2023年7月13日 星期四

中美比拼 中國液氧甲烷火箭先拔頭籌

巴士的報

這是航太界的大新聞。7月12日,中國的「朱雀二號」 遙二運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射, 這是全球首枚成功入軌飛行的液氧甲烷火箭。

這是一場中美歐液氧甲烷火箭的比拼。去年12月, 中國民營航太公司藍箭自主研發的「朱雀二號」 液氧甲烷火箭實現首飛,火箭雖然飛到了400公里的高度, 但沒有達到目標軌道高度,最終發射失利。不過, 這已經是液氧甲烷火箭能夠成功發射的先例。

馬斯克的Space X公司的「星艦」超重型運載火箭,是這場比賽的種子選手。 今年4月20日,「星艦」火箭試飛,但在發射近4分鐘後, 飛船未有按原定計劃與火箭助推器分離,在離地39公里高空爆炸。 馬斯克當時表示會在6至8個星期之後再試飛, 但到目前未公佈試飛日期。

另一家由美國洛克馬丁和波音飛機合組的聯合發射聯盟(ULA) 的「火神」火箭,於今年6月8日首次進行靜態點火測試, 最終成功在發射台點火,但沒有試飛。

終於再到今次中國「朱雀二號」遙二火箭出場, 成功試飛並順利入軌,創造了液氧甲烷火箭的歷史。 液氧甲烷火箭是低溫火箭,與傳統的一次性煤油火箭不同, 液氧甲烷火箭是可以重複使用的火箭,它的優點是:1. 燃料成本低,2. 維護成本低,所以中美都全力研發。

藍箭航太創始人張昌武指出,採用液氧甲烷這種推進劑組合, 首先具有成本優勢, 液氧和甲烷是一種民用化和工業化程度很高的推進劑, 非常容易獲取,價格相對低廉,大量採購成本更低, 對商業航太公司而言非常友好。其次, 相比傳統火箭用煤油作燃料產生大量積炭, 液氧甲烷燃燒完之後積碳很少, 能夠減少發動機重複使用時的清洗工作, 大大降低可重複使用火箭的維護成本。 而液氧甲烷推進劑高比沖的優勢,應用於大尺寸火箭, 有利大大增加載荷能力。

如今中國液氧甲烷火箭先技拔頭籌,率先發射成功, 開拓了可重覆使用火箭商業發展的新領域。

但也不要小覷Space X公司的「星艦」火箭。「星艦」火箭在兩方面比較超前,1. 用較先進的發動機。2. 戴荷更大。

中國和美國的液氧甲烷火箭所使用的發動機不同,美國Space X的猛禽火箭發動機採用「全流量分級燃燒」, 而中國的液氧甲烷火箭採用的航太科技六院研發的80噸級液氧甲烷 發動機,採用的是「開式循環」方法。 猛禽火箭發動機產生的推力更大、技術更超前。

「朱雀二號」採用 5 台天鵲 80 噸級液氧甲烷發動機和 1 台天鵲 10 噸級遊動液氧甲烷發動機,起飛重量 219 噸,起飛推力達到 268 噸,500公里太陽同步軌道的運載能力可達4噸。而Space X的「星艦」作為超重型運載火箭,配備33台「猛禽」 火箭發動機,星艦的有效載荷由100噸至150噸, 如果發射成功,就是全球載重最大的火箭。

但大家也不要忘記,星艦和朱雀二號火箭雖然都是商業應用, 但目標卻有不同。星艦的主要目標是要載人登陸火星, 要搭戴超級重的火星飛船,所以對發動機和載荷的要求極高。 而於2015年才成立的中國的液氧甲烷火箭公司藍箭, 目的是要爭奪商業發射市場,思考的不是研發最新的科技, 而是盡快投入商業營運,然後慢慢升級。

朱雀二號的成功發射,馬上就會開啟批量化發射的進程。可以想像, 這種可以重複使用的火箭,最終可令發射人造衛星變成「白菜價」, 商業發展空間十分廣闊。

盧永雄

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