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宇宙神-5運載火箭
來源:互聯網

宇宙神-5運載火箭洛克希德·馬丁公司研制生產的一種運載火箭,它是20世紀50年代由宇宙神洲際彈道導彈演變而來的。在改進型一次性運載火箭(EELV)計劃的推動下,宇宙神系列運載火箭已完成了一系列的轉變,淘汰了宇宙神2和3而開發了宇宙神5。2018年3月2日1點02分,宇宙神-5運載火箭從卡納維拉爾角發射場發射。2019年8月8日,美國聯合發射聯盟公司用“宇宙神5”型運載火箭為美國空軍發射了一顆軍用通信衛星。此外,2021年10月16日,“露西”號搭乘“宇宙神5”型火箭升空,開啟為期12年的太空旅程,將首次探索在木星軌道內運行的特洛伊小行星群。

簡介

洛克希德·馬丁公司的“宇宙神”運載火箭系列在美國運載火箭發射市場占有舉足輕重的地位,該系列火箭在美國每年火箭發射活動中所占的比例接近40%,僅次于波音公司的“德爾塔”運載火箭。目前,美國仍在使用的“宇宙神”系列運載火箭包括“宇宙神-2A”、“宇宙神-2AS”、“宇宙神-3A”、“宇宙神-3B”,并且已成功地使用新型的“宇宙神-5”運載火箭進行了3次發射活動。

歷史

根據美國的“改進型一次性運載火箭”計劃(EELV),洛克希德·馬丁公司于1995年開始了“宇宙神-5”系列運載火箭的制造工作,其目的是尋求一種使用方便而且費用較低的運載火箭。對該型火箭的要求是能夠將中型及重型衛星發射至地球同步軌道和低層轉移地球同步軌道。

特點

“宇宙神-5”運載火箭最顯著的一個特點就是:使用俄羅斯生產的RD-180火箭發動機液體燃料發動機作為火箭第一級主發動機。目前,美國已經從俄羅斯購買了一批該型發動機及其在美本土的許可生產權。同時,根據美俄簽署的合同條款,在組裝運載火箭時只能使用在美國生產的該型發動機。美國的一家公司正在準備組織生產RD-180液態火箭發動機。根據計劃,該公司將為美國國防部的發射活動生產25臺這樣的發動機。

結構

該系列火箭一般命名為“宇宙神-5/NXY”,其中N為4-5,表示前隔艙的直徑(米);X為0-5,表示固體燃料加速器的數量;Y為1-2,表示第二級發動機的數量。“宇宙神-5/5XY”將可以直接把衛星送抵地球同步軌道

運載火箭的第一級是鋁合金制造的,為追求最大限度的堅固性,燃料艙隔板具有獨特的設計,每個艙都有獨立的底部。為了與下一級對接,設計了三類過渡隔艙。“宇宙神-5/4XY”運載火箭過渡間隔艙為圓錐形,重為420公斤,這可以保障該型運載火箭第一級與“半人馬”級的成功對接。與運載火箭的第一級相比,“半人馬”級的直徑要小0.75米。而在“宇宙神-5/5XY”運載火箭中,使用的過渡間隔艙為圓柱形,重為270公斤,因此火箭第一級與第二級的直徑是相同的。

火箭的第二級由“半人馬-3”級兩個改型中的一個構成。第一個改進型外徑為3.05米,裝有一臺RL10A-4-2型發動機;另外一個改進型外徑為3.8米,裝有兩臺RL10A-4-2型發動機。

“宇宙神-5”運載火箭的飛行控制組件,既安裝在第一級上,也安裝在火箭的“半人馬-3”級上。其中,第一級上安裝的飛行控制組件包括:飛行安全保障系統模塊、燃料供給系統電腦板、輔助遙測模塊、兩級陀螺儀和蓄電池組。上述組件安裝在一個統一的集裝箱內,而該集裝箱則位于火箭各級頂部外側。裝備兩級陀螺儀是因為,必須精確跟蹤火箭沿傾斜角與俯仰角的轉動,以保障其在飛行中的高度穩定性。燃料供給系統組件存在于RD-180火箭發動機的油路中,可以保證動力系統穩定。

“宇宙神-5”運載火箭“半人馬-3”級中安裝的控制系統組件包括:基于1750A處理器的艙載計算系統、基于環形激光陀螺儀的慣性導航系統、轉換器模塊、主要及輔助遙測模塊、飛行安全保障系統模塊、蓄電池組。它們安裝在火箭該級頂部的儀器艙。發動機的啟動和關閉通過位于油路中的閥門系統實現。

截止2004年6月,美國的“宇宙神-5”運載火箭共進行了三次發射活動,分別是“宇宙神-5/401”兩次,“宇宙神-5/521”一次,每次發射的費用在7500-9000萬美元之間。而“宇宙神-5/431”運載火箭的首次發射預計在2004年底進行。

性能

除了具有較高的飛行技術性能之外,“宇宙神-5”運載火箭還具有良好的使用參數。例如,生產一枚“宇宙神-5”運載火箭的整個周期為近15個月,發射準備周期總共為15-21晝夜(其中在發射場的時間為2晝夜)。而“大力神-4”運載火箭的相應參數分別為36個月,150-240晝夜(其中在發射場的時間為近90晝夜);“宇宙神-2AS”運載火箭相應的參數分別為24個月,42-57晝夜(其中在發射場的時間為38晝夜)。

“宇宙神-5”運載火箭不僅可以在美國的東部靶場進行發射,而且在不久的將來可以從美國西部靶場升空。為此,美將重新裝備其西部靶場的SLC-3E航天發射綜合體,而其東部的SLC-41航天發射綜合體早已經開始發揮作用。

發射

當地時間2021年5月18日下午1時37分,聯合發射聯盟公司在佛羅里達州卡納維拉爾角天軍發射場,用“宇宙神”5運載火箭將美國天軍的“天基紅外系統”(SBIRS)導彈預警衛星送入太空。

美國東部時間2021年10月16日5時34分(北京時間17時34分),“露西”號搭乘美國聯合發射聯盟公司“宇宙神5”型火箭升空。開啟為期12年的太空旅程,將首次探索在木星軌道內運行的特洛伊小行星群。

美國當地時間2022年11月10日,宇宙神5號火箭從加利福尼亞州范登堡空軍基地升空。本次發射包括兩個有效載荷,分別是美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的“聯合極地衛星系統-2”(JPSS-2)衛星和美國宇航器的充氣式返回艙。

評價

布什總統宣布的太空探索構想為美國未來空問項目的開展制定了目標。達到這一目標主要依靠經濟可靠的空問運輸系統。宇宙神系列運載火箭經過15年的商業發射的歷練,在美國本土運載火箭市場已占有重要地位。宇宙神5系列的升級換代可以使火箭的性能達到甚至超過土星系列火箭,并且具有長時間在軌低溫上面級和載人發射系統。宇宙神5系列的演變只需要更改貯箱的結構,適當地改進地面發射裝置(正在興建的SLC-3E),而無需研發新的發動機和任何有風險的新技術。因此,宇宙神5系列將成為未來的空問運輸系統的一個解決方案??。

發射記錄

參考資料 >

美國天軍再發射一顆導彈預警衛星,強化全球預警監視能力_澎湃防務_.澎湃新聞-The Paper.2021-05-20

美“露西”號開啟12年太空旅程 首探木星特洛伊小行星群.今日頭條·新華社.2021-10-16

美發射宇宙神5火箭,成功進行充氣式返回艙試驗任務.澎湃新聞.2022-11-12

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