摸着马斯克过河？中国版“猎鹰九号”首飞成功，回收还差一点点

superzhzh

12月3日中午12点刚过，甘肃民勤县的沙漠上空，一枚钢铁巨箭从天而降。


这枚火箭叫朱雀三号，来自一家名叫“蓝箭航天”的民营公司。


作为一级火箭，它刚刚完成了自己的发射任务，推举着二级火箭顺利升空。后续，二级火箭表现完美，将载荷成功送入了预定轨道。


而这枚一级火箭此刻正在尝试的，是一件中国航天从未做过的事情——完成轨道发射后，返回地面，垂直降落。

朱雀三号一级火箭尝试着陆全程，注意放到最后有声响


此刻，它已经飞行了大约8分钟，距离地面还有大约3000米。按照计划，9台火箭发动机中的5台应该同时点火，产生强大的反推力，让这枚足有十几层楼高的钢铁巨箭减速，然后轻轻落地。


发动机点火了，能看到尾焰。但几乎在同一时刻，画面里冒出一团浓烟，某台发动机出了问题。


朱雀三号拖着浓烟，重重地砸在了沙漠上。坠落地点距离预定的回收场坪，只有几十米。

坠毁位置距离回收场坪相当近，可见回收精度不错


距离中国首次成功回收轨道级运载火箭，就差了那么一点点。


为什么要让火箭飞回来


一枚火箭的成本，大约60%在一级火箭，也就是运载火箭最下面的那一大截，里面装着最多的燃料和发动机。传统的火箭发射，一级在完成助推任务后就被抛弃，落入大海或荒漠，摔个粉身碎骨。


但如果能把一级火箭回收回来，检修翻新后再用，成本就能大幅下降。


这是已经被验证过的事实。

在多次尝试失败后，2015年12月22日，SpaceX首次回收了猎鹰九号一级火箭，至今已有将近10年了 | SpaceX


2015年12月，美国SpaceX公司的猎鹰九号火箭首次实现了一级回收。


此后的10年里，猎鹰九号系列火箭已经发射了582次，成功回收542次，其中506次是用回收的火箭再次发射。有一枚编号为B1071的火箭芯级，已经重复使用了30次，累计把1001颗卫星送入轨道。

2018年重型猎鹰首飞，两枚助推级同时着陆，惊艳世人 | SpaceX


复用带来的成本优势是惊人的。根据SpaceX的数据，使用全新火箭发射一次大约需要5000万美元，而使用回收火箭只需要2000万美元左右——每次省下3000万美元，约合2亿人民币。


更重要的是，可回收火箭让高频率发射成为可能。2025年，猎鹰九号预计全年发射159次，这个数字超过了全世界其他所有火箭的发射次数之和。如果每次发射都要新造一枚火箭，这样的发射频率根本不可能实现。


中国为什么急需可回收火箭


答案是低轨卫星互联网。


马斯克的星链已经在近地轨道部署了超过6000颗卫星，让全球任何角落都能上网。


中国也在建设自己的低轨卫星互联网，包括中国星网和千帆星座等项目。根据规划，未来10年我们需要发射上万颗卫星。

“千帆星座”部署计划 | 央视新闻截图


但是，我们缺乏能高频率发射的火箭。


根据2023年中国无线电大会的数据，全世界80%以上的陆地和95%以上的海洋都没有网络信号覆盖。即使在地面基站最发达的中国，保守估计仍有50%的陆地面积没有信号。


朱雀三号这次的回收场，甘肃民勤县的沙漠深处，就是一个彻底的信号盲区。

蓝箭航天设在甘肃民勤沙漠深处的回收场


要覆盖这些区域，卫星互联网是唯一的解决方案。而要快速建成卫星星座，就需要能高频率、低成本发射的可回收火箭。


这就是朱雀三号存在的意义。


朱雀三号做对了什么


朱雀三号的这趟旅程，是一场惊心动魄的高空杂技。


北京时间昨天中午12点整，一级火箭的9台发动机同时喷出烈焰，将这个钢铁巨人推离地面。火箭笔直地冲向天空，速度越来越快。

朱雀三号升空瞬间 | 蓝箭航天


发射129秒后，火箭飞到大约70公里高度，一级火箭关机，与二级分离。二级继续加速，奔向预定轨道。一级火箭靠着巨大的惯性继续往上飞，一直滑行到138公里的高度，才开始往下落。


