擎天神五號運載火箭

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擎天神五號運載火箭
在2005年8月12日11點43分00秒(格林威治標準時),火星偵察軌道器由擎天神五號運載火箭發射,是美國國家航空暨太空總署首次委託擎天神五號運載火箭發射衛星,火箭型號是401型。
在2005年8月12日11點43分00秒(格林威治標準時),火星偵察軌道器由擎天神五號運載火箭發射,是美國國家航空暨太空總署首次委託擎天神五號運載火箭發射衛星,火箭型號是401型。
用途 一次性火箭
製造商 聯合發射同盟
製造國家  美国
外型及質量參數
高度 58.3 公尺 (191.2 )
直徑 3.81 公尺 (12.49 呎)
質量 546,700 公斤 (1,205,200 磅)
级数 2節
酬載量
有效載荷-近地軌道 9,750–29,420 公斤[1]
有效載荷-
GEO
4,750–13,000 公斤[1]
發射歷史
現況 現役
發射場 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台
范登堡空軍基地複合式發射場3號發射台
總發射次數 33次
(401: 14, 411: 3, 421: 3, 431: 2)
(501: 3, 521: 2, 531: 2, 541: 1, 551: 3)
成功次數 32次
(401: 13, 411: 3, 421: 3, 431: 2)
(501: 3, 521: 2, 531: 2, 541: 1, 551: 3)
失敗次數 0次
部分失敗次數 1次 (401型)[2]
首次發射 401: 2002年8月21日
411: 2006年4月20日
421: 2007年10月10日
431: 2005年3月11日
501: 2010年4月22日
521: 2003年7月17日
531: 2010年8月14日
541: 2011年11月26日
551:2006年1月19日
著名酬載衛星 火星偵察軌道器
新視野號
月球勘測軌道飛行器
太陽動力學天文台
波音X-37
朱诺号
火星科学实验室
輔助火箭 (非重型運載火箭) - 航空噴氣公司
數量 1枚到5枚
发动机 1顆固態火箭發動機
單发动机推力 1,270 千牛頓 (285,500 磅)
比冲 275 秒
推進時間 94 秒
燃料 固態燃料
輔助火箭 (擎天神五號重型運載火箭(5HX)) - 擎天神標準核心火箭
數量 2枚
发动机 一台RD-180
單发动机推力 4,152 千牛頓 (933,406 磅)
比冲 311 秒
推進時間 253 秒
燃料 煤油/液態氫
第一级 - 擎天神標準核心火箭
发动机 一台RD-180
推力 4,152 千牛頓 (933,406 磅)
比冲 311 秒
推進時間 253 秒
燃料 煤油/液態氫
第二级 (Atlas V XX1) - 半人馬座火箭
发动机 1 顆RL-10A火箭引擎
推力 99.2 千牛頓 (22,290 磅)
比冲 451 秒
推進時間 842 秒
燃料 液態氧/液態氫
第二级 (Atlas V XX2) - 半人馬座火箭
发动机 2 顆RL-10A火箭引擎
推力 147 千牛頓 (41,592 磅)
比冲 449 秒
推進時間 421 秒
燃料 液態氧/液態氫

擎天神五號運载火箭,又译为阿特拉斯-5型运载火箭,為洛克希德馬丁公司所研製的不可重覆使用之運載火箭(現由洛克希德馬丁與波音公司研製,隸屬聯合發射同盟(United Launch Alliance),航空噴氣公司則負責擎天神五號運載火箭固態輔助火箭的研發及製造。第一節的由液態氧煤油為燃料,是在阿拉巴馬州迪凱特建造,引擎為俄羅斯的RD-180火箭引擎,第二節則是以液態氧及液態氫為燃料的半人馬座火箭,某些衍生型裝有捆綁式固態輔助火箭以增加酬載量,輔助火箭及第一節和第二節構成擎天神五號運載火箭。

演變歷史[编辑]

