10月27日，朱雀一號在酒泉衛星發射基地點火升空。可惜，火箭第三級姿態不穩，沒能順利將其搭載的微小衛星送入預定軌道丨林曉弈
2018年10月27日，由中國民營航天企業藍箭航天研發的首枚火箭“朱雀一號”（ZQ-1）發射升空，搭載CCTV-1《加油！向未來》第三季定製的微小衛星上天。這是中國的民營火箭首次嘗試發射衛星入軌。
雖然最終發射未能取得圓滿成功，但這次嘗試仍是中國民營航天向前邁出的一小步。
作為中國民營航天的衛星發射首秀，“朱雀一號”的性能和特點如何？面向的是什麼樣的客戶？在國內外的類似火箭中，“朱雀一號”的表現又如何呢？我們來逐一探討。
另有用武之地的小型運載火箭
不同於我們耳熟能詳的大型運載火箭，比如中國的“長征”系列、俄羅斯的“聯盟”（Soyuz）系列、歐洲的“阿麗亞娜”（Ariane）系列、美國的聯合發射聯盟“大力神”系列和SpaceX“獵鷹”（Falcon）系列等等，“朱雀一號”相對而言更加袖珍和秀氣，是一種小型運載火箭。
所謂的小型運載火箭，介於探空火箭和大型運載火箭之間。探空火箭常用於探測亞軌道空間，主要探測的空間要比衛星軌道更低。此外，探空火箭不需要達到第一宇宙速度，即不需要將載荷送入衛星軌道，只需要送上高空就可以了。
而相比於大型運載火箭，作為現代運載火箭先驅的小型運載火箭，體積和重量相對較小，搭載的載荷（衛星、飛船、科學儀器等）也相對較小，可以觸及的高度也相對較低，僅限於低地球軌道。
各國早期的航天史都是沿著同一條路線圖發展的，即從探空火箭，到小型運載火箭，再步入大型運載火箭。在人們還沒有掌握大規模向太空投送的航天技術之前，探空火箭和小型運載火箭是探索高空的鋪路磚。
以中國為例。
1958年3月，也就是蘇聯成功發射第一顆人造地球衛星的半年之後，當時北京航空學院（如今的北京航空航天大學）的火箭系就開始了“北京二號”探空火箭的研製工作。僅僅用了半年時間，“北京二號”就從腦海中的構想發展到了最終的發射升空，成為了亞洲第一枚液、固兩種推進劑的近代兩級探空火箭，為後來的“長征”系列火箭打下了可靠的基礎。
“北京二號”探空火箭丨北京航空航天大學
1970年4月24日，“長征一號”火箭搭載“東方紅一號”衛星上天。“長征一號”火箭的低地球軌道運載能力只有300千克，屬於小型運載火箭。在這一型號的基礎上，“長征”家族逐步發展壯大，成為世界知名的火箭家族。
發射“東方紅一號”衛星的“長征一號”火箭丨中國航天科技集團
不過，隨著航天用的運載火箭的成熟，小型運載火箭並沒有被淘汰，反而也發展壯大了起來。不少官方的航天機構開始研製新的小型運載火箭，民間的研發更是層出不窮。此次藍箭航天的“朱雀一號”，就是其中的一個例子。
小型運載火箭的角色絕不僅僅是鋪路磚，除了相對難度更低、更容易研製以外，還有幾個特徵使得它們廣受歡迎：
首先，小型運載火箭面向的是軌道較低、重量和體積較輕的小型載荷，靈活性很高。如果沒有小型運載火箭，這些小型載荷就只能夾在大火箭的邊角等待被搭載，發射的時機和軌道都受到大衛星的影響。而小型運載火箭可以專門搭載一個或數個小型載荷，專門服務於這類客戶。隨著越來越多的民間團隊加入到航天領域中，未來小型載荷的數量很可能會急劇增長，小型運載火箭的用武之地也將越來越多。
而最重要的，是小型運載火箭相對低的成本帶來的高性價比。小型載荷可以用更低廉的價格發射升空，使得更多人能參與到航天領域中來，進一步拓寬探空火箭的市場。
現如今，小型運載火箭的型號已經五花八門， “朱雀一號”就是其中的一員，讓我們來了解一下這枚火箭的具體性能。
朱雀一號大解析
“朱雀一號”與普通人身高的對比圖丨藍箭航天
“朱雀一號”全長19米，大致相當於一棟7層樓房的高度，是我國載人航天專用火箭長征二號F高度的1/3。
火箭箭體直徑1.35米，大約相當於“長征”系列主火箭直徑（3.35m）的一半，當然長征五號這樣的巨頭另算。為何大多“長征”系列火箭的直徑被限制在這個尺度，這與鐵路隧道的限界有關。直到海南文昌火箭發射場的建成，這一限制才最終放寬。
這枚小型運載火箭一共由3級火箭和整流罩組成，載荷整流罩的長度大約相當於一個蜷縮的人。
火箭分級的最早理論論述可以追溯到百年前的齊奧爾科夫斯基的著作中，他在論述裡指出，火箭必須及時拋棄無用的質量，才能最大限度提升效率。由於更多級的火箭往往系統過於複雜，影響可靠性，因此通常的火箭都設計成2到3級，當最下面一級消耗殆盡時，就會將其結構和發動機這些無用質量拋棄。
