西班牙首枚国产商业火箭缪拉-1研制动态分析

杨青格 吴洪洋 王欢（ 北京航天动力研究所 中国兵工学会）

2023 年10 月7 日凌晨2 时19 分，西班牙航空航天运载公司（PLD Space）在安达卢西亚大区韦尔瓦省的埃尔·阿雷诺西洛实验中心（El Arenosillo Experimentation Center），成功发射了首枚全国产的缪拉-1（MIURA-1）火箭，但后续的海上回收工作未能顺利完成。

缪拉-1 是西班牙第一枚全国产商业运载火箭，标志着西班牙航天技术迈上了新的台阶。本文梳理了缪拉-1火箭的研发背景，介绍了该火箭的构型和动力系统，揭示了缪拉-1 火箭的成功发射对于西班牙、欧洲乃至全世界的现实意义和深远影响。

1 研发背景

长期以来，西班牙等欧洲国家由于航天技术不足，需要与美国或者俄罗斯合作。2022 年俄乌战争爆发后，欧洲各国便无法再继续使用俄罗斯“联盟”（Soyuz）系列运载火箭，加之“阿里安”（Ariane）火箭遇到发展瓶颈，因此欧洲各国对新款运载火箭的需求迫在眉睫，“缪拉”系列应运而生。

“缪拉”系列的首枚火箭缪拉-1 由西班牙航空航天运载公司出品，计划在亚轨道区域内（距离地面高度在130～150km 之间）飞行，旨在对微重力环境下的火箭进行相关的试验研究或技术开发。

西班牙航空航天运载公司创立于2011 年，创始人为劳尔·托雷斯和劳尔·维尔杜，总部位于西班牙的埃尔切，在特鲁埃尔、韦尔瓦和法属圭亚那等地均设有技术设施，人员规模200 人。该公司是西班牙航空航天领域的先驱代表，在欧洲的可重复使用火箭技术领域中处于非常领先的地位。西班牙航空航天运载公司成立后，迅速搭建了火箭测试实验室，设计了专属的火箭发动机，开始拉赞助并吸收公共和私人投资。该公司对缪拉-1 火箭投入了很多人力和财力，旨在打造一款验证火箭技术可行性的试验样机，并在2023 年5 月和6 月先后两次发射缪拉-1 火箭，但均因客观原因而推迟发射。

当排查一切故障后，2023 年10 月7 日，火箭成功发射。作为欧洲境内商业性质火箭发射任务的首次成功，缪拉-1 火箭为欧洲大陆带来了新的希望。

2 火箭构型及动力系统

缪拉-1 火箭为一款单级的亚轨道火箭，具备可重复使用技术，采用了海上回收的方式。箭体的长度为12m，直径为0.7m，近地轨道的最大有效载荷为540kg，具体参数见表1。

表1 缪拉-1 火箭的基本参数

缪拉-1 火箭设有4 个独立的有效载荷隔间。每个隔间的直径为0.59m，高度为0.26m，有效载荷为25kg。可提供基本的质量估计、电源、数据存储和下行链路服务。其航空电子设备则包括：遥测系统、电力存储和配电系统、专用有效载荷计算机、传感器调节和采集器。

缪拉-1 火箭的动力系统配备了一台液体火箭发动机Teprel-B，推进剂为液氧煤油，其他具体参数见表2。2021 年，TEPREL-B 被评估为欧洲研制的首台“具有太空飞行资格的火箭发动机”。根据飞行计划可知，缪拉-1 火箭的总飞行时长原定可以达到12min，并提供3～4min 的微重力时间。

表2 缪拉-1 火箭发动机Teprel-B 的基本参数

3 本次发射详情及后续发展

发射详情

本次发射任务是缪拉-1 火箭在本年度经历的第三次发射。第一次为2023 年5 月28 日，由于高空突发强风天气，缪拉-1 火箭的发射任务不得不被迫中止。第二次为2023 年6 月，当西班牙航空航天运载公司准备再一次尝试发射缪拉-1 火箭时，火箭航空电子设备舱的脐带电缆没有及时全部展开，因此不得不中断了火箭的升空计划。

2023 年10 月7 日，在埃尔·阿雷诺西洛实验中心，随着15s 倒计时的结束，缪拉-1 火箭喷射着剧烈的火焰腾空而起。在持续飞行306s 后，缪拉-1 顺利上升到加迪斯湾上空，到达46km 后开始调整飞行方向准备下降，离开微重力区后打开了主降落伞。在减速板和主降落伞的帮助下，缪拉-1 降落在了韦尔瓦海岸附近。随后，西班牙航空航天运载公司派出了自由-6 救援船（Libertad-6）打捞缪拉-1 火箭。

此次缪拉-1 火箭在发射升空过程中携带并释放了来自德国不莱梅大学应用空间技术和微重力中心（ZARM）的载荷材料,质量为100kg。火箭的推进器还使用了常见的航空燃油，型号为Jet A1。缪拉-1火箭在执行本次发射任务时，飞抵距地表46km 的高度后便立即选择返航，并成功降落在韦尔瓦附近的大西洋海域，整个飞行过程仅持续约5min。火箭在发射前完成了静态测试，也被称为热测试，即在不离开发射台的情况下验证了火箭系统的完美运行(包括启动、温度和压力等技术要素)。在该静态测试中，缪拉-1 火箭维持满负荷成功运转了5s。

