你刷到朱雀三号回收的新闻没?8月19日北京商业航天企业蓝箭航天的这次试验,直接把国内可回收火箭的热度拉满了。从返回减速到稳稳落地,整个过程丝滑得像开了滤镜,连爱挑刺的网友都找不到啥可喷的点。更有意思的是,网上炒得最热的话题,就是这款火箭其实是马斯克都眼馋的宝贝。
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我们已经搞定了网系回收和支腿回收两种可回收火箭方案,现在就差“筷子回收”,集齐三种就能解锁更高阶的成就了。这次朱雀三号遥二用的是着陆支腿垂直软着陆回收,和之前的网系回收不一样。
这种回收方式不需要提前准备复杂的着陆场,只要在一级火箭分离点的抛物延长线上找一块合适的空地就行。哪怕是海上两种回收方式各有优劣,网系回收对着陆地准备要求高,但能省出大约2吨甚至更多的发射质量。支腿回收带的支腿和液压系统就要1到2吨多,重量还会跟着火箭总重变。别小看这两吨,按现在市价每千克万美元算,那就是整整两千万美元的价值。
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发射,也可以选海面着陆场或者直接返回发射地,对着陆场的要求比网系回收低太多。不少网友觉得朱雀三号才是马斯克最想要的火箭,核心原因就是它攒了猎鹰9号和星舰的优点。朱雀三号一级用9台液氧甲烷燃料的天鹊-12A发动机,二级用1台天鹊-15A真空发动机,起飞质量570吨,一次性入轨载荷11.8吨,航区返回入轨能达到8吨。
从可回收复用的角度说,液氧甲烷的优势真的无可替代。猎鹰9号用的Merlin-1D++发动机烧的是液氧煤油,开式富燃燃烧,燃烧不完全会产生大量炭黑颗粒。这些炭黑会沉积在涡轮泵、燃气发生器还有喷管喉部,清理起来特别麻烦。
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SpaceX每次回收猎鹰9号,都得用内窥镜伸进去检查积碳和裂纹,还要做超声波检测,松散的积碳用溶剂和高压水冲,硬结焦拆下来喷砂清理都不一定弄干净。发动机冷却管路里还会因为煤油裂解结焦,很多死角根本清不到,每次回收检修都是大工程。
甲烷不一样,它本身是气态,燃烧后几乎不产生炭黑,分子结构简单也很难生成坚硬的积碳,最多就有一点点烟灰。朱雀三号的TQ-12A也是开式富燃循环,但烧甲烷几乎没有积碳问题,大幅降低了复用检修的压力。哪怕是高频大批量复用,体验也比液氧煤油好太多。
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选液氧甲烷也有代价,甲烷密度低体积大,要达到相同的载荷,就得做更大的储箱,起飞总重也会跟着涨。现在朱雀三号基础型起飞重量570吨,猎鹰9号Block5才549吨,后者回收后的载荷比朱雀三号高不少。
不过朱雀三号改进型换了TQ-12B发动机之后,起飞质量660吨,航区回收载荷能到18.3吨,已经和猎鹰9号差不多了。液氧甲烷还有个别人比不了的优势,燃料好获取,甚至可以用生物方法制取,未来探索火星还能利用火星大气的二氧化碳合成甲烷,不用都从地球带。
朱雀三号这次回收成功,最直接受益的就是国内的千帆星座项目。千帆星座是我们自己的近地轨道互联网星座,功能和星链类似,但比星链多了不少活儿,还能做导航增强、轻量化遥感,自带星上边缘算力还有国密加密。
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最牛的是,千帆星座能直接接入国内5G核心网,普通的存量5G手机不用改硬件就能直接连卫星,地面蜂窝网和卫星网能无缝切换。星链现在做手机直连还需要专门的终端,现有普通手机用不了,千帆还给未来6G预留了频谱资源,布局走得更远。
现在千帆星座组网速度被卡住了,问题就出在运载火箭上。千帆一期要打1296颗卫星,计划2027年底才完成,SpaceX一朱雀三号整流罩直径达到5.2米,一次就能装下18颗千帆卫星,目前载荷才用到六成,后续如果调整,还能装下更多。它本来就是千帆后续大规模组网的重点备选复用火箭,回收路子走通了,千帆很快就能进入快速组网阶段。
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年就能打三千多颗,差距真的不小。之前国内现在搞可回收火箭的玩家不少,除了蓝箭的朱雀三号,还有天兵科技的天龙三号、星际荣耀的双曲线三号等,国家队也有长征十二号乙等型号在研。很多人担心这么多火箭会不会没活儿干,其实完全想多了。
我们用的都是一次性火箭,成本高发射频光千帆星座就有1.5万颗卫星的需求,中国星网GW星座还有1.3万颗,组网阶段高密度发射,每年两千颗都能做14年。卫星寿命大多是7年,组网完成后每年还要四千颗补网发射,需求实打实摆在那里,就看谁能做得又便宜又好。
率上不去,自然拖慢了进度
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粗略算一笔账,未来每年四千颗卫星的发射需求,加上卫星制造还有整个上下游产业链,万亿级的市场规模真的不算多估。按照国内航天产业的发展路径,可回收火箭成熟之后发射成本会大幅下降,业内估计能压到每公斤不到3000美元,比SpaceX目前的报价还低。
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要不是现在有禁止中国发射含美零部件卫星的条款,估计我们的商业航天很快就能拿下全球一大块市场,后续发展真的值得期待。
参考资料:环球网 朱雀三号遥二运载火箭一子级垂直回收试验取得成功
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