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德尔塔系列运载火箭

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德尔塔系列运载火箭
德尔塔系列运载火箭
类型 一次性火箭
制造商 1.道格拉斯飞行器公司
2.麦道公司
3.波音公司
4.联合发射同盟
首飞 1960年5月13日
服役 1960
状态 现役

德尔塔运载火箭是一种不可重复使用运载火箭的大家族,于1960年代开始进行美国的太空有效载荷任务,并发射超过300次,且成功率高达95%以上。现役有德尔塔2号运载火箭德尔塔4号运载火箭,2006年起,德尔塔系列运载火箭由联合发射同盟负责建造与运营。

发展背景

由PGM-17雷神导弹改良而成,所有雷神德尔塔运载火箭所使用的的第一节即是弹道导弹的第一节。PGM-17雷神导弹于1950年代开始设计与开发,部署在英国或其他属于同盟国的国家,并于1957年9月首度发射成功。随后以其第一级火箭与其他上面级火箭组合的火箭也发射卫星用来进行太空探测。雷神的第四节又称雷神德尔塔,因为Delta是希腊文中第四个字母,最后简称整台火箭为德尔塔 [1][2]

美国国家航空航天局将雷神运载火箭定位为导弹至运载火箭的过渡运载火箭,并在1960~1961年间应用于通讯、气象科学月球探测等方面的人造卫星发射。后续的项目目标是使用创新的火箭设计来取代PGM-17雷神导弹旧有的设计,并非加强雷神德尔塔运载火箭的性能,而是增加其可靠性,最终在1959年4月美国国家航空航天局道格拉斯飞行器公司签约进行12枚火箭的发射与设计。

第一节搭配布洛克I MB-3引擎,主要改良自雷神中程弹道导弹,可以提供152,000磅的推力,此节燃料为液态氧煤油;第二节也有经过修改,引擎为喷气飞机公司的AJ-10-118火箭发动机,可产生7,700磅的推力,此节燃料改为四氧化二氮联氨,总共花费400万美元的经费来修改第二节,修改后的版本沿用至后续型号。第三节:牵牛星A火箭发动机,在未与第二级火箭分离时,借由每分钟旋转100次来稳定整个末端节,动力来源是两具固体燃料火箭;分离之后,ABL-248可提供2,800磅推力,推进时间仅有28秒,另外有效载荷整流罩由玻璃纤维制成。

有效载荷量在低地球轨道仅有295千克;地球同步转移轨道更少至45千克。过往的发射纪录为成功次数/总发射次数:11/12。花费金费:4300万美元(12次),超出原预算300万美元,原定在1962年之前会有另外14次外的发射,不过最终未能达成。

早期雷神-德尔塔运载火箭发射纪录

发射编号 发射日期 有效载荷卫星或舱组 发射地点 结果 备注
1 1960年5月13日 回声1号 卡纳维拉尔角空军基地17号航天发射复合体 失败 于晚间9点16分发射,第一节成功,第二节失去控制,最后坠毁。
2 1960年8月12日 回声1A号 卡纳维拉尔角17号航天发射复合体 成功 运送有效载荷至高度为1666千米(1035哩)的地球轨道,轨道倾角为47度
3 1960年11月23日 电视红外线观测卫星-2 卡纳维拉尔角17号航天发射复合体 成功
4 1961年3月25日 探索者-10 卡纳维拉尔角17号航天发射复合体 成功 将78磅(35千克)的有效载荷运至138,000哩(222,000千米)轨道。
5 1961年7月12日 电视红外线观测卫星-3 卡纳维拉尔角17号航天发射复合体 成功
6 1961年8月16日 探索者-12 卡纳维拉尔角17号航天发射复合体 成功 用作高能粒子探测,EPE-A.[3]椭圆同步轨道(GTO)运行。
7 1962年2月8日 电视红外线观测卫星-4 卡纳维拉尔角17号航天发射复合体 成功
8 1962年3月7日 轨道太阳天文台-1 卡纳维拉尔角17号航天发射复合体 成功 用作轨道太阳天文台,轨道位于345英里(555千米),轨道倾角为33度
9 1962年4月27日 Ariel 1 卡纳维拉尔角17号航天发射复合体 成功 Ariel 1卫星在之后的«海星总理»核弹测试中损毁
10 1962年6月19日 电视红外线观测卫星-5 卡纳维拉尔角17号航天发射复合体 成功
11 1962年7月10日 电星1号 卡纳维拉尔角17号航天发射复合体 成功 同样在之后的«海星总理»高度核弹试验中损毁。
12 1962年9月18日 电视红外线观测卫星-6 卡纳维拉尔角17号航天发射复合体 成功

