織女星運載火箭

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織女星運載火箭
織女星運載火箭
織女星運載火箭
用途 小型衛星運載火箭
製造商 歐洲太空總署/義大利太空總署
製造國家 歐洲
外型及質量參數
高度 30 公尺
直徑 3 公尺
質量 137,000 公斤
级数 4
酬載量
有效載荷-
近地軌道
1,500 公斤
發射歷史
現況 現役
發射場 法屬圭亞那開雲中央發射場ZLV (ELA-1)發射台
總發射次數 1次
成功次數 1次
首次發射 2012年2月13日[1]
第一级
高度 10.5 公尺
直徑 3 公尺
總重 88 公噸
发动机 P80固態火箭引擎[2][3][4]
推力 3040 千牛頓
總推力 3040 千牛頓
推進時間 107 秒
燃料 固態火箭
第二级
高度 7.5 公尺
直徑 1.9 公尺
總重 23.9 公噸
发动机 契法羅23固態火箭引擎
推力 1200 千牛頓
總推力 1200 千牛頓
比冲 16
推進時間 71.6 秒
燃料 固態火箭
第三级
高度 3.85 公尺
直徑 1.9 公尺
總重 10.1 公噸
发动机 契法羅9固態火箭引擎
推力 213 千牛頓
總推力 213 千牛頓
比冲 25
推進時間 117 秒
燃料 固態火箭
第四级
高度 1.74 公尺
直徑 1.9 公尺
總重 0.55 公噸
发动机 AVUM引擎
推力 2.45 千牛頓
總推力 2.45 千牛頓
比冲 56
推進時間 315.2 秒
燃料 四氧化二氮/偏二甲肼

織女星運載火箭(意大利语:Vettore Europeo di Generazione Avanzata[5]英语:Advanced Generation European Carrier Rocket,歐洲新一代運載火箭)屬一次性使用運載系統[6],,她的名稱源自織女星天琴座最明亮的一顆星星[7]。由義大利太空總署歐洲太空總署自1998年合作研發,並於2012年2月13日首次發射並成功達成預定軌道[4],亞利安太空公司也宣布在2018年之前會持續發射織女星運載火箭[8]

其設計用來發射重量介於300公斤到2500公斤之間的科學衛星地球觀測衛星,並可將此類衛星送至太陽同步軌道低地球軌道[9],織女星運載火箭為無輔助火箭的三節式固態火箭及第四節液態火箭,P80固態火箭為其第一節;契法羅23火箭為第二節;契法羅9火箭為第三節;而末端節的液態火箭稱之AVUM,P80固態火箭的技術也將應用在未來的亞利安火箭上,整個織女星運載火箭中,義大利為資金主要貢獻者,提供65%左右的資金援助,其他資金貢獻有法國約12.43%;比利時約5.63%;西班牙約5%;荷蘭約3.5%;瑞士則只有1.34%;瑞典更少,僅僅貢獻0.8%[10],其中比利時、法國、義大利及荷蘭參與P80固態火箭的研製[11]

酬載能力[编辑]

亞利安太空公司開發前宣稱織女星運載火箭可以將1500公斤的人造衛星送入離地700公里的圓形極軌道[12];而後續也確認了織女星運載火箭是專以太陽同步軌道或極軌道的人造衛星為酬載目標[13],例如首次的測試發射也成功的將386.8公斤的LARES衛星送入69.5傾角、高1450公里的圓形軌道[14]

技術諸元[编辑]

織女星運載火箭的三節分別使用不同引擎,在正式啟用前,引擎需經過兩次測試,一次為性能評定,另一次則是構造評定[15][16]。 以下為各節比較[17][18]

