擎天神五號運載火箭是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。第一節的由液態氧及煤油為燃料，是於阿拉巴馬州的第開特建造，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。
基本介紹
- 中文名：擎天神五號運載火箭
- 發射地點：范登堡空軍基地3號發射台
演變歷史,發射地點,技術諸元,發射記錄,未來展望,衍生型,參考資料,
演變歷史
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呎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及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
擎天神五號運載火箭屬於美國空軍的改進型一次性運載火箭（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號發射台，另外位於西岸的范登堡空軍基地3號發射台在未來將會發射極地軌道的衛星。
技術諸元
第一節
擎天神五號系列運載火箭主引擎為俄羅斯的RD-180引擎，第一節為新研發的公共助推核心（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米（12.5呎），長32.5米（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
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米（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，例如容錯慣性飛行裝置（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）
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米直徑的酬載艙，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米直徑（實際上是4.57米直徑）酬載艙，建造地點則為位在瑞士的Contraves太空（現為Oerlikon太空）。Contraves太空所制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此系列最重的酬載進入軌道──6648公斤（14625磅）的電信通訊衛星，是由太空系統/帕洛亞托眼端，加利福尼亞（Space Systems/Loral of Palo Alto, CA）。[2]
發射記錄
從2002年8月的第一次發射到2008年3月間的12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衛星的航班中，因第二節的半人馬座火箭引擎提早關閉，而必須放棄酬載物－兩顆海洋監測衛星－較預期軌道低[3]，然而，買主國家級偵查部（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四次發射成功紀錄。
2007年活門異常
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的軌道低[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]
制表日期: 2007年6月
發射日期 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
2002-2004
2002年8月21日 擎天神五號401型運載火箭 AV-001 卡納維爾角空軍基地複合式41號發射台 火鳥6號衛星 商業通信衛星 GSO軌道 成功 首次擎天神五號運載火箭發射
2003年5月13日 擎天神五號401型運載火箭 AV-002 卡納維爾角空軍基地複合式41號發射台 Hellas Sat或HellasSat 2號人造衛星 商業通信衛星 GSO軌道 成功
2003年7月17日 擎天神五號521型運載火箭 AV-003 卡納維爾角空軍基地複合式41號發射台 Rainbow 1號人造衛星 商業通信衛星 GSO軌道 成功 首次擎天神五號500型運載火箭發射
2004年12月17日 擎天神五號521型運載火箭 AV-005 卡納維爾角空軍基地複合式41號發射台 AMC 16 商業通信衛星 GSO軌道 成功
2005-2008
2005年3月11日 擎天神五號431型運載火箭 AV-004 卡納維爾角空軍基地複合式41號發射台 Inmarsat 4-F1 商業通信衛星 GSO軌道 成功
2005年8月12日 擎天神五號401型運載火箭 AV-007 卡納維爾角空軍基地複合式41號發射台 火星偵察軌道器 火星衛星 逃脫軌道 成功 擎天神五號運載火箭首次為美國國家航空航天局發射衛星
2006年1月19日 擎天神五號551型運載火箭 AV-010 卡納維爾角空軍基地複合式41號發射台 新視野號 冥王星及科伊伯帶 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。
2006年4月20日 擎天神五號411型運載火箭 AV-008 卡納維爾角空軍基地複合式41號發射台 ASTRA 1KR人造衛星 商業通信衛星 GSO 成功 擎天神五號運載火箭首次幫ILS發射商業通信衛星
2007年3月8日 擎天神五號401型運載火箭 AV-013 卡納維爾角空軍基地複合式41號發射台 太空測試-1衛星(Space Test Program-1) 第六枚軍事收尋衛星 低地球軌道 成功 FalconSAT-3衛星
2007年6月15日 擎天神五號401型運載火箭 AV-009 卡納維爾角空軍基地複合式41號發射台 國家級偵查部NRO L-30R人造衛星(NOSS-4-3A & B人造衛星) 兩顆國家級偵查部的偵查衛星 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國家級偵查部發射衛星