在这个过程中，一级火箭在空中完成翻转，把发动机那一头转向下方。发射后371秒，9台发动机中的3台短暂点火，在火箭再入稠密大气层前，把速度从超音速降下来。

朱雀三号遥一任务发射时序 | 蓝箭航天


之后，火箭上部四个栅格舵打开，通过不断调整角度，控制着火箭的俯仰、翻滚和偏航。与猎鹰九号火箭上90度均匀分布的栅格舵不同，朱雀三号的栅格舵采用了120度布置。

朱雀三号的栅格舵 | 蓝箭航天


火箭两侧还有两条长长的边条翼。这些边条翼能提供升力，让火箭不是直直地往下掉，而是能滑翔。这样既能控制落点，又能在滑翔过程中消耗多余的速度。

朱雀三号的边条翼 | 蓝箭航天


再然后，就到了本文开头的那一幕。钢铁巨箭从天而降，在距离地面约3000米的高度，火箭的速度仍有每秒几百米。


按照计划，5台发动机应该同时点火，喷出强大的火焰，把火箭的速度迅速降下来。在最后几十米的高度，只保留中央的1台发动机继续工作，配合展开的4条着陆支腿，每条长达7米，让火箭悬停，然后轻轻地、稳稳地落地。

朱雀三号发射瞬间，着陆支腿特写 | 蓝箭航天


可惜，朱雀三号在着陆点火后出现发动机异常，失去了足够的推力，无法减速到安全着陆的速度，最终坠毁在距离回收场坪只有几十米的沙漠上。

朱雀三号一级火箭尝试着陆的另一个视角


几十米，对于刚刚跨越了390公里的距离、从卡门线之上的太空超音速返回的火箭来说，实在是太近了。这说明，在此之前的所有步骤，包括轨迹计算、姿态控制、滑翔再入，都是成功的。


虽然在最后一步摔倒了，但朱雀三号已经跨过了可回收火箭的绝大多数难点，证明了自己的实力。


猎鹰九号+星舰+中国化


早在朱雀三号首飞之前，马斯克就曾在X上评价说：他们在猎鹰九号的架构中加入了星舰的特性。


这个评价精准地指出了朱雀三号的技术路线：它不是简单的参考，而是融合了SpaceX两款可回收火箭的设计精髓。

马斯克在X上点评朱雀三号，认为它未来有能力干翻猎鹰九号。


最引人注目的是，朱雀三号用了不锈钢作材料。这也是星舰的选择。


在朱雀三号刚开始论证的2022年，运载火箭的主流材料还是铝合金。不锈钢的密度是铝合金的3倍，意味着同样大小的箭体会重得多。


当时，星舰还在原型机阶段，不锈钢的优势并不明显，带来的运力损耗却肉眼可见。但蓝箭航天选择跳过铝合金，直接采用不锈钢。这个决定相当大胆。

立在发射台上的朱雀三号，不锈钢箭身反光明显 | 蓝箭航天


不锈钢是工业常见材料，价格便宜，加工容易。更重要的是，不锈钢耐高温，火箭在再入大气层时会经历剧烈的气动加热，不锈钢能扛住。而且不锈钢强度好，容易检修和翻新，特别适合反复使用。


虽然用不锈钢会导致火箭变重，运载能力下降，但如果目标是重复使用几十次，这个短期损失是值得的。

上图：星舰的不锈钢筒段；下图：朱雀三号的不锈钢筒段


朱雀三号还采用了液氧甲烷作推进剂。这同样也是星舰的选择。


传统的火箭多用液氧煤油或液氢液氧，而液氧甲烷有个巨大的优势：燃烧后积碳少，发动机不容易堵塞。这对需要多次重复使用的发动机来说至关重要。而且甲烷，或者说液化天然气，在中国很容易获得，成本也更低。

朱雀三号（左上）、新格伦（右上）和星舰的超重型助推器（下），都使用了液氧甲烷推进剂


朱雀三号的栅格舵则采用了猎鹰九号的成熟方案，用的是钛合金——强度高、重量轻、耐高温，但加工难度大、成本高昂。


选择钛合金，也是为了让这些部件能经受住多次使用的考验。在火箭回收过程中，栅格舵要承受巨大的气动阻力和高温，如果材料不够硬，用几次就得换新的，那还谈什么复用。

上图：星舰的边条翼；下图：朱雀三号的边条翼


还有前面提到的让朱雀三号可控滑翔的边条翼，同样融入了星舰的设计。星舰上的边条翼不仅是气动部件，同时也是贮箱外管路的收纳槽，里面布置有部分管路和气瓶。朱雀三号的边条翼是否也有类似设计，尚不清楚。


