朱雀三號可重複運載火箭首飛:入軌成功,一級回收失利

界面新聞記者|馬悅然

藍箭航天的朱雀三號首飛成功入軌,但未能實現一級回收。

11月29日,界面新聞獲悉,12月3日,朱雀三號遙一運載火箭在東風商業航天創新試驗區發射升空,按程序完成了飛行任務,火箭二級進入預定軌道。

此次任務同時開展了火箭一級回收驗證,但過程中發生異常燃燒,未實現在回收場坪的軟著陸,回收試驗失敗,具體原因正在進一步分析排查。

圖片來源:藍箭航天

本次任務雖未實現預定火箭一級回收目標,但檢驗了朱雀三號運載火箭測試、發射和飛行全過程方案的正確性、合理性,各系統接口的匹配性,獲取了火箭真實飛行狀態下的關鍵工程數據,為後續發射服務、子級可靠回收可重複使用奠定了重要基礎。

火箭一子級負責提供初始推力將火箭送出低層大氣,使用液體推進劑可以實現回收。二級負責在一子級分離後,把載荷精準送入預定軌道,通常不回收。

朱雀三號如果成功回收,對於中國航天具有里程碑式的重要意義,這將使得中國成為美國之後,全球第二個掌握可重複使用火箭技術的國家。

目前,全球範圍內掌握可重複使用火箭技術的只有美國。 SpaceX的獵鷹9號在2015年12月首次完成回收,後續成為該公司的主力箭型,憑藉可重複使用技術大幅降本,適配星鏈的規模化部署需求。

今年11月,美國藍色起源的新格倫火箭成功發射並完成回收,使其成為全球第二家掌握火箭回收技術的公司。

此外,SpaceX的星艦也在去年10月完成“筷子夾”式回收,此後,星艦又開展了多次試飛。

上述兩家企業的可回收火箭均不是一次測試即成功。在實現成功回收前,獵鷹9號曾經歷四次失敗,新格倫火箭首飛同樣回收失利,星艦多次在直播中炸毀。

朱雀三號可重複使用液氧甲烷運載火箭(型號代號:ZQ-3)是藍箭航天面向大型星座組網任務,自主研製的一款大運力、低成本、可重複使用的大型液體運載火箭。

朱雀三號遙一運載火箭為兩級串聯構型,一二級箭體直徑4.5米,整流罩直徑5.2米,全箭長66.1米,起飛質量約570噸,起飛推力超過750噸。

該火箭採用不銹鋼作為箭體主結構材料,一子級配備九台天鵲-12A液氧甲烷發動機,安裝子級回收所需RCS、柵格舵和著陸支腿,可在執行軌道發射任務後自主高精度返回,在回收場實現軟著陸並重複使用。

朱雀三號想要完成回收,面臨諸多困難。藍箭航天相關負責人在接受界面新聞採訪時表示,首飛實現回收最大的挑戰在於發射場與回收區的天地協同。

“這不像固定靶射擊,而是要在飛行中動態規劃一條精確的彈道,確保火箭一級能準確飛回數百公里外的著陸點。”上述負責人稱,這不僅需要火箭自身導航控制極其精準,更依賴發射場測控、航區測控與回收區測控的無縫接力。

藍箭航天認為,復用的意義不是展示技術,而是讓發射成本真正可控。朱雀三號在推進系統、結構材料、回收方案等方面的選擇,不是追求極限性能,而是為了在長期運營中減少易損件、降低維護成本,並支持高頻次發射。

2023年8月,朱雀三號項目立項,五個月後完成垂直起降回收百米級飛行試驗。去年9月,朱雀三號完成回收復用最為關鍵的節點——垂直起降回收十公里飛行試驗。從立項到首飛,藍箭航天用了兩年多的時間。

界面新聞了解到,朱雀三號實現了從液氧甲烷發動機、不銹鋼箭體材料到航電控制系統的全鏈條國產化,在天鵲發動機、大尺寸燃料箱整體成型技術和自主研製的GNC飛行控制軟件上,完成了關鍵突破。