进展

德尔塔A型运载火箭

布洛克I MB-3引擎,推力152,000磅,改良后使用布洛克II MB-3引擎,推力达170,000磅;总计发射两次。

德尔塔B型运载火箭

于此阶段做了些许改变,将最上级火箭燃料槽增长3呎,提高氧化剂能量,增加固态助推器导航系统。德尔塔运载火箭也在此时由过渡时期至正规运作时期。可有效载荷91千克卫星至地球同步轨道,共发射6次。

德尔塔C型运载火箭

第三节由原本的牵牛星改成牵牛星2号引擎,牵牛星2号引擎的改良版ABL X-258火箭发动机也用在侦查者号运载火箭上,整个引擎的重量较原型长3英尺左右,重量增加10%,但推力也增强65%。

德尔塔D型运载火箭

也被称为增强版德尔塔运载火箭,主要借由增加三枚卡斯托1固体辅助火箭以增强推力,共发射两次。

德尔塔E型运载火箭

也被称为改进增强版德尔塔运载火箭,使用卡斯托2固体辅助火箭,推力相同,但推进时间增长。第一节采用布洛克3 MB-3引擎,推力17万2千磅。第二节的AJ10-118E直径由0.84米增加为1.4米,推进时间也加倍。使用宇宙神-爱琴娜运载火箭的整流罩。比德尔塔D型运载火箭酬增加45千克的地球同步轨道有效载荷量,于1965年进行发射国际通信卫星组织-1。

德尔塔F型运载火箭

最终这个型号的运载火箭并未被制造出来[4]

德尔塔G型运载火箭

发射两次生物卫星,分别为生物卫星1号与生物卫星2号,于1966年进行第一次发射。 其特点是德尔塔E型运载火箭去除末端节。

德尔塔J型运载火箭

第三节使用Thiokol Star 37D引擎,仅于1968年进行唯一一次发射。

德尔塔L型运载火箭

第一节直径扩大为2.4米,改用FW-4d火箭发动机做为第三节。

德尔塔M型运载火箭

使用更长的第一节雷神燃料槽并搭配3枚卡斯托2固体辅助火箭,第二节与德尔塔E型运载火箭相同,另外第三节改为与德尔塔J型运载火箭相同的Star 37D引擎。 并在1968~1971年间成功发射12次。

德尔塔N型运载火箭

与德尔塔M型运载火箭大致相同,只不过从三节式运载火箭变为两节式运载火箭。在1968年到1972年间发射了9次,其中8次成功 [5]

德尔塔超级6号运载火箭

将德尔塔N或M型运载火箭加装3枚额外的卡斯托2固体辅助火箭,形成总共6枚固体辅助火箭的最大配置。地球同步轨道的有效载荷能力达到450千克。总计发射过4次,其中3次从德尔塔N型运载火箭增强而来;其中1次则来自德尔塔M型运载火箭的强化。

德尔塔系列运载火箭发射的可靠性

从1969~1978年间,雷神—德尔塔运载火箭是美国国家航空航天局最频繁使用的火箭,在这十年间发射了84次,远远高于第二名的侦查者号运载火箭,仅仅发射了32次[6], 美国国家航空航天局不仅使用此系列运载火箭发射自己的卫星,也帮政府发射过人造卫星,甚至是国外的人造卫星合同。雷神—德尔塔运载火箭的可靠性在1960年代和1970年代已算相当优异,总计84次发射中,仅有7次是失败的,具有高达91.6%的成功率[7]

