我国新型可重复使用火箭首飞

本报记者 樊 巍

3月30日19时00分，力箭二号遥一运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空，将搭载的新征程01卫星、新征程02卫星和天视卫星01星共3颗卫星顺利送入预定轨道，飞行试验任务取得圆满成功。 （新华社）

3月30日19时，由中科宇航研制的液体运载火箭力箭二号，在东风商业航天创新试验区首飞，顺利将新征程01卫星、空间试验飞船和天视卫星01星精准送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。据《环球时报》记者了解，力箭二号在首飞任务中就服务于国家重大战略和重大工程建设，这也开创了中国商业航天的新局面。

在东风商业航天创新试验区蓄势待发的力箭二号遥一运载火箭。（图源：中科宇航）

中国空间运输系统“上新”

“此次发射任务的圆满成功，具有明显的体系性和前瞻性意义，是我国空间货物运输能力由‘单一能力积累’向‘体系能力叠加’演进的重要体现。”力箭二号总指挥杨浩亮向《环球时报》记者表示，在战略层面，这次任务验证了新一类货运发射方案的可行性，有助于提升货物运输体系的冗余度。通过新的运载能力，我国空间货物补给将具备更高的灵活性。

从外形上看，力箭二号的辨识度比较高，与以往人们熟悉的火箭细长的箭体不同，力箭二号的底端显得更为“孔武有力”，这主要来自于“通用助推器核心”（CBC）构型带来的视觉冲击。

据《环球时报》记者了解，力箭二号运载火箭是我国首款CBC构型的运载火箭，该款火箭通用芯级直径3.35米，首飞状态整流罩直径4.2米，火箭总长53米，起飞重量625吨，起飞推力753吨，500公里太阳同步轨道运载能力8吨，200公里近地轨道运载能力12吨。该型火箭具有运载能力大、固有可靠性高、可制造性强、操作简洁便利、拓展空间大、可重复使用等优势。

“在航天界，长期存在着量体裁衣的传统，每型火箭都有特定的规格，带来的问题是零件互换性较差、成本居高不下。对此，我们团队做了创新性的探索，‘像拼积木一样造火箭’。”力箭二号副总设计师廉洁向《环球时报》记者介绍称，力箭二号采用CBC构型可实现“统一尺寸”，即火箭的芯一级和助推器的直径完全一致，均为3.35米。这种设计让贮箱、箱间段等部段可以实现互换互用。

此外，在传统的火箭研制中，火箭的助推器以及芯级之间往往采用不同型号的发动机。力箭二号则实现了发动机的“统一化”，全箭共使用了10台某型发动机。

“这种设计的巧妙之处在于，助推器和芯一级安装的9台发动机与二级安装的1台发动机，在核心组件上完全一致。唯一的区别是，二级发动机为了适应高空近乎真空的环境，换装了更大的喷管以提升推力效率。”廉洁称，这种“以一当十”的做法，将原本需要分头研发、分头建设生产线的复杂过程，简化为单一产品的脉动式生产。它不仅能大幅提升供应链的良品率，更让发动机的维护和更换变得像更换汽车零件一样高效便捷，从而满足低成本、高频次发射的商业需求。

在使用模块化的芯级和助推器后，力箭二号可以以“拼积木”的形式呈现为三种形态，分别是无助推器的“光杆”火箭、捆绑两个助推器或四个助推器的火箭。通过灵活配置助推器，火箭最大推力可达千吨级，覆盖近地轨道2吨至20吨运力区间。

“采用CBC构型，力箭二号的发动机、结构模块‘统一化’更成熟，分离方案简洁。”廉洁介绍称，通过“研制一型，拓展三型”的研发模式，做到了设计共用、模块共用、试验共用、供应链与生产线共用、总装厂房共用、技术区厂房共用、发射工位共用，通过快速拓展能力，大幅缩短多型火箭研发周期、降低研发费用。

“未来，力箭二号可全方位满足国网星座、千帆星座等大规模低轨星座建设，空间站低成本货物运输，以及全球碳平衡监测、太阳辐射带探测等空间科学卫星及深空探测载荷的低成本、大规模实用发射的需求。”廉洁称。

