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朱雀三号贮箱，即运载火箭装推进剂和氧化剂的储罐，其结构采用高强度不锈钢材料，发射成本相较一次性使用火箭可降低80%—90%。
记者丨金朝力 冉黎黎
前行之路素来不缺孤勇者。2015年，蓝箭航天的创始人兼CEOO张昌武因为一个“不能踩着前人的脚印把老路再走一遍”的念头，一手将蓝箭航天创立起来。从朱雀二号遥二火箭成为全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭，到朱雀二号遥三运载火箭搭载有效载荷并成功入轨，航天商业化这条路他一走就是近十年。
不是没有范本，无论是SpaceXX猎鹰9还是重型猎鹰火箭，都已经验证了航天商业化的可行性，其核心就是降成本。如今，张昌武和他实验室里的工程师正在与时间竞速，2025年他们要在“走出实验室的故事”里写下新篇章——朱雀三号实现首飞。
视线不断落在可重复使用
“不能踩着前人的脚印把老路再走一遍，要站在巨人的肩膀迈向高远。”2015年，张昌武带着这样一个信念，开启了他的寻梦之旅。
在近十年的发展中，蓝箭航天的视线不断落在可重复使用火箭上。开端总是艰难的，历经八年时间，2023年7月，朱雀二号遥二火箭成为全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭。但有了第一步，后面的路就好走多了。2023年12月，朱雀二号遥三运载火箭又搭载有效载荷并成功入轨。
“在我看来，中国商业航天发展有赖于领域内实质性的能力提升和技术突破，对于运载火箭来说，就要能够在原有航天能力的基础上继续探索无人区、填补空白建立领先，并对标世界一流。”张昌武解释道。
今年1月，《北京市加快商业航天创新发展行动方案（2024—2028年）》正式公布，其中提出，力争三年内完成百公里级亚轨道火箭回收飞行验证，五年内实现可重复使用火箭入轨回收复飞，大幅度降低发射成本。攻关可重复使用火箭，无疑已成为北京接下来在商业航天发展的重点任务之一。可重复使用火箭是相对于“一次性运载火箭”而言的概念，指运载器从地面起飞完成预定发射任务后，全部或部分返回并安全着陆，经过检修维护与燃料加注，可再次执行发射任务。
在张昌武看来，“尤其是大运力可重复使用运载火箭技术，必须在未来三年实现根本性的突破，中国商业火箭发展的真实刻度应该是跟可重复使用火箭的刻度对齐的”。
在富有前瞻性的判断中，蓝箭航天不断推进可重复使用火箭的研发进程，定位为大型可复用液氧甲烷运载火箭的朱雀三号已计划于2025年首飞。据介绍，朱雀三号一子级设计复用次数不少于20次。未来它的发射价格目标是每公斤2万元，相比目前国内民营火箭每公斤约8万—11万元的发射价格大幅降低。
不锈钢材料成本可降80%—90%
发展可回收运载火箭，其核心目的是降成本。在国外，SpaceX猎鹰9和重型猎鹰火箭已具备重复使用的能力，大幅降低发射成本。根据SpaceX官网发布的信息，“猎鹰9号”火箭单次发射成本约3000美元/千克，在此之前，全球商业航天发射成本在1万—2万美元/千克。
张昌武认为，美国商业航天的发展历程已经验证了航天是可以商业化的，是蕴含着巨大的经济发展潜力的，也是能够促进科技创新、科技突破的一大利器。但在国内，要实现可重复使用火箭的目标，则还需要探索攻关新的材料、结构和控制方法等难题。
在材料与结构方面，蓝箭航天将目光投向了不锈钢。据悉，朱雀三号贮箱，即运载火箭装推进剂和氧化剂的储罐，其结构采用高强度不锈钢材料，发射成本相较一次性使用火箭可降低80%—90%。
“此前制造火箭的材料主要是铝合金，但铝合金用于制造火箭贮箱，需要加工去除大量的原材料，材料利用率比较低。相比之下，不锈钢直接使用冷轧薄板进行卷焊，可以将材料利用率提升到80%以上，这样箭上一公斤不锈钢结构的成本比箭上一公斤铝合金结构的成本要低两个数量级。”蓝箭航天技术战略部负责人袁宇在接受采访时这样介绍。