改良版本系统命名之改变

在1972年,道格拉斯公司引进一种新的火箭命名方式,将原本的希腊字母命名法改为阿拉伯数字命名法 ,此种命名法可应付时常改版的德尔塔系列运载火箭,避免字母的耗尽[8]

编号 第一码
(第一节/辅助火箭数量)
第二码
(辅助火箭数量)
第三码
(第二节)
第四码
(第三节)
英文字母
(重型运载火箭构型)
0 长雷神燃料槽
MB-3火箭引擎
Castor 2固体辅助火箭
无辅助火箭 Delta F, 配备 Aerojet AJ-10-118F火箭引擎 无第三节 不适用
1 超长雷神燃料槽
MB-3火箭引擎
Castor 2固体辅助火箭
不适用 Delta P, 配备 TR-201 引擎 不适用
2 超长雷神燃料槽
RS-27A火箭引擎
Castor 2固体辅助火箭
2具辅助推进火箭,若是德尔塔4号中型运载火箭则为液体辅助火箭 Delta K, 配备 AJ-10火箭引擎,Anik A1发射使用AJ-10-118F火箭引擎,为其中的例外[9] FW-4D
3 超长雷神燃料槽
RS-27火箭引擎
Castor 4固体辅助火箭
3具辅助火箭 德尔塔3号运载火箭的低温末端节RL-10B-2火箭引擎 Star 37D
4 超长雷神燃料槽
MB-3火箭引擎
Castor 4A固体辅助火箭
4具辅助火箭 德尔塔4号运载火箭4米直径的低温末端节, RL-10B-2火箭引擎 Star 37E
5 超长雷神燃料槽
RS-27火箭引擎
Castor 4A固体辅助火箭
不适用 德尔塔4号运载火箭5米直径的低温末端节, RL-10B-2火箭引擎 Star 48B/PAM-D
6 外加超长雷神燃料槽
RS-27火箭引擎
Castor 4A固体辅助火箭
6具辅助火箭 不适用 Star 37FM
7 外加超长雷神燃料槽
RS-27A火箭引擎
GEM 40固体辅助火箭
不适用 不适用 GEM 46固体辅助火箭
8 加长外加超长雷神燃料槽
RS-27A火箭引擎
GEM 46固体辅助火箭
不适用
9 德尔塔4号运载火箭主要核心火箭
RS-68火箭引擎
9具辅助火箭 德尔塔4号中型运载火箭两具额外的主要核心火箭

德尔塔904型运载火箭

在1972年7月23日,发射陆地卫星1号为第一个有使用九支固态辅助火箭的发射火箭,另一项突破是第二节引擎改为AJ 10-118F引擎,这次发射的雷神—德尔塔运载火箭开始被称做德尔塔904运载火箭 [10]

德尔塔1000系列运载火箭

增加为2.4米直径的有效载荷舱空间,直径约为8英尺,因此得到了直筒八的绰号,使用九支海狸固态辅助火箭,并开始采用新的TR-201火箭发动机。第一次成功发射为1972年9月22日,有效载荷卫星为探险家47[11]

德尔塔2000系列运载火箭

这型的特色为使用RS-27第一节引擎在加大的燃料槽上,直径与德尔塔1000系列运载火箭相同,此型被用于1975年发射的陆地卫星2号和1978年的陆地卫星3号。另外也创下了首次一箭三星的纪录,将国际通信卫星、美国国家海洋和大气管理局以及Amsat Oscar 7同时由德尔塔2310型运载火箭送至轨道中。1978年4月7开启了一系列广播卫星的滥觞,第一颗这系列人造卫星又成为尤里1号[12]

德尔塔3000系列运载火箭

引进海狸4型固态辅助火箭,第一节则和德尔塔1000系列运载火箭及德尔塔2000系列运载火箭相同;第二节的部分则是最后一次采用TRW TR-201火箭引擎作为第二节;也引进有效载荷辅助元件及斯塔48B固态火箭,用在第三节,之后这个斯塔48B固态火箭也用在德尔塔2号运载火箭的第三节。德尔塔3000系列运载火箭的德尔塔3914型运载火箭 在1975~1987年间总共发射13次,其中在1976年后多次承包美国政府的人造卫星[11]

