火神半人馬座火箭(Vulcan Centaur)是美國聯合發射聯盟公司旗下第一枚火箭,該重型運載火箭由波音公司和洛克希德·馬丁公司的合資企業美國聯合發射聯盟公司(ULA)研發,取代了“宇宙神V型”火箭。
2021年7月,日本計劃將一款名為“瑤姬”的微型輪式機器人搭載美國太空機器人公司研制的“游隼”號著陸器前往月球,而“游隼”號著陸器由火神半人馬座火箭送入月球。該次飛行是新型火神半人馬座飛行器的首飛,也是私人公司研制的航天器首次登月。2022年4月5日,亞馬遜宣布,亞馬遜與ULA簽署38次“火神半人馬座”(Vulcan Centaur)火箭發射。
2024年1月8日,搭載著“游”著陸器的“火神半人馬座”火箭在佛羅里達州發射升空,開啟了人類首次商業化“太空葬”。火箭升空后不久,“游隼”著陸器的推進系統出現故障。雖然“火神半人馬座”火箭成功完成了在此次飛行中的任務,但2024年1月19日,“游隼”月球著陸器登月失敗,按計劃返回地球,在地球大氣層燒毀,登月探測任務終結。美國東部時間2024年10月4日,“火神半人馬座”火箭從佛羅里達的凱普卡納維拉爾太空軍基地發射,成功完成CERT-2關鍵飛行任務。
研發背景
2014年左右,商業航天企業SpaceX公司嶄露頭角,憑借相對較低的發射報價與ULA直接競爭,后期隨著“獵鷹”9火箭可重復使用技術的成熟,進一步壓低價格,不少訂單(甚至包括國防訂單)都被SpaceX公司搶去,讓ULA倍感壓力;同時2014年克里米亞危機讓俄羅斯和西方關系迅速降溫,ULA公司“宇宙神”-5火箭由于使用了俄羅斯的RD-180火箭發動機,發射美國軍方訂單開始處處受到限制。為了應對這些情況,ULA啟動了“火神”火箭的研制。
發展歷史
2021年7月,日本一款名為“瑤姬”的微型輪式機器人,計劃搭載美國“太空機器人”公司研制的“游隼”號著陸器前往月球,該次飛行是“游隼”著陸器及將其送入月球的火箭——由美國聯合發射聯盟研制的新型火神半人馬座飛行器的首飛,也是私人公司研制的航天器首次登月。2022年4月5日,亞馬孫河宣布,亞馬遜與ULA簽署38次火神半人馬座火箭發射。
2023年2月,波音公司洛克希德·馬丁公司合資企業美國聯合發射聯盟公司的CEO Tory Bruno宣布,該公司新一代的Vulcan Centaur火箭暫定以5月4日為首飛的目標日,發射窗口為期四天。6月,ULA再次推遲火神半人馬座火箭的第一次發射,源于ULA對3月29日發生的一起半人馬在經歷氫氣泄漏事件的調查。10月24日,美國聯合發射聯盟公司宣布,旗下第一枚火神半人馬座火箭計劃在12月24日發射。
2024年1月5日上午,美國聯合發射聯盟公司的火神半人馬座火箭被運至佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地的一個發射臺。1月8日凌晨2時18分,搭載著“游隼”著陸器的火神半人馬座火箭在佛羅里達州發射升空,這是自1972年阿波羅計劃結束,近52年來美國首次展開登月任務,也是美國私營企業首次挑戰登月任務。此外,火神半人馬座火箭還開啟了人類的首次商業化“太空葬”。共計330份人類的骨灰和DNA樣本將被送往太空,這份名單中包括經典劇集《星際迷航:原初系列》創始人和美國多位前總統。同日,火神半人馬座火箭搭載的“游隼”著陸器在升空后不久,其推進系統出現故障。此后,美國航天機器人技術公司宣布“游隼”已無法實現月球“軟著陸”計劃,認為“游隼”受控重返地球大氣層并在大氣層中燒毀是最佳選擇。于美國東部時間2024年1月18日16時04分,“游隼”月球著陸器登月失敗后按計劃返回地球,在地球大氣層燒毀,雖然“火神半人馬座”火箭成功完成了在此次飛行中的任務,但登月探測任務宣告終結。美國東部時間2024年10月4日上午7點25分,“火神半人馬座”火箭從佛羅里達的凱普卡納維拉爾太空軍基地發射,完成CERT-2關鍵飛行任務。在發射后約35秒,其中一個固體火箭助推器(硫酸鹽還原菌)出現了異常情況,有物質從助推器上脫落,同時其噴射出的火焰形態也發生了變化,不過官方還是宣布本次任務成功。
技術特點
“火神”火箭采用兩級半構型設計,火箭長約61米,直徑5.4米,芯一級配備兩臺藍色起源公司研制的BE-4“天鵲”發動機,該發動機采用富氧循環,海平面推力249.5噸,芯二級采用兩臺由洛克達因公司研制的RL-10C(X)氫氧發動機,該發動機使用3D打印的主噴油器和主燃燒室,配備整體式輕質復合材料噴管,真空推力10噸級,可重復啟動7次。助推器是諾·格公司研制的GEM-63XL固體助推器,直徑約1.62米,210.13噸,可根據不同運力需要選配2、4、6枚固體助推器。火箭最大運載能力27.2噸,地球同步軌道運載能力15.3噸,運力在世界現役火箭中排名第四。
