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“朱雀二号”成世界首枚成功发射的液氧甲烷火箭，这真的意义重大

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全球竞相开发液氧甲烷火箭发动机技术

如今美国几乎所有的航天公司都押宝在了这种发动机上，比如马斯克Spacex公司的星舰所用的猛禽火箭发动机、贝索斯蓝色起源公司新格伦火箭所用的BE-4火箭发动机、火箭实验室（Rocket Lab）公司的阿基米德火箭发动机、相对论空间（Relativity Space）公司的Aeon系列火箭发动机，另外还有火神半人马、人族R、中子号、人族一号、Stoke Space等火箭也都是选用了液氧甲烷做动力燃料。

在美国之外，还有法国Ariane Group公司研制的普罗米修斯火箭发动机；意大利Avio公司的M10火箭发动机；俄罗斯与欧洲合作开发的新型号VOLGA火箭发动机（进展缓慢）；日本与欧洲空客公司合作研制的ACE-42R火箭发动机等同样选择了液氧甲烷做燃料。

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如果再算上我国的航天机构研发的甲烷机，那么全球正在研发的这种发动机将接近20种。如此之多的航天公司和研发机构都竞相逐鹿液氧甲烷发动机技术，当然也说明这种技术已成为全球航天动力领域的共同追求。那么谁先用液氧甲烷发动机做动力源的火箭成功发射，就意味着谁先在使用液氧甲烷发动机火箭方面首次取得了完全的成功，同时也将说明哪种火箭在液氧甲烷发动机技术方面更加全面和完善。

我国在液氧甲烷火箭发动机的实际使用上拔得头筹

但在今年的7月12日，这一荣誉已经属于我国的蓝箭航天空间科技股份有限公司和其研制的“朱雀二号”火箭。

2023年7月12日上午，“朱雀二号”遥二火箭在我国甘肃酒泉发射场96号工位顺利点火升空，发射任务取得圆满成功，朱雀二号也一举成为了全球第一发成功发射并入轨的液氧甲烷火箭，在星舰等甲烷燃料火箭之前勇夺“世界首枚入轨级液氧甲烷火箭”的桂冠。

这是一个具有历史意义的振奋人心的时刻，说明在全球液氧甲烷发动机和火箭的技术激烈竞争中，我国走在了世界的前列。

液氧甲烷火箭发动机的性能优势

那么为什么全球各航天大国都在争前恐后地研制液氧甲烷火箭发动机呢？主要是因为这发动机相对于使用液氢液氧、液氧煤油、四氧化二氮与偏二甲肼等燃料的发动机具有以下几种优势：

1.来源广泛，价格便宜

我们都知道甲烷可从天然气、石油气、可燃冰等之中分离，也可以使用农家肥等制造，实际上还能用二氧化碳去制造，还能通过将二氧化碳与氢在催化剂作用下生成甲烷和氧后再提纯，所以其来源广泛，价格也便宜。

2，在火箭上易储存省空间

液氧和甲烷推进剂温度相近，只需使用一套冷却和保温系统就可以了，这就使得火箭易于采用共底贮箱方案以提高结构效率，省去了火箭中更多的空间和设备，减少了火箭重量增加了燃料储放。

3，操作和维护简单，可重复使用

液氧和甲烷在一起燃烧不易结焦，这就使得燃烧室中不易积碳，比如液氧煤油火箭在回收后必须对发动机进行彻底清洗才能继续使用，而液态甲烷为强挥发性燃料就不存在这种情况，所以使用液氧甲烷发动机可减轻后勤维护工作量。而且发动机可以多次点火使用，这就使得这种发动机具有了可重复使用的能力。

4，甲烷在宇宙中的存在比较普遍

宇宙中的很多行星、矮行星乃至小行星上都有甲烷存在，比如土星最大卫星土卫六的表面就有很多甲烷湖泊，可以直接用作甲烷火箭的燃料。

没有甲烷的话也可以通过二氧化碳合成生产，比如火星大气层中二氧化碳含量占到了约99%，也可以用它合成甲烷用作火箭燃料。所以使用液氧甲烷发动机的火箭使得人类的星际航行变得更为可能，这种火箭也最有可能成为人类第一种星际火箭。马斯克的星舰主要就是基于这一目的打造的。

5，无毒环保

相对于传统火箭使用的四氧化二氮与偏二甲肼等有毒燃料，液氧和甲烷燃烧之后只会产生水和二氧化碳，所以是一种清洁环保的燃料。

综上所述，液氧甲烷发动机相对于使用其他燃料的发动机优点多多，综合优势非其他类型发动机可比，因此成了新时代火箭发动机中的宠儿。

关于“朱雀二号”运载火箭

由此也可见“朱雀二号”运载火箭发射成功真的意义重大，很多人可能觉得不过是发射了一枚新火箭而已，推力运力也并不大，觉得没什么，但其实全球都在艳羡，甚至包括马斯克。

“朱雀二号”火箭是目前我国私营航天公司研制的最大运载火箭，有二级和三级两种构型，12日发射的火箭（二级）全长49.5米，芯级和整流罩直径均为3.35米，起飞质量219吨，火箭的芯一级配备了4台“天鹊-12”（TQ-12）液氧甲烷发动机，起飞推力268吨。

火箭芯二级配备了1台真空版“天鹊-12”发动机和1台“天鹊-11”甲烷机，其200公里近地轨道运力4吨，500公里太阳同步轨道运力2吨。

三级状态的“朱雀二号”（ZQ-2A）火箭起飞质量225吨，其200公里近地轨道运力6吨，500公里太阳同步轨道运力4吨。

“朱雀二号”火箭曾于2022年12月14日首飞，当时也是全球所有液氧甲烷火箭的入轨首飞，在火箭点火升空后，其一级、二级主机飞行正常，但是二级游机却出现了异常，最终导致火箭发射没有成功。但蓝箭航天公司很快找到了问题所在，之后实施了多项改进措施，又多次进行仿真分析计算和地面试车检验，解决了所有已知的问题，并提升了原有的性能。于是在首飞7个月之后进行了第二次复飞并取得了成功。

“天鹊二号（TQ-12）”液氧甲烷发动机

朱雀二号火箭使用的“天鹊二号（TQ-12）”液氧甲烷发动机，它是国内推力最大的可重复使用液氧甲烷发动机，其地面型发动机的海平面推力为67吨，真空型推力为76吨，是目前世界第三、亚洲第一大推力的液氧甲烷发动机。

不仅如此，目前蓝箭航天还已经在天鹊-12的基础上成功研制出了性能更优的改进型“天鹊-12A”（TQ-12A），并且已经在去年完成了二次起动试车。改进型的TQ-12A相比TQ-12的推力提高了9%、比冲提高了4秒、质量则减小了100公斤，并且已经完全具备回收复用能力。特别是液氧甲烷高效稳定燃烧技术和大型喷管激光焊接技术已经是世界领先。