在北京亦庄 “天然气火箭”的从0到1→

“谁进入太空的流量足够大、足够便宜，谁就能掌控太空！今年4月，SpaceX创始人马斯克曾在演讲中说，‘2024年SpaceX预计将承担起全球大约90%地球至轨道的发射质量’，那我们该如何快速提升进入太空的能力？”

近日，北京经开区融媒体中心对蓝箭航天火箭研发部总经理、朱雀三号可复用火箭型号总指挥戴政进行了专访。当很多人都还在思考问题的时候，北京亦庄商业航天企业蓝箭航天空间科技股份有限公司（以下简称“蓝箭航天”）已经在书写答卷。

▶ 2023年7月12日，全球首枚液氧甲烷运载火箭——朱雀二号遥二成功发射！

▶ 2023年12月9日，朱雀二号成为全球首款连续入轨液氧甲烷火箭！

▶ 2024年1月19日，国内起飞规模最大垂直起降试验箭朱雀三号VTVL-1试验任务圆满成功！

▶ 2024年9月11日，蓝箭航天开展朱雀三号10公里级垂直起降飞行试验，实现了国内首次液体发动机空中二次点火！

从液氧甲烷技术路线上的“全球首枚”到可重复使用试验的“国内最大”，这些标签都出自蓝箭航天，也是蓝箭航天从技术路线“0到1”迈向商业发展“0到1”的生动注脚。

迈向商业发展的从0到1

看“天然气火箭”如何站上商业航天历史舞台

“十年前，各国都未曾将液氧甲烷应用于火箭技术中，如今，全球的商业航天企业已经在推进剂技术路线上达成了共识，液氧甲烷成为了主流选择。”戴政说。

这个变化缘于什么？

此前，火箭推进剂的选择主要考虑两个维度的参数，即化学比冲（比冲越高意味着性能越高）和密度（大密度意味着更小更轻的贮箱）。化学比冲的高低排序为：液氢液氧＞液氧甲烷＞液氧煤油，密度大小排序为：液氧煤油＞液氧甲烷＞液氢液氧。可以看到，液氧甲烷都处于居中的位置。

“正因为液氧甲烷的特点不够突出，所以它此前没能成为火箭推进剂的首选。”戴政介绍，如今，液氧甲烷之所以备受全球关注是因为第三个维度——经济性。原来行业内大部分火箭都是一次性火箭，推进剂成本占比几乎可以忽略，因此，在选择上主要考虑化学性能和密度，不考虑经济性。而在火箭从一次性使用向可重复使用航班化发展进程中，推进剂成本就很值得“计较”了。像飞机一样，因为飞机本身是循环使用的，其机身成本就会在一次次重复使用的过程中被摊薄，但其燃料是每一次飞行都要消耗的，因此它在总成本中的占比就会显著上升。“所以选择一款便宜的推进剂就变成了一个‘刚需’，是带有前瞻性的重大战略选择。”

“对于甲烷很多人可能不了解，但是说天然气是不是就比较清楚了，所以我们笑称液氧甲烷火箭是‘天然气火箭’。相较于煤油和液氢，甲烷要便宜不少，而且燃烧后只产生水和二氧化碳，相比煤油不积碳、更环保，对发动机多次重复使用的维护性非常友好。”戴政说。

根据目前公开信息，戴政算了一笔经济账：SpaceX的液氧煤油火箭猎鹰9号，目前每千克成本是2~3千美金，合约2万元人民币。大型液氧甲烷火箭星舰，未来重复使用成熟后成本可实现每千克百美金左右，约合人民币不到1000元。聚焦到朱雀三号，实现可回收后，其成本可以降至2万元人民币每千克。“通过这组数据可知，液氧甲烷火箭实现可重复使用后，其发射成本将大幅下降。”

