北京时间，7月12日，航天圈内万众瞩目的蓝箭航天空间科技股份有限公司自主研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭（代号 “ZQ-2 Y2”）在我国酒泉卫星发射中心发射成功，火箭进入预定轨道飞行，试验任务取得圆满成功。朱雀二号成为全球首款成功入轨飞行的液氧甲烷火箭，标志着中国运载火箭在新型低成本液体推进剂应用方面取得重大突破。
液氧甲烷火箭究竟是什么？这次发射成功又有什么意义？我们通过五问五答，快速解读。
一、什么是液氧甲烷火箭？
(资料图)
液氧甲烷指的是火箭的燃料种类，在航天领域的学名叫工质，这里涉及火箭发动机的原理问题。因为火箭要飞出大气层，所以传统意义上的燃烧概念并不适用，大气层外没有氧气，你不能只给火箭加燃烧剂，所以要有液氧或者其他助燃剂的参与。一发火箭需要把这两种工质全部转载到火箭内部。对于朱雀II来说，它的助燃剂是液氧，燃烧剂是甲烷。因此通俗来说，这就是液氧甲烷火箭的说法。
二、为什么会有液氧甲烷火箭？
这个问题有四个层面的原因：
首先，科研层面。拥有新的燃料体系对于全球航天产业整体来说是好事，多一条技术路线就多了一种可能性。而且甲烷的成本相对较低，比传统的航天煤油和液氢便宜。
其次，应用层面。甲烷在太阳系内储量相对丰富，即可以在火星很方便的生产，也可以在土卫六等卫星上直接获取，对于星际远征和移民来说是一种便利。
再次，竞争层面。国外以SpaceX为首的猛禽发动机就是液氧甲烷体系的，所以从技术通用性上，其他国家必须掌握。
最后，协调发展。液氧甲烷目前主要是国内民营航天在主推，原因是在燃料这条技术路线上要和国家队形成互补关系。国家队虽说也没有放弃液氧甲烷，但在燃料体系的研发层面要考虑的东西更多，其中比较重要的一个原因就是比冲。液氧甲烷的比冲比液氧煤油高，但是不如液氢液氧发动机。所以国家如果花大力气研发发动机，肯定会选择更有代表性和理论更优的解。因此液氧甲烷是民营的机会。
三、技术门槛有多高？
这件事很难评述，每种技术都有其独特的难度。我们只能用一些实现它的工程指标来评述它的合理性。
第一个，火箭设计。航天是庞大的系统工程，对于成熟的火箭型号来说，内部结构的一点点改动，就能把稳定性击碎。之所以说这些，原因在于火箭的设计并非无根之水，成熟型号的图纸对于现阶段中国民营火箭公司来说借鉴意义非常大。而对于液氧甲烷来说，因为液氧甲烷整体的密度，比常规火箭燃料只大了一点点，这就意味着你的储罐扩容没必要那么大。这就导致成熟型号的火箭设计改动的部分相对就比较小。这对于火箭设计来说，是非常关键的要素。
第二，分子成分。燃料因为甲烷的分子式比较简单，所以在设计火箭的过程中不用过多的思考工质燃烧后所产生的杂质，这些杂质会在发动机上形成结痂，进而引发飞行风险。而甲烷这方面的风险比较小，所以设计也相对简单，当然这个简单也是相对的……航天没有简单的事。
第三，燃烧温度。甲烷的燃烧温度比较低，传统的航天煤油燃烧温度是3800多开尔文，而甲烷只有不到3600。你要知道，最常见的金属铁，它的熔点只有1800开尔文。所以发动机虽然使用了合金来抵御高温，但依然需要在燃烧过程中，利用低温燃料循环的方式，给发动机结构降温。所以更低的燃烧温度自然是一种莫大的好处，尤其对于可重复使用的火箭发动机来说，维护成本可以大幅降低。
当然还有其他的一些好处，只不过那些都是非常晦涩的航天发动机设计问题了，如果各位网友感兴趣，咱么以后可以专门出一期火箭发动机的技术解读。
四、意义主要是什么？
这次发射最重要的意义在于全球液氧甲烷火箭的首次发射入轨，入轨对于航天器来说是一个可以投入实际应用的标志。在很多年前，很多民营火箭公司发射的火箭都是探空火箭，哪怕是蓝色起源的新谢泼德号也没有进入轨道空间。所以入轨是一个非常重要的事情，而蓝箭这词也算是为全人类验证了液氧甲烷的可行性。
另一个非常重要的意义在于，蓝箭航天作为中国民营火箭公司代表性的企业，在经过几次失败以后，终于有了一款能够成功支持业务运营的产品，可以说是公司的一个重要里程碑，也是中国民营航天的一个里程碑。本次发射最难的地方也在于此，心理和精神压力会比技术上的压力更大。好在这次结果是好的，未来中国民营航天也可能因此产生一些格局上的变化。朱雀II的运载能力是目前民营火箭最强的，那些更重要、质量更大的载荷，也多了民营火箭的这个选择。
五、之前哪些国家、公司尝试发射过，结果如何？
虽然朱雀II是首发入轨的液氧甲烷火箭，但全球对液氧甲烷的研究和尝试却早就开始了。
我们国家自己有星际荣耀的焦点系列发动机，九州云箭的凌云、龙云发动机、宇航推进的沧龙系列发动机。光大航天迷可以严密关注龙云，相信不久能给你们很大的惊喜。
国际上，1960年一家历史悠久的意大利航天公司，从主营航空发动机转型到火箭发动机领域，在2004年的时候，就着手研发一款在火箭第三级使用的液氧甲烷发动机。一直和俄罗斯有合作。不过因为战争的关系，合作不得已终止。目前这家意大利公司已经开始独立研制火箭上面级所使用的液氧甲烷发动机，不过看到它实际应用可能要等到2026年。
另外一款欧洲的液氧甲烷发动机名气就大得多了，前几天阿里安5火箭退役，而已经确定方案的阿里安6火箭本来打算采用液氢液氧发动机，但现在可能被这款名为普罗米修斯的液氧甲烷发动机代替。这款发动机在2015年开始研制，但是非常神秘，没有试车视频流出，所有公开信息停留在了2020年。
唯一投入使用的蓝色起源BE-4液氧甲烷发动机，也因为新谢泼德号并不入轨，而没能获得全球首发入轨的液氧甲烷火箭的殊荣。
再有就是更加著名的SpaceX的猛禽发动机，它是装配在星舰上的超级火箭发动机，外界对他的了解仅限于劲儿大，猛。但实际上猛禽发动机是自打有了航天以来，唯三的全流量循环发动机，用人话说就是它没有浪费一点燃料，是人类航天发动机工艺的结晶。前两款类似工艺的发动机一个是前苏联没上过天的RD-270发动机，另一个甚至无法被称为发动机，它是美国的一款集成动力验证器。而猛禽，则是彻底的实现了这个工程杰作。
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