全球航天都在押寶液氧甲烷發動機，朱雀二號火箭已助我國拔得頭籌

很多關心航天技術的朋友都知道，液氧甲烷發動機幾乎就是代表了火箭發動機的未來。

全球競相開發液氧甲烷火箭發動機技術

如今美國幾乎所有的航天公司都押寶在了這種發動機上，比如馬斯克Spacex公司的星艦所用的猛禽火箭發動機、貝索斯藍色起源公司新格倫火箭所用的BE-4火箭發動機、火箭實驗室（Rocket Lab）公司的阿基米德火箭發動機、相對論空間（Relativity Space）公司的Aeon系列火箭發動機，另外還有火神半人馬、人族R、中子號、人族一號、Stoke Space等火箭也都是選用了液氧甲烷做動力燃料。

在美國之外，還有法國Ariane Group公司研製的普羅米修斯火箭發動機；意大利Avio公司的M10火箭發動機；俄羅斯與歐洲合作開發的新型號VOLGA火箭發動機（進展緩慢）；日本與歐洲空客公司合作研製的ACE-42R火箭發動機等同樣選擇了液氧甲烷做燃料。

如果再算上我國的航天機構研發的甲烷機，那麼全球正在研發的這種發動機將接近20種。如此之多的航天公司和研發機構都競相逐鹿液氧甲烷發動機技術，當然也說明這種技術已成爲全球航天動力領域的共同追求。那麼誰先用液氧甲烷發動機做動力源的火箭成功發射，就意味着誰先在使用液氧甲烷發動機火箭方面首次取得了完全的成功，同時也將說明哪種火箭在液氧甲烷發動機技術方面更加全面和完善。

我國在液氧甲烷火箭發動機的實際使用上拔得頭籌

但在今年的7月12日，這一榮譽已經屬於我國的藍箭航天空間科技股份有限公司和其研製的“朱雀二號”火箭。

2023年7月12日上午，“朱雀二號”遙二火箭在我國甘肅酒泉發射場96號工位順利點火升空，發射任務取得圓滿成功，朱雀二號也一舉成爲了全球第一發成功發射併入軌的液氧甲烷火箭，在星艦等甲烷燃料火箭之前勇奪“世界首枚入軌級液氧甲烷火箭”的桂冠。

這是一個具有歷史意義的振奮人心的時刻，說明在全球液氧甲烷發動機和火箭的技術激烈競爭中，我國走在了世界的前列。

液氧甲烷火箭發動機的性能優勢

那麼爲什麼全球各航天大國都在爭前恐後地研製液氧甲烷火箭發動機呢？主要是因爲這發動機相對於使用液氫液氧、液氧煤油、四氧化二氮與偏二甲肼等燃料的發動機具有以下幾種優勢：

1.來源廣泛，價格便宜

我們都知道甲烷可從天然氣、石油氣、可燃冰等之中分離，也可以使用農家肥等製造，實際上還能用二氧化碳去製造，還能通過將二氧化碳與氫在催化劑作用下生成甲烷和氧後再提純，所以其來源廣泛，價格也便宜。

2，在火箭上易儲存省空間

液氧和甲烷推進劑溫度相近，只需使用一套冷卻和保溫系統就可以了，這就使得火箭易於採用共底貯箱方案以提高結構效率，省去了火箭中更多的空間和設備，減少了火箭重量增加了燃料儲放。

3，操作和維護簡單，可重複使用

液氧和甲烷在一起燃燒不易結焦，這就使得燃燒室中不易積碳，比如液氧煤油火箭在回收後必須對發動機進行徹底清洗才能繼續使用，而液態甲烷爲強揮發性燃料就不存在這種情況，所以使用液氧甲烷發動機可減輕後勤維護工作量。而且發動機可以多次點火使用，這就使得這種發動機具有了可重複使用的能力。

4，甲烷在宇宙中的存在比較普遍

宇宙中的很多行星、矮行星乃至小行星上都有甲烷存在，比如土星最大衛星土衛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。

