2023年7月12日，蓝箭航天朱雀二号遥二运载火箭发射成功，人类终于将液氧甲烷火箭送入了太空，这是大航天时代的“前夜”，未来文明图景的引擎正在轰鸣。

蓝箭航天朱雀二号遥二火箭发射成功

2023年7月12日上午9点，蓝箭航天的朱雀二号遥二火箭，在酒泉卫星发射中心新建的甲烷工位发射升空，成功将模拟载荷（搭载配重用于测试）送入预定轨道。朱雀二号遥二火箭，是全球首款成功入轨的液氧+甲烷火箭，标志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。

7月12日朱雀二号遥二火箭飞行试验，主要考核运载火箭测试发射与飞行全过程方案正确性、合理性，各系统接口匹配性，为后续火箭正式商业飞行奠定基础，为火箭可靠性、安全性积累经验。

朱雀二号遥二运载火箭，为两级构型，箭体直径3.35米，全箭高度49.5米，起飞重量219吨，起飞推力268吨；整流罩最大直径3.35米，全长8.237米。火箭一级采用4台天鹊80吨级液氧+甲烷发动机并联，二级采用1台天鹊80吨级液氧+甲烷发动机、与1台天鹊10吨级游动液氧+甲烷发动机组合而成。

蓝箭航天创始人、CEO张昌武表示，液氧+甲烷是全球航天公认推进剂发展方向，因为燃料易获取，更能满足商业航天对低成本、高频次发射需求，不积碳（燃烧产生残留物在发动机内部或喷嘴等部位积聚）、不结胶（燃料或润滑剂在高温环境下出现聚合或沉积）特性，对火箭发动机可重复使用更加有利。

张昌武表示，朱雀二号共准备3发试验箭，此次发射前，遥三火箭已完成总装。随着遥二任务取得成功，蓝箭航天将于2024年面向市场进行小批量交付，年产3~4发，2025年再翻一倍。蓝箭航天已启动可重复使用火箭项目，计划2025年推动实施。

张昌武表示，此次任务成功，验证朱雀二号火箭各系统方案，为下阶段可重复使用火箭研制，打下坚实基础。蓝箭航天未来将优化提升朱雀二号运力，推动可重复使用火箭研制，进一步降低运载火箭成本。

火箭重复使用成趋势，液氧甲烷火箭崛起

液体火箭相比固体火箭优势明显，主流运载火箭基本采用液体推进剂方案。火箭是利用自身携带推进剂发生反应，产生高速喷射热气流来推进的动力装置。固体火箭与液体火箭，区别在于推进剂的储存状态。固体火箭，推进剂是氧化剂与燃料浇筑在一起，凝固后安装在火箭内。液体火箭，采用液态或气态燃料，分别储存在贮箱中。

固体火箭，不用加注燃料，发射周期短，但推力不易调节，启动后难以做到多次开关机。液体火箭，发射准备周期长，特别是使用低温推进剂，但推力调节容易，可多次开关机，比冲高。

比冲是单位推进剂产生冲量，单位是秒，可理解为单位质量推进剂产生单位推力持续时间，是衡量火箭发动机动力重要参数。一般而言，比冲越大，表明火箭动力性能越优越。比冲值普遍较小的固体火箭，难以担当运载火箭发射重任，多作为辅助动力。

液体推进剂方案，包括液态燃料与液态氧化剂两类，液态燃料可选择范围广。液态燃料与液态氧化剂，在运载火箭发动机上一般分别贮存在两个空间中，在进入燃烧室后激烈反应产生推力。在所有液体推进剂方案中，液氧是历史最悠久的氧化剂，1926年人类历史上第一枚液体燃料火箭使用液氧（氧化剂）+汽油（燃料剂）方案。液氧也是最高效廉价氧化剂，主流运载火箭主力发动机都采用液氧为氧化剂，搭配不同燃烧剂，包括液氧+煤油、液氧+液氢、液氧+甲烷等。

“液氧+液氢”，成本高昂，商业级应用受限。而“液氧+煤油”，目前是很多商业航天企业采用方案，但积碳问题影响重复利用。

在火箭不需要重复使用时，甲烷相比煤油劣势明显。甲烷是天然气主要成分，液态甲烷与煤油相比，煤油密度大、燃烧热值高，能在更小空间放更多燃料。使用液氧+煤油推进剂的火箭，体型更小，运力更大。相对而言，甲烷密度小，甚至曾经有很长时间内甲烷液化都是难题。同样大小的火箭贮箱，储存甲烷量远比不上煤油，运力与液氧+煤油火箭差距大。

“液氧+甲烷”方案，使得火箭快速发展，受益可重复使用需求的出现。甲烷推进剂，核心亮点在于，燃烧产生积炭很少，发动机更容易维护，不像煤油发动机回收后需复杂的清洗检测流程。

作为燃料剂，甲烷液态温度与液态氧非常接近，省去液氧+液氢方案昂贵隔热成本。甲烷密度远高于液氢，火箭能在同等体积下加注更多燃料。

液氧+甲烷方案，能产生最大379秒的理论比冲值，与液氧+液氢存在不小差距（产生最高463.1秒的理论比冲值），但已超过液氧+煤油方案（能产生最大367秒的理论比冲值），成为新一代运载火箭技术发展方向。

与此同时，甲烷价格更低，获取更容易，更适合商业化应用。航天煤油来自石油提炼，对原油成分要求非常高，甲烷价格只有航天煤油价格约1/3。对一次性火箭而言，推进剂价格差异，不一定对总发射成本带来明显影响；但对重复使用火箭而言，燃料成本在发射成本比重高，燃料成本下降带来的好处显而易见。同时，太阳系其它星球还未发现石油，但甲烷普遍存在，未来星际旅行可从外太空直接获取甲烷燃料，在星际时代具有重要意义。

随着可重复使用运载火箭技术应用，液氧+甲烷成为国内外航天企业竞逐新赛道。美国太空探索技术公司SpaceX的液氧+甲烷发动机猛禽，已推举星舰完成首次试射，但未能进入预定轨道。美国蓝色起源公司、欧洲阿里安公司、俄罗斯国家航天集团，均在开展液氧+甲烷火箭研制工作。

中国民营航天企业积极布局液体运载火箭，蓝箭航天等商业航天公司发力液氧甲烷火箭。蓝箭航天天鹊12型液氧甲烷发动机研发启动较晚，但成功发射全球首个液氧+甲烷火箭。蓝箭航天于2015年成立，鹊12型液氧+甲烷发动机研制工作2017年开始，2019年完成首次试车，是世界上第三个亮相的液氧+甲烷火箭发动机。2023年7月12日上午9点，蓝箭航天搭载天鹊12型发动机的朱雀二号遥二火箭成功进入预定轨道，是全球首款成功入轨的液氧+甲烷火箭。

天鹊12型，采用更简单的开式循环模式，注重降低研发成本与风险。开式循环模式，不涉及复杂的预燃环节，只是设置1个燃气发生器，让部分液氧与甲烷在此燃烧产生动力驱动涡轮，再由涡轮驱动燃料泵与氧化剂泵，将液氧与甲烷直接送到主燃料室进行燃烧。与预燃室不同，燃气发生器产生尾气不再二次燃烧，直接当作废气排放掉，简单设计带来低成本与低风险。天鹊12型面世最晚，但研发进度最快，成功助力朱雀二号成为全球首个成功入轨的液氧+甲烷火箭。