基本介紹
- 中文名：宇宙神-1運載火箭
- 外文名：Atlas I
- 國家：美國
- 別稱：擎天神一號
- 研製時間：20世紀60年代
- 首度發射時間：1990年7月25日
- 首次發射衛星：CRRES衛星
- 研製單位：通用動力公司
發展沿革,技術特點,結構特點,發射技術,宇宙神運載器,技術數據,基本尺寸,起飛重量,地球同步轉移軌道運載能力,半人馬座級,宇宙神級,發動機固體火箭,總體評價,
發展沿革
宇宙神系列運載火箭是美國的火箭,宇宙神系列運載火箭的前身宇宙神飛彈於1950年代末期設計完成,宇宙神系列運載火箭所使用的燃料為煤油及液態氧。宇宙神飛彈運用一項特別的設計:於火箭發射推進時會將三個引擎的其中兩顆拋棄,如此便能於發射時提供足夠推力,亦能維持較長的推進時間。宇宙神二號運載火箭於1991年到2004年之間發射63次;宇宙神三號運載火箭於2000年到2005年之間僅發射6次;宇宙神五號運載火箭到目前為止仍持續發射射,預計將發射到2011年以後。
宇宙神飛彈最早發射成功是在1957年12月17日,一共有約350枚宇宙神飛彈在那個時期被建造,大部分的宇宙神飛彈在除役只後都被拿去做軌道衛星火箭,命名為宇宙神E/F,做為布洛克一的輔助火箭,發射全球定位系統衛星。
早期宇宙神火箭特別的為非軍方的機構發射火箭,在1958年12月18日,宇宙神運載火箭發射號誌傳訊通信軌道衛星(SCORE),亦為首次發射通信衛星並加以實際套用火箭技術 。水星計畫時也以宇宙神火箭作為運載火箭,於1962年2月20日發射友誼七號(Friendship 7),運送美國第一位太空人約翰格倫(John Glenn)至外太空。同樣地,宇宙神運載火箭於1962年至1963年也運送其他三名水星計畫的太空人至外太空。
在1960年代初期,宇宙神火箭普遍使用的末端節為Agena末端節,燃料是四氧化二氮/聯氨,美國空軍和美國國家情報局及NRO均使用它來發射網路間諜衛星。美國國家航空航天局則用來發射遊騎兵衛星探測月球表面的組成和水手二號發射至金星,成為第一個飛到其它星球的人造物。宇宙神火箭也用來發射太空對接的艙組。
從1963年起,半人馬座液態氫末端節取代原本的Agena末端節,美國國家航空航天局使用此種新式燃料發射偵察者號及飛往火星的維京號(母船)海盜號(子船)。
技術特點
結構特點
宇宙神/半人馬座是個兩級半的、液體推進劑的運載火箭。宇宙神級是該運載火箭的下面一級半結構、採用液氧和RP一1煤油為推進劑。半人馬座是該運載火箭的上面級,採用液氫和液氧推進劑。宇宙神助推級的一級半方案具有適應發動機燃燒時間和助推級分離時間變化的靈活性,能有效地滿足不同有效載荷重量和彈道要求。高能上面級使這種運載火箭適用於月球和星際旅行,或作為太陽探測器,或用於執行同步軌道任務。發射探險者飛行器時,運載火箭大約重324000磅,能產生395000磅推力,把2300磅重的飛行器送入月球攔截軌道。
發射技術
在60年代,通用動力公司曾為宇宙神運載火箭研製過小型有效載荷搭載發射裝置(當時被稱作為科學有效載荷艙)以便利用其運載能力餘量和剩餘推進劑量。這些科學有效載荷艙一般連線到運載火箭側面。它們有兩種尺寸:標準尺寸科學有效載荷艙和大型科學有效載荷艙。標誰尺寸科學有效載荷艙主要用來飛行試驗小型科學實驗有效載荷。該艙容積為0.24立方米,能承載204kg重科學實驗有效載荷。大型科學有效載荷艙能用來承載並部署1個帶有推進裝置的小型科學實驗衛星。這些科學有效載荷艙與宇宙神相連線時只有實際外形連線,不存在電氣、制導和遙測接口。標準科學有效載荷艙在主級發動機關機時與運載火箭進行氣動分離,然後作35min彈道式飛行(這相當於當時探空火箭試驗能力的兩倍,為收集和遙測科學實驗數據提供更長和更高的飛行彈道),然後再入大氣層。而大型科學有效載荷艙在主級發動機關機時仍保持在運載火箭的側面,在此時打開其視窗拋掉帶有推進級科學試驗衛星。推進級工作把此衛星送入近地軌道。