袁宇表示，同时，高强度301不锈钢，其抗拉强度和延伸率都是传统铝合金的2—3倍。在低温（液氧、LNG、液氮、液氢温度）下，材料的抗拉强度会显著提升到2000MPa以上，且保留良好的韧性。
性能还是产能?成本！
从利用率到延伸率，不锈钢的优势显而易见，但要让不锈钢代替铝合金成为火箭材料，免不了一番取舍。
朱雀三号可复用火箭型号副总设计师董锴在接受北京商报记者采访时表示，使用不锈钢也有代价，即重量代价，“不锈钢的密度约为铝合金的3倍，箭体太重会压缩有效载荷，能带的燃料和货物就少了”。
在这样的代价之下，当前阶段，蓝箭航天仍旧选择使用不锈钢，核心的逻辑是“性能换产能”，“牺牲了一部分在运载方面的性能，以换取成本低、制造简单的优势”。
“蓝箭的发动机产能很高，而贮箱等结构使用铝合金作为材料产能可能会受到供应商限制。因此，选择不锈钢这种广泛应用于民间的工艺和材料，可以解决产能匹配问题，并大幅降低成本。”董锴表示。
而且，随着可重复使用火箭的发展，不锈钢的优势也在逐步扩大。据董锴介绍，由于重量代价的存在，过去的一次性火箭中，不锈钢的优势还没有那么大，但可回收火箭使结构重量在整个运载能力中所占比重降低。当前，蓝箭内部也在努力减少重量代价，通过研究国内外的材料和焊接工艺，争取让使用在火箭上的不锈钢更轻薄。
在董锴看来，不同的火箭单位会根据自身需求作出取舍，一些单位可能会坚持使用铝合金，为追求性能而“不惜一切代价”，而蓝箭航天想确保的，则是在有限资金内进行更多次的可回收科学实验，“对于资金有限的商业企业来说，如何在有限的资金内进行更多次的实验是一个核心问题。因此，我们愿意使用产能高、成本低的材料来进行工作”。
从百米级到百公里级
“当前，商业航天发展迎来了重大的窗口期和机遇期，也决定这个阶段行业和企业需要更加地冷静和务实，需要更加地扎实和严格。应该说国家从政策和资源层面对商业航天有了系统性的指引和保障，接下来就需要企业做好自己交付成绩。”张昌武如是说。
近年来，蓝箭航天便不断给出亮眼的成绩。通过研制朱雀二号，蓝箭航天已经攻克了一次性使用中型液体运载火箭技术；朱雀三号则将使其攻克部分重复使用技术这个大难关。“火箭技术的发展没有捷径，唯有踏踏实实地、一步一个脚印地走，从百米级到公里级，再到百公里级。”袁宇表示。
今年6月，蓝箭航天将实施朱雀三号一子级垂直起降回收试验的10公里级验证飞行。“这将是中国火箭回收技术的一个新高度，届时我们将成为行业内第一个摸到10公里门槛的企业。”袁宇说。
此外，董锴指出，从技术的角度来讲，对于可回收火箭来说，几个关键步骤是必不可少的，包括发动机调节控制算法和几个特殊动作。“在10公里飞行中，将遇到这些动作：空中启动、栅格舵启动的联合控制展开，速度达到一定程度，气动控制、联合控制、二次启动都是必不可少的动作。对于蓝箭来说，在10公里飞行中完成这些关键动作后，下一步就是入轨。”
对于在商业航天领域如何提升新质生产力，张昌武表示，科技创新是发展新质生产力的核心要素，商业航天同样是以技术、模式创新引领的行业，本身就是一种新质生产力，是一种新产业、新能力、新可能。
“新质生产力，首先是创新，对于运载火箭来说，要能够在原有航天能力的基础上继续探索无人区、填补空白建立领先，并对标世界一流。”张昌武说。
编辑丨汪乃馨
图 片丨北京商报、受访者供图、朱雀三号3D图、壹图网
我国液体火箭发动机成功实现重复利用，此举对环保事业有何意义？
由航天科技集团六院西安航天动力研究所自主研制的某型液氧煤油发动机实现重复飞行试验验证，国内首次实现了液体火箭动力的重复使用。我国液体火箭发动机成功实现重复利用，此举对环保事业有何意义？
1、事件内容
该型发动机于2021年作为某飞行器主动力装置参加首飞试验，经检测维护后参加本次重复飞行试验任务。 可以自由进出空间，是航天运输系统后续发展的主要方向；发展可重复使用航天运载器是实现自由进出空间的关键环节，迫切需要开展实质研究，实现技术突破。
2、什么叫做液体火箭发动机？