擎天神五號運載火箭為擎天神系列運載火箭中最新的型號,其技術來自早期的擎天神二號運載火箭,主要則是擎天神三號運載火箭,大部分的推進系統,電子設備及火箭結構有沿襲早期火箭,有些則是小幅修改。外觀上最明顯的修改為第一節的燃料槽,不再使用10直徑的不鏽鋼硬式殼槽,亦不用的有中央隔壁的「氣球」結構,也不再用「一節半」的技術(於發射至進入軌道途中將三顆引擎中的兩顆丟棄),擎天神五號運載火箭則使用類似泰坦系列運載火箭太空梭外部燃料槽的12.5呎直徑鋁合金鍛接燃料槽。

發射地點[编辑]

擎天神五號運載火箭屬於美國空軍改进型一次性运载火箭(EELV)的一部分,不可重複使用代表此種運載火箭只能使用一次。發射地點在卡納維爾角空軍基地複合式41號發射臺,另外位於西岸的范登堡空軍基地3E號發射臺發射極地軌道的衛星。

技術諸元[编辑]

第一節[编辑]

擎天神五號系列運載火箭主引擎為俄羅斯的RD-180引擎,第一節為新研發的通用核心推進器(CCB),最多可以捆綁式加裝五枚航空噴氣公司製造的固態輔助火箭,標準核心火箭直徑為3.8公尺(12.5呎),長32.5公尺(106.6呎),可填裝284,450公斤(627,105磅)的液態氧及煤油,標準核心火箭的推進時間約4分鐘,俄羅斯的RD-180引擎於發射時提供推力約4百萬牛頓(860,000磅),飛行中產生的最大推力可達4.152百萬牛頓。

第二節[编辑]

第二節的半人馬座火箭有加壓燃料槽使之穩固,並使用低溫燃料(液態氫或液態氧),擎天神五號運載火箭的第二節直徑為1.68公尺(5.5呎),所使用引擎為一顆或兩顆普拉特-惠特尼RL10A-4-2火箭引擎(Pratt & Whitney RL10A-4-2 engines),每顆引擎產生99.2千牛頓(22,300磅)。改良RL10A-4-2火箭引擎外型是增加第二節的操作性能和可靠程度,另外慣性航行裝置(inertial navigation unit,INU)也裝在半人馬座火箭上,讓擎天神五號運載火箭和半人馬座火箭可以穩定的飛行,也控制擎天神運載火箭和半人馬座火箭的燃料槽壓力及燃料使用量,半人馬座火箭的引擎也可以在真空中點燃,可將人造衛星送入低地球軌道,進入低地球軌道後,可形成橢圓的地球同步軌道(GTO),再經過第三次點火,即可從橢圓的地球同步軌道轉為圓形的地球同步軌道(GEO)。半人馬座火箭有著高燃燒比率(燃料燃燒完全比率),所以可以搭配各種不同的重量的末端節,也可以用來作商業運載火箭,將人造衛星放置在較遠的軌道。

在擎天神五號運載火箭第一次發射之前,有許多系統已經升級或增強了,例如容错慣性飛行裝置(Fault Tolerant INU,FTINU)可增加擎天神系列運載火箭的可靠性。

酬載艙(整流罩)[编辑]

擎天神五號運載火箭有兩種常用的酬載艙(整流罩)。第一種是典型4公尺直徑的酬載艙,從擎天神二號運載火箭開始使用,屬於標準和較纖細的酬載艙(參見擎天神五號運載火箭第4次發射Inmarsat 4-F1衛星)第二種是洛克希德馬丁公司所研發的加大型5公尺直徑(實際上是4.57公尺直徑)酬載艙,建造地點則為位在瑞士的Contraves太空(現為Oerlikon太空)。Contraves太空所製的整流罩使用複合材料,此複合材料在早期的運載火箭的整流罩即使用過,不須在另尋新的材質。第三種則是加長版的酬載艙,是用來運載擎天神五號重型運載火箭的酬載物。前兩種酬載艙是用來酬載擎天神五號500型運載火箭。在2008年4月14日,擎天神五號運載火箭運載了迄今最重的酬載進入軌道──一枚由加利福尼亞州帕洛亞托的太空系統/眼端公司(Space Systems/Loral of Palo Alto, CA)所製造的電信通訊衛星,重6648公斤(14625磅)。[3]

