中国首枚不锈钢火箭要来了！朱雀三号们将怎样搅动商业航天江湖浙江日报2023-12-09 21:17浙江日报2023-12-09 21:1703:16

03:16潮新闻 记者 屠晨昕蓝箭航天供图箭体用你手里保温杯的中国不锈钢造的，烧的首枚“油”是你家热水器每天在烧的甲烷 ，同时还能回收重复使用……这种火箭，不锈报浙报你的钢火第一反应是不是马斯克要送人去火星的“星舰”？你的判断没错。不过 ，箭朱江日江日还将有一款来自中国
、雀号产自浙江的样搅业航新火箭也是攀同样的“科技树”，这就是动商朱雀三号。蓝箭航天供视频12月9日中午 ，天江就在朱雀二号遥三火箭“一箭三星”发射成功 、中国实现全球首次甲烷火箭成功商业发射后 ，首枚民商航天企业蓝箭航天发布了我国首款不锈钢运载火箭——朱雀三号可重复使用液氧甲烷火箭，不锈报浙报预计将于2025年具备首飞能力 。钢火2021年6月，箭朱江日江日国家航天局发布“十四五”及未来一个时期发展重点规划 ，雀号将可重复使用天地往返运输系统列为重大科技工程 ，多次强调运载火箭必须走可回收可复用道路 ，降低进入空间的整体成本，为扩大空间技术应用、服务国家产业升级、建设航天强国做出贡献 。时代造就弄潮儿 。从浙产火箭朱雀三号“管中窥豹”，可以感受到民商航天企业们正在拿出民营经济“敢为天下先”的魄力，与“国家队”携手书写中国航天的美好未来。蓝箭航天供图这些中国火箭对标猎鹰9号“造箭新势力”携手应对挑战细看蓝箭公布的朱雀三号参数，能看出不少门道——它对标的是当前全世界发射频率最高的火箭——美国SpaceX（太空探索技术公司）的猎鹰9号。朱雀三号芯一级箭体直径4.5米，全箭总长达到76.6米，起飞重量约660吨
，起飞推力约900吨，一次性低轨运载能力21.3吨 ，航区回收运力18.3吨。朱雀三号的低轨运力是朱雀二号的5倍以上 ，运力将大幅提升。再来看猎鹰9号 ，直径3.7米，总长70米 ，起飞重量约567吨，起飞推力约765吨
，一次性低轨最大运力22.8吨 ，海上回收运力19吨。可见 ，这两款均为最大近地载荷20多吨的可回收大中型火箭 。两者都有4个栅格舵作为气动操纵面，用于一子级气动减速段的姿态调整与落点控制；尾部安装着陆腿
，实现一子级垂直着陆 。事实上，朱雀三号的体量已接近我国目前的最强火箭——长征五号。“胖五”箭体直径5米 ，全长56.97米 
，起飞重量约869吨，低轨运力超过25吨
。图源视觉中国勇敢直面竞争的 ，并非只有蓝箭一家，今年我国多家民商航天企业纷纷拿出对标猎鹰9号的可重复使用火箭计划。比如 ，创造了全球民商航天企业液体火箭首发即成功纪录的天兵科技，宣布将于2024年中首飞液氧煤油火箭天龙三号
，2024年下半年就将开始商业批量化发射 
，可谓神速 。天龙三号设计直径3.8米
，起飞重量590吨，近地轨道运力17吨，太阳同步轨道运力14吨。再比如11月2日刚完成火箭垂直起降试验的星际荣耀，宣布已启动研发中大型可复用甲烷火箭双曲线三号，在一子级回收的情况下低轨运力8.5吨。其百吨级发动机焦点二号于9月底完成首次全系统试车 ，火箭预计2025年底首飞……就像面对特斯拉的电动汽车“造车新势力”一样 ，面对猎鹰9号，中国“造箭新势力”们也正在携手迎接挑战 。2021年5月4日，一枚猎鹰9号在卡纳维拉尔角发射，把60颗小卫星送入轨道。图源视觉中国当今复用最多的猎鹰9号并不太适合复用朱雀三号的理论性价比上限更高数据不免令人感到枯燥，但是聊到省钱省事，你或许就不困了。不可否认，猎鹰9号是目前唯一大规模商用的可复用火箭 ，创造了大量纪录 ，用得最多的一子级，已复用了接近20次。然而 ，猎鹰9号的液氧煤油推进剂，其实并不太适合重复使用。国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光告诉潮新闻记者，马斯克为猎鹰9号选择“灰背隼”发动机，主要看中其技术成熟、可靠性好、推力大，但煤油有个天生缺陷，就是燃烧后容易烧结、积碳，回收后要清理很麻烦，而且很难完全洗干净
。“迄今为止 ，我们都很难说重复使用猎鹰9号采用煤油动力到底能省多少钱，这是不透明的
。”在杨宇光看来 ，甲烷燃烧后几乎没有结焦，维护起来就比煤油发动机容易太多了 ，省钱又省人工还省时间。“成本低 、效率高、环保性强 ，都是液氧甲烷燃料的优点 。”从这个角度看 ，朱雀三号们的理论性价比上限比猎鹰9号更高。航天科技六院西安航天动力研究所副所长高玉闪表示 ，面对未来大规模进出空间、航班化运输需求，大推力、高性能、可重复使用的液氧甲烷发动机是火箭主动力发展的重要方向。目前在国内民商航天企业里，蓝箭航天 、星际荣耀、九州云箭都认准了甲烷动力+可回收这条最有希望的赛道
