天頂號運載火箭(SL-16／J-1)是蘇聯在1976立項研發，并在1976-1985年間研發的一種中型運載火箭，有二級型和三級型，分別稱“天頂”2號和“天頂”3號。由尤里·A·斯米塔寧博士設計，由設在烏克蘭第聶伯羅彼得羅夫斯克的南方科研生產聯合體為主制造。“天頂號”這一名字是1989年由斯米塔寧總設計師正式對外宣布。“天頂號”的基本型于1985年4月13日首次進行了亞軌道發射試驗，在6月21日進行了第二次亞軌道試射后，10月22日首次用于衛星發射。天頂號還可以通過海上發射平臺發射。
“天頂”2號（天頂-2SL）是二級液體火箭，總長57米，重449噸，起飛推力7261千牛，近地軌道運載能力15700。“天頂”3號（3SL）是三級液體火箭，長61.4米，直徑3.9米，起飛重量466噸，其地球同步轉移軌道運載能力為4500～5900，地球靜止軌道運載能力為1900～2400千克。
“天頂號”的研發目的：一是作為“能源號”的液體燃料捆綁式助推器；二是加裝第二級后作為獨立的運載火箭使用。
發展歷史
“天頂號”是蘇聯在1976—1985年間研發的一種中型運載火箭，1985年投入使用的是“天頂號”的基本型，即“天頂號”2型。最初的天頂-1號并不是火箭，而是單級火箭助推器，服務于能源號運載火箭的一級火箭。不過在加裝了第二級后，也可以和能源號運載火箭一樣，作為獨立的運載火箭使用。天頂號運載火箭為尤里·A·斯米塔寧博士設計，由設在的南方科研生產聯合體為主制造。“天頂號”這一名字是1989年由斯米塔寧總師正式對外宣布。天頂號運載火箭是1969到1972年蘇聯四次試射N-1(SL-i5／G-1-e)巨型登月運載火箭失敗后，經過20多年研制的第一種全新的運載火箭(其它均為改進型號)，彌補了聯盟號和質子號火箭之間運載能力的空白。天頂號還可以通過海上發射平臺發射。蘇聯解體后，俄羅斯和哈薩克斯關系緊張，發射場地使用面臨不確定性因素，俄羅斯開始考慮發展該火箭的海射和空射等方式。經過綜合評估，性能出色、潛力巨大的“天頂號”選擇了海上發射方式。2016年，俄羅斯能源公司與進步火箭航天中心合作，啟動中型運載火箭“聯盟-5”的研制工作,，目的是替代“天頂號”,爭奪國際商業航天發射市場。
天頂號運載火箭主要在今烏克蘭的第聶伯羅波得羅夫斯克地區制造，因蘇聯解體后，天頂號運載火箭歸烏克蘭所有，而一些重要的零部件，如一級火箭的發動機，則是由俄羅斯制造。直至今日，天頂號運載火箭仍被俄羅斯用來發射軍事和地球勘探衛星，但未來將會被俄羅斯自主制造的安加拉號運載火箭取代。天頂號運載火箭是目前俄羅斯和烏克蘭擁有的技術最先進的運載火箭。而在世界范圍內，它也是最先進的運載火箭之一，因此新的美國阿特拉斯號運載火箭使用的都是從天頂號運載火箭衍生而來的RD-180火箭發動機。
“天頂號”是蘇聯繼“旋風號”后第二個利用全自動發射系統實施發射的運載火箭。在發射場，火箭呈水平狀態進行總裝、測試、轉運至發射臺。所有發射操作，包括火箭離開總裝測試廠房，由鐵路轉運至發射臺、起豎、連接電路、測試、加注推進劑、點火等都是按照事先確定的程序自動進行的。
“天頂”2號
“天頂”2號（天頂2SL）運載火箭高57米，其中第一級高33米，第二級高10.4米，天頂號火箭在不帶有效載荷時重449噸，帶有效載荷時的起飛重量為460噸，第一和第二級分別重352.7噸和89.8噸，液體燃料分別重318.8噸和80.6噸，這兩級的空重分別為28.1噸和8.3噸。整流罩高13.65米，外徑為3.9米。兩級型火箭的整流罩有效容積為90立方米，其中安裝在整流罩內的上面級占47立方米。兩級型天頂號火箭采用了蘇聯大部分火箭都采用的煤油(RG1)和液氧燃料，天頂號火箭發動機的燃耗低，可靠性高。“天頂號”2型于1976年開始研制，1985年4月進行首次飛行試驗，主要用來發射軌道高度在1500km以下的軍用和民用衛星、經過改進的“聯盟號”TM型載人飛船和“進步號”改進型貨運飛船。“天頂號”2型是兩級運載火箭，其一子級還被用作“能源號”火箭助推級的助推器。“天頂號”2型運載火箭自1985年4月首射以來，到1995年10月底共發射了26次，其中4次失敗，成功率為84.62%。首次失敗是1985年12月進行的第4次發射，原因是第二級未能重新點火進行軌道圓化；第二次失敗是1990年10月第15次發射，當時火箭在起飛數秒后發生爆炸；緊接著的第三和第四次失敗(1991年8月第16次和1992年2月第17次發射)均與第二級氧泵起火有關。
“天頂”3號
“天頂”3號（天頂3SL）是三級運載火箭，全長61.4米，外徑為3.9米，不帶有效載荷時重466噸。能將4.5~6噸有效載荷送入地球同步轉移軌道。計劃在1993年進行首次飛行試驗。1995年4月，俄羅斯、美國、挪威及烏克蘭四國四公司，分工明確，挪威負責發射平臺和艦艇的建設維護，波音公司負責載荷相關設計，俄烏雙方完成火箭配套。于1999年3月28日首次完成軌道發射。3型是在2型的基礎上，增加一個遠地點級而構成的，用于將有效載荷送人地球同步軌道、其它高軌道或者星際飛行軌道。2型與3型火箭用的一子級和二子級是相同的。“天頂號”2型火箭由一子級、級間段、二子級、儀器艙和整流罩組成。3型火箭是在2型火箭的基礎上增加一個三子級。