總裝中的“朱雀一號”火箭丨藍箭航天
“朱雀一號”的起飛質量為27噸，只相當於長征二號F火箭的6%，畢竟只是用於發射小型載荷。火箭的起飛推力45噸，或者440千牛，也相當於長征二號F火箭7%的水平，是一款各項指標相對微縮的火箭。
運載能力方面，“朱雀一號”在500千米高的太陽同步軌道可以部署4到6顆總重200千克的微小衛星，或者50顆2U立方體衛星；也可以在200千米高度的軌道部署總重300千克的載荷。這裡的U是Unit的縮寫，是常用的機箱尺寸規範，由美國電子工業協會（EIA）制定，1U的標準厚度為44.45毫米。
太陽同步軌道是一種近似的極地軌道，即軌道經過南北兩極上空。這類衛星軌道的最大特點是，衛星會在相同的時間點經過相同的位置上空。這一特點使得眾多光學遙感衛星和氣象衛星青睞太陽同步軌道，衛星可以設置成在白天同一時間經過一片區域，從而獲得這片區域清晰的光學圖像。
本次“朱雀一號”搭載的“未來號”衛星也選擇了
太陽同步軌道，可以使用其搭載的光學遙感相機對地進行成像。“未來號”衛星的尺寸為320毫米×295毫米×248毫米，設計壽命為兩年。
2018年8月20日，“朱雀一號”（ZQ-1）在西安總裝完畢丨藍箭航天
“朱雀一號”使用的固體燃料推進劑為丁羥四組元，這是一組常見的固體火箭推進劑，由氧化劑硝酸銨（HMX/RDX）、高氯酸銨（AP）、鋁粉（Al）和粘合劑端羥基聚丁二烯（HTPB）組成。整個燃料中氧化劑的配比通常高達60~80%。
在氧化劑中的硝酸銨，曾經是一種氮肥。由於這種化肥長期堆放會導致結塊，容易發生爆炸危險，因此早已被含氮量更高、風險更低的尿素替代。
高氯酸銨、鋁粉和粘合劑的組合則是航天業界主流的固體燃料之一APCP。著名的美國航天飛機助推器、“阿麗亞娜”火箭助推器、“大力神”火箭助推器等均選用了這款組合。除此之外，美國的“民兵”、“和平衛士”洲際導彈和俄羅斯的“白楊”洲際導彈也選用了這類固體燃料的組合。
航天飛機發射時，兩枚白色的固體燃料助推火箭使用的就是APCP燃料丨NASA
粘合劑HTPB的作用，則是將這些燃料成分均勻地沾合在一起。只佔10%到15%的粘合劑，可以使得固體燃料形成更穩定的藥柱。而HTPB自身也是一款高能燃料，絲毫不會浪費自身的重量。
眾多火箭青睞APCP以及丁羥四組元這一類型的燃料是有原因的：
1，最重要的一點，是這款燃料的比衝高，也就是單位質量的燃料帶來的推力更大，在固體燃料中處於領先地位；
2，這款燃料的燃燒產物分子量低、煙霧少；
3，這組燃料可以組成相對穩定的固體藥柱，在常見的高低溫、撞擊或加速的情況下，不容易分解或發生反應。
各國小型運載火箭大比拼
世界上最小的小型運載火箭來自日本，實際上就是一款大號的探空火箭——SS-520。這款火箭長度只有9.54米，直徑0.52米，都只有“朱雀一號”的一半左右，整個火箭重量為2.6噸。
2018年2月3日，SS-520-5火箭將TRICOM-1R衛星發射升空，創下了一項世界紀錄！那就是——世界最小的運載火箭，發射入軌的最重衛星載荷只有4千克！
換句話說，世界上最小的運載火箭差不多相當於家用轎車的重量，只能把一個汽車輪胎重量的衛星送上太空。
注意，這個重量指的是火箭將4千克重的微小衛星送入軌道，速度達到第一宇宙速度7.9千米/秒，衛星可以在無動力的條件下環繞地球。如果只是送上高空不進入軌道的話，SS-520的載荷重量可以達到140千克。
SS-520-5火箭，世界上最小的運載火箭丨JAXA
而真正意義上的實用化小型運載火箭，要從美國的“米諾陶”（Minotaur）系列火箭說起。
米諾陶是希臘傳說中，克里特島迷宮中間的一位牛頭人。這座迷宮由代達羅斯和伊卡洛斯父子設計，兩人在飛行逃離克里特島時，伊卡洛斯因為離太陽太近，翅膀上的蠟融化後墜海身亡，這就是伊卡洛斯之翼的傳說。
此時，由於雅典戰敗於克里特島，需要定期獻祭雅典青年男女給牛頭人。不滿於克里特島國王殘暴統治和吃人的米諾陶，雅典王子忒修斯決定自己混入祭品，伺機殺死了米諾陶。他和父親愛琴斯約定，事成之後，換白帆起航，如事不成，則揚黑帆起航。在克里特島國王的女兒阿莉阿德娜的幫助下，忒修斯成功擊殺了牛頭人“米諾陶”，但他忘了換白帆，悲痛的愛琴斯投入了以自己名字命名的愛琴海之中。