德尔塔4000系列运载火箭

使用旧版的MB-3引擎,搭配加大后的燃料槽及海狸4号固态辅助火箭;另外也是首次使用德尔塔K做为第二节,不过德尔塔4000系列运载火箭仅发射过两次。

德尔塔5000系列运载火箭

使用新的海狸4A固态辅助火箭,仍搭配原本的RS-27第一节主引擎,只发射过一次。

德尔塔2号系列运载火箭

德尔塔2号运载火箭由德尔塔6000系列运载火箭及德尔塔7000系列运载火箭以及德尔塔中轻型运载火箭与德尔塔重型运载火箭组合而成。

德尔塔-2最初由麦道公司设计和制造,在麦道被波音公司并购后,则由波音的综合防务系统分部负责生产,德尔塔2号系列运载火箭从1989年开始投入使用。德尔塔2号对于美国国家航空航天局手中的一种重要火箭,其中发射过许多著名的行星探测任务,诸如风探测器、会合-舒梅克号火星全球探勘者号火星探路者先进成分探测器深空一号火星气候探测者号火星极地着陆者号、深空2号、星尘号2001火星奥德赛号威尔金森微波各向异性探测器起源号、彗核巡回者号、勇气号火星探测器机遇号史匹哲太空望远镜信使号深度撞击号日地关系天文台凤凰号火星探测器曙光号开普勒太空望远镜重力回溯及内部结构实验室等。

德尔塔6000系列运载火箭

在1986年挑战者号爆炸事件后,德尔塔系列运载火箭继续发射并承担人造卫星的发射,在那时,德尔塔2号运载火箭也必须加强,增加为更大的燃料槽,3.6米直径的燃料槽提供了更多的燃料储存;仍沿用海狸4A固态辅助火箭,特别的是有六支在发射台上点燃,其他三支在空中点燃。

德尔塔7000系列运载火箭

第一节引擎改用RS-27A火箭发动机,增加燃料使用的效率,另从宇宙神引进GEM-40固态火箭作为第三节,虽然长度较长,但其重量较轻,可装载比较多的有效载荷物。

德尔塔2号轻中型运载火箭

此型由德尔塔7000系列运载火箭改装而成,没有第三级火箭,但也减少了固态辅助火箭的使用量,通常只装三支,但有时候也会装四支,主要功能是用来发射美国国家航空航天局的小型卫星。

德尔塔2号重型运载火箭

结合了德尔塔792X运载火箭和GEM-46固态辅助火箭。GEM-46来自德尔塔3号运载火箭的固态辅助火箭。

德尔塔3号运载火箭(德尔塔8000系列运载火箭)

波音公司为了加强火箭的有效载荷能力以应付更重的人造卫星而研发此型运载火箭

德尔塔3号运载火箭的特色有将第二及第三级火箭的引擎改为以液态氢/液态氧的低温引擎,可以增加推进效率且不产生多余的成本负担,引擎是一颗Pratt&Whitney RL10引擎,原本用于半人马座运载火箭的第二节引擎。液态氢燃料储存在直径4米的橘色绝热槽内。紧邻著液态氢和引擎,包括点火器部分;此技术来自日本H-II运载火箭的配置方式。

为了降低整台火箭的高度,也避免被侧横风吹倒,第一节煤油/液态氧的燃料槽做得特别粗且矮,所以整台运载火箭的直径完全相同。九支GEM-46固态辅助火箭在安装时,其中三支并没有垂直地面装置,而有矢量上的考量,德尔塔3号运载火箭发射的并不顺利,前两次发射都以失败收场,第三次虽发射成功,但有效载荷舱里面没有载任何卫星。

德尔塔4号系列运载火箭(德尔塔9000系列运载火箭)