2007年10月11日 擎天神五號421型運載火箭 AV-011 卡納維爾角空軍基地複合式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
2007年12月10日 擎天神五號401型運載火箭 AV-015 卡納維爾角空軍基地複合式41號發射台 國家級偵查部NRO L-24人造衛星 國家級偵查部偵察衛星 Molniya軌道 成功
2008年3月13日 擎天神五號411型運載火箭 AV-006 范登堡空軍基地SLC-3E發射台 國家級偵查部NROL-28人造衛星 國家級偵查部偵察衛星 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
2008年4月14日 擎天神五號421型運載火箭 AV-014 卡納維爾角空軍基地複合式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
未來展望
擎天神五號重型運載火箭（又稱重型運載火箭）從接到訂單到整台運載火箭成形需要30個月[6]。擎天神五號重型運載火箭使用三枚標準核心火箭，可以酬載最重的太空船。擎天神五號重型運載火箭大概95%的硬體設備都從現在擎天神五號運載火箭的單枚標準核心火箭取得。
標準型4米直徑的整流罩是會整個包覆酬載物，但第二節半人馬座火箭會暴露在外。
由Contraves公司製造的整流罩可以完全包覆酬載物和第二節半人馬座火箭。
衍生型
每台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，以米表示，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米，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米，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。單顆半人馬座火箭引擎（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；雙顆半人馬座火箭引擎（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米，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米，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契約，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。[7]
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
擎天神五號401型運載火箭 4 米 - 單顆半人馬座火箭引擎 - 4951 公斤 6
擎天神五號402型運載火箭 4 米 - 雙顆半人馬座火箭引擎 12500 公斤 - 0
擎天神五號411型運載火箭 4 米 1 單顆半人馬座火箭引擎 - 5951 公斤 1
擎天神五號421型運載火箭 4 米 2 單顆半人馬座火箭引擎 - 6832 公斤 2
擎天神五號431型運載火箭 4 米 3 單顆半人馬座火箭引擎 - 7642 公斤 1
擎天神五號501型運載火箭 5 米 - 單顆半人馬座火箭引擎 - 3971 公斤 0
擎天神五號502型運載火箭 5 米 - 雙顆半人馬座火箭引擎 10300 公斤 - 0
擎天神五號511型運載火箭 5 米 1 單顆半人馬座火箭引擎 - 5271 公斤 0
擎天神五號512型運載火箭 5 米 1 雙顆半人馬座火箭引擎 12050 公斤 - 0
擎天神五號521型運載火箭 5 米 2 單顆半人馬座火箭引擎 - 6287 公斤 2
擎天神五號522型運載火箭 5 米 2 雙顆半人馬座火箭引擎 13950 公斤 - 0
擎天神五號531型運載火箭 5 米 3 單顆半人馬座火箭引擎 - 7202 公斤 0
擎天神五號532型運載火箭 5 米 3 雙顆半人馬座火箭引擎 17250 公斤 - 0
擎天神五號541型運載火箭 5 米 4 單顆半人馬座火箭引擎 - 7982 公斤 0
擎天神五號542型運載火箭 5 米 4 雙顆半人馬座火箭引擎 18750 公斤 - 0
擎天神五號551型運載火箭 5 米 5 單顆半人馬座火箭引擎 - 8672 公斤 1
擎天神五號552型運載火箭 5 米 5 雙顆半人馬座火箭引擎 20050 公斤 - 0
擎天神五號重型-1運載火箭 5 米 2 枚標準核心火箭 單顆半人馬座火箭引擎 - 13605 公斤 0
擎天神五號重型-2運載火箭 5 米 2 枚標準核心火箭 雙顆半人馬座火箭引擎 25000 公斤 - 0
參考資料
ULA data sheets
Atlas - Yesterday, Today and Tomorrow
1^ Gunter's Space Page - Atlas V (401)
2^ Telecommunication Satellite Launches With Heavy Payload - Science News | Science & Technology | Technology News
3^ NRO Shortfall May Delay Upcoming ULA Missions．Aviation Week．
54^ NRO Shortfall May Delay Upcoming ULA Missions．Aviation Week．
6^ Faulty valve pushes back Atlas 5 launch．Florida Today．
8^ Gaskill, Braddock．《Human Rated Atlas V for Bigelow Space Station details emerge》，2007年1月31日．