缪拉-1 运载火箭上的回收系统原定的计划是可将整个火箭安全送回地面，将有效载荷返还给客户，整个火箭可再次使用。原定计划是当火箭进入大气层后，需要逐一打开两个降落伞,从而有序减缓缪拉-1火箭的下降速度；最后，缪拉-1 火箭以10m/s 的速度坠落，通过标定的GPS 定位和信标系统，可以快速找到漂浮在海面上的火箭，并用船将其打捞上来。但在本次飞行试验中，缪拉-1 火箭飞行未能进入既定高度（80km），最后未能成功回收，虽然如此，也并未对试验结果造成太大的影响，因为已经收集到了后续发射工作所需的关键数据。缪拉-1 火箭的回收现场如图1 所示。

图1 缪拉-1 火箭的回收现场

本次缪拉-1 火箭的目的地为亚轨道区域，尽管其飞行轨迹范围低于把有效载荷送入既定轨道所需的高度（通常为100km），但也足以令有效载荷成功离开地球大气层，到达太空区域。在本次飞行期间，缪拉-1 火箭按计划验证了火箭系统的可行性，而且从遥测数据出发，分析可能应用于缪拉-5 火箭的改进措施。就火箭元件和技术而言，缪拉-5 火箭和缪拉-1 火箭的相似度将高达70%。

后续发展

尽管本次飞行距离十分有限，但足以代表西班牙民用商业航天领域的巨大飞跃。西班牙航空航天运载公司的下一步目标是在2025 年发射缪拉-5 火箭。缪拉-5 是一枚双子级的可回收型运载火箭，能够将540kg 的有效载荷送入低地球轨道（LEO）。当有效载荷顺利入轨后，火箭一级将通过使用降落伞回收的方式实现可重复使用。如图2 所示，与缪拉-1 相比，缪拉-5 火箭的质量将大大增加，长度约为34m，发射地点为法属圭亚那的库鲁航天港。

图2 缪拉-1 火箭和缪拉-5 火箭对比图

如果一切顺利，西班牙航空航天运载公司将会为世界各国的空间机构和政府，以及大型的航天运营商提供卫星发射服务。目前，该公司已经与欧洲航天局（ESA）和欧盟签署了合同，赢得了大量的资金和技术支持。第一枚缪拉-5 火箭将耗资高达6000 万欧元。当收支平衡并完善可重复使用技术后，西班牙航空航天运载公司计划每年发射约14 次缪拉-5 火箭，每次发射的平均成本均低于500 万欧元，从而使公司在这一新兴的运载器市场中盈利。

4 现实意义

此次缪拉-1 火箭的飞行目的主要是尽可能多地收集相关的火箭飞行信息，以便进一步验证火箭结构设计，且在未来继承并集成到缪拉-5 运载火箭的技术设计和实践应用中。

西班牙航天研发能力进一步提升

这是第一枚全部采用了西班牙航天技术的火箭，被誉为“西班牙航天研发能力顺利进入太空运输领域前沿的里程碑”。虽然缪拉-1 火箭在本次发射中仅飞行了5min，与原定的12min 飞行时间还尚有一段差距，飞行高度也未能达到既定的81～150km，但这仍然标志着西班牙在太空之路中的努力和成果，尤其是可回收火箭技术方面迈出了具有重大历史性的一步。通过简化发射程序，将飞行试验与发射装置集成，西班牙航空航天运载公司不仅缩短了整个飞行任务的时间，还简化了飞行试验与发射装置之间的接口。

为欧洲太空事业注入了新的活力

缪拉-1 可重复使用火箭不仅是代表某一枚火箭的发射成功，更是被赋予了非常深厚的现实意义。对于欧洲航天界来说，它不仅展示了西班牙航空航天运载公司在航天事业中的领先地位，也为欧洲航天产业带来了新的希望。在某些层面上，甚至还可以与美国等国家的商业航天公司相互制衡，为欧洲商业航天赢得自由的发展空间和良好的竞争环境。

同时，缪拉-1 的研发和成功发射为欧洲民营航天企业的发展奠定了基础。对于欧洲的航天公司来说，西班牙航空航天运载公司的此番成果，无疑将会为其带来巨大的动力和宝贵的借鉴意义。尤其是2023 年1 月，自维珍轨道公司（Virgin Orbit）从英国发射一枚火箭的行动失败后，欧洲能否将小型卫星顺利送入太空受到了世界范围内的广泛关注。目前除了西班牙之外，苏格兰、瑞典和德国等地的多家公司也加入了小型有效载荷升空的航天技术竞赛。

5 结语

作为一款试验型火箭，缪拉-1 可谓圆满完成了任务，收集到了很多非常重要的试验数据，为后续缪拉-5 火箭的发射奠定了一定的技术基础。这款西班牙首枚全国产火箭代表了西班牙乃至欧洲境内民营商业航天的技术水平，为欧洲航天界赢得了一定的发展空间。随着“缪拉”系列火箭的不断完善，欧洲航天运载火箭库将会得到有效的扩充。