属于美国空军的项目的发展不可回收的运载火箭,道格拉斯/波音公司进而推出德尔塔4号运载火箭,整台火箭的组成元件和技术都是从现有的火箭中取得,洛克希德马丁公司和波音公司都有签这项合约,德尔塔4号运载火箭正因此而生,主要总部位在阿拉巴马州

第一节变成以液态氢燃料的引擎,上面节的技术和德尔塔3号运载火箭的上面节相同,但直径增加到5米[13],并沿用大力神4号运载火箭的铝制整流罩[14]。RS-68为一种新的大的液态引擎,最先被设计出是在1970年代末期的太空梭主引擎设计项目,原本的终旨即为低成本大推力,RS-68火箭引擎减少内部加压致使其效率高于太空梭主引擎设计项目。简单的管线设计,引擎燃烧室和管线就只有沟槽和面的设计,是史威特引擎的前身;第二节及整流罩的外壳都直接沿用德尔塔3号运载火箭的设计,但只限于使用中型的德尔塔4号运载火箭;大型的则使用直径5米之有效载荷舱。管线的校正和电线的配置需要一座发射台,第一节主引擎及燃料通常被认定为火箭主要核心,而德尔塔4号重型运载火箭有另外两个火箭主要核心来作为辅助火箭。大型的德尔塔4号运载火箭但不含德尔塔4号重型运载火箭配有二~四支GEM-60直径1.524米的固态辅助火箭。

德尔塔4号重型运载火箭

德尔塔4号重型运载火箭有总共有三个火箭主要核心,首次的示范发射在2004年12月21日,最终未能将模拟卫星送入正确轨道是因为两枚辅助的火箭主要核心过早分离所致[15][16],最后模拟卫星只进入105千米高的轨道,并且迅速降低高度。最后调查结果发现整起失败肇因于液态氧感应器无法有效的控管,这项问题在后续的发射已被更正[17]

首次成功发射的日期是2007年11月11日,于卡纳维尔角第37号发射台成功升空[15][16]。而在范登堡空军基地首次成功发射的日期为2011年1月20日。

图片集

  • 雷神德尔塔运载火箭于1962年7月10日在卡纳维尔角发射
    雷神德尔塔运载火箭于1962年7月10日在卡纳维尔角发射
  • 德尔塔D型运载火箭于1965年4月6日在卡纳维尔角发射INTELSAT-I卫星
    德尔塔D型运载火箭于1965年4月6日在卡纳维尔角发射INTELSAT-I卫星
  • 德尔塔N型运载火箭-6于1971年10月在范登堡空军基地发射ITOS卫星
    德尔塔N型运载火箭-6于1971年10月在范登堡空军基地发射ITOS卫星
  • 德尔塔900型运载火箭于1972年12月12日在范登堡空军基地发射。
    德尔塔900型运载火箭于1972年12月12日在范登堡空军基地发射。
  • 德尔塔1910型运载火箭于1975年7月21日在卡纳维尔角发射。
    德尔塔1910型运载火箭于1975年7月21日在卡纳维尔角发射。
  • 德尔塔2914型运载火箭于1978年1月26日在卡纳维尔角发射。
    德尔塔2914型运载火箭于1978年1月26日在卡纳维尔角发射。
  • 德尔塔3910型运载火箭于1980年2月14日在卡纳维尔角发射。
    德尔塔3910型运载火箭于1980年2月14日在卡纳维尔角发射。
  • 德尔塔6920-10型运载火箭于1990年7月1日在卡纳维尔角发射。
    德尔塔6920-10型运载火箭于1990年7月1日在卡纳维尔角发射。
  • 德尔塔7320-10C型运载火箭发射升空的瞬间
    德尔塔7320-10C型运载火箭发射升空的瞬间
  • 德尔塔7420-10C型运载火箭于夜间发射,摄于2006年4月28日
    德尔塔7420-10C型运载火箭于夜间发射,摄于2006年4月28日
  • 2001年奥迪赛号的发射瞬间
    2001年奥迪赛号的发射瞬间
  • 德尔塔2号运载火箭7925型发射深度撞击号
    德尔塔2号运载火箭7925型发射深度撞击号
  • 史匹哲太空望远镜的发射瞬间
    史匹哲太空望远镜的发射瞬间
  • 信使号的发射瞬间
    信使号的发射瞬间
  • 装配中的德尔塔3号运载火箭
    装配中的德尔塔3号运载火箭
  • 德尔塔4号系列运载火箭发射照片
    德尔塔4号系列运载火箭发射照片
  • 德尔塔4号运载火箭中型的整流罩
    德尔塔4号运载火箭中型的整流罩
  • 德尔塔4号系列运载火箭
    德尔塔4号系列运载火箭
  • 德尔塔4号重型运载火箭于2004年12月10日在卡纳维尔角发射
    德尔塔4号重型运载火箭于2004年12月10日在卡纳维尔角发射
  • 从范登堡空军基地升空的德尔塔4号重型运载火箭
    从范登堡空军基地升空的德尔塔4号重型运载火箭