這個系列的火箭用吞噬人類的牛頭人“米諾陶”的名字冠名，卻絲毫不為過。因為“米諾陶”火箭的下面兩級直接使用的是大殺器“民兵”以及“和平衛士”洲際導彈的下面級，原本就是大殺器。由於軍事敏感程度高，這一型號
由美國國防部主導，必須在美國空軍基地發射，載荷也必須為美國本土衛星。
簡易的“米諾陶1型”火箭發射場，甚至可以用簡陋來形容丨Wikipedia
“米諾陶1型”火箭的長度為19.21米，直徑1.67米，重36.2噸，低地球軌道的運載能力為580千克，比“朱雀一號”略高一截，但也相差不多。但發展到“米諾陶4型”時，低地球軌道的運載能力已經達到1.7噸了。
為什麼美國要研發“米諾陶”火箭？
最主要的目的是快速反應和快速部署。通常的運載火箭使用液體燃料，發射準備週期長，發射場地限制多，不便於在緊急情況下使用。因此，美國利用成熟的洲際導彈技術，直接改成一款快速反應的火箭，可以隨時待命，隨時發射，發射條件也十分不講究。
2000年1月27日，首枚“米諾陶1型”火箭發射成功。
無獨有偶，俄羅斯也根據“白楊”洲際導彈開發出了類似的小型運載火箭Start-1，長22.7米，直徑1.61米，重47.2噸，低地球軌道運載能力為532千克，1993年3月25日首飛成功。雖然發射時間早於“米諾陶”，但Start-1運用次數和場景均不如“米諾陶”系列廣泛，相對缺乏知名度。
“快舟一號”火箭亮相珠海航展丨新華網
中國也推出了“快舟”系列固體燃料小型運載火箭，取名的寓意就在於“快速反應的航天之舟”。
“快舟一號”火箭的長度為19.4米，直徑1.4米，重約30噸，低地球軌道運載能力為300千克，和“朱雀一號”相當，2013年9月25日首飛成功。未來新的“快舟”系列也在向著更大的運載能力方向突破，同樣要實現大型固體運載火箭的目標。
除了“快舟”系列，“長征”系列也推出了自己的小型固體運載火箭“長征十一號”。這款火箭長20.8米，直徑2.0米，重58.0噸，低地球軌道運載能力為700千克，2015年9月25日首飛成功。
除了官方航天機構對快速反應的需求，民間爆發式增長的微小衛星需求也促成了更多小型運載火箭的出現，這些火箭專門為微小衛星量身定製，力求高性價比。
印度的PSLV系列火箭，大量用於搭載微小衛星丨Wikipedia
印度在微小衛星市場廣受歡迎，其發射價格之低，讓歐美各國歎為觀止。印度目前採用的仍然是搭大衛星順風車的方式，不過有一次發射（PSLV-C37），微小衛星反客為主，103顆的總重量已經接近主衛星的重量了。
但PSLV火箭仍然是一款中等體量的運載火箭。印度方面決定單獨研發一款小型運載火箭SSLV，最大的特點是超高性價比，預計成本只有PSLV火箭的十分之一！
SSLV長度為34米，直徑2米，總重量120噸，預計低地球軌道運載能力在1噸左右，太陽同步軌道的運載能力在500千克，火箭的首秀預計於2019年進行。
介紹了這麼多種小型運載火箭，那麼“朱雀一號”在其中又處在什麼樣的位置呢？
1，按火箭的運載能力，日本的SS-520無疑是最小的，純粹用探空火箭來實現微小衛星發射；
2，其次則是“朱雀一號”“快舟一號”“米諾陶1型” “長征十一號”和SSLV，這些火箭的共同點是運載能力不過幾百千克，面向中小型衛星，或多個微小衛星；
3，而“快舟”和“米諾陶”的後續版本，運載能力有明顯的提升，主要面向的載荷是大衛星，已經可以和大型運載火箭分庭抗禮了。
其實除了“朱雀一號”，藍箭航天也在發展大型液態火箭“朱雀二號”（ZQ-2）。這款火箭預計長48.8米，直徑也選擇了3.35米，總重量216噸，低地球軌道運載能力4.0噸。“朱雀二號”將採用液氧-甲烷發動機，這種燃料的比衝介於液氧-液氫和液氧-煤油之間。
航天就是一個伴隨著風險和失敗成長起來的，儘管“朱雀一號”未能完全發射成功，但留得青山在，不怕沒天上。面對如此之多的國內外競爭對手，藍箭航天的“朱雀一號”未來將會表現如何，成本和可靠性這兩大關鍵點還有待進一步觀察。所謂“路遙知馬力，日久見人心”，火箭也是在多次發射之後更適合進行總結。
讓我們拭目以待“朱雀一號”未來的發展，觀摩這片屬於微小衛星的太空。
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