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浙产“朱雀”刚拿下的全球第一，为人类梦想千年的通天塔再砌一砖

2023-07-12 10:52:14 来源：潮新闻客户端

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潮新闻客户端记者屠晨昕徐坊

(资料图)

天和核心舱发射长曝光轨迹。图源视觉中国

数千年来，人类梦寐以求一座“通天塔”，可以如登塔一般快捷地抵达“手可摘星辰”的天上。

《从地球到月球》里的超级大炮、《流浪地球II》里的太空电梯、《地球大炮》里贯穿地心的巨型电磁线圈炮……为了低成本、大规模地进入太空，脑洞各种大开。如果一国率先获得超低成本航天发射手段，将在未来大航天时代占得绝对主动。

2023年7月12日9时00分，民营航天公司蓝箭航天自主研发的朱雀二号遥二火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，按程序完成了飞行任务，发射圆满成功，成为全世界第一枚成功发射入轨的液氧甲烷运载火箭。

这段话，让你不明觉厉，还是觉得平淡无奇？

事实上，这枚浙产运载火箭的成功，很可能是为人类未来那座“通天塔”又砌上了重要的一砖一瓦。

因为，可重复使用的液氧甲烷火箭，正是当前建成“通天塔”最现实可行的途径。各国在此赛道上的竞争日趋白热化，以SpaceX为首的中美大量商业火箭公司均押重注于此。

从浙江大地飞向太空的“中国朱雀”，是在一众美国甲烷火箭“围追堵截”下夺得这个全球第一的。看看这些对手何等强大——马斯克SpaceX的星舰、贝索斯蓝色起源的新格伦、波音洛马合资公司ULA的火神半人马，还有相对论空间的人族1号、火箭实验室的中子号等。

潮新闻记者采访了蓝箭航天CEO张昌武及多位航天专家，为你解读这个“全球第一”背后的星辰大海。

“运力、效率、价格，朱雀二号要追齐现在的猎鹰9号”

很多人还对4月20日SpaceX“星舰”那次发射记忆犹新。马斯克那枚史上最强火箭在万众瞩目中点火起飞，却在升空后不久失控下落，3分钟时自毁爆炸。最大高度仅为39公里，远未到100公里的卡门线（太空边缘）。

此前在3月22日，世界首枚全3D打印火箭人族一号，同样发射失败。

接连两次失败，使美国失去了液氧甲烷火箭首发成功的历史机会。

事实上，早在2022年12月14日，朱雀二号遥一火箭在酒泉进行了一次发射，一级、二级主机正常，但因二级游机工作异常，卫星未能进入预定轨道，发射失利。

必须强调的是，这仅是中国航天民企的首次液体火箭发射，就直接挑战全球航天最前沿的液氧甲烷动力，只差一丢丢就成功了，只差一丢丢就是全球第一。

朱雀二号遥二火箭顺利入轨

火箭可回收重复使用+液氧甲烷动力技术，这一通向大航天时代的“王炸组合”，美国首先拿下了前者，而中国首先拿下了后者。

事实上，某种程度上蓝箭比SpaceX更有勇气。马斯克在其拳头产品“猎鹰9”火箭上使用的是NASA成熟技术转移的“梅林”液氧煤油发动机，“猎鹰9”的回收复用也一直采用这种其实不太适合重复使用的煤油机。等各方面成熟后，SpaceX才着手研发技术复杂的“猛禽”液氧甲烷发动机。蓝箭则是从零开始摸索研发全新的甲烷发动机。

即便如此，成立于2002年的SpaceX在9年后才实现主力火箭猎鹰9号的首次发射，而蓝箭从2015年成立到去年首度发射朱雀二号，只用了7年。

张昌武透露，明年朱雀二号将面向市场小批量交付，实现3-4次发射，连续三年发射量翻番。而且，已启动可重复使用火箭项目，“我们计划2025年把它推起来”。他很自信：“未来朱雀二号要追齐猎鹰9号现在的能力，包括运力、效率、价格。”

来自中国民间、来自浙江大地的这股子“敢为天下先”的闯劲，大家感受一下。

蓝箭航天供图

降降降，十倍百倍地降低火箭成本

时至今日，航天更像是在实验室里搞科研，而不是能赚钱的产业。科研可以把几个航天员送上月球，插个国旗、带回点土壤，仅此而已。火箭、卫星、飞船一直没有实现大规模量产，更别说把几万人送上月球、送上火星。

