2023年7月12日，蓝箭航天的朱雀二号发射成功，成为世界上第一发用液氧甲烷发动机成功入轨的火箭。很多人看到它的运载能力，近地轨道4吨，也就是长征二号的水平，还是不加助推器那种，那咱这商业航天公司是在重新发明轮子吗？有什么意义呢？必然有意义。意义在于，它的发动机，液氧甲烷，跟之前的燃料就都不一样了。
咱们先来复习一下常见的几种液体火箭燃料。肼燃料是常温燃料，使用方便、技术简单，但是有毒。液氢液氧无毒无害，而且是目前咱们用过的效率最高的火箭燃料，但是比较贵，而且燃料温度特别低，氢分子很小还特别容易漏，所以研发制造使用成本高难度大，并且因为氢的密度低，火箭必须特别粗。液氧煤油难度和成本都要比液氢液氧低一些，比冲也就是效率，虽然没有液氢液氧那么高，但是比肼燃料要高。
最后就是液氧甲烷，这种燃料价格很便宜，你想想想当年那些出租车从油的改成气的就知道了，而它的的效率虽然不如氢氧，但是比液氧煤油要高那么一点点，不多，就一点点。听起来好像不错，但是甲烷要想在火箭上用，我就不可能是跟出租车似的加个汽包上去用，我得给它液化了，这样才能装的够多，一液化就得给它降温到零下160多度，虽然说没有液氢零下两百多度那么变态吧，那总之是要比煤油技术上复杂一些，所以之前的火箭工程师一对比，说这性能提升不大，难度提升不小。所以液氧甲烷这个燃料一直以来都没有受到重视。
图片来自图虫网
直到工程师们开始琢磨着怎么低成本重复使用火箭。为什么这么说呢？一开始美国在研究航天飞机的时候，本来是说我用现在的液氧煤油发动机试试吧，结果一看发现不行，为啥呢？这种燃料烧完了有结焦、积碳，这积碳很难清，结构越复杂越难清，所以航天飞机要重复使用就不方便，他们才整了RS25那个氢氧发动机，现在SLS还在用。但一用氢氧，这个成本又上来了，航天飞机想便宜没便宜下来。你可能要说了，马斯克的猎鹰九号用的不就是液氧煤油发动机，人家怎么重复使用的？就是为了规避掉结焦的问题，猎鹰九号用的梅林发动机是个开式循环的，虽然效率相对低，但是结构简单，不是不结焦，是结完了好清理，清理完了再用。
但人类不会止步于这样的重复使用的，每次回收回来还得进厂洗一个月积碳，那肯定不行，我们的目标是落下来补个燃料立刻接着发射，如此一来，液氧甲烷的优势就出来了，它既没有氢氧成本那么高，也没有液氧煤油的结焦问题，所以spacex的星舰，用的是这种发动机，虽然说还没有成功入轨，但是那个技术起点确实很高，循环模式更高级，运载能力又强，还要回收，所以是想要一口吃个胖子。
咱们国家的民营航天无论是技术积累，还是财力，都没法跟spacex同日而语，所以饭要一口一口吃，肉要一点儿一点儿长。蓝箭公司目前达成的目标类似什么呢？类似于2008年spacex公司的猎鹰一号火箭首次成功发射，不同的是，猎鹰一号是液氧煤油发动机，而蓝箭是液氧甲烷，蓝箭也讲了，接下来他们要干的事儿，就是让朱雀火箭可以回收，相关实验今年就会进行，spacex从猎鹰一号入轨到猎鹰九号入轨并且成功回收用了7年，倘若蓝箭也可以以同样的速度进行迭代，7年内我们就可以用上重复使用的液氧甲烷火箭，并且根据蓝箭的计划，最多可以把5个芯级绑在一起，所以从几吨到几十吨的货物都能打，听起来跟猎鹰九号以及重型猎鹰差不多。
但别忘了，这是液氧甲烷的火箭，可以更容易地实现落地马上接着打，理论上要比猎鹰那一套快得多，成本也低得多，就像客机一样，飞着的时候是挣钱的，在地面上是花钱的，所以也许朱雀就可以抢占大量的市场了。
本文为科普中国·星空计划扶持作品
作者：苟胜老师
审核：周炳红（中国科学家空间科学中心 研究员）
出品：中国科协科普部
监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司
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