P80 Zefiro 23 Zefiro 9 AVUM
高度 11.7米(38英尺) 7.5米(25英尺) 3.5米(11英尺) 1.7米(5.6英尺)
直徑 3米(9.8英尺) 1.9米(6.2英尺) 1.9米(6.2英尺) 1.9米(6.2英尺)
推進劑重量 88 噸 24 噸 10.5 噸 0.55 噸
引擎重量 7,330公斤(16,160磅) 1,950公斤(4,300磅) 915公斤(2,017磅) 131公斤(289磅)
儲存槽重量 3,260公斤(7,190磅) 900公斤(2,000磅) 400公斤(880磅) 16公斤(35磅)
平均推力 2,200 kN(490,000 lbf) 871 kN(196,000 lbf) 260 kN(58,000 lbf) 2.42 kN(540 lbf)
推進時間 110 秒 77 秒 120 秒 667 秒
比推力 280 秒 287.5 秒 296 秒 315.5 秒

契法羅9火箭引擎[编辑]

契法羅9火箭引擎是整臺織女星運載火箭中最早完成的,也是運載火箭的第三節的引擎,首次點火測試是在2005年12月20日,地點是Salto di Quirra Inter-force測試場,位於地中海沿岸的薩丁尼亞島之東南方,測試的結果獲得完全的成功[19]。經過更正第一次點火測試的小問題及微幅的變更設計[20],在2007年3月28日,第二次契法羅9火箭引擎點火測試,地點也是在Salto di Quirra測試場,其特色是運作35秒後,內部壓力會突然降低,進一步使燃燒時間的增長[21]。到了2008年10月23日,改良過的契法羅9火箭引擎噴嘴提供了更大的推力,成功完成測試並命名為契法羅9A火箭引擎[22]。這顆契法羅9A火箭引擎最終在2009年4月28日完成最後測試[23]

契法羅23火箭引擎[编辑]

契法羅23火箭引擎是第二節火箭的引擎,首次點火測試在2006年6月26日,地點在Salto di Quirra測試場。這次的測試結果也是成功的[24] ;第二次測試契法羅23火箭引擎在2008年3月27日,地點也在Salto di Quirra測試場。測試結果也是成功的,也確認契法羅23火箭引擎會用於織女星運載火箭的第二節[25]

P80火箭引擎[编辑]

P80火箭引擎原先設計為產生80噸的推力,不過後來進一步提升到88噸,而且這節固態火箭具有推力向量系統,能夠藉由鋰離子電池改變葉片方向來操作前進方向[26],其中此節的推進劑原料由高比率的鋁粉與HTPB所組成[27]

P80火箭引擎首次推進測試在2006年11月30日,地點位於在法屬圭亞那開雲,總結來說獲得成功的測試結果[28]。第二次P80火箭引擎點火測試在2007年12月4日,地點同樣在圭亞那開雲,P80火箭引擎提供190公噸重推力,並持續運作111秒,各項數據也都符合預期[29]。P80火箭引擎經過這兩次的測試,也確立了在織女星運載火箭第一節的地位。

AVUM[编辑]

AVUM是織女星運載火箭的第四節,主要是讓人造衛星可以調整高度或提供旋轉的協助[30]。其RD-843火箭引擎使用四氧化二氮聯氨做為燃料,其技術來自前蘇聯R-36飛彈技術[31][32]

整體費用[编辑]

研製織女星運載火箭大約使用了7.1億歐元,其中4億歐元用於織女星運載火箭的前5次火箭發射上[33]。根據亞利安太空公司的估計,每次發射織女星運載火箭的費用約為3200萬歐元;而火箭本身則占了2500萬歐元左右,當然這是以每年發射兩次作為計算;如果發射次數提升到每年4次,則可以將火箭成本壓低至2200萬歐元[34]

我們仍確信即使索費比競爭對手多出20%,也能夠贏得合約,因為亞利安太空公司也符合這個身價。

——Francesco De Pasquale-ELA主管,[34]

發射紀錄[编辑]

