“朱雀三號”（遙一）運載火箭

預計最早在北京時間2025年12月3日12:00，“朱雀三號”（遙一）運載火箭將在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心藍箭航天液氧甲烷2號發(fā)射工位執(zhí)行首飛任務，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用大型液氧甲烷運載火箭，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)和航天科技的進步，計劃發(fā)射的航天器數(shù)量和質(zhì)量都在快速增長，而運載火箭特別是大型運載火箭能提供的發(fā)射機會有限。在以巨型低軌衛(wèi)星星座為代表航天工程規(guī)劃實施以后，數(shù)量巨大的星座衛(wèi)星排隊等待發(fā)射，星多箭少的矛盾更加突出，迫切需要大型運載火箭提供低成本發(fā)射服務，而大型可復用液氧甲烷火箭則成為最優(yōu)選擇之一。

“朱雀三號”（遙一）運載火箭

藍箭航天成立于2015年6月，是中國最早成立的民營商業(yè)火箭公司之一，其對標太空探索技術(shù)公司（SpaceX），目標打造可復用火箭。基于后發(fā)的便利，其液體運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)于重復使用間隔的時間成本優(yōu)勢。由于甲烷燃燒之后的結(jié)焦和積炭現(xiàn)象極為輕微，回收維護成本更低，更重要的是其回收復用周期更短，最快能實現(xiàn)回收即轉(zhuǎn)復用，單一模塊箭體能形成更高頻次發(fā)射能力，進而推動發(fā)射成本的進一步下降。

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，藍箭航天也是中國最早規(guī)劃研制可復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)成為中國可復用液氧甲烷火箭的代表。而在“朱雀三號”改進型投入運營后，逐步滿足“大運力、高頻次、低成本”的發(fā)射需求，最終將成為中國商業(yè)運載火箭的主力型號。

中國最早實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)射之后的半個世紀里，世界各航天大國（含實體）研制發(fā)展的主要是一次性運載火箭，后由于發(fā)射需求的增長和技術(shù)的進步，可復用火箭成為選項之一。早在20世紀末，中國就已經(jīng)密切關(guān)注世界可重復使用運載火箭的發(fā)展態(tài)勢，21世紀初，中國展開了可復用火箭相關(guān)的技術(shù)探索，適度開展了重復使用運載器的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。時至今日，在太空探索技術(shù)公司（SpaceX）把可復用火箭路線走通后，發(fā)展可復用火箭已經(jīng)是大勢所趨。

21世紀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用火箭立項研制，國有航天企業(yè)、商業(yè)航天企業(yè)齊頭并進，就研制進度而言，“朱雀三號”是走在最前面的幾個可復用型號之一。

“長征十二號甲”可復用液氧甲烷運載火箭

當前，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心東風商業(yè)航天創(chuàng)新實驗區(qū)，已有4型以可復用標準打造的液體運載火箭進場準備首飛，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試驗箭10千米垂直起降飛行試驗

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

“獵鷹九號”發(fā)射及一級回收任務剖面圖

入軌級回收是一個難度極高的技術(shù)項目，是一項高空高速高精度遠距離打靶。以“獵鷹九號”近地軌道（LEO）發(fā)射任務航區(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高度超過100千米、速度約2000米/秒（中國高速限速標準約33米/秒），在開始下落4分鐘后一級需要快速、精準降落在寬度僅有幾十米的回收船甲板上，落點偏差需要控制在10米之內(nèi)，相當于百米穿針的精度。

“朱雀三號”遙一火箭一級

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

預計在2025年12月，“長征十二號甲”將實施入軌首飛并回收一級。作為同期首飛的可復用甲烷火箭，“朱雀三號”將成為中國最早實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，這將是中國運載火箭發(fā)展史上的標志性事件，意味著中國運載火箭開啟了從一次性到可復用的跨越。

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，相較于改進型，基礎(chǔ)型的起飛質(zhì)量更小、高度更低、運力更小，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）運力11.8噸，運載系數(shù)2.1%，航區(qū)回收近地運力8噸。在回收狀態(tài)下，“朱雀三號”基礎(chǔ)型的運力僅相當于“長征八號”，而在非回收狀態(tài)下，其運力也僅相當于“長征八號甲”和“長征十二號”。

“朱雀三號”基礎(chǔ)型與改進型參數(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，主要目標是實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定入軌發(fā)射及回收復用能力。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”，最終形成目標的近地21.3噸的大運力。

“朱雀三號”由基礎(chǔ)型到改進型的過渡將是一個不短的過程，期間“朱雀三號”既無法提供“大運力”，也無法實施“高頻次、低成本”發(fā)射。而即便在改進型推出之后，從成功到連續(xù)成功，再到實現(xiàn)高頻次發(fā)射，這個能力建設的過程也會是一個循序漸進的過程，時間較長。所以，“朱雀三號”即便成功首飛，其距離市場期待的“大運力、高頻次、低成本”發(fā)射服務還會有一段較長的距離，需要建立科學理性的認識。

結(jié)語

在經(jīng)歷多年的技術(shù)積累過后，中國可復用運載火箭正在進入入軌飛行試驗階段，多型火箭計劃于2025年至2026年實現(xiàn)入軌首飛，其中“星云一號甲”、“智神星一號”等多個型號將嘗試入軌級回收，“朱雀三號”是其中的代表之一。對于可復用火箭而言，首先還是實現(xiàn)成功發(fā)射，然后是實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定成功發(fā)射，之后才是成功回收復用和連續(xù)穩(wěn)定回收復用。所以，在“朱雀三號”首飛任務中，主要目標也是成功入軌，兼顧實施入軌回收，成功入軌即為任務成功，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