星座組網“大箭”力箭二號系列火箭入軌首飛將至！

2025年7月，中科宇航公司在該司產業化基地舉行了“力箭二號”運載火箭首飛任務“攻堅戰”動員大會，“力箭二號”首飛就此進入沖刺階段，一型獨特的可復用火箭即將迎來首飛。

有望成為世界第一型實現集束回收的可復用運載火箭

“力箭二號”為中科宇航公司研制的中型低溫液體運載火箭，采用兩級半構型，主體由芯一級、芯二級及兩枚芯一級模塊助推器構成，起飛級為三芯并聯的3CBC結構。

“力箭二號”芯一級模塊主動力配備3臺YF-102液氧煤油發動機，采用燃氣發生器循環，支持泵前雙向搖擺（±6°），海平面推力835千牛（約85噸），海平面比沖不小于275秒，燃燒室壓力8.5兆帕，推重比不小于130。芯二級主動力采用1臺YF-102V液氧煤油發動機即YF-102真空版，支持雙向搖擺（±5°），真空推力710千牛（約72噸），真空比沖330秒，可支持55%~100%深度推力調節，可重復啟動2次，推重比90。

“力箭二號”示意圖

“力箭二號”整箭高52米，箭體直徑3.35米，配備外部直徑4.2米、長度12.19米的全碳纖維復合材料輕質整流罩，起飛質量625噸，起飛推力766噸，近地軌道（LEO）運力12噸，500千米太陽同步軌道（SSO）運力8噸。

“力箭二號”設計目標為部分可重復使用運載火箭，其三芯并聯的起飛級設計可以實現集束回收，在芯一級第一和第三象限、左側（芯一級第二象限）助推器第二象限、右側（芯一級第四象限）助推器的第四象限各分布一個著陸腿，起飛級組合體支持回收復用20次以上。

“力擎二號”

當前，配備YF-102發動機的“力箭二號”依然為不可回收型號，要實現回收復用目標需要將一級發動機換成中科宇航在研的“力擎二號”液氧煤油發動機，后者采用燃氣發生器循環，支持泵后雙向搖擺，地面推力110噸，支持50%～100%深度變推力，起動次數3次。根據此前計劃，“力箭二號”可回收型號將于2028年實現首次回收。屆時，該箭有望成為世界第一型實現集束回收的可復用運載火箭。

基于成熟技術形成的即戰力

對于可復用運載火箭來說，最優的構型是單芯級構型，運載效率最高、回收復用最便捷，但是迄今僅有太空探索技術公司（SpaceX）的“獵鷹九號”實現了應用發射及回收復用，可見單芯級可復用火箭研制難度較大、所需的技術積累較深。與此同時，相較于液氧煤油動力，液氧甲烷動力在結焦、積炭方面存在優勢，使其成為可復用火箭主動力系統的更優選擇，但是液氧甲烷發動機被選作火箭主動力的時間較短，同時雙低溫發動機的技術實現難度更大，迄今未有液氧甲烷運載火箭在入軌發射中實現回收復用。

相較于中國其它幾家頭部商業火箭公司，中科宇航研制可復用運載火箭的時間較晚，其第一型可復用運載火箭“力箭二號”的研制周期僅有2年時間，要在這么短的時間里打造一款目標實現回收復用的中型液體運載火箭，較優的選擇是基于成熟技術進行研制，分步實現回收復用的目標。

“力箭二號”廠房生產實景

成熟技術之一：直徑3.35米箭體。自“長征”系列運載火箭鼻祖“東風五號”洲際彈道導彈開始，中國液體洲際彈道導彈就采用了直徑3.35米彈體，其后直徑3.35米箭體就成為了“長征”系列運載火箭芯級的標準規格產品，并沿用至今，相應箭體生產技術成熟、生產規模較大、生產成本較低。而對于商業火箭而言，直徑3.35米箭體雖然不是最優選擇，但卻是可以快速大規模獲取的標準規格產品，可以快速投入使用。

“力擎二號”示意圖

成熟技術之二：液氧煤油發動機。自新一代“長征”火箭開始，中國液體運載火箭使用液氧煤油發動機作為主發動機，誕生了以YF-100系列、YF-115系列為代表的液氧煤油發動機，經過77發新一代“長征”火箭的飛行實踐，液氧煤油發動機技術已經成為中國較為成熟的火箭動力技術，技術儲備較為充足、人才隊伍規模較大，為新型可復用液氧煤油發動機的研制提供了很好的技術基礎，距離目標更近、實現目標更快。

已有方案：運載火箭集束回收方案。在“力箭二號”之前，就有“長征八號R”可復用火箭方案采用集束回收，也是芯級捆綁兩枚助推器，區別在于前者將兩枚直徑2.25米助推器換成了直徑3.35米的芯一級模塊助推器。就此而言，“力箭二號”是“長征八號R”回收方案的繼承型號和優化型號，通過提升火箭起飛量級和運載能力，增強火箭回收復用的實用價值。與此同時，“長征七號甲”火箭也已經在實際發射任務中驗證了4枚助推器和芯一級組合體與芯二級集束分離的方案。這些都構成了“力箭二號”采用集束回收方案的基礎。