全世界的太空经济都面临同一个问题：成本。火箭高昂的发射成本，是阻碍人类大规模进入太空的“拦路虎”。

人类航天起源于冷战需要，美苏都想用航天证明自己的制度优越性，都凭借举国体制不惜血本你追我赶，使得卫星发射、载人航天、登月成了一个个烧钱的“面子工程”。

航天想要真正变成一个产业，涌入到航天的钱应该来自于市场，而且要形成完整的商业闭环，为用户创造价值。

长期以来，阻碍全球航天产业化的重要原因就一个字——贵。因为航天发射昂贵导致商业失败的典型案例，有摩托罗拉的铱星计划——发射由77颗卫星组成的星座，让用户可在全球任何地方打电话。美国的德尔塔II号，俄罗斯的质子K，我国的长二丙改火箭，共同承担了铱星的发射任务。

1998年11月1日，摩托罗拉正式将铱星系统投入使用时，依托地面基站的廉价手机已完全占领市场。铱星项目耗资达50亿美元，导致使用价格非常昂贵，到1999年铱星公司才积累了一万名客户，亏损巨大，连借款利息都还不起，只得宣布破产。

1990年代，无数投资人在航天领域亏掉了底裤，当时的世界首富比尔·盖茨就亏了很多钱，后来发誓再也不碰航天了。

当地时间7月9日晚上11点58分，猎鹰9号火箭在卡纳维拉尔角发射了22颗“星链”卫星，这是该枚一级火箭第16次发射，创造了纪录。图源视觉中国

打破这一局面的是马斯克，他创办SpaceX的目的就是要降成本，十倍百倍地降。他发现，一次性使用的燃料只占火箭成本的5‰，而火箭箭体发射一次就报废了，于是开始发展可回收复用的火箭。箭体材料主要是铝合金、钛、铜和碳纤维，这些也只占火箭成本的2%。这说明，传统的实验室模式的投出产出比实在太低了。

于是，马斯克在生产制造环节做了大量革新，如同福特当年搞汽车流水线一样。传统国营部门最重视成功率，采用大量昂贵的定制零部件，导致航天器价格贵上了天。但马斯克对成功率没有那么执着，他用互联网思维造火箭，小步快跑、快速迭代。一次次“烟花秀”中，猎鹰9号可复用火箭诞生了。就在2天前的7月10日，猎鹰9号创造了单枚一级重复使用16次的新纪录。

马斯克还大胆采用普通商用工业元器件，尽管不能像航天级元器件那样能扛低温、扛高热、扛辐射，但胜在便宜量又足。他的对策是同一种元器件搞多个备份，提高冗余度，或者从一堆元器件里调出性能媲美“航天级”的优质货装上火箭。他还改进了火箭生产流程，“梅林”发动机已实现12小时出厂一台，一年能造700台，足够装备77枚猎鹰9号火箭。

国内发射一颗百公斤级小卫星一般要花几千万元人民币，而SpaceX把这个价格降到100万美元以内。马斯克还立了Flag，要把每公斤发射成本从1000美元降到10美元。

2022年12月14日，朱雀二号遥一火箭在酒泉发射瞬间。图源央视新闻

你家管道煤气里的甲烷，凭啥站上商业航天C位？

根据燃料不同，火箭可分为固体火箭和液体火箭。航天发射主流是液体火箭，当前主要是液氢液氧、液氧煤油、液氧甲烷三种。在《中国航天》执行主编张京男眼里，液氧甲烷是当前火箭发动机的最终状态。

为什么是甲烷（CH4）？因为太香了。“液氧甲烷是目前可复用火箭最理想的动力，没有之一，而火箭的复用代表着人类航天未来发展方向。”浙江大学航空航天学院教授王慧泉告诉潮新闻记者。

第一，液氧甲烷推进效率不错，理论比冲355秒，低于氢氧但高于液氧煤油。简单科普一下，比冲指1公斤燃料推动1公斤重量能维持的时间，是火箭发动机的头号性能指标。

第二，燃烧结焦少，发射后管子更干净，修复比煤油发动机省事省钱多了，这一点最适合回收重复使用。

第三，能量密度低于液氢但高于煤油，发动机喷口直径小，结合“泵后摆”技术能大幅减小发动机体积和重量，能在箭体里塞下更多发动机，大大增强火箭推力。

第四，极其便宜，甲烷遍地都是，可以用你家天天在烧的天然气提纯获取，每公斤成本才5块钱，是液氢的1/100！也不到煤油的一半，堪称“白菜价”。

第五，甲烷沸点（-162℃）与液氧沸点（-183℃）相差才21℃，而煤油是常温的，液氢沸点低到-253℃，液氧和甲烷贮箱间的隔热更省事，储存方便，又省钱了。

第六，等量甲烷燃烧所需的氧化剂少于煤油，这样携带的液氧就更少，减轻火箭的重量和体积，又双叒叕省下一大笔钱。

第七，甲烷可以在外星获取，比如火星上可以直接制备甲烷，土卫六、冥王星也有大量甲烷，为人类飞向深空提供一座座“加油站”。