人類火箭發(fā)射越來(lái)越密集，外太空中的人造衛(wèi)星也越來(lái)越多，這是不爭(zhēng)的事實(shí)，幾乎每個(gè)月都有火箭發(fā)射。

中國(guó)航天進(jìn)入高光時(shí)刻，3月，高分十三號(hào)02星和天繪六號(hào)A/B星發(fā)射，4月，風(fēng)云三號(hào)07衛(wèi)星發(fā)射，5月，天舟6號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟16號(hào)載人飛船發(fā)射，6月，力箭一號(hào)以一箭26星方式發(fā)射，7月自然也有航天發(fā)射。

(資料圖片)

7月有一次重大的航天發(fā)射，中國(guó)民營(yíng)火箭朱雀2號(hào)計(jì)劃于7月12日復(fù)射，按照其他媒體的說(shuō)法，全世界都非常關(guān)注，因?yàn)榇舜纬蓴￡P(guān)系到中國(guó)民營(yíng)火箭發(fā)展與未來(lái)，能否創(chuàng)造全新的航天史。

再次挑戰(zhàn)液氧甲烷的朱雀2號(hào)火箭

朱雀2號(hào)運(yùn)載火箭由中國(guó)民營(yíng)公司藍(lán)箭航天空間科技股份有限公司自主研制，為兩級(jí)構(gòu)型的液體運(yùn)載火箭，該箭全長(zhǎng)49.5米，最大直徑3.35米，起飛重量218噸，起飛推力達(dá)268噸，是一款中型火箭。

朱雀2號(hào)運(yùn)力也是非常可觀的，200公里高繞地軌道運(yùn)力達(dá)6噸，800公里太陽(yáng)同步軌道運(yùn)力達(dá)4噸，完全可以擔(dān)任中大型航天器的發(fā)射。

朱雀2號(hào)最牛之處并不是它的運(yùn)載能力，而是使用了世界首款液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)-80噸級(jí)天鵲12（TQ12）。

朱雀2號(hào)運(yùn)載火箭一級(jí)箭安裝了4臺(tái)TQ12，二級(jí)箭安裝了一臺(tái)TQ12和一臺(tái)10噸級(jí)的游機(jī)-天鵲11（TQ11）。游機(jī)是指推進(jìn)方向可以大幅移動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，全名為游動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（vernier rocket engine）。

就拿朱雀2號(hào)來(lái)說(shuō)，二級(jí)箭主推發(fā)動(dòng)機(jī)TQ12正常熄火之后，那么游機(jī)TQ11開(kāi)始工作，用于控制入軌精度，例如姿態(tài)調(diào)整、末速修正等，直至星箭分離。

天鵲12（TQ12）也由藍(lán)箭航天自主研制，是世界上首款液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，它分為地面型號(hào)和真空型號(hào)，地面型號(hào)海平面推力67噸，真空型號(hào)真實(shí)推力為80噸。

2022年12月14日，首枚朱雀2號(hào)運(yùn)載火箭首射失利，火箭一級(jí)飛行正常，一二級(jí)分離正常，正常分離整流罩，二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)正常，但二級(jí)游機(jī)出現(xiàn)異常，未能正常啟動(dòng)，運(yùn)載的14顆衛(wèi)星未能正常入軌。

關(guān)于首枚朱雀2號(hào)失利調(diào)查結(jié)果顯示：游機(jī)TQ11液氧輸送管連接部位硬度不夠，當(dāng)二級(jí)主機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)，在液氧回流沖擊力作用下，連接部位破裂，沒(méi)有液氧，游機(jī)無(wú)法正常開(kāi)機(jī)。

找到問(wèn)題所在，那接下來(lái)就簡(jiǎn)單了，只需要增加游機(jī)TQ11液氧輸送管連接部位硬度就可以了，現(xiàn)在，第二枚朱雀2號(hào)火箭計(jì)劃于2023年7月12日復(fù)射，這是中國(guó)民營(yíng)火箭再一次挑戰(zhàn)液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)。