参考资料

  1. ^ Origins of NASA Names - Ch. 1: Launch Vehicles. NASA. [2008-05-20]. (原始内容存档于2004-11-04). 
  2. ^ Helen T. Wells, Susan H. Whiteley, and Carrie E. Karegeannes. Origin of NASA Names. NASA Science and Technical Information Office. : 14–15. 
  3. ^ Explorer 12. NASA. [2008-05-22]. (原始内容存档于2011-08-26). 
  4. ^ Jos Heyman. Delta beyond 1974 (incl. Delta 2). Directory of U.S. Military Rockets and Missiles. January 8, 2008 [8 June 2012]. (原始内容存档于2015-09-23). 
  5. ^ Delta N. Encyclopedia Astronautica. [2008-05-20]. (原始内容存档于2008-03-05). 
  6. ^ NASA Historical Data Book, Vol. III. NASA. [2008-05-20]. (原始内容存档于2004-11-02). 
  7. ^ "Listing of Thor-Delta Vehicles". NASA. [2008-05-20]. (原始内容存档于2004-11-18). 
  8. ^ Forsyth, Kevin S. Vehicle Description: Four Digit Designator. History of the Delta Launch Vehicle. [2008年5月7日]. (原始内容存档于2011年8月13日). 
  9. ^ Delta P. Encyclopedia Astronautica. [2015-10-31]. (原始内容存档于2012-06-17). 
  10. ^ Chronology of Thor-Delta Development and Operations. NASA. [2008-05-23]. (原始内容存档于2004-11-18). 
  11. ^ 11.0 11.1 Chronology of Thor-Delta Development and Operations. NASA. [2008-05-23]. (原始内容存档于2004-11-18). 
  12. ^ Delta Chronology. Encyclopedia Astronautica. [2015-10-31]. (原始内容存档于2008-07-24). 
  13. ^ Delta Launch 310 – Delta IV Heavy Demo Media Kit - Delta Growth Options (PDF). Boeing. [2015-10-31]. (原始内容 (PDF)存档于2011-05-24). 
  14. ^ US Air Force - EELV Fact Sheets. [2015-10-31]. (原始内容存档于2014-04-27). 
  15. ^ 15.0 15.1 Justin Ray. Delta 4-Heavy hits snag on test flight. Spaceflight Now. December 22, 2004 [December 12, 2010]. (原始内容存档于2015-09-24). 
  16. ^ 16.0 16.1 Justin Ray. Air Force says plenty of good came from Delta 4 test. Spaceflight Now. December 22, 2004 [December 12, 2010]. (原始内容存档于2015-09-24). 
  17. ^ Ed Kyle. Delta IV Data Sheet. Space Launch Report. January 24, 2012 [June 6, 2012]. (原始内容存档于2012-01-24). 

参考书目

  • Forsyth, Kevin S. (2002). Delta: The Ultimate Thor. In Roger Launius and Dennis Jenkins (Eds.), To Reach The High Frontier: A History of U.S. Launch Vehicles. Lexington: University Press of Kentucky. ISBN 0-8131-2245-7

外部链接

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德尔塔系列运载火箭
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