西班牙首枚國產商業火箭繆拉-1研制動態分析

楊青格 吳洪洋 王歡（ 北京航天動力研究所 中國兵工學會）

2023 年10 月7 日凌晨2 時19 分，西班牙航空航天運載公司（PLD Space）在安達盧西亞大區韋爾瓦省的埃爾·阿雷諾西洛實驗中心（El Arenosillo Experimentation Center），成功發射了首枚全國產的繆拉-1（MIURA-1）火箭，但后續的海上回收工作未能順利完成。

繆拉-1 是西班牙第一枚全國產商業運載火箭，標志著西班牙航天技術邁上了新的臺階。本文梳理了繆拉-1火箭的研發背景，介紹了該火箭的構型和動力系統，揭示了繆拉-1 火箭的成功發射對于西班牙、歐洲乃至全世界的現實意義和深遠影響。

1 研發背景

長期以來，西班牙等歐洲國家由于航天技術不足，需要與美國或者俄羅斯合作。2022 年俄烏戰爭爆發后，歐洲各國便無法再繼續使用俄羅斯“聯盟”（Soyuz）系列運載火箭，加之“阿里安”（Ariane）火箭遇到發展瓶頸，因此歐洲各國對新款運載火箭的需求迫在眉睫，“繆拉”系列應運而生。

“繆拉”系列的首枚火箭繆拉-1 由西班牙航空航天運載公司出品，計劃在亞軌道區域內（距離地面高度在130～150km 之間）飛行，旨在對微重力環境下的火箭進行相關的試驗研究或技術開發。

西班牙航空航天運載公司創立于2011 年，創始人為勞爾·托雷斯和勞爾·維爾杜，總部位于西班牙的埃爾切，在特魯埃爾、韋爾瓦和法屬圭亞那等地均設有技術設施，人員規模200 人。該公司是西班牙航空航天領域的先驅代表，在歐洲的可重復使用火箭技術領域中處于非常領先的地位。西班牙航空航天運載公司成立后，迅速搭建了火箭測試實驗室，設計了專屬的火箭發動機，開始拉贊助并吸收公共和私人投資。該公司對繆拉-1 火箭投入了很多人力和財力，旨在打造一款驗證火箭技術可行性的試驗樣機，并在2023 年5 月和6 月先后兩次發射繆拉-1 火箭，但均因客觀原因而推遲發射。

當排查一切故障后，2023 年10 月7 日，火箭成功發射。作為歐洲境內商業性質火箭發射任務的首次成功，繆拉-1 火箭為歐洲大陸帶來了新的希望。

2 火箭構型及動力系統

繆拉-1 火箭為一款單級的亞軌道火箭，具備可重復使用技術，采用了海上回收的方式。箭體的長度為12m，直徑為0.7m，近地軌道的最大有效載荷為540kg，具體參數見表1。

表1 繆拉-1 火箭的基本參數

繆拉-1 火箭設有4 個獨立的有效載荷隔間。每個隔間的直徑為0.59m，高度為0.26m，有效載荷為25kg。可提供基本的質量估計、電源、數據存儲和下行鏈路服務。其航空電子設備則包括：遙測系統、電力存儲和配電系統、專用有效載荷計算機、傳感器調節和采集器。

繆拉-1 火箭的動力系統配備了一臺液體火箭發動機Teprel-B，推進劑為液氧煤油，其他具體參數見表2。2021 年，TEPREL-B 被評估為歐洲研制的首臺“具有太空飛行資格的火箭發動機”。根據飛行計劃可知，繆拉-1 火箭的總飛行時長原定可以達到12min，并提供3～4min 的微重力時間。

表2 繆拉-1 火箭發動機Teprel-B 的基本參數

3 本次發射詳情及后續發展

發射詳情

本次發射任務是繆拉-1 火箭在本年度經歷的第三次發射。第一次為2023 年5 月28 日，由于高空突發強風天氣，繆拉-1 火箭的發射任務不得不被迫中止。第二次為2023 年6 月，當西班牙航空航天運載公司準備再一次嘗試發射繆拉-1 火箭時，火箭航空電子設備艙的臍帶電纜沒有及時全部展開，因此不得不中斷了火箭的升空計劃。

2023 年10 月7 日，在埃爾·阿雷諾西洛實驗中心，隨著15s 倒計時的結束，繆拉-1 火箭噴射著劇烈的火焰騰空而起。在持續飛行306s 后，繆拉-1 順利上升到加迪斯灣上空，到達46km 后開始調整飛行方向準備下降，離開微重力區后打開了主降落傘。在減速板和主降落傘的幫助下，繆拉-1 降落在了韋爾瓦海岸附近。隨后，西班牙航空航天運載公司派出了自由-6 救援船（Libertad-6）打撈繆拉-1 火箭。

此次繆拉-1 火箭在發射升空過程中攜帶并釋放了來自德國不萊梅大學應用空間技術和微重力中心（ZARM）的載荷材料,質量為100kg。火箭的推進器還使用了常見的航空燃油，型號為Jet A1。繆拉-1火箭在執行本次發射任務時，飛抵距地表46km 的高度后便立即選擇返航，并成功降落在韋爾瓦附近的大西洋海域，整個飛行過程僅持續約5min。火箭在發射前完成了靜態測試，也被稱為熱測試，即在不離開發射臺的情況下驗證了火箭系統的完美運行(包括啟動、溫度和壓力等技術要素)。在該靜態測試中，繆拉-1 火箭維持滿負荷成功運轉了5s。