為何全世界關(guān)注液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)？

中國(guó)長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭芯級(jí)采用液氧液氫作為燃料，助推器采用液氧煤油作為燃料，中國(guó)長(zhǎng)征2號(hào)F運(yùn)載火箭采用四氧化二氮+偏二甲肼作為燃料，美國(guó)SpaceX獵鷹9號(hào)運(yùn)載火箭采用液氧煤油作為燃料。

它們都是使用液體燃料，從此由此可見(jiàn)，液體運(yùn)載火箭是人類航天發(fā)射的“主力軍”，液體燃料具備運(yùn)輸方便、加注簡(jiǎn)單 、比沖大等特點(diǎn)，是固體燃料無(wú)法相比的。

之前，液體燃料主要有偏二甲肼/四氧化二氮、液氧煤油和液氫液氧三種，而液氧甲烷則是一匹“黑馬”，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有，中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、日本和歐航局等都在研發(fā)液氧甲烷，它成為火箭燃料發(fā)展的趨勢(shì)和未來(lái)。

偏二甲肼/四氧化二氮優(yōu)點(diǎn)在于比沖高、能常溫保存、便于點(diǎn)火，然而缺點(diǎn)也很明顯，那就是偏二甲肼有劇毒。

火箭一旦加注燃料最好不要出現(xiàn)故障，一旦出現(xiàn)故障，維修人員就會(huì)冒極大風(fēng)險(xiǎn)，燃料泄漏的后果不堪設(shè)想，可以通過(guò)呼吸道、皮膚、傷口及消化道進(jìn)入人體，世界各國(guó)正在減少偏二甲肼/四氧化二氮的使用。

液氫液氧的確夠優(yōu)秀，比沖高、無(wú)毒無(wú)害、無(wú)污染，即便人接觸了也沒(méi)有關(guān)系，但是液氫存在一個(gè)永遠(yuǎn)無(wú)法解決的難題，由于液氫密度極低，需要很大的儲(chǔ)存罐才能夠裝下滿足需求的液氫。

氫元素相對(duì)原子質(zhì)量小，原子核中只有一個(gè)質(zhì)子沒(méi)有中子，分子量?jī)H2.01588，這就是液氫密度極低的原因，70公斤體積就達(dá)到1立方米，液氫液氧燃料如何儲(chǔ)存成為困擾科學(xué)家的技術(shù)難題，液氫還需要-253℃低溫保存。

液氧煤油不俗的表現(xiàn)使其一舉成為獵鷹9號(hào)火箭燃料，煤油能量極大，的確可以給火箭帶來(lái)巨大的推力，但是煤油中有大量的異十二烷（C12H26），由于分子質(zhì)量大，噴射速度相對(duì)較慢，比沖低。

煤油的污染也是顯而易見(jiàn)的，七八十年代的農(nóng)村人應(yīng)該都知道，長(zhǎng)期使用煤油燈，鼻孔里面都是黑色的，煤油不充分燃燒時(shí)釋放有毒氣體一氧化碳和炭黑，充分燃燒時(shí)也會(huì)釋放CO2和H2O。

然而，液氧甲烷卻彌補(bǔ)了以上液體燃料的所有缺點(diǎn)，甲烷化學(xué)式為CH4，沒(méi)有毒，維修人員在臨時(shí)維修時(shí)不再害怕接觸到它，分子量為16.043，火箭不會(huì)面臨儲(chǔ)存罐容量不足的窘態(tài)，高比沖，燃燒后不會(huì)產(chǎn)生炭黑，更不會(huì)污染空氣。

很顯然，液氧甲烷是目前最為理想的火箭燃料，朱雀2號(hào)使用的就是液氧甲烷，如果朱雀2號(hào)7月12日發(fā)送成功了，那么就會(huì)創(chuàng)造新的航天史，全世界當(dāng)然會(huì)密切朱雀2號(hào)的發(fā)射。