顾名思义，液体火箭发动机是指液体推进剂的化学火箭发动机。 常用的液体氧化剂有液态氧、四氧化二氮等，燃烧剂由液氢、偏二甲肼、煤油等。 液体火箭发动机的大致结构有飞行控制，推进剂喷嘴，以涡轮泵为动力驱动，燃烧室，尾喷管，因为液体火箭的效率相比固体火箭高，压力可以达到200来个大气压即20MPA，温度可达3000-4000度，所以通常都会设计有尾喷管冷却环管，在冷却尾喷管的同时对燃料进行加热。
3、此举对环保事业有何意义？
其实，与一次性使用运载器相比，重复使用运载器不仅要求发动机在上升段工作，而且返回段也要再次点火工作用于运载器减速或着陆，特别是返回段的气动力载荷条件、喷口反流热流条件等更加苛刻，需要对发动机进行力、热防护技术研究。 另外，非工作段部分贯通内腔的接口也需要考虑返回段外界气压的变化进行正压或反向密封保护，更加环保避免造成太空废品。
后记：化学燃料火箭推进技术，目前已经发展到极限了，要想获得更大的推力，就只能将火箭造得更大。 至于核燃料火箭等新型火箭，未来10年应该都不可能成真，化学燃料火箭还将继续发挥它的价值。
首飞炸毁的马斯克“星舰”，能给我们什么样的启发？
最近两天，笔者正忙于上海车展相关工作呢……突然之间，好友圈就“炸了”。 一些个平日只发些吃喝内容，整日里打听各地“肉价”的货色，居然摇身一变成为了航天迷，开始为“星舰”欢呼了。
SpaceX于2019年9月公布的，“星舰”冲入火星大气层的概念图
是发射成功了吗？可是我还记得，马斯克本人表示成功概率不大啊？所以带着疑惑，即便一大堆文债压身，我还是点开了新闻——
首飞失败，实际上火箭飞一半就“炸了”。
然而这却不妨碍，许多人继续欢呼和沸腾，即便是埃隆·马斯克自己也一早做好了失败的准备，甚至再三告诫大家成功的可能性很低。 “只要没有在发射台上爆炸，就算是成功”，这话可是他自己说的。
然而事实是，发射台虽然没炸，但损毁效果和炸也没啥区别了……
实际上，无论SpaceX的工程师还是埃隆·马斯克自己，对于“星舰”项目目前的不足，都是有着充分认识的。 毕竟，仅仅下面级多达33台的发动机阵列，能否在得到起飞点火指令的同时一起点燃，都还存在严重的不确定性。 这一点，一直到今年2月10日的第三次地面静态点火测试时，都还存在严重的问题（两台引擎没有点火）。 而且类似的问题，在20日失败的首射任务中，变得更加的严重。
点火仅仅60秒，就已经有多达5台引擎熄火火，后续更是又熄了6台……
然而这毕竟是人类历史上，从未有过的“全民参与”型航天项目。
自“星舰”立项开始，SpaceX就对其进行了近乎全透明式地播报，向公众展示一切可以公布的细节信息，并以此从全球范围吸纳了数以亿计为其“打Call”的粉丝。 而既然粉丝们的胃口已经被钓到了这种地步，那么发射也就成为了马斯克乃至SpaceX的“刚需”。
即便是用30亿美元打了个大烟花，该打的还是得打不是？
讲道理，这类前沿工程，当然是得支持的。但是这种“炸了就算赢了”又是什么道理？这几乎是近年来堪比“我同事去了就即是我去了”的荒唐画面
有关“星舰”首飞的过程，以及失败的细节，这两天各类公众号已传遍了简中网络，这里不再累述。
“我告诉过你（多发）没那么容易”
所以今天，距离“大新闻”发生后隔了整整三天以后，笔者只得应一些读者要求，谈一谈和“星舰”项目。
当然，有关首射的细节，其实很多媒体、公众号已经详细说明了。 所以我们只谈谈那些“大”的部分。
“星舰”图的是什么？
首先要确定的一点是，狭义的“星舰”，只是那个造型独特的入轨飞船部分。 “星舰”与下面的推进器部分，这里用星舰火箭来称呼。
2016年以来，星舰方案的演变
整个火箭的下面级，即SpaceX称为“超重型”（Super Heavy）的助推器部分，由33台“猛禽2”（Raptor2）液氧甲烷引擎组成。 整个引擎分内外圈方式布置，外圈20台为固定式，内圈13台被安装在万向节的“猛禽2”，可以朝任意角度摆动最大15度。
而上面级部分“星舰”（Starship）本体，搭载3台专门优化真空比冲性能的“真空·猛禽”引擎，以及3台和“超重型”同配置的“猛禽2”引擎。 后者同样被安装在万向节上，可以摆动最多15度。