藍箭航天成立於2015年,是中國最早一批成立的商業航天企業,在朱雀三號前,該公司進行了四次成功的火箭發射。

2018年10月,該公司固體火箭朱雀一號,進行了國內首次民營運載火箭的入軌發射,但發射失敗。此後,藍箭航天放棄無法重複使用的固體火箭,專注於液體火箭研發。

在朱雀三號前,藍箭航天也曾在2023年7月發射其自研的液體火箭朱雀二號,當年完成連續入軌。

朱雀二號創下多個歷史之最,其先於美國太空探索技術公司(SpaceX)的星艦,成為全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭,也是國內首款連續發射成功的民商液體運載火箭。

相比於朱雀三號,朱雀二號及其改進型的運載能力較小,其近地軌道運力最高6噸,遠小於朱雀三號的21.3噸,難以支撐低軌互聯網星座大規模組網的需求。

液體火箭實現可重複使用,核心目標之一是為國家低軌互聯網星座組網提供高效支撐,助力中國在新一輪太空競賽中牢牢掌握戰略主動。

目前,中國已發布商業衛星星座計劃達65項,向國際電信聯盟(ITU)申報的低軌衛星總規模達8萬顆。

其中,國網星座(即GW星座)與千帆星座將在2024-2035年間分階段部署近2萬8千顆衛星,未來7-10年需700-800枚單發運力不低於18噸的運載火箭。

因此,近年來商業火箭企業均將目光聚焦在大運力液體可回收火箭上。除了藍箭航天的朱雀三號,目前商業航天企業的液體可回收火箭還包括天兵科技的天龍三號、中科宇航的力箭二號、東方空間的引力二號、星際榮耀的雙曲線三號、星河動力的智神星一號等。

界面新聞了解到,天龍三號和力箭二號也計劃於今年內首飛,但區別於朱雀三號,這兩款箭型的首飛將不完全驗證回收。

朱雀三號與SpaceX的獵鷹9號相比,前者採用液氧甲烷作為推進劑,一次性任務近地軌道運力約21.3 噸;後者採用液氧煤油作為推進劑,不回收狀態下近地軌道運力22.8 噸。

在材料選擇上,朱雀三號和SpaceX的星艦一樣採用的是不銹鋼箭體。

此前,馬斯克在社交平台上評論朱雀三號稱,如果一切順利,朱雀三號可能會在五年內超過獵鷹,到那時SpaceX已開始發射星艦了。

朱雀三號按照20次可重複使用設計。復用20次時,發射的成本基本僅為複用的邊際成本。藍箭航天董秘張宇蛟告訴界面新聞,朱雀三號的目標是把每公斤的發射費用降低到2萬元人民幣以下,大幅降低進入太空的成本。

據張宇蛟介紹,朱雀三號從立項之初,其不銹鋼箭體、液氧甲烷發動機技術路線,就是直奔“可重複使用”和“降低成本”這兩個核心市場命題去的。一旦成功,能把每公斤發射成本會大幅度降低,這個價格本身就是最強大的市場驅動力量。

朱雀三號遙一任務採用航區回收,在距離發射場數百公里的安全航區建立專門回收著陸場。朱雀三號總指揮戴政表示,這種方式能減少回收帶來的運力損失,對不同軌道任務適應性更強,也更符合我國陸地發射場佈局的實際情況。

區別於視覺衝擊十足的星艦“筷子夾”回收,朱雀三號是“垂直起降”回收法。

戴政表示,朱雀三號選擇著陸腿方案,是基於當前技術成熟度和工程可靠性做出的務實選擇。它系統相對獨立,對地面設施依賴小,能快速驗證回收的核心流程。長期看,“筷子夾”的捕獲方案在維護效率和發射節奏上潛力巨大,但依賴極其複雜的地面系統和精準控制。

藍箭航天計劃分步走,先用著陸腿攻克“回收”本身,積累數據和經驗;未來會基於高頻的任務需求適時引入更高效的回收方式。

分享你的喜愛