但于1999年完成第一次發射后，2007年1月視頻廣播衛星NSS-8發射中發射平臺爆炸等打擊，于2009年6月提出破產保護，2010年完成重組，重新開展發射業務。2014年5月26日，海射天頂號3SL運載火箭成功將一顆質量約6t的歐洲通信衛星公司送入地球同步轉移軌道（GTO），此次成功發射標志著該火箭自2013年2月發射失敗以來重返商業發射市場。該火箭原定4月15日發射，后因一、二子級級間桁架機械故障而推遲到5月26日。海射天頂號3SL是在天頂號2火箭的基礎上發展而來的三級液體火箭，箭長59.6m，最大直徑3.9m，一子級采用1臺RD-171發動機，二子級采用RD-120發動機，三子級采用1臺58M發動機，GTO運載能力達到6.16t。該火箭從1999年首次發射至2014年，共進行了36次海上發射，失敗4次，成功率為89%。
2011年11月8日，中國螢火一號搭乘俄羅斯的“福布斯-土壤”（火衛一Grunt）采樣返回探測器，由俄羅斯“天頂號”運載火箭發射升空，11月9日，俄羅斯宣布“福布斯-土壤”火星探測器變軌失敗，“螢火一號”的任務不幸以失敗告終。
2017年12月27日，俄烏合造的天頂３F運栽火箭在拜科努爾發射場發射了由俄能源火箭航天公司為安哥拉政府建造的“安哥拉星”１通信衛星。火箭于起飛后８小時54分鐘將衛星直接送入靜地軌道。
性能參數
“天頂”2號發動機組合
天頂2（天頂2SL）第一級用的是RD-171型發動機。這款發動機由俄動力機械科研生產聯合體制造，具有與RD-170相比，它可以雙向擺動。RD-171是，最大室壓可達25.3兆帕，海平面推力為7259kN，真空推力為7911kN(調節范圍為50～100)，超過了美國洛克達困公司當年的單推力室F-1發動機。該發動機有兩對共4個推力室，使用318.8噸液氧／煤油推進劑，采用高效率的分級燃燒循環方式。該發動機按每批5臺制造，其中一臺要進行3次工作循環試車，其余4臺只進行一次驗收試車。這種試車方式保證了發動機的可靠性。RD-171的設計指標為可重復使用10次，因此有很大的回收使用潛力。
天頂2的第二級使用動力機械聯合體制造的RD-120單推力室固定發動機，同時安裝帶4個推力室的姿控用R8游動發動機(由南方聯合體制造)，推進劑均為液氧／煤油(共80.6噸)。RD-120的可靠性水平為99.5。它采用閉式燃氣發生器循環，推力室壓力為10.8兆帕，真空推力834kN，推力可在91.5～103.5之間調節。4臺機的真空總推力為78.4kN。主發動機可重新點火，總燃燒時間為200～316秒，游機的燃燒時間可達1100秒。
“天頂”3號發動機組合
天頂3（天頂-3SL）的第一級使用RD-172型發動機，基本結構與RD-171型發動機相同，通過將室壓提高到25.9kPa使推力提高了5%。天頂3的第二級與天頂-2火箭相同，第三級采用58M型可重復啟動的單推力式發動機。這種發動機最初是科羅廖夫設計局為蘇聯的N-1登月運載火箭研制的，登月計劃失敗后用于質子號運載火箭的第四級，即DM組級。它也用液氧/煤油作推進劑（推進劑共重約15.3t），真空推力為85kN，燃燒時間為600s左右（兩次點火工作）。加上第三級后的天頂-3火箭可用于發射近地軌道、近地轉移軌道及行星際軌道的有效載荷。前蘇聯曾為天頂-3專門設計了第三級，但后來放棄了該設計，改用質子號的DM組級。
衍變型號
天頂號4
它通過增加一個可貯推進劑第四級，使高緯度發射時的靜地軌道能力提高到1700公斤。
重型天頂號
重型天頂號方案于1989年初由南方聯合體提出，準備像質子號那樣在中心貯箱周圍捆綁若干個現在的第一級，使低地軌道運載能力達到25噸。
空射天頂號
1994年提出的該方案將用安-225運輸機作載機到高空發射，大大提高發射的機動性。它能把9噸的有效載荷送入低地軌道，靜地軌道運載能力為1噸，首次試射考慮在1998年進行。
技術特點
天頂號火箭的發射設施保證火箭的發射準備工作與發射工作都是全自動的，安全性非常高。火箭按照預設程序，自動地將火箭安裝到發射臺上，進行測試、加注與發射。天頂號火箭擁有許多優點：水平組裝和運輸，簡化了配套設備及發射準備流程；射前準備實現了全自動化，確保發射準備時間短，人員安全程度高，為下一枚火箭做發射準備的周期短(在一次發射完成5h之后，就可以再次進行發射)；設計與生產成熟度高，可靠度高；使用環保清潔的液氧/煤油推進劑。
參考資料 >
“天頂號”運載火箭技術數據.西陸網.2023-11-25
螢火一號火星探測器發展現狀.科易網.2023-11-28