美國相對論航天公司的“人族一號”液氧甲烷運載火箭。

北京時間3月23日上午11時25分，美國相對論航天公司的“人族一號”液氧甲烷運載火箭，在佛羅裡達州卡納維拉爾角點火升空，火箭一級飛行和一二級分離正常完成，但分離后的火箭二級未能成功點火，發射以失敗告終。

“人族一號”運載火箭是全球第2枚投入發射的液氧甲烷火箭，第一枚是我國“藍箭”航天空間科技股份有限公司研制的“朱雀二號”液氧甲烷運載火箭。相對論公司的火箭有何特殊之處？人們為何青睞液氧甲烷火箭？本文對此一一解讀。

3D打印，快速制造

美國相對論航天公司秉持“3D打印、快速制造”理念，且大范圍應用這一技術。“人族一號”運載火箭85%的箭體結構採用3D打印而成，包括發動機。3D打印的技術優勢在於結構簡單、耗時少，最快可在60天內制作完成一枚火箭。技術劣勢在於產品的結構強度有待檢驗。此次發射的“人族一號”液氧甲烷運載火箭二級發動機點火異常，或許原因在此。

雖然未能入軌，但該公司表示：“通過此次發射，該型火箭通過了箭體應力測試，取得一定成功。”從“人族一號”運載火箭可以看出，未來運載火箭將朝著“簡單、快速、低成本”的方向發展。

新型燃料，助力回收

液氧甲烷火箭的出現，與近年來快速發展的“可重復使用技術”息息相關。早期的運載火箭是一次性使用，比沖（即單位推進劑所產生的沖量）是選擇火箭推進劑時的重要考慮因素。液氫液氧推進劑的比沖最高，達4500m/s，液氧甲烷推進劑與液氧煤油推進劑的比沖相差不大（3500m/s），但甲烷的密度比煤油低，且需要低溫使用，因此長期不受重視。近年來，隨著火箭可重復使用技術的出現，人們發現，甲烷在高溫下不會像煤油那樣裂解，不易形成積碳，因此液氧甲烷發動機在重復使用條件下具備更優的性能。加上甲烷的制取工藝簡單，價格低廉，商業航天公司開始大量使用液氧甲烷推進劑。

繼相對論航天公司的“人族一號”液氧甲烷運載火箭之后，4月底，美國太空探索技術公司的“超重-星艦”也將迎來首次發射。這枚芯一級並聯33台液氧甲烷發動機，同時採用兩級完全重復使用箭體的運載火箭，無論發射成功與否，已經引起外界高度關注。

在航天領域，科技進步起到重要的推動作用，液氧甲烷火箭就是例子。隨著3D打印火箭技術不斷走向成熟、液氧甲烷發動機的可靠性進一步提升，液氧甲烷火箭將迎來發展的“春天”。（少謀）

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