當前宇宙神採用的塔載發射小型有效載荷艙是60年代採用的科學有效載荷艙改型,有長短兩種尺寸。短型結構作為小型有效載荷的容器,而長型結構可作為帶有推進裝置的小型衛星容器。每種結構如科學有效載荷艙那樣獨立工作,能提供電功率、指令程式和遙測等服務功能。最近又研製一種卵形氣動罩結構小型有效載荷艙,搭載發射時連線到芯級燃料箱一側。這種卵形氣動罩結構小型有效載荷艙主要用來搭載發射可回收式再入實驗艙。這種可回收式再入實驗艙一般裝在燃料箱一側氣動罩內。當宇宙神飛行到一定高度時,它採取橫向釋放與運載火箭分離。
宇宙神運載器
宇宙神運載器長21米(英7尺),直徑3.05米(10英尺)。它包括一台助推發動機(有兩個推力室),推力為1467.9 x
牛頓(330 x 磅);一台主發動機,推力為253.5x牛頓(57 x 磅)和兩台遊動發動機,每台推力為2.98 x 牛頓(3 x 磅) (669磅)。這三種發動機均用液氧和高級煤油作推進劑。在助推級飛行階段,擺動助推發動機推力室以控制俯仰、偏航和滾動。助推階段使火箭加速到約6g。助推發動機關機後約3秒,拋掉助推級。在主發動機工作階段,主發動機和遊動發動機繼續工作。在此階段,擺動主發動機控制俯仰和偏航,擺動遊動發動機控制滾動。主發動機一直工作到由無線電制導系統測出火箭達到所要求的亞軌道參數時為止。在主發動機關機後,在宇宙神一阿金納D分離之前,遊動發動機繼續工作一段時間,在此階段,擺動遊動發動機對運載器進行姿態控制和對彈道進行仔細的校正。遊動發動機關機後,宇宙神級級間段內低能電爆管引爆,切斷與阿金納D的連線,隨後點燃級間段的反推火箭,使其與阿金納火箭分離。
技術數據
基本尺寸
帶中型整流罩長度(米)：42
帶大型整流罩長度(米)：43
箭體直徑(米)：3
起飛重量
帶中型整流罩(公斤)：163900
帶大型整流革(公斤)：164290
地球同步轉移軌道運載能力
帶中型整流罩(公斤)：2340
帶大型整流革(公斤)：2250
半人馬座級
長度（米）：9.1
推進劑：液氫液氧
推進劑重量（公斤）：13790
總推力（真空，千牛）：146.8
比沖（米/秒）：4355
宇宙神級
長度（米）：22.2
推進劑：液氧和煤油
推進劑重量（公斤）：137530
助推發動機總推力（海平面，千牛）：1679
助推發動機比沖（海平面，米/秒）：2160
微調發動機總推力（海平面，千牛）：5950
微調發動機比沖（海平面，米/秒）：1830
發動機固體火箭
數量（台）：0
每台發動機推進劑重量（公斤）：未使用
每台發動機平均推力（千牛）：未使用
助推發動機比沖（海平面，米/秒）：未使用
總體評價
據信,宇宙神1的發射單價在5500一5900萬美元之間。1989年2月通用動力公司與一家歐洲保險公司集團達成協定,為宇宙神火箭的前15次發射提供保險。保險有兩種類型,即重新發射和償還發射費用。如果用戶要求,在發射失敗的情況下,也可以為其發射一顆替換星。這種保險的好處在於通用動力公司可立即報實盤價格。而單項的衛星保險代理商只有在離發射期限很近時才能報出保險費。
宇宙神火箭已經有30多年的歷史。在首次商業發射中,通用動力公司用宇宙神l火箭成功地為NASA和空軍將一顆福封和釋放效應綜合探測衛星(CRREs)送人靜地轉移軌道,順利地進人國際商業發射市場。
目前,通用動力公司已有進一步發展該火箭的一些構想計畫。其中之一是打算研製一種能將大約4080公斤的有效載荷送人靜地轉移軌道的新型號。但是目前還不打算立即研製運載能力大於宇宙神ZAS的型號,因為目前發射市場的需求大多低於宇宙神ZAS的運載能力。
60枚宇宙神火箭正在生產中,其中一半已有訂戶,即有22次商業發射和10次軍用發射。宇宙神火箭可爭得大約20%的國際商業發射市場。
