该型火箭因具有较强的适应性而得到广泛应用,已将200多颗不同用途的卫星和试验物送入轨道。这些卫星中有近地、极地和高椭圆轨道卫星,也有地球同步、太阳同步、日心和月心轨道卫星;有通信、导航、气象卫星,也有科学、对地观测和各种特殊用途的卫星。
它不仅是美国使用次数最多的运载火箭,而且已多次为英国、加拿大、日本、印度尼西亚、印度等国以及国际通信卫星组织、北大西洋公约组织、欧洲航天局等发射卫星。
“德尔它”运载火箭被美国国家航空航天局预定为导弹至运载火箭的过渡时期的运载火箭,在1960~1961年应用于通讯气象科学月球探测等项目。该计划试图以其他火箭取代“德尔它”运载火箭旧有的设计,并不是加强“德尔它”运载火箭的性能,而是增加其可靠性。1959年4月美国国家航空航天局与道格拉斯航空公司签约进行12枚火箭的设计。
1969年到1978年间,“德尔它”运载火箭是美国国家航空航天局使用最频繁的火箭,在这10年间共发射了84次。美国国家航空航天局不仅使用该系列火箭发射自己的卫星,也帮美国政府发射过卫星,甚至是外国政府的卫星来履行与他国的契约。“雷神-德尔它”运载火箭的可靠性在20世纪60年代和70年代已算极高的了,在84次发射中,仅有7次是失败的(91.6%的成功率)。截止到1994年底,“德尔它”系列运载火箭共计发射227次,其中失败12次,发射成功率为94.71%。
知识点地球同步卫星
地球同步卫星是人为发射的一种卫星,它相对于地球静止于赤道上空。从地面上看,卫星保持不动,故也称静止卫星;从地球之外看,卫星与地球共同转动,角速度与地球自转角速度相同,故称地球同步卫星。
发射同步卫星需要有高超的技术,一般先用多级火箭,将卫星送入近地圆形轨道,此轨道称为初始轨道;当卫星飞临赤道上空时,控制火箭再次点火,短时间加速,卫星就会按椭圆轨道(也称转移轨道)运动;卫星飞临远地点时,再次点火加速,卫星就最后进入相对地球静止的轨道。重量级的航天大力士:“土星号”
“土星-5(Saturn-Ⅴ)”运载火箭是美国专为阿波罗登月计划研制的、迄今为止最大的巨型运载火箭。其起飞重量为3000吨,直径10米,高110米,近地轨道运载能力达139吨,它能把重达50吨的“阿波罗”飞船送入登月轨道。“土星-5”曾先后将12名宇航员送上月球。
20世纪60年代,美国为执行“阿波罗”登月计划,专门研制了“土星”型运载火箭系列。主要有“土星-1”、“土星-1B”和“土星-5”等几种型号。其中,“土星-1”为一种试验型的两级运载火箭,第一级运载装置由8台“H-1”液体火箭发动机组成,总推力为7兆牛;第二级由6台总推力为408千牛的液体火箭发动机组成。入轨高度185千米时的最大有效载荷为10.2吨。为了改进“土星”火箭并确定“阿波罗”飞船的总体方案,“土星-1”于1961年至1965年从卡纳维拉尔角共发射10次,其中有5次把“阿波罗”飞船的主体模型发射入轨。
“土星-1B”是为在近地轨道试验载人和不载人的“阿波罗”飞船研制的。它也是两级运载火箭,第一级和第二级均为“土星-1”的改进型,但在第二级配备了一台用液氧/液氢作推进剂的J-2发动机,推力1.023兆牛。这样,火箭在入轨高度为195千米时,最大有效载荷达到18.1吨。在1966~1975年间,“土星-1B”在卡纳维拉尔角共发射9次,均获成功。
“土星-5”运载火箭是美国“土星-1B”运载火箭的改进型,主要改进是在“土星-1B”的基础上增加了第三级,是“土星”系列运载火箭的最后一种型号。“土星-5”运载火箭是专为在近地和近月轨道试验“阿波罗”飞船的全套设备,以及将航天员送往月球而研制的。
由于“阿波罗”飞船总重达46吨,高25米,最大直径6.6米,要把这么重的飞船以第二宇宙速度当物体(航天器)飞行速度达到11.2千米/秒时,就可以摆脱地球引力的束缚,飞离地球进入环绕太阳运行的轨道,不再绕地球运行。这个脱离地球引力的最小速度就是第二宇宙速度。送入月球轨道,以往任何一种运载火箭都无法胜任。为此,专门研制的“土星-5”三级运载火箭称得上是一个重量级的航天“大力士”,它全长85米,直径10米,起飞质量达2950吨,起飞推力达35211千牛,总功率约1.47亿千瓦,相当于200万辆普通大轿车功率的总和。“土星-5”运载火箭与“阿波罗”登月飞船组装在一起后,高达110.64米,相当于36层楼房高。
运载能力在逃逸轨道时为50吨。1967年11月9日首次发射不载人的“阿波罗-4”成功后,于1968年12月21日进行首次载人飞行发射,将阿波罗8号成功地送入绕月球运行轨道。在1967~1973年间,“土星-5”从卡纳维拉尔角共发射13次,全部成功。其中有10次是运载“阿波罗”载人飞船进入预定轨道。功不可没的“质子号”
“质子号”运载火箭“质子号(Протон)”运载火箭是前苏联研制的大型运载火箭系列的名称。“质子”号火箭从20世纪60年代中期以来一直是前苏联及其航天力量的主要继承者俄罗斯在发射大型航天器时的主要运载工具。由于N-1探月火箭的研制失败和对“能源号”运载火箭的弃用,“质子号”火箭实际上成为俄罗斯现在拥有的发射能力最强的运载火箭。