發射記錄[编辑]

從2002年8月的第一次發射到2010年8月間的22次發射中,擎天神五號運載火箭有幾近完美的成功率,但於2007年6月15日發射NRO L-30衛星時,因第二節的半人馬座火箭引擎提早關閉,導致酬載物-兩顆海洋監測衛星-進入較預期低之軌道[4],然而,買主美國國家偵查部(National Reconnaissance Office)認為此次任務是成功的,而此事故也經過徹底的調查。於此次些微失敗後,擎天神五號運載火箭已有九次發射成功紀錄。

2007年活門異常[编辑]

擎天神五號運載火箭目前唯一一次失敗是在2007年6月15日,第二節的半人馬座火箭引擎提早關閉──導致兩顆NRO L-30海洋監測衛星進入比原本預定高度低的軌道[4]。這次發射失敗是因為一個漏氣的活門。更換新型活門延遲了下一次的擎天神五號運載火箭的發射日期。[5]

# 發射日期/時間 (协调世界时) 火箭型號 發射編號 發射地點 酬載衛星 酬載衛星種類 軌道 結果 備註
1 2002年8月21日
22:05
401型 AV-001 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 火鳥6號衛星 商業通信衛星 地球同步軌道 成功 首次擎天神五號運載火箭發射
2 2003年5月14日
22:10
401型 AV-002 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 Hellas Sat 2號人造衛星 商業通信衛星 地球同步軌道 成功
3 2003年7月17日
23:45
521型 AV-003 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 Rainbow 1號人造衛星 商業通信衛星 地球同步軌道 成功 首次擎天神五號500型運載火箭發射
4 2004年12月17日
12:07
521型 AV-005 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 AMC 16 商業通信衛星 地球同步軌道 成功
5 2005年3月11日
21:42
431型 AV-004 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 Inmarsat 4-F1 商業通信衛星 地球同步軌道 成功
6 2005年8月12日
11:43
401型 AV-007 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 火星偵察軌道器 火星探測器 逃脫軌道 成功 擎天神五號運載火箭首次為美國國家航空暨太空總署發射衛星
7 2006年1月19日
19:00
551型 AV-010 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 新視野號 冥王星科伊伯帶探測器 逃脫軌道 成功 首次使用第三節,第三節為波音公司製造的Star 48B火箭引擎。
8 2006年4月20日
20:27
411型 AV-008 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 ASTRA 1KR人造衛星 商業通信衛星 地球同步軌道 成功 擎天神五號運載火箭首次為ILS發射商業通信衛星
9 2007年3月9日
03:10
401型 AV-013 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 太空測試計劃-1(Space Test Program-1) 六枚軍事研究衛星 低地球軌道 成功 FalconSAT-3衛星
10 2007年6月15日
15:12
401型 AV-009 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 美國國家偵查部NRO L-30R人造衛星(NOSS-4-3A & B人造衛星) 兩顆美國國家偵查部偵查衛星 低地球軌道 第二節火箭引擎異常 擎天神五號運載火箭首次為美國國家偵查部發射衛星
11 2007年10月11日
00:22
421型 AV-011 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 Wideband Global SATCOM system(WGS)SV-1人造衛星 軍事通信衛星 地球同步軌道 成功
12 2007年12月10日
22:05
401型 AV-015 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 美國國家偵查部NRO L-24人造衛星 美國國家偵查部偵察衛星 Molniya軌道 成功
13 2008年3月13日
10:02
411型 AV-006 范登堡空軍基地複合式發射場3號發射台 美國國家偵查部NROL-28人造衛星 美國國家偵查部偵察衛星 Molniya軌道 成功 擎天神五號運載火箭首次從范登堡空軍基地發射
14 2008年4月14日
20:12
421型 AV-014 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 ICO G1衛星 商業通信衛星 地球同步軌道 成功 擎天神五號運載火箭最重的酬載衛星