，正全力研发液氧甲烷发动机  ，最大推力80-100吨级 。而航天“国家队”的手笔更大 ，正开展200吨级全流量补燃循环液氧甲烷发动机研制工作，直接对标“星舰”的“猛禽”发动机，可为未来重型、大中型运载火箭提供强劲动力。朱雀三号尾部。蓝箭航天供图不锈钢“朱雀”绝非“傻大黑粗”而是真正的高精尖产品朱雀三号的官宣文字中，“采用S301系列不锈钢制造火箭贮箱”让人眼前一亮。蓝箭要和马斯克一样 ，用不锈钢来造火箭。“不锈钢最大的缺点就一个字：重。但优点很多 ：强度高，耐高温低温 、耐腐蚀，而且极其便宜。”杨宇光说
。根据SpaceX官网数据，“星舰”飞船再入大气层时
，20%的表面暴露在1470多℃高温下， 还有20%最高温是1300多℃，其余最高温低于1176℃ 。而不锈钢熔点在1398-1454℃  ，比目前任何主流箭体材料都要耐高温。马斯克本想在“星舰”飞船上用碳纤维，但是碳纤维抗高温不行 ，就改成了不锈钢。太空里更多是极寒环境 。神奇的是，不锈钢在低温下强度会提高50%，甚至高于铝锂合金，添加铬镍的不锈钢还会增加12-18%的延展性 ，比碳纤维还坚固 。4月20日“星舰”首飞虽然失败，但它在天上翻滚了好久才解体 ，说明不锈钢箭体强度相当大。然后就是廉价
 ，不锈钢简直太便宜了 ，我们家里的高压锅、保温杯、橱柜……随处可见。马斯克曾说 ，用碳纤维造火箭每公斤成本超过135美元 ，计入35%损耗就要200美元；用铝合金也要三四十美元；用301不锈钢薄板造同样的火箭 ，每公斤才3美元！还没完
，碳纤维制造工艺复杂，人工成本远高于焊接不锈钢板的普通焊工
。更不用说不锈钢可以露天焊接 ，而碳纤维必须在超净环境下制造……马斯克曾说，NASA（美国航天局）造一枚SLS重型火箭的钱 ，够“星舰”炸100次
。朱雀三号把卫星送入轨道想象图。蓝箭航天供图“不过，不锈钢太重的确是个大问题，因为航空航天材料都追求一个‘轻’字 。”杨宇光说，“箭体太重会压缩有效载荷 ，能带的燃料和货物就少了  。”想用不锈钢造火箭，首先发动机必须足够优秀。“‘星舰’的‘猛禽’发动机个子小、推力大
、比冲高，可以弥补了不锈钢在重量上带来的损失。”杨宇光说。而且，用不锈钢造箭体其实技术含量很高，“‘星舰’直径达9米，但其不锈钢壳体做得非常薄
，厚度不到4毫米，又大又薄又耐压
，背后的材料技术和加工水平都非常高” 。由此可以看出
，蓝箭航天要挑战的不锈钢“朱雀”绝非“傻大黑粗” ，而是真正的高精尖产品。朱雀二号遥三火箭发射瞬间 ，此处是蓝箭自建的国内唯一液氧甲烷火箭发射工位。蓝箭航天供图从“坐火车”改为“坐汽车”火箭直径变大折射出民商航天创新的大格局朱雀三号4.5米的直径
 ，一度让记者疑惑——由于铁路铁轨宽度限制
，中国运载火箭直径上限长期停留在3.35米，直到通过海运前往海南发射的长征五号才突破了这个数值。然而 ，我国唯一能发射甲烷火箭的工位位于内陆的酒泉
，怎么把4.5米直径的大火箭运过去？蓝箭创始人张昌武对此解释，朱雀三号前往发射场不“坐火车”，改“坐汽车” ：依托我国发达的高速公路网，箭体通过社会化的大件运输企业完成，灵活又便捷，从而突破限制
，使朱雀三号成为目前中国商业航天中直径最大的火箭 。这是民商航天“供应链和运营体系的社会化”的一个侧面。“中国有当今世界品类最齐全、规模化生产能力最强的工业体系，在火箭制造所需原材料、推进剂、精密加工
、电子信息 、机电设备等领域，都有世界一流企业和产品
。”张昌武说 ，朱雀三号要以工业化方式链接火箭研产
，实现火箭的高效制造。低成本是商业火箭的核心竞争力。“依靠长期构建的产业化体系，实现了发动机
、贮箱 、增压输送、航电系统等核心部件完全自产 ，新箭配套成本只有国内同级别火箭的五分之一 。”张昌武表示，朱雀三号的产品竞争力甚至不依赖于回收复用属性 。而在回收复用方面 ，张昌武透露朱雀三号一子级的设计复用次数有20次，可将发射成本降低一个数量级，有望把每公斤载荷进入太空成本降到2-3万元。为构建空天地一体化的卫星互联网提供高效运载服务 ，助力中国航天进入大运力、可重复、低成本的新时代，这是中国火箭人的共同愿景
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