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朱雀三号首飞:中国可回收火箭的突破与挑战

12月3日中午,甘肃民勤县的沙漠上空,一枚巨型火箭从天而降,这是蓝箭航天公司朱雀三号的首次轨道发射任务,旨在实现一级火箭的垂直回收。

作为民营航天企业蓝箭航天的核心产品,朱雀三号在推举二级火箭进入预定轨道后,尝试完成中国航天史上首次轨道级火箭回收,但最终在着陆阶段因发动机异常而坠毁。

二级火箭表现完美,成功将载荷送入200公里高的轨道,而一级火箭则开启了返回地面的复杂旅程,目标是在沙漠场坪上实现软着陆。

这次尝试标志着中国在可回收火箭技术领域迈出关键一步,尽管未能成功,但验证了多项核心技术。

朱雀三号一级火箭尝试着陆全程,注意放到最后有声响

在飞行约8分钟后,火箭降至3000米高度,计划点燃5台发动机进行减速,但点火后出现故障,冒起浓烟,导致火箭失控坠落,落点距离预定回收场仅几十米。

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坠毁位置距离回收场坪相当近,可见回收精度不错

为什么要让火箭飞回来

一级火箭占火箭总成本的约60%,包含大量燃料和发动机。传统发射中,一级火箭被抛弃损毁,而回收复用能大幅降低发射成本,这已被SpaceX的猎鹰九号验证。

自2015年首次回收以来,猎鹰九号已成功复用多次,单枚火箭重复发射达30次,每次复用可节省约3000万美元,并支撑高频率发射,2025年计划发射159次。

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在多次尝试失败后,2015年12月22日,SpaceX首次回收了猎鹰九号一级火箭,至今已有将近10年了 | SpaceX

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2018年重型猎鹰首飞,两枚助推级同时着陆,惊艳世人 | SpaceX

中国为什么急需可回收火箭

低轨卫星互联网是中国航天的重要方向,如星链已部署超6000颗卫星。中国计划建设星网和千帆星座,未来10年需发射上万颗卫星,但缺乏高频率发射的火箭能力。

全球许多区域无网络覆盖,包括中国部分陆地,卫星互联网是解决方案,而可回收火箭能实现低成本、高频次发射,支撑星座快速部署。

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“千帆星座”部署计划 | 央视新闻截图

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蓝箭航天设在甘肃民勤沙漠深处的回收场

朱雀三号做对了什么

朱雀三号的发射过程是一次高技术展示。中午12点,9台发动机点火升空,129秒后一级分离,二级继续入轨。一级火箭滑行至138公里高后翻转再入,通过栅格舵和边条翼控制姿态和滑翔。

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朱雀三号升空瞬间 | 蓝箭航天

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朱雀三号遥一任务发射时序 | 蓝箭航天

栅格舵采用钛合金,布局为120度,边条翼提供升力,帮助滑翔落点控制。在着陆阶段,计划点燃5台发动机减速,最后用中央发动机和着陆支腿软着陆,但发动机异常导致坠毁。

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朱雀三号的栅格舵 | 蓝箭航天

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朱雀三号的边条翼 | 蓝箭航天

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朱雀三号发射瞬间,着陆支腿特写 | 蓝箭航天

尽管失败,但火箭精确飞抵回收场附近,证明了轨迹计算、姿态控制和再入技术的成功,离完全回收仅一步之遥。

猎鹰九号+星舰+中国化

马斯克评价朱雀三号融合了猎鹰九号和星舰的设计。它采用不锈钢箭体,耐高温、易检修,适合复用;推进剂为液氧甲烷,积碳少、成本低;栅格舵用钛合金,借鉴猎鹰九号;边条翼参考星舰,可能集成管路。

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马斯克在X上点评朱雀三号,认为它未来有能力干翻猎鹰九号。

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立在发射台上的朱雀三号,不锈钢箭身反光明显 | 蓝箭航天

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上图:星舰的不锈钢筒段;下图:朱雀三号的不锈钢筒段

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朱雀三号(左上)、新格伦(右上)和星舰的超重型助推器(下),都使用了液氧甲烷推进剂

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上图:星舰的边条翼;下图:朱雀三号的边条翼

这些设计瞄准重复使用20次以上,蓝箭航天结合国际经验和中国制造优势,实现了技术迭代。

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首飞的朱雀三号还达不到图中运力水平,高度、发动机配置、推力也有所不同,有待后续进一步迭代。

不是一个人在战斗

中国可回收火箭领域有多家竞争者,包括国家队长征十二号甲和民营公司天兵科技的天龙三号等,形成竞争态势,加速技术突破。

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除了朱雀三号(右),长征十二号甲(左)和天龙三号(中)也在准备首飞,其中长征十二号甲也将在首飞中尝试回收一级火箭。

全球仅SpaceX和蓝色起源掌握回收技术,中国在追赶中已领先其他国家和地区,关键在于谁先实现成功回收和后续优化。

我们在见证历史

可回收火箭已成为商业航天趋势,猎鹰九号的成功证明其价值。朱雀三号虽回收失败,但发射入轨成功,并验证了关键技术,离最终成功仅一步之遥。

中国可回收火箭的成功将为低轨卫星互联网提供支撑,改变信号盲区现状。朱雀三号的首飞推动了中国航天历史,即使坠毁,也标志着重要进步。