No. 日期/時間
UTC
類型 系列編號 發射台 酬載衛星 衛星類型 軌道 結果 備註
1 2012年2月13日
10:00
Vega VV01 ELA-1 LARES / ALMASat 1 / e-st@r / Goliat / MaSat-1 / PW-Sat 1 / ROBUSTA / UniCubeSat-GG / Xatcobeo 大地測量及微衛星 低地軌道 1成功 織女星運載火箭首次發射成功
2 2013年5月7日
02:06:31
VERTA[35] VV02 ELV Proba-V / VNREDSat 1A / ESTCube-1 地球觀測衛星 太陽同步軌道 1成功 首次商業發射[36]
3 2014年4月30日
01:35:15
Vega VV03 ELV KazEOSat-1[37] 地球觀測衛星 太陽同步軌道 1成功
4 2015年2月11日
13:40:00[38][39][40]
VERTA[35] VV04 ELV 太空計程車[41] 進入大氣層測試 亞軌道飛行 1成功 IXV的首次升空是由歐洲太空總署研製的織女星運載火箭成功發射並返回地球[42][43]
5 2015年6月23日
01:51:58 [44][45]
Vega VV05 ELV Sentinel-2A[46][47] 地球觀測衛星 太陽同步軌道 1成功

未來發展[编辑]

將來升級的織女星運載火箭,有一項計畫是將新的第三節及第四節火箭之燃料改為液態氫/液態氧[26] ,此種作法可降低成本和建立新一代的操控系統,而織女星運載火箭的最終目標是升級到可酬載2000公斤的衛星到極軌道[48]

在未來的發展目標上,會建造出推力更大的P100與P120兩種衍生型,分別可以提供100頓與120噸推力[49],這些加強版本的第一節也可望用於亞利安6號運載火箭[50]

參考資料[编辑]