15 2009年4月4日
00:31
421型 AV-016 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 Wideband Global SATCOM system(WGS)SV-2人造衛星 軍事通信衛星 地球同步軌道 成功
16 2009年6月18日
21:32
401型 AV-020 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 月球勘測軌道飛行器/月球坑觀測和遙感衛星 月球探測器 高地球軌道 成功 首枚撞擊月球的半人馬座火箭上級
17 2009年9月8日
21:35
401型 AV-018 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 PAN 軍事通信衛星[6] 地球同步軌道[6] 成功
18 2009年10月18日
16:12
401型 AV-017 范登堡空軍基地複合式發射場3號發射台 DMSP 5D3-F18 軍事氣象衛星 低地球軌道 成功
19 2009年11月23日
06:55
431型 AV-024 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 Intelsat 14衛星 商業通信衛星 地球同步軌道 成功[7]
20 2010年2月11日
15:23
401型 AV-021 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 太陽動態觀測者 太陽觀測衛星 地球同步軌道 成功
21 2010年4月22日
23:52
501型 AV-012 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 波音X-37 OTV-1 太空飛機原型機 低地球軌道 成功
22 2010年8月14日
11:07
531型 AV-019 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 AEHF-1 軍事通信衛星 地球同步軌道 成功
23 2010年9月21日
04:03
501型 AV-025 范登堡空軍基地複合式發射場3號發射台 美國國家偵查部NROL-41人造衛星 美國國家偵查部偵察衛星 低地球軌道 成功
24 2011年3月5日
22:46
501型 AV-026 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 波音X-37 OTV-2 太空飛機原型機 低地球軌道 成功
25 2011年4月15日
04:24
411型 AV-027 范登堡空軍基地複合式發射場3號發射台E USA-228 (NRO L-34) NRO偵察衛星 低地球軌道 成功[8]
26 2011年5月7日
18:10
401型 AV-022 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 SBIRS-GEO-1 飛彈警示衞星 地球同步軌道 成功[9]
27 2011年8月5日
16:25
551型 AV-029 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 朱諾號 木星探測衛星 木星軌道 成功[10]
28 2011年11月26日
15:02
541 AV-028 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 火星科学实验室 火星探測車 Hyperbolic 成功 Centaur stage to enter orbit around the sun
29 2012年2月24日
22:15
551 AV-030 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 MUOS-1 軍事通信衛星 GTO 成功[11]
  • 半人馬座火箭第200次發射[12]
  • 擎天神五號運載火箭最重的酬載衛星
30 2012年5月4日
18:42
531 AV-031 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 USA-235 (AEHF-2) 軍事通信衛星 GTO 成功 [13]
31 2012年6月20日
12:28
401 AV-023 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 NROL-38 NRO reconnaissance satellite GEO 成功 [14] 50th EELV launch
32 2012年8月30日
08:05
401 AV-032 卡納維爾角空軍地複合式發射場41號發射台 RBSP 范艾伦辐射带探測 HEO 成功 [15]
33 2012年9月13日
21:39
401 AV-033 VAFB SLC-3E NROL-36 NRO偵察衛星 成功 [16]

未來發展[编辑]

擎天神五號重型運載火箭(又稱重型運載火箭)使用三枚標準核心火箭,可以酬載更重(達25公噸)的太空船。擎天神五號重型運載火箭約95%的硬體設備都與使用單枚標準核心火箭的擎天神五號運載火箭相同。

