21世纪经济报道记者李果成都报道
7月12日9时,全球首枚液氧甲烷火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,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。
航天专家木森对21世纪经济报道记者表示,以液氧甲烷作为推进剂,具备低成本、低污染、高效率等特点,国外如SpaceX等火箭公司皆有相关发射试验,但均以失败告终。随着此次成功发射,相信将推动液氧甲烷火箭的商用步伐,并为下阶段的可复用火箭研制打下了坚实的基础。
全球首枚液氧甲烷火箭发射成功
新发射的火箭名为“朱雀二号”,由国内民营火箭运载企业——蓝箭航天空间科技股份有限公司(下简称“蓝箭航天”)自主研制,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。
此次朱雀二号所引发的高度关注,是由于在推进剂上采用了液氧甲烷作为燃料。木森告诉21世纪经济报道记者,火箭燃料包括固态与液态两类,随着火箭可回收技术的发展,液态燃料的研发在近几年获得重视。在液态燃料中,较为成熟的技术为液氧煤油,而液氧甲烷在此之前并未有成功发射经历。
进一步讲,尽管燃料成本占整个发射费用的比重非常低,但使用液氧甲烷作为燃料,具有制取方便、易存储、性能好、污染小、不易在发动机内部结焦积碳等特点,在全球对生态环境愈发重视,以及商业航天将重复发射火箭作为行业发展趋势的背景下,液氧甲烷优势明显。
21世纪经济报道记者注意到,西安航天动力研究所撰写的《我国液氧甲烷发动机技术发展概述》一文中,亦介绍了液氧甲烷的优势:甲烷推进剂可从天然气、油田气、可燃冰等中分离,来源广泛、价格便宜;液氧和甲烷推进剂温度相近,使得火箭易于采用共底贮箱方案以提高结构效率;在烃类推进剂中,甲烷的结焦温度比煤油更高,更高的结焦温度使得再生冷却推力室性能具有更大提升空间;甲烷冷却性能好,适用于全流量补燃循环方案,能够兼顾高性能和重复使用需求。
利用火星甲烷为燃料成为可能
但要使得液氧甲烷火箭成功发射,关键在于发动机和箭体具备稳定工作能力,2022年12月,蓝箭航天曾进行朱雀二号首次飞行试验任务。当时火箭一级、二级主机飞行正常,二级游机工作异常,发射任务最终失利。此外,美国知名商业航天公司——SpaceX的液氧甲烷火箭发射任务亦以失败告终。
因此,木森表示,“7月12日蓝箭航天成功发射全球首枚液氧甲烷火箭,最值得庆贺的是朱雀二号火箭系统,尤其是天鹊系列液氧甲烷发动机获得了成功验证,尽管此次并非商业发射任务,但相信朱雀系列的运载火箭将很快能为市场方提供发射服务。”
蓝箭航天董事长兼CEO张昌武透露,蓝箭航天预计在2024年将该火箭投入商业运用,并基于该液氧甲烷火箭系统启动可重复使用火箭项目,预计于2025年取得重大进展。
我国商业航天自2015年起步,2018年开始蓬勃发展,并诞生了包括蓝箭航天、零壹空间、星际荣耀、深蓝航天、星途探索等商业航天公司,并在近几年进行了一系列的试验或商业火箭发射任务,如据商业航天产业服务平台——“未来宇航”发布的《2022年中国商业航天产业投资报告》显示,2022年中国研制发射航天器数量共计185颗,其中商业卫星发射数量100颗,占年度航天器发射数量的54%,覆盖商业通信、遥感、导航、技术验证等多个领域。
而更大胆的设想在于,由于目前已证明火星上存在甲烷,若液氧甲烷火箭在未来的应用进一步成熟,这为能够在火星上设立中继站,通过相关方式在火星上获取液氧甲烷为燃料而进行深空探索,奠定了现实基础。