最初的“质子号”火箭是在1961~1965年间研制成功的。1965年7月16日,基础型“质子号”火箭在拜科努尔发射场执行了第一次任务,将“质子-1”科学考察卫星送入太空,火箭也因此而得名“质子号”。
早期的“质子号”火箭主要用于发射大型人造卫星。但由于其运载能力远大于其他前苏联火箭(如“联盟号”和“闪电号”),“质子号”就成为了发射星际探测器的首选。在美苏登月竞赛时期,“质子号”承担了大多数将“月球号”无人探测器送上月球的任务。“质子号”也预定参加前苏联载人登月计划。当时前苏联平行开展了两个计划:科罗廖夫主导的使用“N-1”的宇航员登月计划和切洛勉主导的使用“质子号”的载人环月飞行计划。但在一次内部论证会之后,切洛勉的计划被搁置。在“N-1”开发失败而美国人率先实现登月之后,前苏联政府对登月失去了兴趣。虽然还是用“质子号”发射了几艘“探测器号”飞船进行了绕月飞行,但所携带的只是动物而已。
从1971年开始,前苏联用“质子-K”火箭先后将8个空间站(“礼炮-1”~“礼炮-7”,“和平号”)的几乎全部舱体发射入轨。冷战结束后,“质子-K”又用于发射国际空间站的几个重要舱段。除了美国的航天飞机以外,“质子号”是目前唯一能够承担这项任务的运载工具。
在前苏联的航天活动中,“质子号”运载火箭发射最为频繁,它是目前世界上运载能力最大的火箭之一。它先后研制有二、三、四级3种型号。最大的一种四级火箭全长44.3米,底部最大直径7.4米,起飞重量800吨。第一级由6台助推火箭组成,中心是一个直径较大的氧化剂箱,四周捆绑6个燃料箱,起飞推力达1000吨。第二级高约13.7米,装有4台发动机,总推力为240吨。第三级高6.4米,装1台发动机,另有4台校正航向的可控微调发动机。第四级高5.5米,装有一台封闭式循环发动机,可二次点火。这种火箭可将21吨重的有效载荷送入近地轨道。
1965年7月16日,“质子号”运载火箭首次发射,将一颗重达12.2吨的卫星成功送入预定轨道。1971年4月19日,成功发射重17.5吨的“礼炮-1”轨道站。从1971年到1973年,“质子号”又相继发射了6个“火星号”探测器。1974年发射第一颗静止轨道卫星宇宙637号,1975年到1983年陆续发射了金星号探测器,1984年发射两个维加号哈雷彗星探测器,1986年又把第三代轨道站“和平号”送入太空。这一系列发射纪录充分表明,“质子号”火箭对于前苏联航天活动有着举足轻重的作用。
俄罗斯“质子号”系列运载火箭分为二级型、三级型和四级型3种型号。目前正在使用的有“质子号”三级型和四级型两种。三级型“质子号”于1968年11月16日首次发射,其低地轨道运载能力达到20吨,它是世界上第一种用于发射空间站的运载火箭,曾发射过“礼炮-1”到“礼炮-7”空间站、“和平号”空间站各舱段及其他大型低地轨道有效载荷。1998年11月20日,“质子号”发射了国际空间站的第一个舱段。
前苏联解体后,俄罗斯将“质子号”火箭投入国际市场,受到客户广泛青睐。1996年4月,“质子号”将欧洲的阿斯特拉-1F卫星发射入轨,完成了第一次商业发射。到2007年,“质子号”已执行了40多次商业发射任务。
“和平”号空间站苏联火箭的大力士:“能源号”
1987年5月15日,前苏联成功发射了一枚名为“能源号(Энергетиканомером)”的超级运载火箭。火箭长约60米,总重2400吨,起飞推力3500吨,能把100吨有效载荷送入近地轨道。
“能源号”运载火箭由两级组成,分助推级和芯级两级。助推级由四台液体助推器构成,每个助推器长32米,直径4米;芯级长60米,直径8米,由四台液体火箭发动机组成。
第一级捆绑4台液体助推火箭,高39米,直径4米;第二级为直径8米的芯级,由4台液氢液氧发动机组成。发射时,助推级和芯级同时点火,助推级4台助推火箭工作完毕后,芯级将有效载荷加速到亚轨道速度,在预定的轨道高度与有效载荷分离。第一级4台助推火箭工作完成后,由地面控制脱离芯级火箭后回收,经修理后可重复使用50次;芯级火箭可将有效载荷送入地球轨道运行。
由于这种两级“能源号”火箭只能把重型有效载荷送入低地球轨道(芯级只能作亚轨道飞行),要把有效载荷送入高地球轨道或逃逸轨道还需再加一级,所以研制了两种新的辅助级,即上面级(EUS)及制动和修正级(RCS)。这两种辅助级是单独使用还是一起使用,取决于执行的任务类型。
正是由于“能源号”采取了积木式的设计,它既具有发射大型低轨道有效载荷(105吨)和航天飞机的能力,又具有将10吨以上有效载荷送入地球同步轨道或飞往月球和行星轨道的能力。其中,同步轨道运载能力约为18吨,月球轨道运载能力为32吨,火星和金星轨道的运载能力为28吨。
“能源号”系列运载火箭“能源号”运载火箭的主要任务有:发射多次使用的轨道飞行器;向近地空间发射大型飞行器、大型空间站的基本舱或其他舱段、大型太阳能装置;向近地轨道或地球同步轨道发射重型军用、民用卫星;向月球、火星或深层空间发射大型有效载荷。