沒有甲烷的話也可以通過二氧化碳合成生產，比如火星大氣層中二氧化碳含量佔到了約99%，也可以用它合成甲烷用作火箭燃料。所以使用液氧甲烷發動機的火箭使得人類的星際航行變得更爲可能，這種火箭也最有可能成爲人類第一種星際火箭。馬斯克的星艦主要就是基於這一目的打造的。

5，無毒環保

相對於傳統火箭使用的四氧化二氮與偏二甲肼等有毒燃料，液氧和甲烷燃燒之後只會產生水和二氧化碳，所以是一種清潔環保的燃料。

綜上所述，液氧甲烷發動機相對於使用其他燃料的發動機優點多多，綜合優勢非其他類型發動機可比，因此成了新時代火箭發動機中的寵兒。

關於“朱雀二號”運載火箭

由此也可見“朱雀二號”運載火箭發射成功真的意義重大，很多人可能覺得不過是發射了一枚新火箭而已，推力運力也並不大，覺得沒什麼，但其實全球都在豔羨，甚至包括馬斯克。

“朱雀二號”火箭是目前我國私營航天公司研製的最大運載火箭，有二級和三級兩種構型，12日發射的火箭（二級）全長49.5米，芯級和整流罩直徑均爲3.35米，起飛質量219噸，火箭的芯一級配備了4臺“天鵲-12”（TQ-12）液氧甲烷發動機，起飛推力268噸。

火箭芯二級配備了1臺真空版“天鵲-12”發動機和1臺“天鵲-11”甲烷機，其200公里近地軌道運力4噸，500公里太陽同步軌道運力2噸。

三級狀態的“朱雀二號”（ZQ-2A）火箭起飛質量225噸，其200公里近地軌道運力6噸，500公里太陽同步軌道運力4噸。

“朱雀二號”火箭曾於2022年12月14日首飛，當時也是全球所有液氧甲烷火箭的入軌首飛，在火箭點火升空後，其一級、二級主機飛行正常，但是二級遊機卻出現了異常，最終導致火箭發射沒有成功。但藍箭航天公司很快找到了問題所在，之後實施了多項改進措施，又多次進行仿真分析計算和地面試車檢驗，解決了所有已知的問題，並提升了原有的性能。於是在首飛7個月之後進行了第二次復飛並取得了成功。

“天鵲二號（TQ-12）”液氧甲烷發動機

朱雀二號火箭使用的“天鵲二號（TQ-12）”液氧甲烷發動機，它是國內推力最大的可重複使用液氧甲烷發動機，其地面型發動機的海平面推力爲67噸，真空型推力爲76噸，是目前世界第三、亞洲第一大推力的液氧甲烷發動機。

不僅如此，目前藍箭航天還已經在天鵲-12的基礎上成功研製出了性能更優的改進型“天鵲-12A”（TQ-12A），並且已經在去年完成了二次起動試車。改進型的TQ-12A相比TQ-12的推力提高了9%、比衝提高了4秒、質量則減小了100公斤，並且已經完全具備回收複用能力。特別是液氧甲烷高效穩定燃燒技術和大型噴管激光焊接技術已經是世界領先。

目前我國液氧甲烷火箭發動機開發現狀

目前我國正在研製的液氧甲烷火箭發動機並非只有藍箭航天的朱雀二號火箭使用的天鵲系列，還有星際榮耀的“雙曲線二號”和“雙曲線三號”火箭。

而我國的超重型火箭“長征九號”也已經基本決定使用液氧甲烷發動機，推力級別爲200噸級，和馬斯克的星艦使用的猛禽發動機基本同一級別，另外也有消息稱藍箭航天也在籌備研製200噸級的液氧甲烷發動機。

更大級別的液氧甲烷火箭發動機，意味着更強的推力和更大的運力，未來的人類航天或將因爲液氧甲烷發動機的技術成熟而進入一個新時代。

消息來源：人民網7月12日報道《全球首枚液氧甲烷火箭發射成功》