“超重型”尾部安装的发动机阵列，内侧的13个被置于可偏转的万向节上
与其对比，同为SpaceX旗下的猎鹰9的“梅林”引擎，摆动角度只有5度。 能够像固定翼飞行器那样降落的航天飞机，其RS-25引擎仅能摆动12.5度。 所以星舰火箭的两个组成部分，理论上可以在完成发射任务后，凭借剩余燃料在大气层内机动数千公里，返回发射场或者另择合适的地点降落。
在垂直降落问题上，远比“猎鹰9”以及“重型猎鹰”更好的机动性，是一个显著优势。 这意味着，星舰可以相对从容地选择降落地点。
而在动力系统方面，姑且不论推力/比冲数据很不错的“猛禽2”与“真空·猛禽”，其主要优点还有二：
首先，甲烷燃料虽然在成本比专用煤油略高——后者若非苏联那样拥有超高品质油田，就只能和中国那样采用煤炭液化工艺制取以便成分精确可控（看谁再敢把“火箭烧煤”当梗来说）——但更不容易结焦，出现意外事故的概率更小。
其次，由于猛禽系列引擎采用液态温度为-161.5°C的甲烷为燃料，氧化剂液氧的液态保存温度则是-183℃。 两者温差远小于液氢（-252.8℃）和液氧的，低温燃料-氧化剂罐体的隔温措施相对简单许多。
爱好者绘制的，星舰火箭与曾经的美国最大火箭土星五号同比例并列对比图
此外，星舰火箭选用的美标304牌号不锈钢，也就是一般保温杯、不锈钢烧锅内胆材料那种“食品级”不锈钢材料，实际上是一种非常廉价的金属材料，最近这段时间的市场价格每吨售价仅仅3800元人民币，折合每千克3.8元。 而航天级碳纤维，例如著名的T800HB，日本东丽生产大批量订购仍达到每千克2000元人民币。
而上述这一切叠加到一起，也就意味着星舰项目的本质，是探索一条如何采用传统“航宇级”规格标准以下的材料以及工艺，以尽可能低的成本去建造超大尺寸航天器，同时还要让这种设备具备至少不亚于“猎鹰9”的复用能力。
开始使用常规材料也就意味着，造价开始变得“正常”
其终极目标是，“星舰”和“超重型”在完成一次任务各自降落以后，可以经过简单的各项检测，在几个月甚至几周内，再次回到发射架上，安装到位并加注好燃料，进行执行下一次任务。
航天新时代的黎明
尽管已经最大限度地，考虑了成本和需求，但星舰火箭由于其体型之大，即使最终发射成功完全实现其初始设定指标，仍然存在着某些无法逾越的限制问题。
“超重型”需要检测结构，一个一个测试发动机。 而“星舰”则要检查和修复隔热瓦。 作为一种起飞质量达到5000吨的超重型航天发射平台，其注定无法和民航客机那样，在执行完毕一个航班飞行任务后，只经过简单检测加注燃料以后，立即投入下一个任务。 这需要另一种思路的平台，例如中国航天科工集团公司目前正在推进的腾云工程，所采用的组合动力亚轨道飞行器+入轨航天器模式。
星舰火箭的实质，是放大火箭体积，尝试接近当前技术的极限。同时降低原本航天项目的高标准，试探其可接受“下限”的边际……
一旦成功，则将诞生一种真正意义上的，如同客机执飞航班那样执行航天任务的，可以直接从机场起飞的航天发射平台。 只不过这样的空天飞机系统，在规模上不可能超过现有航空器太多，而水平起飞、低维护要求的特性，也注定了其有效载荷比不可能与走大型化路线的星舰相比。
5000吨的星舰，宣称最大近地轨道投送能力为300吨，有效载荷比6%；在可回收模式下，最大近地轨道投送质量150吨，有效载荷比3%。 而腾云工程的最终成果，总质量基本不可能超过300吨，有效载荷不会超过1.7%，即不超过5吨。
现阶段，未来航天器的两条主要路线，都已经初显端倪。 星舰火箭刚刚进行了一次失败，但仍旧令无数人鼓舞地首飞。 而腾云工程则在去年8月26日，进行了首次成功飞行。
根据中央电视台2022年8月26日的报道，这台由中国运载火箭技术研究院研制并制造的升力式亚轨道运载器，于当天在酒泉卫星发射中心再次点火垂直起飞，按照设定程序完成亚轨道飞行，平稳水平着陆于阿拉善右旗机场，成功实现我国亚轨道运载器首次飞行测试。
腾云工程的具体状况不明，我们只能通过已经公布的少数模型，来推测其全貌
这看似，又将是一轮“花开两朵，各表一枝”式的前进探索。 然而，儿童才会作选择题，成年人的目标是“全都要”。