  1. ^ Vega liftoff. ESA. 
  2. ^ Avio. Vega Satellite Launcher (PDF). [24 July 2014]. 
  3. ^ Avio. Avio Space (PDF). [24 July 2014]. 
  4. ^ 4.0 4.1 ESA – Vega. Esa.int. 3 February 2012 [14 February 2012]. 
  5. ^ ESA: Antonio Fabrizi: from 'nuts and bolts' to Europe’s launchers of today and tomorrow [1]
  6. ^ ESA: Antonio Fabrizi: from 'nuts and bolts' to Europe’s launchers of today and tomorrow [2]
  7. ^ Tariq Malik. Europe Launches New Vega Rocket on Maiden Voyage. Space.com. 13 February 2012 [29 May 2014]. The Italian-built Vega rocket is named after the second-brightest star in the northern hemisphere 
  8. ^ Arianespace orders ten new Vega launchers from ELV, Arianespace media release, 20 November 2013, accessed 22 November 2013
  9. ^ Amos, Jonathan. Vega launcher makes first flight. BBC News. 13 February 2012 [13 February 2012]. 
  10. ^ Vega Launcher Targets Government Market. Aviation Week. 6 February 2012 [14 February 2012]. 
  11. ^ CLARK, S. Vega launcher program courts German participation. Spaceflight Now: 1. 14 February 2012 [14 February 2012]. 
  12. ^ Vega — Overview. Arianespace. 
  13. ^ Vega — Performance. Arianespace. 
  14. ^ I. Ciufolini et al. The Design of LARES: A Satellite for Testing General Relativity, IAC-07-B4.2.07, proceedings of the 58th International Astronautical Congress, India, Hyderabad, 2007
  15. ^ VEGA Satellite Launcher (PDF). Aviogroup.com. 
  16. ^ Neri, Agostino. Vega Launch System Final Preparation for Qualification Flight (PDF). Proceedings of 47th AIAA Joint Propulsion Conference. San Diego, California (USA): AIAA. 4 August 2011. 
  17. ^ Vega Satellite Launcher (PDF). Avio. [23 April 2014]. 
  18. ^ Vega - Launcher composition (interactive). ELV. [23 April 2014]. 
  19. ^ ESA: Successful first test for Vega's Zefiro 9 engine
  20. ^ ESA: Vega Critical Design Review begins [3]
  21. ^ ESA: Anomalous behaviour affects firing test of Vega’s Zefiro 9 motor
  22. ^ Successful first test for Vega’s Zefiro 9-A solid-fuel rocket motor. ESA. 24 October 2008. 
  23. ^ Successful second test for Vega’s Zefiro 9-A solid-fuel rocket motor. ESA. 30 April 2009. 
  24. ^ ESA: Vega's second stage motor roars to life [4]
  25. ^ http://www.esa.int/esaCP/SEMSEBR03EF_index_0.html Successful qualification firing test for Zefiro 23
  26. ^ 26.0 26.1 M. Caporicci. The Future of European Launchers: The ESA Perspective (PDF). ESA. November 2000. 
  27. ^ Solid propellant rocket stage. astronautix.com. Encyclopedia Astronautica. [4 July 2013]. 
  28. ^ ESA: Successful firing of Vega’s first-stage motor in Kourou [5]
  29. ^ ESA: Vega main engine test in Kourou [6]
  30. ^ AVUM. Avio. [23 April 2014] (Italian). 
  31. ^ RD-843. Yuzhnoye. [2015-05-28]. 
  32. ^ Liquid rocket engine RD-843. Yuzhmash. [2015-05-28]. 
  33. ^ de Selding, Peter B. Europe’s Italian-led Vega Rocket Succeeds in Debut. SPACE NEWS. 13 February 2012. 
  34. ^ 34.0 34.1 de Selding, Peter B. Vega Expected to be Price-competitive With Russian Rockets. Space News. 23 January 2012. 
  35. ^ 35.0 35.1 VERTA is an acronym for Vega Research and Technology Accompaniment and designates Vega's missions aiming "to demonstrate the flexibility of the Vega launch system". VERTA framework includes four ESA missions (Proba-V, Aeolus, LISA Pathfinder and IXV), but also some missions of National Agencies (like ASI). Sources: ESA (20 november 2013). VERTA Programme; ASI (2015).PRISMA Precursore IperSpettrale (Hyperspectral Precursor) of the application mission.
  36. ^ Vega delivers three Satellites to Orbit to achieve second Success. spaceflight101. 7 May 2013 [14 January 2014]. 
  37. ^ Greg Delaney. Kazakhstan to launch sastellite on new Arianespace Vega vehicle. kazakhstanlive.com. 22 June 2012 [7 May 2013]. 
  38. ^ Bergin, Chris. ESA’s experimental space plane gearing up for November debut. NASA spaceflight. 3 July 2014 [3 July 2014]. 
  39. ^ The Spaceport keeps pace with Arianespace's busy mission cadence. Arianespace. 17 October 2014 [20 October 2014]. 
  40. ^ ESA launch schedule. [28 November 2014]. 
  41. ^ Vega to fly ESA experimental reentry vehicle. ESA. 29 March 2013 [7 May 2013]. 
  42. ^ 歐洲航天局的「IXV」試驗航天器成功返回地球. 2015-02-12. 
  43. ^ IXV - Intermediate Experimental Vehicle. Spaceflight101. [2015-02-27]. 
  44. ^ "Sentinel-2". ESA. Retrieved 30 April 2014.
  45. ^ Soyuz orbits Sentinel-1A on 7th successful launch from French Guiana. CNES. [30 April 2014]. 
  46. ^ Vega milestones. Arianespace. [7 May 2013]. 
  47. ^ ESA books Eurockot Launch for Sentinel-5p Satellite. Eurockot Launch Services. [30 April 2014]. 
  48. ^ LIRA | VEGA evolution. Agenzia Spaziale Italiana. [17 February 2012]. 
  49. ^ ASI SpaceMag n° 1 (PDF). asi.it. Agenzia Spaziale Italiana. March 2012 [5 July 2012] (Italian). 
  50. ^ Stephen Clark. European ministers decide to stick with Ariane 5, for now. Spaceflight Now. 21 November 2012 [22 November 2012]. 

外部連結[编辑]