这些设计细节透露出一个信息：蓝箭航天从一开始就是奔着“重复使用20次以上”的目标去的。他们不是在造一枚“能回收”的火箭，而是在造一枚“为回收而生”的火箭。

首飞的朱雀三号还达不到图中运力水平，高度、发动机配置、推力也有所不同，有待后续进一步迭代。


站在巨人的肩膀上，利用成熟方案和自主研发能力，加上中国化的巧思和迭代，这就是朱雀三号的技术路线。


不是一个人在战斗


朱雀三号并不是中国唯一在研制的可回收火箭。


国家队的长征十二号甲已经整装待发，预计很快就会首飞。另一家民营公司天兵科技的天龙三号也在紧锣密鼓地准备。此外还有力箭二号等项目在推进。


这意味着，中国第一枚成功回收的火箭，到底花落谁家，现在还不好说。但无论是谁先成功，对中国航天都是好事。我们已经形成了竞争的局面，而竞争往往能加速技术进步。

除了朱雀三号（右），长征十二号甲（左）和天龙三号（中）也在准备首飞，其中长征十二号甲也将在首飞中尝试回收一级火箭。


有意思的是，美国除了SpaceX，也只有蓝色起源公司的新格伦火箭在上个月的第二次发射中完成了一级火箭的海上回收，成为全球第二家掌握这一技术的公司。


而如今的欧洲、俄罗斯、日本、印度，以他们现在的航天工业水平，除了PPT之外，造一枚猎鹰九号翻版都是可望而不可及的。


从这个角度看，中国在可回收火箭领域的追赶速度，已经把其他国家甩在了身后。现在的问题不是能不能做到，而是谁先做到和做得有多好。


我们在见证历史


站在2025年的今天回望，可回收火箭已经不是科幻，而是商业航天的必然趋势。


10年前，当猎鹰九号首次成功回收时，很多人质疑这是不是作秀，质疑回收后的火箭还能不能用，质疑是不是真的能省钱。


10年后，猎鹰九号用582次发射、542次回收、506次复用的记录，用超过全球其他火箭发射总和的垄断战绩，让所有质疑都烟消云散。


朱雀三号首飞入轨取得发射成功，虽然在回收火箭这道附加题上，最后时刻功亏一篑，但它已经证明了中国航天在可回收火箭领域的技术储备和工程能力。距离成功回收火箭，只差最后一步而已。


而且，这一步，不会太远了。

朱雀三号首飞成功官宣视频 | 蓝箭航天


也许就在半个月后，也许就是长征十二号甲，或者明年朱雀三号的第二次发射，中国就会成功回收自己的可回收火箭。


甘肃民勤县那片沙漠，今天还是信号盲区。但也许用不了几年，数千颗由中国可回收火箭发射的卫星将在头顶掠过，让如此荒凉之地也能连接世界。


这就是朱雀三号首飞的意义。即使一级火箭摔在了沙漠上，它仍然在推动历史前进。

作者：跆拳道大灰狼

编辑：Steed

dsfgdsg

没事，应该很快成功

kingfirefly

加油啊！👍

922b3eb6

原理与马斯克的接近，但发动机的数量与发动机的质量及功率，朱雀3号无法和马斯克的相比!这就是马斯克的第一级要回收的火箭总重量＋自由落体惯性重量与朱雀3号的用在反推力的发动机数量的推力没有余量造成回收火箭迅速下降???反推力的余量太小就是发动机的数量少了!只有余量有余，大致功率推力与重量计算?反推力的余量与发动机的数量是正比，越大越游刃有余到可以空中定住火箭平衡的以可极其慢加慢的控制发动机稳稳降落，据新闻报道马斯克的星舰原理是用软件精确控制发动机转速?落体降落?工程师是德国人

qqwa1234

总重量吨位与发动机的反推力功率能顶撑住几百吨重量的发动机数量与可控慢降度，发动机质量与功率太重要，马斯克用的发动机是美国F22隐形战机用的发动机

月光如水

星辰大海绝非坦途，加油

xuye004

回收差一点点？真会说话

xuye004

怎都不是失败

standme

当时国内大佬不都在喷火箭回收技术吗，现在怎么也跟着搞起来了

superzhzh

再接再厉，未来一定成功