中國朱雀二號成功入軌,開拓液氧甲烷火箭先河,或可實現軍民兩用
近日,中國成功發射了朱雀二號甲烷火箭,該火箭的成功,標誌着中國航天事業進入了新的發展階段。衆所周知,甲烷火箭被認爲是未來航天發展的重要方向之一,美國在甲烷火箭技術方面也有着積極的探索。例如,SpaceX的星艦項目,該火箭同樣採用甲烷/液氧作爲燃料。美國NASA也在積極推動使用甲烷火箭進行深空探索和載人任務。但是相比東山再起,直衝雲霄的朱雀2號火箭,美國無論是相對論公司的人族系列,還是馬斯克的星艦項目,都是吹的比做的好,至今未能完成一次成功的首飛。
從技術來看,目前甲烷火箭的首飛挑戰,主要體現在燃料的製備和推進劑的儲存方面。相比傳統火箭,有兩大難點。第一,甲烷燃燒的特性比較複雜,容易產生不穩定的燃燒,溫度較高甚至較低都不行,換言之,甲烷火箭升空過程中,必須需要更加精確的控制燃燒過程,以確保火箭的飛行安全和性能。這對控制結構乃至噴射結構,都提出了巨大的挑戰。美國的星艦首飛失敗,多臺發動機直接關火,恐怕就與星艦自身燃燒控制系統技術不達標,有直接的聯繫。
第二,甲烷燃料,在正常溫度下是氣體,需要零下幾十度的冷卻、壓縮和儲存,才能以高密度的液態,進入火箭發動機燃燒。這就要求火箭本身設計有合理的冷藏貯箱和供氣系統,以保證甲烷能夠維持液態,進而確保引擎可以正常工作,噴口能夠提供足夠的推力。美國的星艦還有人族一號甲烷火箭,就是因爲解決不了這兩個問題,才被中國的朱雀二號火箭,後來居上。
而中國能夠力排衆難,搶的甲烷火箭的頭籌,所能獲得的收益,也是相當巨大的。甲烷火箭相比傳統燃料火箭,從碳排放上來說,更加環保,未來,若進行大規模探空,有利於減少對地球環境的污染,使得人類在進入太空和保護生態上,不會面臨兩難難題。其次,甲烷燃料在地球上,相當廣泛,是一種到處存在的天然氣,在地球上的獲取和儲存較爲容易,相對而言,液氫等其他推進劑的獲取和儲存更加複雜。未來,甲烷火箭大規模投入發射活動後,可以有效降低中國探空活動中,面臨的巨大燃料成本。
此外,也是最重要的。甲烷火箭產生的廢氣,對於火箭發動機回收技術相當友好,搭配可重複使用的火箭載具,一二級回收技術,以及成熟的火箭檢修體系,和無塔架發射技術。甲烷火箭技術,全面鋪開並得到廣泛應用後,中國航天運輸成本,毫無疑問將得到史無前例的降低,登月活動乃至火星基地維持,都將成爲可能。
而且,不止探索星空,甲烷燃料火箭在軍事領域的應用,同樣相當可觀。甲烷火箭的高推力和較大的載荷容量,使其在軍事運載領域有着廣泛的應用,可以用於運送軍事衛星、開發彈道導彈等裝備。目前,中國雖然已經有新舟系列運載火箭,可以實現軍事衛星的快速補射,但是固態火箭的成本,還是偏高。而甲烷火箭在重複利用上的成本經濟優勢,使得甲烷燃料火箭將來必然會成爲戰時大規模衛星補射的主力。
並且,中國在東風5B洲際彈道導彈以後,已經多年沒有開發新型液體洲際導彈。中國暫停液體洲際導彈開發背後的原因,其實也很簡單。那就是液體洲際導彈機動性差,不易維護,而且反應速度差。但甲烷燃料火箭,恰好可以有效解決這些問題。而且,不止洲際導彈能夠用上甲烷火箭技術,甲烷火箭自身的快速發射優勢,還有靈活調整飛行軌跡的能力,還可用於洲際反導系統的開發,用於攔截和摧毀敵方的遠程導彈和衛星。
綜上所述,甲烷火箭作爲一種新型的低成本火箭,中國能夠拔得頭籌,絕對是相當值得慶賀的好消息。隨着綜合國力的發展,中國對於太空探索活動,以及核反擊和反導傘,乃至戰時衛星補射能力的建設,將來必然會逐漸進入快車道。而朱雀二號火箭,作爲中國甲烷燃料火箭的先河,其成功無疑將極大的鼓勵甲烷燃料火箭技術,在國內航天工業乃至軍工企業的大開花。