美国新一代大型运载火箭即将首飞!

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近年来,随着太空探索技术公司(SpaceX)“猎鹰”系列运载火箭的崛起,传统航天发射服务商联合发射联盟公司(ULA)的发射订单快速下降,这就促使其研制了成本更低、能部分回收复用的“火神”运载火箭。目前,该火箭正在接近首飞。
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“火神”示意图
预计在美东标准时间2023年12月24日,搭载“游隼”(Peregrine)月球探测器等载荷的“火神”(Vulcan)VC2S运载火箭将从佛罗里达州卡纳维拉尔角太空军基地SLC-41工位发射升空,将探测器送往地月转移轨道(TLI),经过转移飞行,探测器将于2024年初着陆于新近命名的Sinus Viscositatis月海区域。
“火神”火箭的全称是“火神半人马座”(Vulcan Centaur)运载火箭,是联合发射联盟公司研制的大型两级或两级半运载火箭,由芯一级、芯二级构成火箭主体,可选配2、4、6枚固体助推器。
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“火神”芯一级
“火神”火箭芯一级直径5.4米,配备两台蓝色起源公司(Blue Origin)研制的BE-4液氧甲烷发动机,该发动机采用富氧循环,海平面推力249.5吨,海平面比冲(Isp)310秒。芯二级(“半人马座”上面级)直径5.4米,配备两台由洛克达因公司(Aerojet Rocketdyne)研制的RL10C(X)氢氧发动机,该发动机使用3D打印的主喷油器和主燃烧室,配备整体式轻质复合材料喷管,直径94英寸(约2.4米),采用膨胀循环,真空推力10吨级,真空比冲461秒,可重复启动7次。助推器为诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)研制的GEM-63XL固体助推器,使用石墨环氧树脂复合材料箭体,直径63.7英寸(约1.62米),总长865.3英尺(21.98米),最大推力46,3249磅(210.13吨),比冲280.3秒。
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“火神”半人马座上面级
该箭最大高度约67.4米,最大起飞质量约759吨,可选配直径5.4米、高度15.5米标准短版整流罩(S)和直径5.4米、高度21.3米长版整流罩(L),其近地轨道(LEO)最大运力25.6吨,地球同步转移轨道(GTO)最大运力14.4吨,地月转移轨道(TLI)最大运力11.3吨,地火转移轨道(TMI)最大运力7.6吨。
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GEM 63助推器(GEM-63XL为其加长型)
“火神”火箭使用名称缩写加两个位数进行命名即VCab,VC为Vulcan Centaur缩写,a表示固体助推器数量(0/2/4/6),b表示整流罩的类型(S/L)。该箭的最大构型为VC6L,即配备6枚固体助推器和长版整流罩(L)的构型。
作为美国新一代运载火箭,“火神”火箭将用于接替成本较高的、一次性的“阿特拉斯5”和“德尔塔4”重型这两款大型运载火箭。该箭除了一级配备了液氧甲烷动力系统,还可通过隔热护盾回收一级发动机,以实现成本的大幅降低。
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左起:“阿丽亚娜6”、“新格伦”、“火神”
除了美国官方的任务需求,“火神”火箭还将被用于需求旺盛的商业航天发射服务。2022年4月5日,亚马逊宣布选择阿丽亚娜太空公司(Arianespace)、蓝色起源(Blue Origin)和联合发射联盟为其柯伊伯(Kuiper)低轨互联网星座发射3236颗卫星之后,联合发射联盟便采购了大量的火箭发动机,包括一次性采购了116台RL10C-X发动机。赢得亚马逊的合同将使该型火箭的年发射次数增加一倍多,达到每年25次,联合发射联盟将提高产量以满足发射需求。
作者:木兰星舟