全球液氧甲烷火箭的首次深空发射!

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“火神”VC2S运载火箭
预计在2024年1月8日15:18(美东标准时8日02:18),“火神”VC2S运载火箭将搭载“游隼一号”月球着陆器从佛州卡纳维拉尔角SLC-41工位发射升空,一二级分离后,二级将进行两次点火,点火起飞约50分钟后将探测器送入地月转移轨道(TLI)。
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“游隼一号”(Peregrine one)月球着陆器
“游隼一号”(Peregrine one)月球着陆器由美国航天机器人技术公司(Astrobotic Technology)研制,将是美国航空航天局(NASA)商业月球载荷计划(Commercial Lunar Payload Services,CLPS ) 项下首个发射的月球探测器。该探测器高1.9米,宽2.5米,带载能力120千克,着陆精度达到100米,设计寿命近10天。该探测器搭载了来自7个国家的20台(套)有效载荷,其中来自美国航天局的有5台(套)。
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图中1号着陆点为“游隼一号”着陆区
按计划,探测器将于美东时2月23日着陆于月球正面格鲁特伊森穹丘(Gruithuisen Domes)附近的Sinus Viscositatis月海区域。期间,探测器将用于研究月球外逸层、热特性、月球风化层的氢丰度、磁场和月球表面的辐射环境。
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“火神”VC2S运载火箭
“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(ULA)研制的大型两级或两级半运载火箭,由芯一级、芯二级构成芯级,可选配0、2、4、6枚固体助推器。芯一级配备两台BE-4液氧甲烷发动机,海平面推力249.5吨,海平面比冲310秒;芯二级(“半人马座”上面级)配备两台RL10C(X)氢氧发动机,单台真空推力10吨级,真空比冲461秒,可重复启动7次;助推器为GEM-63XL固体助推器,最大推力210.13吨,比冲280.3秒。
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“火神”芯一级
“火神”火箭最大高度约67.4米,芯级直径5.4米,助推器直径约1.62米,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),最大起飞质量约759吨,其近地轨道(LEO)最大运力25.6吨,地月转移轨道(TLI)最大运力11.3吨。
“火神”火箭型号使用名称缩写加两个位数表示即VCab,VC即Vulcan Centaur的缩写,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)。首飞箭采用VC2S构型,即配备2枚固体助推器和短版整流罩(S)的构型,地月转移轨道运力6.2吨。
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“火神”火箭是联合发射联盟公司面对航天运载领域低成本、可复用这一新趋势而推出的部分可复用的新一代运载火箭,用于替代较为昂贵的“阿特拉斯5”和“德尔塔4”重型2款运载火箭。“火神”火箭是基于已有技术的部分创新,其芯二级和助推器都是现有产品的升级版,仅芯一级及其发动机为全新研制,为部分液氧甲烷运载火箭。由于该火箭采用了较为昂贵的半人马座上面级,总体成本依然不低。未来,“火神”火箭计划通过隔热护盾回收一级发动机并实现复用,以进一步降低发射成本。
此次发射是“火神”火箭的首飞,也是该火箭的试验飞行,被联合发射联盟公司定义为“第一次认证”(Cert-1),是该公司执行美国国家安全有效载荷所需执行的2次认证飞行中的第1次。按照初步计划,本年度“火神”火箭将执行6次发射任务,除了2次认证飞行,还将承担4次美国国家安全发射任务。由于研制工作延误了几年时间,又由于“阿特拉斯5”和“德尔塔4”重型临近退役,联合发射联盟公司积压了70多次“火神号”发射订单,主要是美国国家安全任务和“柯伊伯”宽带星座任务。
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RL-10发动机双机并联
本次试验飞行,“火神”火箭在将“游隼一号”着陆器发射入轨后,上面级还将进行额外的测试,包括模拟大时长任务,对RL10发动机进行第3次点火,获取热数据,在延长时长的惯性滑行中固化设计。
此次“火神”火箭的首飞将是世界液氧甲烷火箭的首次深空发射,将在“朱雀二号”成功入轨和成功执行有效载荷发射后,继续将世界液氧甲烷火箭的飞行实践向前推进。
作者:木兰星舟