航天飞机退休和美国经济危机,促使奥巴马政府鼓励和支持私人企业参与太空商业活动,让NASA发展更大规模的“太空发射系统”。2008年美国国家航空航天局提出商业轨道运输服务合同,要求相关公司证明将货物运至国际空间站的能力,激发私人企业参与太空商业活动。美国私人企业如轨道科学公司发展了空中发射的四级小型运载火箭“飞马座”,地面发射的两或三级中推力运载火箭“安塔尔”和货运宇宙飞船“天鹅座”等;宇宙探索技术公司发展了“猎鹰”9重型运载火箭和载人“龙”飞船;联合发射联盟正在发展重型运载火箭“火神”。
“飞马座”火箭
图2-32 “飞马座”火箭
“飞马座”(Pegasus)是由Orbital ATK开发的空中发射火箭,是一次性带翼太空助推火箭,由3级固体火箭提供动力,用于部署近地轨道443公斤以下的小卫星。该系统为商业、政府和国际客户服务。高空发射可以避免火箭耗油最多的大气阶段。“飞马座”火箭数据如下。
*功能:空中发射的运载火箭(载机B-52或L-1011)。
*制造:Orbital ATK。
*长度:16.9米(飞马座),17.6米(飞马座XL)。
*直径:1.27米。
*翼展:6.7米。
*级数:3级,固体火箭。
*质量:18,500公斤(“飞马座”),和23,130公斤(“飞马座”XL)。
*近地轨道运载能力:443公斤。
“飞马座”火箭由载机搭载升空,在12,000米左右高空发射,先自由下落5秒,然后点燃它的第1级火箭发动机。在离开大气前,借助三角机翼气动升力,作为火箭动力的飞机飞行。尾翼提供第1级飞行控制,因为第1级发动机没有矢量推力喷嘴。离开大气后,先后由第2和第3级具有推力引导的发动机控制俯仰和偏航,滚转由第3级上的氮推进器控制。有时增加第4级肼辅助推进系统,肼辅助推进系统由3个可以再启动的单组元肼推力器驱动,以达到更高高度和精度,或更复杂的机动飞行,送航天器进入轨道。
1990年4月5日,“飞马座”火箭在加利福尼亚的德莱顿飞行研究中心首次从B-52载机发射,开创了空射型火箭发射卫星先河。载机实际上充当了可重复使用的第一级,因而可以降低发射成本。
“飞马座”火箭成为便宜可靠的世界标准小型运载工具,向客户提供无比的灵活性,在地球上任何地方只要很少的地面支持就可以发射。“飞马座”运载系统已在美国、欧洲和太平洋马绍尔群岛等不同地方发射过。截至2016年底,已经发射43次,其中3次失败,2次部分成功。
“安塔尔”运载火箭
图2-33 “安塔尔”火箭首次发
“安塔尔”火箭在早期发展阶段则称为“金牛座”Ⅱ号运载火箭,也由美国轨道科学公司研发,2011年12月12日,“金牛座”Ⅱ号改名为“安塔尔”。
“安塔尔”火箭可以将5,000公斤的有效载荷送入近地轨道,2013年4月21日首次飞行测试成功。“安塔尔”火箭为轨道科学公司大型火箭,计划未来发射“天鹅座”宇宙飞船为国际空间站提供商业补给服务,此外“安塔尔”火箭也能够承担一些小型与中型任务。
“猎鹰”运载火箭(www.xing528.com)
图2-34 “猎鹰”运载火箭家族
“猎鹰”火箭家族由太空探索技术公司(SpaceX)开发和运营的多用途运载火箭家族,包括“猎鹰”1、“猎鹰”9和“猎鹰”重型发射系统。
“猎鹰”1于2008年9月28日首飞成功。“猎鹰”9号于2010年12月8日成功把“龙”飞船从卡纳维拉尔角发射升空。约十分钟后,飞船进入太空轨道。这是宇宙探索技术公司“龙”飞船的首次不载人太空飞行,是商业轨道运输服务的首次飞行。2012年5月22日,“猎鹰”9号火箭完美发射“龙”号太空飞船,成功将飞船的补给品送往国际空间站。
“猎鹰”重型运载火箭是“猎鹰”9号运载火箭的衍生型,由一个强化的“猎鹰”9号中央芯级和两个额外的“猎鹰”9号第一级组成。这让“猎鹰”重型运载火箭的近地轨道运载能力达到63.8吨,而“猎鹰”9号运载火箭全推力版近地轨道运载能力仅有22.8吨。“猎鹰”重型运载火箭一开始就按照载人标准设计,并具有向月球或火星发射载人任务的潜力。另外也可以发射小行星采矿所需要的重型挖掘机具。
“猎鹰”重型运载火箭
高度:70米。
直径:3.66米。
质量:1,420,788千克。
级数:2+。
辅助火箭
辅助火箭数量:2。
发动机:9台Merlin 1D。
第一级
发动机(中央芯级+两支助推器):27台Merlin 1D。
燃料:深冷却液氧/深冷却煤油RP-1。
第二级
发动机:1台Merlin 1D。
燃料:液氧/煤油RP-1。
“火神”运载火箭
“火神”火箭(Vulcanrocket)是美国的部分可再用重载荷运载火箭,自2014年以来由联合发射联盟(ULA)在“德尔塔”IV运载火箭和“宇宙神”V基础上开发,首次发射要在2019年以后。
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