擎天神五號重型運載火箭的酬載能力與三角洲四號重型運載火箭相近。 後者使用由 Pratt & Whitney Rocketdyne 研製及製造的美製 RS-68 引擎。 三角洲四號重型運載火箭至今已發射三次。

擎天神五號重型運載火箭從接到訂單到發射需要30個月。[17]

现役几种主力大型火箭性能一览[编辑]

几种大型运载火箭性能简表(截止2014年3月)
型号 国籍 首次发射 发射维度 起飞重量(吨) 荷载能力 重量, 吨 芯级. 直径, 米 发射成功率, % (发射总数) 发射价格, 百万美元
近地轨道 地球同步转移轨道 地球静止同步轨道
质子-M运载火箭+微风M上面级  俄罗斯 2001 46° 705 23 6,15 3,25 4,35 91%----(76) 80 — 100
阿丽亚娜5型运载火箭ECA  歐盟 2002 780 20 10 5,4 98%----(44) 220
天顶-3SL运载火箭  俄罗斯 乌克兰 1999 473 13,7 6,06 2,6 4,15 85%----(41) 80
德尔塔-4运载火箭Heavy  美国 2004 35° и 28° 732 23 10,75 6,57 5,1 86%----(7) 265
德尔塔-4运载火箭Medium+(5.4)  美国 2009 35° и 28° 399 13,5 5,5 3,12 5,1 100%---(4) 170
宇宙神5型运载火箭551  美国 2006 35° и 28° 541 18,8 6,86 3,90 5,4 100%---(4) 190
宇宙神5型运载火箭521  美国 2003 35° и 28° 419 13,49 4,88 2,63 5,4 100%---(2) 160
H-IIB运载火箭  日本 2009 30° 531 19 8 5,1 100%---(4) 182
H-2A运载火箭204  日本 2006 30° 445 15 6 2.3 4 100%---(1) 170
长征三号乙火箭  中国 1996 28° 426 11,2 5,1 2 4,2 92%----(25) 50-70

衍生型[编辑]

每臺擎天神五號運載火箭有三個位數來表示其運載火箭的設計結構。第一個位數代表酬載艙的直徑,以公尺表示,數字不是4就是5。第二個位數代表固態輔助火箭的數量,這些固態輔助火箭裝在擎天神五號運載火箭的第一節上,如果所使用的酬載艙直徑為4公尺,可裝0到3枚固態輔助火箭;如果所使用的酬載艙直徑是5公尺,可裝0到5枚固態輔助火箭。第三個位數是半人馬座火箭上的RL10A-4-2火箭引擎的數量,不是一枚就是二枚。單引擎半人馬座火箭(Single-engine Centaurs,SEC)單位時間使用燃料較少,推進時間較久,所以運載到達地球同步軌道(GEO)的人造衛星和逃脫地球軌道;雙引擎半人馬座火箭(Dual engine Centaurs,DEC)則將人造衛星送至低地球軌道。

例如擎天神五號552型運載火箭代表酬載艙直徑為5公尺,有五枚固態輔助火箭和兩顆半人馬座火箭引擎。另一個例子,擎天神五號431型運載火箭的酬載艙的直徑為4公尺,三枚固態輔助火箭和一顆半人馬座火箭引擎。

在2006年9月,洛克希德馬丁公司和Bigelow太空噴氣公司簽定一紙合約,讓擎天神五號運載火箭成為載人火箭,進入潛在的太空旅遊市場。[18]

