、液氧甲烷；按照推進(jìn)劑燃燒潔凈度排列為：液氫液氧、液氧甲烷、液氧煤油。由于液氫液氧推進(jìn)劑密度比沖最小，導(dǎo)致貯箱體積最大，且成本最高、面推比最低、技術(shù)難度最大，使得液氫液氧動力在一開始就退出了可復(fù)用火箭一級主動力的主流方案。

相較于液氧煤油動力，液氧甲烷動力在推進(jìn)劑成本、發(fā)動機(jī)比沖存在一定程度的優(yōu)勢，但優(yōu)勢幅度不夠大，后者最大的優(yōu)勢在于推進(jìn)劑的燃燒潔凈度，使用過程中發(fā)動機(jī)結(jié)焦和積炭現(xiàn)象較為輕微，維護(hù)需求低，最快可實(shí)現(xiàn)回收即復(fù)用。與此同時，中國液氧煤油動力具有成熟的技術(shù)基礎(chǔ)和研制經(jīng)驗(yàn)，在基礎(chǔ)上研制可復(fù)用火箭能夠更快實(shí)現(xiàn)從成功到成熟，更快形成批量發(fā)射能力。因此，中國可復(fù)用火箭采用了液氧煤油動力和液氧甲烷動力路線并行的策略，既滿足當(dāng)下又兼顧長遠(yuǎn)。

目前，新一代“長征”火箭已經(jīng)立項(xiàng)研制了多個單芯級可復(fù)用型號，包括“長征十號甲”、“長征十號乙”、“長征十二號甲”、“長征十二號乙”等型號，其中“長征十二號甲”的研制進(jìn)度最靠前，將成為新一代“長征”可復(fù)用火箭的首飛型號，這將是新一代“長征”火箭的一大步。

采用商業(yè)模式打造可復(fù)用火箭

不同于新一代“長征”運(yùn)載火箭現(xiàn)役型號，“長征十二號甲”主動力選型突破了國有系統(tǒng)供應(yīng)鏈的界限，創(chuàng)新采用了商業(yè)航天企業(yè)的貨架產(chǎn)品。

“龍?jiān)啤保↙Y-70）液氧甲烷發(fā)動機(jī)示意圖

“長征十二號甲”一級配備的“龍?jiān)啤保↙Y-70）液氧甲烷發(fā)動機(jī)為商業(yè)航天企業(yè)九州云箭研制的可復(fù)用火箭發(fā)動機(jī)，可用作中大型可復(fù)用液體運(yùn)載火箭的一級主推力。“龍?jiān)啤本邆?0%-100%深度變推力能力、（單次任務(wù)）不小于3次的多次啟動能力，可重復(fù)使用次數(shù)不小于50次。與此同時，作為世界可復(fù)用火箭的后來者，“長征十二號甲”利用后發(fā)優(yōu)勢博采眾長，其箭體配備了“獵鷹九號”已經(jīng)成熟應(yīng)用的可展收著陸腿、噴氣姿控系統(tǒng)、可展收柵格舵，以實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制和著陸支撐，并配備了“新格倫”采用的尾部邊條翼設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)氣動減速，減少動力減速所需的推進(jìn)劑。

基于商業(yè)供應(yīng)鏈貨架產(chǎn)品集成打造運(yùn)載火箭是國際運(yùn)載火箭研制的通行做法，比如美國的“阿特拉斯5”、“安塔瑞斯”Block 1和Block 1改進(jìn)型的芯一級主動力全部來自俄羅斯。對于運(yùn)載火箭而言，動力系統(tǒng)是關(guān)鍵系統(tǒng)，研制周期很長，如果可以選擇貨架產(chǎn)品，則可以大幅壓縮研制周期，快速形成發(fā)射能力。

通過采用商業(yè)航天企業(yè)的貨架產(chǎn)品，“長征十二號甲”可以突破國有系統(tǒng)供應(yīng)鏈研制一級主動力的周期約束，加快國家隊(duì)可復(fù)用火箭的研制進(jìn)度，為后續(xù)可復(fù)用型號的研制突破回收關(guān)鍵技術(shù)、積累研制經(jīng)驗(yàn)。

國家隊(duì)挑戰(zhàn)首飛即回收

2025年12月3日中午，在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)，“朱雀三號”運(yùn)載火箭成功首飛。期間，一二級分離后一級嘗試進(jìn)行航區(qū)回收，在最后階段因一級發(fā)動機(jī)失效而功敗垂成。這是中國運(yùn)載火箭的首次入軌級回收，接下來，國家隊(duì)也將挑戰(zhàn)首飛即回收。

預(yù)計(jì)最早在2025年12月23日上午，“長征十二號甲”將在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)實(shí)施首飛，并嘗試對一級進(jìn)行航區(qū)回收。這是新一代“長征”火箭回收型號的首飛，也是新一代“長征”火箭首次入軌級回收。

在此之前，“長征十二號甲”已經(jīng)完成了低空和高空垂直起降飛行試驗(yàn)。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，在海陽東方航天港，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)，計(jì)劃實(shí)現(xiàn)海上濺落回收，這是中國運(yùn)載火箭首次75千米級垂直起降飛行試驗(yàn)。而在過去數(shù)年間，“長征十二號甲”研制方中國航天科技集團(tuán)八院利用常溫液體火箭一級配備柵格舵進(jìn)行了多次精準(zhǔn)落區(qū)控制，積累了大量的火箭回收數(shù)據(jù)。

就入軌級回收而言，作為國家隊(duì)可復(fù)用火箭的先鋒，“長征十二號甲”比起民營商業(yè)企業(yè)可復(fù)用型號準(zhǔn)備得更充分，首次回收嘗試成功的可能性將明顯更高。一旦成功，將成為中國首個成功實(shí)現(xiàn)入軌回收的運(yùn)載火箭，也將創(chuàng)造世界可復(fù)用火箭首次入軌回收即成功的紀(jì)錄。

結(jié)語

在趨勢的引領(lǐng)下和需求的驅(qū)動下，新一代“長征”火箭開啟了由一次性到可復(fù)用的跨越，“長征十二號甲”誕生在此背景下。該箭是采用商業(yè)模式、基于現(xiàn)有技術(shù)成果快速打造的即戰(zhàn)力。憑借國家隊(duì)的技術(shù)實(shí)力，其將能更快地形成“高頻次、低成本”發(fā)射能力，以解巨型星座組網(wǎng)燃眉之急。

作為中型火箭，“長征十二號甲”無法提供急需的“大運(yùn)力”，這就使得該箭只會是一個解決有無的過渡型號。中國航天科技集團(tuán)商業(yè)火箭有限公司正在研制直徑4.4米的“長征十二號乙”，其將成為支持巨型星座組網(wǎng)的主力液氧煤油大箭。

“長征十二號甲”是新一代“長征”運(yùn)載火箭可復(fù)用型號的首飛箭型，是“長征”火箭可復(fù)用型號的先鋒和開拓者，其一旦成功入軌并成功回收，意義將超越可復(fù)用技術(shù)突破的范疇，將極大激勵和鼓舞后續(xù)型號的研制和試飛。預(yù)祝“長征十二號甲”入軌首飛順利圓滿，一級回收精準(zhǔn)平穩(wěn)。

作者：木蘭星舟