北京时间3月23日上午11:25,美国相对论航天公司(Relativity Space)在佛罗里达州卡纳维拉尔角太空军基地发射人族一号(Terran 1)液氧甲烷运载火箭,火箭点火后,一级飞行正常,一二级分离正常,但二级未能顺利点火,飞行异常,发射任务失利。
这是人类第二次尝试向液氧甲烷(即天然气)运载火箭成功发射发起挑战。此前,中国蓝箭航天公司(LANDSPACE)的朱雀二号运载火箭(ZQ-2)在2022年12月14日实现液氧甲烷火箭首次发射,但火箭未能入轨。
首飞时间多次调整
相对论航天公司自今年公布首飞计划以来,发射时间一再调整。
3月9日凌晨,点火前约70秒中止发射,公司表示原因是火箭第二级的燃料温度超过了发射标准限制。
3月11日凌晨,发射前0.5秒再次中止发射,据报道是二级火箭燃料压力问题导致发射中止。随后发射时间从计划的3月17日再次变更到23日。
3月23日上午,经过数次高空风评估几经推迟后,人族一号于11时25分点火,火箭起飞后,一级飞行正常,一二级分离正常,但二级未能顺利点火,飞行异常,发射任务失利。
人族火箭,亮点颇多
人族一号(Terran 1)是相对论航天公司公司研发的一款小型液体二级火箭,高35.2米,直径2.3米,LEO运力1.25吨。一级火箭动力由9台Aeon 液氧甲烷发动机并联,二级火箭使用1台真空型Aeon液氧甲烷发动机。
人族一号火箭的首次飞行任务不携带任何载荷,是一次单纯的轨道试飞任务,任务名称为“Good Luck,Have Fun”(祝你好运,玩得开心)。首次发射任务受到普遍关注,还有如下原因:
  • 世界上第二次挑战液氧甲烷火箭轨道级发射。
  • 人族一号火箭85%以上质量的零件由3D打印制造,是3D打印史上最大的金属物体。
  • 通过零件整合,火箭零件数量减少100倍,生产效率提高10倍。
  • 制造整枚运载火箭的周期约为60天。
上图:人族一号火箭3.8任务简报
以飞代试,不惧失败
值得关注的是,FAA(美国联邦航空管理局)在该火箭的两级均进行了一系列测试工作之后,为相对论航天公司颁发了发射许可证。不过相对论公司认为整个测试活动流程已经“大大降低了风险”,由于全箭静态点火测试工作会让火箭的磨损度增加,因此必须在继续发射工作和开展更多测试的风险之间取得平衡,因此在首飞前已经决定不进行全箭静态点火测试,公司高层表示选择接受了火箭首飞可能失败的风险。
上图:人族一号火箭典型飞行时序
面向小卫星市场,  价格具有竞争力
人族一号火箭主要面向小卫星市场,根据相对论公司2020年6月发布的广告,每枚火箭的搭载发射报价为1200万美元。以公司宣称的1250公斤运载能力计算,每公斤载荷的发射价格不到1万美元。
另外,相对论航天公司还正在开发更大、可重复使用的Terran R火箭,与人族一号一样,Terran R火箭也将采用3D 打印技术建造,使用液氧甲烷燃料,并将从卡纳维拉尔角的16号发射台发射升空。Terran R火箭高66米,直径5米。公司透露,该型火箭将要执行的发射任务价值超过12亿美元,包括去年6月与OneWeb达成的发射该公司二代星座的协议。
首飞失利,人族上天还需磨炼
新型号液体首飞确实不易,尤其对于航天创业公司。相对论航天公司成立于2015年,拥有约1000余名员工,在加利福尼亚州长滩建设了100万平方英尺的总部和工厂。目前相对论公司已获得13亿美元的融资,2021年该公司的估值已达42亿美元。
上图:世界主要液氧甲烷火箭。供图/熹天取经
与庞大的公司体量相对应的,还有同样庞大的火箭计划。然而,以传统航天视角来看,相对论公司的通天之路还存在以下问题:
  • 2015年成立至今,尚未进行过轨道级火箭发射,缺乏相关经验。
  • 人族火箭部分关键性试验缺失,以飞代试存在较大风险。
  • 全箭大量使用新技术工艺,以及液氧甲烷新燃料,验证风险较高。
  • 人族火箭的设计和制造效率值得称道,但与发射设施的缺乏系统性彩排合练。
据了解,同为美国商业航天公司的太空探索公司(SpaceX),旗下的可回收液氧甲烷火箭——星箭(starship)首飞时间也是多次变化,最新传出消息是计划4月底首飞。星箭和人族一号谁先获得人类首枚成功入轨液氧甲烷火箭的殊荣,还要等时间验证。至少目前看来,人族上天还尚需时日。
期待更多新型火箭成功奔向太空,祝好运!
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本文转载自“太空那些事儿”,原标题《火箭首飞失利,人族上天,步履维艰》。
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