十余年来，有关我国登月火箭方案的，即“长征九号”的论证，正在渐渐走向最终的定案阶段。 根据目前流出的，以及各项展会期间展示的模型，其最终构型将会是一种类似星舰火箭的三级串联“光杆”造型，加注完毕后的总质量为3930吨规模，总高度超过百米。
长征九号火箭的方案历经多变，最终被确定为现在的“光杆”式
马斯克给星舰火箭画的饼，是单发只要1000万美元，远期可以把价格降到200万美元。 实际上和单发要价22亿美元的SLS相比，哪怕星舰在中远期能实现单箭将150吨载荷送入近地轨道要价还只要1.1亿美元，这都足以改变现有航天产业的现状。
尽管中国航天并没有美国那样，官商勾结成本虚高的问题，但“又便宜又好用”这一点对于我们来说，是具有同样的意义。
去年12月，SpaceX正式发布了名为“星盾”（Starshield）的卫星互联网星座项目。 撕开所有话术包装与商业化虚词，其实质可以简单理解为“星链”（Starlink）星座的纯军用版本。
现阶段，美国的军事力量，已经深度依赖于美国的天际设施体系。 无论是在轨部署的传感器、用于数据中继的节点，还是执行特定任务的功能型卫星体系。
SpaceX的“星盾”项目宣传图
因为深度依赖，所以脆弱不堪，特别在其“大国竞争”对手，已经掌握可靠、廉价而且有效的反卫星技术的今天。 “星盾”项目的实质，是实现军用在轨航天器的分布式部署。 如果单颗的，重达10吨且功能强大的电子侦察卫星，在直升式反卫星导弹的打击下是脆弱不堪的，那么20颗各重0.5吨，凑一起能大致实现类似功能的电子侦察卫星星座呢？
更何况，不久前发射的“星链”二代MINI星，重量已经达到了790kg。 “星链”2.0号称极限可以达到2吨。 平台增大也意味着，搭载设备和功能的质变。
790kg重的“星链”2.0版mini星
227kg的0.9版“星链”卫星，充其量只能算个功能一般的太空路由器。 但是2吨重的“星链”2.0，则可以根据需要配备各式各样的载荷，从提供数据中继功能外，变身电子侦察卫星、光学侦察卫星、红外线预警卫星，甚至是装载武器成为攻击卫星。 而且凭借“星舰”的巨大载荷，成千上万的卫星混杂在一起，令对手既无法监测，更无法有效摧毁。
只有“魔法”才能击败“魔法”。 真正的次世代航天竞争，已经拉开帷幕。 我们在肯定SpaceX向前探出这一步的同时，更应该清醒认识到，这家从NASA乃至美军获取关键技术的企业，背后那隐约可见的美国国家机器身影。
当然上面这些思考，和参与到本次星舰狂欢中的许多人，是没有任何关系的。 对于这一部分人来说，捧马斯克的同时踩一脚“你国”，似乎已经成了一种膝跳反射性行为，也可能是他们维持自我精神状态的必要。
对于这样群体，笔者在这里也借用一下“魔法”——
美利坚的资本主义宏大叙事，与氪个《原神》都肉疼的您，真的有关系吗？说实在的，诸位与其在简中互联网上制造数据废品，还不如尽早去“走线”呢。
朱雀二号首飞时间
朱雀二号首飞时间是2022年12月14日16时30分。
朱雀二号是由蓝箭航天空间科技股份有限公司自主研发的中型液氧甲烷运载火箭，该火箭是中国国内在研运力最大的民营运载火箭，也是国内首款全箭采用机电伺服技术的双低温液体火箭，运载火箭控制系统通过大功率机电伺服实现高精度控制。
2022年12月14日16时30分，中国在酒泉卫星发射中心执行朱雀二号民营商业新型运载火箭首次飞行试验任务。 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。
朱雀二号特点
经济性是朱雀二号的首要特点，其所用的液氧甲烷推进剂每公斤成本远低于液氧煤油和液氧液氢的成本。 一体化电气单机使全箭电气成本降低80%，无塔架发射系统大幅度提升发射效率，可将发射准备时间缩短到7天。
朱雀二号液体运载火箭通过优化系统架构、创新材料体系、创新制造工艺、重构动力系统、实现无塔架自动化发射等一系列创新，逐一解决了上述问题，实现了环保、经济、快速响应、可复用、可量产等多种优势。
以上内容参考：网络百科—朱雀二号
