天兵科技推出新型火箭发动机,马斯克却发出警告
天兵科技在国内航天领域属于资深参与者,过去的产品主要集中在液氧煤油的推进系统,而天龙系列火箭便是他们的重点产品。这次他们推出了“天火21”液氧甲烷发动机,标志着公司在技术路线上的一次重大转型。这款发动机采用全流量分级燃烧循环的设计,值得注意的是,这一技术迄今仅被SpaceX成功实现。天兵科技一开始就选择挑战行业的最高标准,意图追赶全球领先的水平。
根据现有的公开数据,“天火21”的海平面推力达到了2450千牛,与SpaceX的Raptor 3发动机的推力相接近,但单凭推力高低并不能完整评估两款发动机的性能。相比较而言,“天火21”尚未透露燃烧室的压力、整机质量、推重比以及真空比冲等关键参数,而Raptor 3已经投入实际飞行应用,可以说两者在技术水平上还有距离。业内人士清楚,这些关键性数据的重要性不言而喻。
在此轮竞争中,推重比成为一个重要的评判标准。Raptor 2的推重比超过141,整机重量在1630公斤左右,而Raptor 3则将推重比提升至180以上,重量降至1525公斤。这些技术指标均是多年来工程技术积累的结果。对于全流量分级燃烧循环的解释,可以用朴素的语言来理解:常规发动机在燃烧过程中会有能量损失,而这一循环方式则是将推进剂全部引入主燃烧室,从而实现最高的效率,但同时它的制造工艺也是极为复杂的。历史上,苏联曾在上世纪60年代尝试过这项技术,但并未成功,美国在本世纪初进行的试验也停滞于实验阶段,真正实现上天的只有SpaceX。
“天火21”的曝光引发了国际航天界的关注。国外的爱好者把它与SpaceX的Raptor 3进行对比,并转发了相关内容,结果引起了马斯克的注意。他在社交媒体上对此评论,意在提醒新兴公司,模仿Raptor 3并非易事,尽管外观简单,其内部几何设计却复杂无比,制造过程中需要依赖先进的激光增材技术。马斯克这番言论透漏出几个层次的意思。首先是将Raptor 3捧得很高,提升它的技术壁垒;其次是在天兵科技经历了“天龙三号”事故的敏感时刻发声,意在打击对手;最后,他强调了生产过程中的技术专利,表明即使其他公司拥有类似的制造设备,也无法复制SpaceX的经验。
提及“天龙三号”,这是天兵科技的一项关键项目,旨在开发可回收的中型液体火箭。然而,该火箭在河南巩义进行试车时遭遇了意外,导致其坠毁,而此事故无疑对公司的研发进度以及资本市场的信心造成了打击。在这样一个背景下推出“天火21”,显然也是为了稳定投资者的预期。
马斯克的底气并不空穴来风。SpaceX在推动“猛禽”发动机从图纸到实际应用过程中,经历了大量的试验与失败。例如,2019年“星虫”完成试跳,2020年的“星舰”SN8则在高空实验后爆炸,整个过程中失败的次数难以计数,而今年的“星舰”第三代也并未一帆风顺。对于中国的追赶者来说,压力不言而喻。
要将“天火21”从概念变为空中飞行的实物,天兵科技面临多重挑战。首先是高氧预燃室的耐烧蚀问题。在高温高压的环境下,纯氧会侵蚀几乎所有金属材料,因此必须依靠特殊的涂层和精密的冷却结构来抵御。其次是涡轮泵的低温气泡问题,甲烷在零下160多度的环境下,稍有不慎就可能造成气泡形成,损坏泵叶。而燃烧室的材料承压极限、激光增材制造的合格率,以及整机系统的耦合震动匹配,每一项都是需要时间与资金进行攻克的。
马斯克提到的“深度改装的激光增材技术”,其实是指SpaceX在相关设备上的技术积累。虽然硬件方面可以进行仿制,但技术经验与参数库却难以复制。
需要指出的是,不仅是天兵科技在探索液氧甲烷的潜力;例如,蓝箭航天的朱雀二号已经通过“天鹊”12发动机成功进入轨道,这成为全球第一枚将液氧甲烷推进至太空的火箭。同时,行业中还有九州云箭、深蓝航天等多家企业正在推进各自的项目,而中国的国家队也在积极研发不同级别的液氧甲烷发动机。天兵科技此番跳跃至全流量补燃的技术选择,显然是希望跨越分级燃烧这一步,直接向全球最高端对标。这一策略虽然潜力巨大,但风险同样不小。目前同行中,有些企业选择稳健发展,优先将分级燃烧的技术吃透,而天兵则显得更为激进,未来哪条路径能够成功,还需市场时间来检验。
再从更宏观的层面来看,中美两国在可重复使用运载火箭的竞争中已经展现出火药味。美国市场上,不光有SpaceX,还涌现出蓝色起源的“新格伦”和火箭实验室的“中子”火箭。反观中国,有长征十号甲、力箭二号、朱雀三号、天龙三号及引力二号等多个型号频频亮相。随着低轨卫星互联网的需求推动,所有相关企业都加大了在可重复使用方向上的投入。马斯克对中国航天的关注,说明了中国的商业航天已经引起了他的重视。
上半年,中国的航天发射次数在全球中保持领先,商业发射的比例更是显著上升。SpaceX仍然处于领先阶段,但身后已经能够感受到追随者的脚步声。对于天兵科技来说,当前的首要任务是确保“天龙三号”的可靠性问题彻底解决,只有在基本的技术力量稳定后,下一代发动机的开发才能具有说服力。若急于求成,可能会导致更大的风险。
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