如今，“天然气火箭”已经站上商业航天的历史舞台，但全球尚未有一款使用液氧甲烷作为推进剂的火箭实现真正地可重复使用。正如戴政所言，商业发展的从0到1，我们仍在路上。

跨越技术路线的从0到1

看朱雀二号成功问天

“当前，全球商业航天的发展路径都趋同于SpaceX的三步走技术路线：第一步，研发一款一次性使用的火箭；第二步，研发一款一级可重复使用的火箭；第三步，研发一款可全部重复使用的火箭。”戴政表示，朱雀二号的成功发射，意味着我们在液氧甲烷火箭技术上已经完成了从0到1的突破，而接连两次的垂直起降回收试验，都是我们在向第二步迈进的必经之路。

为什么液氧甲烷火箭在实现可重复使用目标之前，要先研制一次性使用火箭？朱雀二号作为一款液氧甲烷火箭如何迈向可回收？

“液氧甲烷火箭作为一个新生事物，就要经历技术上从0到1的过程，而朱雀二号就是这个从0到1的实践。”戴政表示，通过朱雀二号这款一次性的液氧甲烷火箭，我们突破了液氧甲烷发动机和液氧甲烷火箭的核心关键技术，加注系统、指挥通信系统、发射支持系统、地面勤务保障系统等都得到了验证。“接下来，我们就要去攻克最重要的课程——可重复使用。”

朱雀二号距离可重复使用还差什么？“客观来讲，可重复使用在关键技术上要具备两点：一是发动机具备多次起动和大范围推力可调节的能力，二是具备高精度垂直返回制导控制能力。”戴政娓娓道来，实际上，朱雀二号的发动机是具备多次点火和推力调节能力的，而垂直返回控制能力朱雀二号是不具备的，这也就是我们当前着力在研究的，亟待攻破的一个关键技术。

制导控制能力难在哪儿？“要让一级在空中一二级分离点的初始位置，用极短的时间迅速瞄准回收场坪目的地，实时规划调整好路径，过程中大部分飞行时间是‘自由落体’，定位准确地到达‘家门口’。”戴政比喻，这个难度不亚于从10层楼的高度将一只铅笔扔进地面的笔筒。

火箭一级垂直返回制导控制技术跟自动驾驶相似，但火箭的速度要远远高于汽车自动驾驶。自动驾驶是已知起、终点，从一个已知点开往另一个已知点，可以提前规划好路线，但过程中一直有动力和控制能力，需要面对各种突发情况。但是火箭的回收却不是如此，虽然也是已知起、终点，但中途返程的一二级分离折返点位置每次都不确定，就相当于从一个已知点到一个未知点，再从该未知点回到已知点。并且在返程中，火箭一级大部分时间不点火、没有动力，因此需要在有动力的很短的时间窗口内和有各种干扰的大气层内滑行段调整好方位、路线、速度。

“要实现回收还需要考虑第三个因素，就是经济性问题。”戴政解释，一级想要回收就要预留一部分燃料，这意味着相比一次性使用运载能力的降低，如果其运载能力降低过多，超过可回收节省的成本，那这样的回收就失去了经济价值。因此可重复使用火箭面临一个盈亏平衡点问题，要想可重复使用火箭有意义地回收，实现发射成本的有效降低，对火箭的规模就有了要求。“朱雀二号200多吨，如果将它做成一款可重复使用的火箭，其运载能力损失比例过高，回收火箭成本可能会超过新造一枚火箭的成本，从经济上来看不适合发展成可重复使用火箭。”以SpaceX为例，其已经实现多次可重复使用的猎鹰9号是550吨，而正在研发的星舰规模达到了5000吨。

在路上

朱雀三号如何踏稳“归家路”？

“明年6月，可重复使用液氧甲烷火箭朱雀三号即将首飞。我们的目标是在三发内实现一子级回收。”戴政说，当前，我们的第一要务就是在国内最早实现液氧甲烷火箭可重复使用技术的突破。