液氧甲烷火箭發動機的優點包括:比沖高、維護方便、易于獲取、發射成本低,此外,甲冷卻性能好,適用于全流量補燃循環方案,能夠兼顧高性能和重復使用需求,為了降低成本,“火神”火箭除了使用“天鵲”發動機,也考慮了可重復使用技術。“火神”火箭根據可重復使用要求提出了敏感模塊自主返回技術(SMART)。在一、二級分離后,火箭一級發動機將脫離,并在充氣式熱防護罩的保護下再入大氣層,然后依靠降落傘減速,最后由直升機在空中回收。ULA公司表示推進系統成本占整個一級成本的65%,一級發動機的回收利用將會使一級推進系統成本降低90%,而這種僅回收關鍵部件的方式將比SpaceX公司回收整個子級箭體的方式更加簡單和易于實現。
性能參數
Vulcan Centaur預計可以發射27.2公噸到近地軌道,或約15.3 公噸到地球同步轉移軌道。火箭的全高為61.6m,整流罩直徑達5.4m。
相關事件
爆炸事件
2023年3月29日,一架半人馬在經歷氫氣泄漏后在亞拉巴馬州馬歇爾太空飛行中心的測試臺上爆炸。6月,ULA工程師在準備發射的同時,調查了三月份的氫氣爆炸,該爆炸縮短了在阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心對火神半人馬座火箭上級的結構測試,損壞了測試臺和半人馬座上級測試物品。
“太空葬”
2024年1月8日,“火神半人馬號”火箭將進行人類首次商業化“太空葬”。共計330份人類的骨灰和脫氧核糖核酸樣本被送往太空,其中包括美國前總統華盛頓哥倫比亞特區、約翰·肯尼迪和艾森豪威爾的頭發樣本,經典科幻劇集《星際迷航:原初系列》的創作者吉恩·羅登貝瑞、劇中飾演烏胡拉中尉的妮雪兒·尼柯斯、飾演麥考伊醫生的德福雷斯特·凱利等人的部分骨灰。這是與美國美國塞利斯蒂斯悼念航天公司的一個合作項目,該企業專注于“紀念性太空飛行”。
“游隼”月球著陸器登月失敗
“游隼”月球著陸器于2024年1月8日搭乘美國聯合發射聯盟公司研發的“火神半人馬座”火箭從佛羅里達州卡納維拉爾角太空軍基地發射升空,原計劃同年2月23日在月球表面“軟著陸”。但升空后不久,“游隼”的推進系統出現故障。此后,美國航天機器人技術公司宣布“游隼”已無法實現月球“軟著陸”計劃。美國聯合發射聯盟公司在聽取美國航空航天局和太空界分析建議后,認為“游隼”受控重返地球大氣層并在大氣層中燒毀是最佳選擇。2024年1月19日,“游隼”月球著陸器登月失敗后按計劃返回地球,在地球大氣層燒毀,任務宣告終結。
參考資料 >
2023年全球航天任務展望.百家號.2024-01-08
美國新一代大火箭“火神”首飛成功,能讓ULA重振雄風嗎?.澎湃新聞.2024-01-11
俄媒:美棄用俄火箭發動機計劃受挫.今日頭條.2024-01-08
波音-洛克希德ULA瞄準5月4日進行Vulcan Centaur火箭首飛.今日頭條.2024-01-08
美國新一代大火箭火神計劃圣誕夜首飛.微信公眾平臺.2024-01-08
2021全球航天大事件一覽!速速收藏.今日頭條.2024-01-08
為建衛星互聯網,亞馬遜預定5年內83次發射.今日頭條.2024-01-08
美媒:人類首次商業化“太空葬”8日啟航,名單包括美多位已故前總統.網易新聞.2024-01-08
火箭成功發射 但月球登陸器出現故障.百家號.2024-01-21
登月任務失敗!美國月球著陸器已燒毀.今日頭條.2024-01-21
“火神半人馬座”火箭再戰蒼穹,完成第二次認證飛行.今日頭條.2024-10-05
ULA再次推遲火神半人馬座火箭的第一次發射.澎湃新聞.2024-01-08
美國下周一將發射登月器.上觀.2024-01-08
突發!美國這個大計劃,“任務取消”.澎湃新聞.2024-01-09
“推進劑嚴重損失”,美國52年來首次“重返月球”任務或面臨失敗.觀察者網-今日頭條.2024-01-09
52年后美國登月火箭再出發,升空7小時后出現故障.直新聞-今日頭條.2024-01-09
明年1月,美國將再次嘗試登陸月球.今日頭條.2023-12-02
登月任務失敗!美國月球著陸器已燒毀.今日頭條.2024-01-21
聯合發射聯盟的的第一枚火神火箭試射.澎湃新聞.2024-01-08
火箭已發射,任務或失敗.新浪財經.2024-01-11