打造“太空冷链”系统

除了新火箭，此次发射的空间试验飞船也是我国空间货运系统的“新面孔”。据了解，该试验飞船由中国科学院微小卫星创新研究院（以下简称卫星创新院）自主研制，具备3年在轨飞行能力，整船重量为4.2吨。

“试验飞船采用单舱式一体化构型设计。对多型火箭具有良好适配性，通过密封段与非密封段实现对飞行保障平台与载荷的安装，可为需密封环境及真空环境的应用验证载荷提供一个长期飞行的空间试验室。”试验飞船项目团队成员告诉《环球时报》记者，经与国内多家研究所、高校等科研机构对接，此次发射的试验飞船搭载了技术储备类、验证类、科技探索类和科普作品共27项，载荷共1.02吨，将在200公里到600公里之间的轨道开展在轨技术试验。

在飞船设计过程中，卫星创新院与火箭研制方中科宇航就共同开展船箭一体化联合论证，在结构设计、测发流程、测控通信、临射装货方案等方面开展了一体化的工作。“传统模式下，火箭和飞船之间的技术迭代、参数对齐往往需要经历长达半年的反复拉锯。通过‘船箭一体化’设计，团队突破了以往分头行动的局限，将这一周期直接压缩到了2个月以内。”廉洁称。

针对飞船冷链运输的要求，力箭二号进行了针对性设计，以期进一步降低中国空间站货物运输成本并提高运输效率。而这一设计思路在试验飞船的发射过程中也得以验证。

“比如，力箭二号为试验飞船预留专门的操作口、透波口和空调口。这就像是在‘冷链车’上预装了恒温系统与装卸滑轨，专门保障试验飞船内的环境，满足冷链货物安装需求。即便在烈日炎炎的发射场，飞船内的生物实验样品也能处于恒定的‘舒适区’。”廉洁认为，这种“船箭配套”的新模式，为未来大规模、低成本的空间站货物运输提供了可复制的成功模板。

集束式回收创造“中国路径”

在可重复使用火箭的赛道上，美国太空探索技术公司（SpaceX）的“猎鹰九号”已验证了分级回收的可行性。然而，力箭二号在后续规划中却选择了一条极具创新性的技术路径——集束式回收。这种回收方式不同于传统的逐级分离、逐级回收，力箭二号火箭将采用助推器与芯一级“捆绑不分离”的整体回收方案，将多个动力模块集成在一起，一同返回地面。

“这种回收方式气动操纵性更好、着陆冲击更低、动力冗余能力更强、运载能力损失更少。”廉洁介绍称，集束式回收的设计减少了复杂的分离机构和接口，大幅降低了系统复杂度。多台发动机组合提供了极强的动力冗余，即使个别发动机出现微小偏差，系统也能实时调整确保安全着陆。更重要的是，整体回收让返回设备的利用率更高，能更高效地摊薄发射成本。

“力箭二号运载火箭可实现年产20发的生产能力。目前力箭二号运载火箭不回收状态下单次发射成本与SpaceX‘猎鹰九号’运载火箭回收状态下单次发射成本基本相当，力箭二号后续有望实现回收后成本下降至SpaceX的一半。”杨浩亮介绍称。

据廉洁介绍，上面级能够大幅增加力箭二号的运载能力。与国内外小型上面级相比，力巡一号上面级推力达到国际主流水平，与俄罗斯的微风、弗雷盖特上面级相当，力箭二号系列配合上面级使用，可覆盖90%的商业通信卫星发射需求，同时支持国家探月、深空探测工程，未来还将探索上面级租赁模式，实现上面级与卫星组合，搭载不同基础级火箭。

“商业火箭不仅可服务商业市场需求，未来还能够以工程化标准参与国家重大航天任务，推动发射服务向更加市场化、专业化、规模化的方向发展。”杨浩亮表示，国家任务通过市场化机制引入新的参与者，有助于在确保安全可靠的前提下，持续优化成本、提升效率，探索形成“国家需求牵引、商业能力支撑”的新型天地运输模式。