朝着目标，朱雀三号如何踏稳“归家路”？不论是今年1月的百米级垂直起降飞行验证，还是9月的万米级飞行验证，都是朱雀三号稳稳进阶的一级级台阶。

“今年1月19号我们成功进行了一次350米高度的垂直回收飞行试验，这意味着发动机的推力调节和制导控制的配合问题已经解决，低空低速状态下的制导控制系统算法和策略经过验证。9月进行的10公里级的垂直回收飞行试验，进一步改进算法，这次10公里级的垂直起降飞行试验标志着中国商业航天在可重复使用运载火箭技术上取得重大突破。”戴政介绍，两次回收试验为明年朱雀三号的首飞及回收试验奠定了坚实基础。

“我们要把朱雀三号可重复使用火箭打造成一款智能化的火箭，就像智能化汽车一样，保证载荷顺利入轨的同时让它在飞行中根据自身的飞行状态实时调整飞行轨迹，一级箭体在落区着陆回收后还能实现自动化故障诊断和检测。”戴政说。对于蓝箭航天来讲，朱雀二号液氧甲烷火箭已经连续发射成功，走完了液氧甲烷火箭技术层面的从0到1。未来，蓝箭航天计划于2026年完成商业闭环的从0到1。在此过程中，如果朱雀三号能够按照预期实现火箭一级的重复使用，就能在2026年实现商业化的进一步增长。

“在火箭一级回收技术实现之前，我们与领先者的差距将会不断扩大。这是因为，科技行业中的优势一旦确立，其发展速度将愈发迅猛。然而，一旦我们跨越了这个类似于当年iPhone问世的重大时刻，这种差距将会逐渐缩小。”戴政的这番话回答了本文开头的问题，他表示，不跟上就面临着被淘汰。目前，全球商业航天处于一次性使用火箭向可重复使用火箭发展的变革时期，谁能最先通过可重复使用技术实现低成本、高频次、航班化运营的发射服务，谁就能在行业里形成非常高的‘护城河’。”这也是蓝箭航天非常清晰地以“一家围绕液氧甲烷运载火箭开展可重复使用技术研究的商业航天企业”为定位的原因。“我们必须一如既往地加大投入力度，抓住未来5年到10年的重要战略发展机遇，让中国商业航天在未来的国际竞争中占据有利地位！”

回忆录

可重复使用火箭的发展没有捷径，唯有踏踏实实地，一步一个脚印地走，从百米级到公里级，再到百公里级。“这一步一脚印的背后一面是蓝箭航天人的坚持，另一面还有地区给予的全力扶持。”说着，戴政回忆起了一路走来的点点滴滴……

——那是朱雀二号遥二任务发射的前一天，天空下起了淅淅沥沥的小雨。我记得，原本已经躺在床上休息的测发指挥罗桂华，却在深夜出现在了发射区。问其原因，他说：“这发火箭，是大家堵了一口气、拼了老命干出来的，必须谨慎谨慎再谨慎！上千人的呕心沥血，几百个日日夜夜的加点加班，不能让这雨水给此次的发射增加一丝的风险。”检查设备、排除隐患，这一起身，罗桂华就忙活到了发射前。其实，蓝箭航天的每一个人都曾是那个雨夜里的罗桂华。

——那是蓝箭航天一路走来至今最艰难的一段时间。当时，朱雀二号遥一的发射失利，让投资机构对我们的信心大幅降低，正赶上朱雀二号遥二即将发射，融资成为了摆在我们面前难以逾越的一座大山。也就是这个时候，北京亦庄如同过去的许多年一样，在我们最需要的时候给予了我们帮助。产业升级基金的首个项目就投给了蓝箭航天，为我们注入了一剂“强心针”。“企业需要的就是亦庄要做的”，这句话，我们感同身受。

2023年7月，朱雀二号遥二发射成功！我们不仅为自己争了气，也为“亦庄航天”争了一口气！

编辑：徐祎