中国液氧甲烷火箭发射失利,国外为何如此关注?若成功将创造历史


中国民营航天企业蓝箭公司的朱雀二号首飞失利,根据官方发布的信息表明:
火箭一级、二级主机飞行正常,二级游机工作异常,发射任务失利。具体原因正在进一步分析排查中。

这个消息在国内并没有多少人关注,反倒是国外媒体和国外的航天爱好者都很关注。
太空新闻网发文称:中国民营甲烷燃料火箭历史性首次发射以失败告终
彭博社发文《中国初创公司希望甲烷动力火箭能击败 SpaceX 进入轨道》,不过这个说法并不准确,因为朱雀二号火箭的发射是按照自己的发射计划进行的,并不是为了要击败SpaceX 。
俄罗斯通讯社也对朱雀二号的首飞非常关注,遗憾的是朱雀二号首飞没能成功。

国外对航天感兴趣的专家和航天爱好者,也都在关注朱雀二号,得知朱雀二号首飞没有成功都表示遗憾,但也有一些网友表示:虽然发射没能成功,但它仍然是第一个进入轨道的甲烷动力火箭。

按理说,中国火箭发射次数已经非常多了,为什么国外还很关注朱雀二号的首飞呢?
这其实是因为,朱雀二号可不是普通的火箭,如果成功它将创造2个历史纪录:
中国民营商业航天首次液体运载火箭发射
全球首款发射成功入轨的液氧甲烷火箭
其中第二个记录,对于中国乃至世界来说,都有至关重要的意义,我们详细聊一聊。

民营航天
中国虽然发射了许多火箭,但基本上都是“国家队”,担负着探索太空,打破国外封锁的责任。
“国家队”的火箭发射对中国航天来说非常重要,它让我们拥有了自己的导航系统——北斗,拥有了自己的空间站——天宫,嫦娥工程还成功地将月壤带回地球。

虽然中国航天有了“国家队”,但是民营航天也同样重要,它可以填补中国航天产能缺口,还可以反哺航天创新,比如:美国民营航天公司SpaceX,研发的龙飞船就打破了过去俄罗斯对美国载人航天的垄断,自2011年美国航天飞机退役之后,美国就不得不高价购买俄罗斯飞船船票进入国际空间站,而龙飞船首飞成功后,让美国摆脱了对俄罗斯飞船的垄断。

民营航天瞄准的是商业市场,也就是为了“盈利”,必然会在成本控制方面做出创新探索,比如:SpaceX公司研发的可回收火箭,就将每公斤发射费用降低到1万美元左右,而国际商业发射市场每公斤发射费用在2万美元左右。
为了满足蓬勃的航天发射的需求,中国也鼓励民营航天的发展,2015年就被称为“中国商业航天元年”,民营航天企业蓝箭航天也在这个时候发展了。

朱雀二号
朱雀二号是蓝箭航天的第二款火箭,采用的是液氧甲烷发动机,而液氧甲烷发动机也是目前航天的“宠儿”,很多公司都在研发液氧甲烷火箭。

朱雀二号是两级低温液体火箭,一级使用的是4台天鹊80吨液氧甲烷发动机,二级使用的是单台天鹊80吨液氧甲烷发动机和天鹊10吨级游动液氧甲烷发动机。
这两款发动机都是蓝箭航天自主研制,其中两款在地面试车均已经成功,可惜火箭发射是即便前期做的再好,只要有一个环节出现失误,整个任务就会失败。
国外之所以关注朱雀二号,主要是因为它使用的是液氧甲烷发动机,如果它首飞成功,不仅仅意味着发射费用会降低,它还是人类未来探索外星球的希望。

根据发动机使用的燃料不同,火箭可以分为:固体火箭和液体火箭。
固体火箭的优势就是:可以提前填充燃料,发射准备时间短,可靠性高,发射操作简单;但缺点是比冲小,而且不可重复使用。
液体火箭的优势是:比冲高,可以多次启动点火,推力也可以调节,但是成本高,制作难度大。
目前大推力火箭主要使用的是液体火箭,而液体火箭的燃料又可以分为3种:
偏二甲肼/四氧化二氮:优点是发动机的结构简单,常温下也容易保存,发展较早;但缺点是潜力几乎已经被挖掘到极限,燃料有毒,费用高;
液氧煤油:优点是成本低,比冲高,无毒,但缺点是容易出现积碳、结焦,难以可重复使用。
液氧液氢:优点是比冲非常高,无毒,而且原料也容易得,目前许多重型运载火箭使用的都是液氧液氢火箭发动机,比如:胖五的芯一级采用的就是氢氧发动机。
它的缺点就是液氢的密度实在是太低了,需要为液氢造一个非常大的罐子,比如:美国新一代登月火箭SLS火箭的发动机使用的就是液氧液氢,其中橙色的大罐子主要装的就是液氢。

液氧甲烷的出现,就是为了解决以上液体火箭发动机的缺点。
它不像毒燃料那样有毒,也不像液氧煤油火箭一样容易结焦,虽然比冲没有液氧液氢高,但是甲烷的密度比液氢高多了,可以用更小的燃料罐储存燃料,还可以为可回收火箭奠定基础。
相比于液氧液氢火箭而言,液氧甲烷火箭还有一个优点:燃料之间的温差较小。
液氢的沸点是-252.78℃,凝固点是-259.19℃;液氧的沸点是-182.96 °C,凝固点是-222.65 °C
这就需要把液氢的温度控制在-255℃左右,液氢的温度控制在-220℃左右,温差达到了35℃左右。
甲烷的沸点是-161.5℃,凝固点是-182.5 ℃,在火箭内可以让甲烷的温度保持在-182℃,液氧温度保持在-183℃,温差只有1℃,在火箭里储存也非常容易,不至于像液氧液氢火箭一样,一不小心液氢将液氧冻成固体了。

而且,甲烷相比于液氢来说价格更便宜,在外星球也探测到了甲烷,所以相比于液氢液氧火箭而言,液氧甲烷火箭发射费用更低,甚至可以用它来探索火星,所以它成为了航天公司的“宠儿”。
也正是因为如此,一些关注航天领域的人都会关注朱雀二号的首飞情况,如果朱雀二号首飞能够成功,它将会创造一项历史:全球首款发射入轨的液氧甲烷火箭。
虽然这次发射任务失利了,但是火箭确实已经进入轨道高度了,只是没有进到目标轨道高度。而且这款火箭的芯一级,二级主机飞行正常,也说明中国民营企业自主研发的液氧甲烷发动机经受住了考验。

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