衍生型 酬載艙(整流罩) 輔助火箭 第二節 低地球軌道運載能力 地球同步軌道運載能力 發射次數
401型 4 公尺 - 單顆半人馬座火箭引擎 - 4951 公斤 11
402型 4 公尺 - 雙顆半人馬座火箭引擎 12500 公斤 - 0
411型 4 公尺 1 單顆半人馬座火箭引擎 - 5951 公斤 3
421型 4 公尺 2 單顆半人馬座火箭引擎 - 6832 公斤 3
431型 4 公尺 3 單顆半人馬座火箭引擎 - 7642 公斤 2
501型 5 公尺 - 單顆半人馬座火箭引擎 - 3971 公斤 3
502型 5 公尺 - 雙顆半人馬座火箭引擎 10300 公斤 - 0
511型 5 公尺 1 單顆半人馬座火箭引擎 - 5271 公斤 0
512型 5 公尺 1 雙顆半人馬座火箭引擎 12050 公斤 - 0
521型 5 公尺 2 單顆半人馬座火箭引擎 - 6287 公斤 2
522型 5 公尺 2 雙顆半人馬座火箭引擎 13950 公斤 - 0
531型 5 公尺 3 單顆半人馬座火箭引擎 - 7202 公斤 1
532型 5 公尺 3 雙顆半人馬座火箭引擎 17250 公斤 - 0
541型 5 公尺 4 單顆半人馬座火箭引擎 - 7982 公斤 1
542型 5 公尺 4 雙顆半人馬座火箭引擎 18750 公斤 - 0
551型 5 公尺 5 單顆半人馬座火箭引擎 - 8672 公斤 1
552型 5 公尺 5 雙顆半人馬座火箭引擎 20050 公斤 - 0
重型-1 5 公尺 2 枚標準核心火箭 單顆半人馬座火箭引擎 - 13605 公斤 0
重型-2 5 公尺 2 枚標準核心火箭 雙顆半人馬座火箭引擎 25000 公斤 - 0

相關圖片[编辑]

參考資料[编辑]

註釋[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 United Launch Alliance. Atlas V Product Card (PDF). 
  2. ^ Gunter's Space Page - Atlas V (401)
  3. ^ FOXNews.com - Telecommunication Satellite Launches With Heavy Payload - Science News | Science & Technology | Technology News
  4. ^ 4.0 4.1 NRO Shortfall May Delay Upcoming ULA Missions. Aviation Week. 
  5. ^ Faulty valve pushes back Atlas 5 launch. Florida Today. 
  6. ^ 6.0 6.1 Clues about mystery payload emerge soon after launch. Spaceflight Now. September 8, 2009. 
  7. ^ http://www.spaceflightnow.com/atlas/av024/status.html
  8. ^ ULA Successfully Launches Fifth NRO Mission in Seven Months. United Launch Alliance. April 14, 2011. 
  9. ^ United Launch Alliance Marks 50th Successful Launch by delivering the Space-Based Infrared System (SBIRS) Satellite to orbit for the U.S. Air Force. United Launch Alliance. May 7, 2011. 
  10. ^ United Launch Alliance Successfully Launches Juno Spacecraft on Five-Year Journey to study Jupiter. United Launch Alliance. August 5, 2011. 
  11. ^ United Launch Alliance Atlas V Rocket, with 200th Centaur, Successfully Launches Mobile User Objective System-1 Mission. United Launch Alliance. February 24, 2012. 
  12. ^ Justin Ray. Landmark launch in rocketry: Centaur set for Flight 200. Spaceflight Now. February 9, 2012. 
  13. ^ http://www.ulalaunch.com/site/pages/News.shtml#/102
  14. ^ http://www.spaceflightnow.com/atlas/av023/status.html
  15. ^ :::: United Launch Alliance, LLC ::::
  16. ^ Graham, William. ULA Atlas V finally launches with NROL-36. NASASpaceFlight.com (Not affilated with NASA). 13 September 2012 [14 September 2012]. 
  17. ^ http://www.globalsecurity.org/space/systems/atlas-v.htm Atlas V EELV - Lockheed-Martin Retrieved on 2008-02-08
  18. ^ Gaskill, Braddock. Human Rated Atlas V for Bigelow Space Station details emerge. NASASpaceflight.com. 2007-01-31. 

一般參考[编辑]