划重点：
- “天鹊”发动机是除了 SpaceX 的“猛禽”发动机和蓝色起源的“BE-4”发动机之外，世界第三款大推力液氧甲烷发动机；
- 固体火箭和液体火箭各有优劣，但液体火箭可以往大中型去做，发展潜力更大；
- 液氧甲烷火箭的性能介于液氧煤油和液氢液氧之间，但经济性更好，更具市场竞争力；
- 蓝箭航天计划 2020 年发射“朱雀二号“，如果顺利，届时将成为世界首枚装配液氧甲烷发动机的火箭。
腾讯科技 文：乔辉
5 月 17 日，一则科技新闻《蓝箭航天“天鹊”80 吨液氧甲烷发动机全系统试车成功》刷屏。由于火箭是一门非常高冷的技术，里面有很多专业术语普通人又比较难以理解，简单的消息稿无法满足大家的胃口。
鉴于此，近日我们对蓝箭航天进行了专访，深入了解了新闻事件背后的科学知识。
“天鹊”发动机试车画面
通过了解得知，“天鹊”发动机是世界上第三型大推力液氧甲烷发动机，是由蓝箭航天自主研发的。
为什么他们说这是世界第三型大推力液氧甲烷发动机呢？首先交代一下背景：此前，SpaceX 公司研制成功了 200 吨推力的液氧甲烷发动机，名叫“猛禽”。准备用于未来的超重型猎鹰和星舰飞船。除此之外，蓝色起源公司也研发了一款液氧甲烷发动机，代号“BE-4”，理论推力为 240 吨，但据说试车并不顺利，没有达到设计的推力。
SpaceX 公司猛禽发动机试车
贝索斯蓝色起源公司的“BE-4”发动机试车
“天鹊”液氧甲烷发动机
据介绍，截至 5 月 17 日，天鹊发动机在一周时间内共进行了 4 次试车，最长试车时间为 20 秒，发动机起动关机平稳迅速，正常工作段参数稳定，发动机各项性能均达到了设计要求，下一步的工作是稳定量产。
工作人员正在调试天鹊发动机
此款发动机地面型发动机海平面推力 67 吨，真空推力 76 吨；真空型发动机真空推力 80 吨。因此，向下可以覆盖单一发动机的小型火箭，向上可以覆盖中型火箭、大型火箭，其商业价值大、研制难度适中，投入产出比高。
据悉，天鹊首台发动机试车结束后要返厂进行了分解检查，以更准确的评估发动机的工作状态，随后将通过开展全程试车、长程试车、极限边界条件试车、摇摆试车、变工况试车及可靠性鉴定试车等，发动机无故障累计试车时间要达到 15000 秒以上，使发动机可靠性指标满足火箭总体要求。这次测试用的试车台推力规模在 200 吨级，向下一直到十几吨的、几十吨都兼容。蓝箭航天 CEO 张昌武表示，该试车台可以开放给行业内的公司使用。
对于这次试车的意义，张昌武说：“目前我们在领域内是唯一一家具有这种液体火箭发动机全流程试车能力的，包括冷试和热试环节的这样一家企业，我们未来也会积极地向社会去输出我们这种试验能力”。在谈及蓝箭的研发投入时，他说：”我们的整个研发技术投入，在整个行业里面可以占 70%”。
为什么非要发展液体火箭？
我们知道，固体火箭发动机是燃料易于工业制成，同时便于存储和运输，基本没有挥发性和借助空气传播的毒性，所以安全性比较好，而且寿命很长，能够存储十多年。为什么作为商业航天公司非要发展液体火箭呢？
朱雀一号固体运载火箭发射画面
对于航天初创团队来讲，一般都采用固体火箭，例如蓝箭航天的“朱雀一号”运载火箭等，这是因为，从技术上来讲，固体火箭的研制周期比液体火箭要短，可靠性要好。但固体火箭有其局限性。
张昌武表示，固体火箭的直径不能做的太大，一般不会超过 3 米，LEO 载荷一般不会超过一吨，从经济性和技术性上来讲，都是一个临界点。在一吨以下的发射市场，固体火箭是有优势的。但在固体火箭发射市场领域，国内现有的一些型号是经济和成熟的，具有很强的竞争优势，例如长征 11 和快舟等。
固体火箭无法成长为中型运载火箭，而中型运载火箭在一箭多星、布局星座卫星方面具有绝对优势。蓝箭希望能够通过研发液氧甲烷液体火箭填补中型运载火箭商业发射这块空白。虽然长征系列中型运载火箭非常强大而稳定，但大部分都在执行国家任务，
另外，他表示，蓝箭将不再研发新的固体型号火箭。
为什么要研发液氧甲烷发动机火箭？
看到液氧甲烷发动机，大家常问的问题是：为什么要研制这种燃料的发动机？这个问题在 2018 年底，张昌武先生在接受我们专访时也做过完整解释，他说“首先人类的航天史相对还比较短，一开始使用的是肼类有毒推进剂，然后是液氧煤油推进剂和液氢液氧推进剂。在过去，这几种推进剂是能够满足和支撑人类航天需求的。目前，全世界都在追求环保，欧美对环保都有一些法制上的要求，有毒推进剂已经开始退出历史舞台了，国内也将会是这样。虽然液氧煤油推进剂也比较成熟，但在回收和降低成本上劣势比较明显。虽然液氢液氧是比冲最优的推进剂，但风险和难度也是最大的，民营企业没有人选择氢氧发动机。摆在面前的选择就是液氧甲烷发动机。甲烷的性能居于煤油和氢氧之间，但经济性上远远好于两者。”
除了他说的情况外，液氧甲烷发动机还有一个优势就是：相对于目前主流的液氧煤油发动机来讲，更容易维护，可重复使用的潜力会更好。
SpaceX 的两枚一级火箭回收
目前，可重复使用火箭的成功案例就是 SpaceX 公司的猎鹰 9 火箭，猎鹰 9 的梅林发动机采用的是液氧煤油。未来，该公司的“猛禽”液氧甲烷发动机的可重复利用性会更好。蓝箭也表示有发展可回收火箭的计划，但将会是未来考虑的事情。
2020 年将发射世界首枚液体甲烷火箭
朱雀二号火箭（CG 图）
张昌武向我们表示，蓝箭将于 2020 年发射“朱雀二号”火箭。由于 SpaceX 和蓝色起源尚没有明确的发射甲烷火箭的时间表，因此，届时“朱雀二号”将成为世界首枚液氧甲烷发动机驱动的运载火箭。
未来，天鹊发动机和朱雀二号将作为蓝箭公司系列火箭的基础模块，通过重新组合甚至能够成为大推力版本的火箭，届时将具备覆盖从中轨到高轨的发射能力。