繆拉-1 運載火箭上的回收系統原定的計劃是可將整個火箭安全送回地面，將有效載荷返還給客戶，整個火箭可再次使用。原定計劃是當火箭進入大氣層后，需要逐一打開兩個降落傘,從而有序減緩繆拉-1火箭的下降速度；最后，繆拉-1 火箭以10m/s 的速度墜落，通過標定的GPS 定位和信標系統，可以快速找到漂浮在海面上的火箭，并用船將其打撈上來。但在本次飛行試驗中，繆拉-1 火箭飛行未能進入既定高度（80km），最后未能成功回收，雖然如此，也并未對試驗結果造成太大的影響，因為已經收集到了后續發射工作所需的關鍵數據。繆拉-1 火箭的回收現場如圖1 所示。

圖1 繆拉-1 火箭的回收現場

本次繆拉-1 火箭的目的地為亞軌道區域，盡管其飛行軌跡范圍低于把有效載荷送入既定軌道所需的高度（通常為100km），但也足以令有效載荷成功離開地球大氣層，到達太空區域。在本次飛行期間，繆拉-1 火箭按計劃驗證了火箭系統的可行性，而且從遙測數據出發，分析可能應用于繆拉-5 火箭的改進措施。就火箭元件和技術而言，繆拉-5 火箭和繆拉-1 火箭的相似度將高達70%。

后續發展

盡管本次飛行距離十分有限，但足以代表西班牙民用商業航天領域的巨大飛躍。西班牙航空航天運載公司的下一步目標是在2025 年發射繆拉-5 火箭。繆拉-5 是一枚雙子級的可回收型運載火箭，能夠將540kg 的有效載荷送入低地球軌道（LEO）。當有效載荷順利入軌后，火箭一級將通過使用降落傘回收的方式實現可重復使用。如圖2 所示，與繆拉-1 相比，繆拉-5 火箭的質量將大大增加，長度約為34m，發射地點為法屬圭亞那的庫魯航天港。

圖2 繆拉-1 火箭和繆拉-5 火箭對比圖

如果一切順利，西班牙航空航天運載公司將會為世界各國的空間機構和政府，以及大型的航天運營商提供衛星發射服務。目前，該公司已經與歐洲航天局（ESA）和歐盟簽署了合同，贏得了大量的資金和技術支持。第一枚繆拉-5 火箭將耗資高達6000 萬歐元。當收支平衡并完善可重復使用技術后，西班牙航空航天運載公司計劃每年發射約14 次繆拉-5 火箭，每次發射的平均成本均低于500 萬歐元，從而使公司在這一新興的運載器市場中盈利。

4 現實意義

此次繆拉-1 火箭的飛行目的主要是盡可能多地收集相關的火箭飛行信息，以便進一步驗證火箭結構設計，且在未來繼承并集成到繆拉-5 運載火箭的技術設計和實踐應用中。

西班牙航天研發能力進一步提升

這是第一枚全部采用了西班牙航天技術的火箭，被譽為“西班牙航天研發能力順利進入太空運輸領域前沿的里程碑”。雖然繆拉-1 火箭在本次發射中僅飛行了5min，與原定的12min 飛行時間還尚有一段差距，飛行高度也未能達到既定的81～150km，但這仍然標志著西班牙在太空之路中的努力和成果，尤其是可回收火箭技術方面邁出了具有重大歷史性的一步。通過簡化發射程序，將飛行試驗與發射裝置集成，西班牙航空航天運載公司不僅縮短了整個飛行任務的時間，還簡化了飛行試驗與發射裝置之間的接口。

為歐洲太空事業注入了新的活力

繆拉-1 可重復使用火箭不僅是代表某一枚火箭的發射成功，更是被賦予了非常深厚的現實意義。對于歐洲航天界來說，它不僅展示了西班牙航空航天運載公司在航天事業中的領先地位，也為歐洲航天產業帶來了新的希望。在某些層面上，甚至還可以與美國等國家的商業航天公司相互制衡，為歐洲商業航天贏得自由的發展空間和良好的競爭環境。

同時，繆拉-1 的研發和成功發射為歐洲民營航天企業的發展奠定了基礎。對于歐洲的航天公司來說，西班牙航空航天運載公司的此番成果，無疑將會為其帶來巨大的動力和寶貴的借鑒意義。尤其是2023 年1 月，自維珍軌道公司（Virgin Orbit）從英國發射一枚火箭的行動失敗后，歐洲能否將小型衛星順利送入太空受到了世界范圍內的廣泛關注。目前除了西班牙之外，蘇格蘭、瑞典和德國等地的多家公司也加入了小型有效載荷升空的航天技術競賽。

5 結語

作為一款試驗型火箭，繆拉-1 可謂圓滿完成了任務，收集到了很多非常重要的試驗數據，為后續繆拉-5 火箭的發射奠定了一定的技術基礎。這款西班牙首枚全國產火箭代表了西班牙乃至歐洲境內民營商業航天的技術水平，為歐洲航天界贏得了一定的發展空間。隨著“繆拉”系列火箭的不斷完善，歐洲航天運載火箭庫將會得到有效的擴充。