目前，世界航天已經進入大規模開發環繞地球軌道資源特別是近地軌道資源的階段，面對大規模星座組網發射需求，“力箭二號”要成為星座組網發射的即戰力，最優的選擇是基于現有成熟技術加一部分新研技術，以快速形成一型具備較大運力的運載火箭。與此同時，基于成熟技術打造的運載火箭擁有更高的可靠性，這構成“高頻次”連續穩定發射的前提。

自建發射工位及總測廠房支持高頻次發射

面對商業航天發射需求，中國已經規劃了海南文昌商業航天發射場、海陽東方航天港等發射場作為商業火箭發射基地，但是僅僅依靠通用工位，發射頻次是遠遠不夠的。以海南商發2號工位為例，其設計支持16次/年的發射頻率，但是其可以支持10多個火箭型號發射，顯然，對于商業火箭而言現有通用工位只能作為備份之用。

“力箭二號”位于東風商業航天創新試驗區的發射工位

為了支持商業航天所需的“高頻次”發射，中科宇航在酒泉衛星發射中心東風商業航天創新試驗區為“力箭二號”火箭建設了專用發射工位及總裝測試廠房。“力箭二號”專用工位可支持該箭在“三平”測發模式下實施密集發射。“力箭”火箭總裝測試廠房全面覆蓋火箭總裝測試、衛星總裝測試、火箭批量存儲、遠程測試、動力輔助等核心功能，主要用于完成火箭和衛星出廠進入發射場后的貯存、總裝測試、星箭對接、整體轉運等射前準備工作。此外，廠房可實現“發射一發，備份一發”的滾動備份發射模式。

依托“力箭”火箭總裝測試廠房以及“力箭二號”專用發射工位，中科宇航全面構建了自主可控的商業航天發射體系，可支持實現商業航天所需的“高頻次”發射。

五芯并聯大箭“力箭二號重型”

在中國規劃發展的可復用火箭當中，“力箭二號”基本型是為數不多的中型運載火箭，在面對衛星星座小型衛星批量組網發射時，單發火箭還能提供較大批量組網發射服務，而在面對“星網”等噸級星座衛星批量組網發射時，就需要運力更強大的型號，比如“力箭二號重型”。

與俄羅斯“安加拉”系列運載火箭相似，“力箭二號”系列通過調整芯級助推的數量，可以形成不同運力的型號。在“力箭二號”基本型三芯并聯（3CBC）基礎上增加兩枚芯級助推器，形成五芯并聯（5CBC）的大型火箭“力箭二號重型”，并對五芯并聯的起飛級進行集束回收、復用，可重復使用超過20次。

“力箭二號重型”示意圖

“力箭二號重型”整箭高57米，起飛質量1021噸，可選配外部直徑4.2米和直徑5.2米整流罩，近地軌道（LEO）運力22噸，500千米太陽同步軌道（SSO）運力15噸。從運力來說，“力箭二號重型”與在研的“天龍三號”和“朱雀三號”處于同一水平，擁有20噸級的“大運力”，將成為“星網”（中國星網星座/衛星互聯網星座）大規模組網發射的主力箭型。

中科宇航位于酒泉的總裝測試廠房

與此同時，中科宇航通過全面構建包括發射場總裝測試廠房、發射工位在內的商業航天發射體系，將支持“力箭二號重型”實現每年60次的“高頻次”發射。而通過多次回收復用，“力箭二號重型”將真正實現“低成本”發射。憑借“大運力、高頻次、低成本”的特點，“力箭二號重型”將進入中國商業航天大型可重復使用運載火箭主賽道，成為中國構建空天信息網絡的重要基礎裝備。

總體而言，為了形成星座組網的即戰力，中科宇航在研制“力箭二號”方面也是做出取舍的，基于成熟技術能夠快速研制出具備高可靠性特點的運載火箭，但是卻犧牲了運載效率。“力箭二號”擁有大型火箭的體量，卻只有中型火箭的運力，主要原因之一在于其沿用了直徑3.35米箭體，使得箭體空間利用效率受限、結構系數偏高，芯一級模塊能安裝的主發動機更少，而如果采用直徑3.8米箭體，就能并聯安裝更多的主發動機，這無疑將帶來運力的大幅提升。

雖然，“力箭二號”系列運載火箭的研制采用的并非最優方案，但是商業火箭的競爭還是綜合實力的競爭。中科宇航是有著濃厚國家隊背景的商業航天企業，這家中科院系的企業曾長期被歸類為商業航天國家隊，這會使其成為國家航天發射項目的優先選擇之一。在研制過程中，“力箭二號”就已成為空間站“輕舟”貨運飛船專屬發射火箭，與此同時，距離首飛更遠的“力箭二號重型”已經被選定為“星網”發射的主力箭型之一。顯而易見，“自帶資源”的“力箭二號”系列火箭的發射訂單將是有保障的。

按計劃，“力箭二號”火箭將于2025年第四季度首飛，中國巨型衛星星座組網將迎來迫切需求的即戰力，一型運力較大、可靠性較高的中型液體運載火箭。此后，“力箭二號”將通過換裝可復用發動機逐步實現回收復用，并擴展運力更大的型號“力箭二號重型”，最終實現以星座組網需求為代表的商業航天所需的“大運力、高頻次、低成本”運載火箭發射服務。

作者：木蘭星舟