三年磨一箭朱雀二号蓄势待发

　　张昌武张传军
　　2018年年初，美国马斯克用猎鹰重型火箭将自己的爱车特斯拉跑车送上了太空，看得人热血沸腾。2018年10月27日，中国民营航天公司北京蓝箭空间科技有限公司自主研发的三级固体运载火箭朱雀一号离开发射塔架，朝着太阳同步轨道飞去。由此也为中国商业航天的元年添上了浓墨重彩的一笔。此前中国民营火箭公司已成功发射几次不进入太阳同步轨道的单级探空火箭，而朱雀一号是中国商业航天在运载火箭领域做出的第一次尝试。千只凤凰一朱雀
　　朱雀一号是由国内最早取得行业全部准入资质的民营火箭企业北京蓝箭空间科技有限公司（以下简称蓝箭航天）自主研发的三级固体运载火箭。它的研发历时近一年，耗资7000多万元。
　　朱雀一号为三级固体运载火箭，全箭总长19米，箭体直径为1。35米，起飞重量27吨，起飞推力45吨。其设计运力为500公里高度太阳同步轨道（SSO）200公斤、200公里高度近地圆轨道（LEO）运载能力300公斤。
　　此外，朱雀一号还搭载了为《加油！向未来》节目定制的科普教育卫星未来号。未来号卫星搭载了光学对地观测相机和空间在轨实验舱，在轨设计寿命2年。该卫星在功能上融合了空間在轨科普实验和对地遥感观测，满足在轨科学实验需求，并配有集成数据回传系统，是一颗空间科学和遥感综合用途微小卫星。
　　历史性的380秒
　　2018年10月27日下午16时整，随着指挥中心一声点火！，肉眼可见火箭一、二级分离，火箭沿着原定轨道继续升空。随后，火箭超出肉眼可见范围，现场指挥司令宣布第三级点火正常。最终，指挥中心等来消息：火箭发射后飞行正常，一、二级工作正常，整流罩分离正常，但是三级出现异常。三级自旋时失稳，火箭接近但未能达到第一宇宙速度，其载荷的未来号商业卫星也未能按照预定计划进入太阳同步轨道。
　　这一结果让人扼腕！不入轨，对蓝箭航天来讲是一个遗憾，离实现奇迹差了一步！尽管发射任务未能圆满完成，但朱雀一号依然展现出相当的技术水平。这短短的380秒，代表蓝箭航天通过这次发射得以验证火箭各级分离、整流罩分离等关键步骤；代表了民营力量在运载火箭所需的能力链条、供应链条、体系链条、发射链条已逐级打通，这也将为中国民营航天、商业航天的发展做出贡献。因此，这380秒是有历史性意义的。
　　失之毫厘，差之千里
　　蓝箭航天对朱雀一号三级固体运载火箭飞行实验的快速处理数据进行了初步分析。
　　经数据判读，火箭点火、起飞正常，一级飞行正常，一、二级分离正常，二级飞行正常，二、三级分离正常，整流罩分离正常，三级滑行段飞行正常，三级主发动机点火后火箭飞行正常。最大飞行高度337千米，最快速度6300ms。
　　三级工作约37秒（对应总飞行时间402秒）后，主发动机工作正常，但姿态控制力异常，推进剂提前耗尽。经初步分析，可能是末修姿控动力系统某推力室输送管损坏导致了控制力下降和推进剂泄露。
　　对于航天来说，失之毫厘，就是差之千里！
　　航天探索充满未知，尤其对于民营航天来说，即便是马斯克的SpaceX，也经历多次失败才取得成功，他的猎鹰号初次发射因为一个错误发射延期，之后又连续两次延期，正式发射后仅26秒就出现问题导致坠落。鹊鸣兆喜，蓄势待发
　　商业航天最为关键的技术之一，就是航天发动机技术。这是火箭、空天飞行器的主要动力系统。以液体发动机为例，当前最前沿的技术是探索研制液氧甲烷发动机。随着美国太空探索技术公司（以下简称SpaceX公司）的猎鹰九号火箭的第一级重复使用技术的成功实现，液体火箭发动机的单次任务可多次启动和可在多次任务中使用的性能成为了工程师追求的目标。
　　相较于当前主流的液氧煤油和液氢液氧两个组合，液氧甲烷具有冷却能力强、比冲高（考验燃料性能指标之一，比冲越高油耗越少）、不易结焦等优点，同时单位质量燃料的成本只有煤油的13和液氢的130。这种特性使得液氧甲烷成为推动火箭、空天飞行器低成本、可重复使用的最理想组合。现在使用液氧甲烷火箭发动机的有SpaceX公司的猛禽下一代液氧甲烷发动机、美国蓝色起源公司的BE4液氧甲烷发动机、中国蓝箭的天鹊液氧甲烷发动机。
　　蓝箭的下一款核心产品是中型液体运载火箭朱雀二号。在动力系统上，朱雀二号将选择8010的最优技术路线。其中，80吨发动机通用于火箭一级和二级，10吨级发动机通用于火箭二级和三级，低地球轨道运载能力可达4吨，太阳同步轨道运载能力2吨。朱雀二号计划在2020年实现火箭首飞，这将成为中国航天事业发展的有益补充。
　　中型火箭朱雀二号基本型为两级液体运载火箭，可以将两辆大型SUV轿车同时送入太空。朱雀二号使用蓝箭航天自主研发的80吨液氧甲烷发动机天鹊（TQ12）短喷管推力室，于2018年10月进行了20秒的短程点火试车并取得成功。
　　中国民营商业航天企业的定位是航天发射国家队的有益补充，而非竞争者。随着卫星应用市场的高速发展，中国航天的现状是火箭运力不足，国家队忙于完成国家重大航天项目，大量商业卫星只能排队等待。中国民营商业航天企业在军民融合的推力下大有可为。
　　2019年3月2日，载着载人龙飞船的助推火箭猎鹰九号，从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射。飞船里有个假人模型，用来记录真实宇航员承受的各项数据。3月3日，美国宇航局在任务现场直播视频宣布，SpaceX公司载人龙飞船成功与国际空间站进行对接。
　　装备到朱雀二号上的天鹊（TQ12）发动机，已隆隆启动。太空正成为中国企业开拓的新边疆，中国初创公司正在大胆地与SpaceX等公司竞争，若想在航天市场竞争中拔得头筹，将需要我们共同努力。
　　作者单位北京蓝箭空间科技有限公司
　　中国航天科技集团空间技术研究院太空巡天科技（北京）有限公司TIPS1
　　固体运载火箭是利用固体火箭发动机作动力装置的运载火箭固体推进剂运载火箭的简称。朱雀一号使用的固体燃料推进剂是丁羟四组元，它是由氧化剂硝酸铵、高氯酸铵、铝粉和黏合剂端羟基聚丁二烯组成。硝酸铵富含氮元素，在农业上是很常用的一种氮肥，能促进光合作用和作物增殖，但这种化肥长期堆放会导致结块，容易发生爆炸，因此现已被含氮量更高、风险更低的尿素替代。TIPS2
　　太阳同步轨道是一种近似的极地轨道，即轨道经过南北两极上空。这类卫星轨道的最大特点是，会在相同的时间点经过相同的位置上空。光学遥感卫星和气象卫星青睐太阳同步轨道也是其中的缘由。选择这一轨道的卫星可以设置成在白天同一时间经过一片区域，从而获得这片区域清晰的光学图像。