大力神系列运载火箭 - Wikiwand
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大力神系列运载火箭

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大力神火箭系列
大力神火箭系列
类型一次性使用运载系统与各种演变型
生产公司马丁公司(Glenn L. Martin Company)
首次飞行1958年12月20日[1]
服役1959年
退役2005年
主要用户美国空军
其它用户美国国家航空航天局
生产年份1957年-2005年
生产数量368枚
单位造价2亿5千万美元~3亿5千万美元
衍生机型大力神一号火箭
大力神二号火箭
大力神三号B型火箭
大力神三号火箭
大力神四号火箭

大力神火箭美国研发的一次性使用运载火箭,前身为LGM-25太阳神洲际弹道导弹,共发射368次(1959年至2005年),包含于1960年代中期的双子星载人计划。大力神火箭至1980年代晚期持续使用美国洲际弹道导弹部分组件,并载运美军及民间之情报收集卫星。大力神也用于发送至火星木星土星天王星海王星的星际科学探测器。

大力神一号火箭

大力神一号火箭为大力神系列火箭的最初型号,最初为擎天神火箭若未能如期完成,作为洲际弹道导弹备用计划,属两节式火箭,以煤油液态氧做为燃料。使用期间为1962年初到1965年。[2]

大力神二号火箭

大力神系列后期型号的设计都由大力神二号洲际弹道导弹及美国国家航空航天局开发的民用型修改而来。大力神二号使用自燃性四氧化二氮及航空肼 50(50/50联氨偏二甲肼混合)为氧化剂和燃料。

大力神二号23G型火箭发射,卫星为NOAA-M
大力神二号23G型火箭发射,卫星为NOAA-M
大力神二号火箭发射时刻
大力神二号火箭发射时刻

大力神二号的第一个导引系统由AC Spark Plug制作,使用了从麻省理工学院Draper实验室原创设计,由AC Spark Plug制作之惯性测量装置(inertial measurement unit,IMU,一个陀螺仪传感器)。该导弹导引电脑(missile guidance computer,MGC)是IBM公司ASC-15。当这个系统的配件难以取得时,就被更新式的Delco通用航天导引系统(Universal Space Guidance System,USGS)所取代。USGS使用Carousel IV惯性测量装置以及Magic 352电脑。[3]

衍生型号包括大力神2号23G运载火箭..等。

大力神二号最重要的民用用途为1960年代中期之双子星载人太空计划,期间共发射12枚,其中二枚为双子星无人太空舱,十枚为载运两名太空人之太空舱。所有发射均成功。

此外,在1980年代末期所被裁减的大力神二号被改装成载运美国政府酬载物之太空发射载具。最后一次发射是在2003年10月18日于加州范登堡空军基地发射国防气象卫星计划(Defense Meteorological Satellite Program,DMSP)气象卫星。[4]

大力神三号火箭

大力神三号火箭发射
大力神三号火箭发射
大力神三号火箭商业酬载火星观察者号
大力神三号火箭商业酬载火星观察者号
大力神三号火箭发射航海家二号卫星
大力神三号火箭发射航海家二号卫星

大力神三号火箭由大力神二号火箭为基础改良而成,另可选择搭载固体火箭助推器,由美国空军研制,为重酬载卫星发射装置,酬载美国军方及民间情报收集卫星,如Vela Hotel核子试爆监测卫星,观测和侦查卫星(用于情报收集),及其他系列的国防通讯卫星。

大力神三A

大力神三A为原型火箭发射器,包含大力神二号火箭及变轨级(Transtage)。

大力神三B

大力神三B型运载火箭及其他不同系列(23B、24B、33B及34B)以大力神三号为核心及Agenda D上级所组成。此组合用来发射KH-8 GAMBIT系列情报收集卫星。由加州范登堡空军基地发射,经南太平洋进入极轨道

大力神三C

大力神三C采用了大力神三核心火箭及两枚大型捆绑式固体火箭助推器,以增加发射推力,大幅提升酬载量。大力神三C的助推火箭具备强大推力及先进的矢量控制系统,与先前之固态助推火箭相比,为一大突破。而导航系统则使用Delco Carousel VI惯性测量装置及Magic 352导引电脑。[5]

大力神三D

大力神三D为大力神三C的衍生型,并无搭载变轨级,主要酬载低地轨道的KH系列情报侦察卫星。

大力神三E

大力神三E则以半人马座火箭上面级,发射数种科学太空船,例如航海家一、二号卫星至木星、土星、并且越过它们,及海盗号任务发射两枚卫星绕行火星轨道及两艘探测船登陆火星。

大力神三号火箭第一个导引系统使用大力神二号上的AC Spark Plug公司所制作之惯性测量装置,以及IBM公司ASC-15导引电脑。在大力神三号火箭使用的ASC-15当中的磁鼓储存器被加长,增加了20个可用磁道,使得内存容量增加了35%。[6]

大力神四号火箭

大力神四号B型火箭发射,于2005年10月19日在范登堡空军基地,为最后一次发射
大力神四号B型火箭发射,于2005年10月19日在范登堡空军基地,为最后一次发射

大力神四号运载火箭是大力神三号火箭的“放大版”,必须搭载固体火箭助推器。上面级则可选择半人马座火箭、NASA惯性上面级(Inertial Upper Stage,IUS),或不装设上面级。主要发射美国军事或是民间情报收集卫星,美国国家侦察局则为主要业主。但也有纯粹科学目的的载荷,如1997年将美国国家航空航天局欧洲空间局卡西尼-惠更斯号运送至土星

随着农神五号退役多年后,大力神四号于研制完成时(1989年)已是美国最大的非载人运载火箭,然而,其发射费用明显过高。至大力神四号运载火箭开始运作时,由于侦察卫星的寿命延长,以及苏联的瓦解,使得美国外部威胁降低,皆导致美国国防部及美国国家侦察局减少发射卫星的需求。

由于这些事件以及技术上的改进,所有的操作成本包含地面操作及火箭发射,大力神四号运载火箭每单位的发射成本非常的高。

大力神四号运载火箭可从范登堡空军基地发射至极轨道,或从佛罗里达州肯尼迪太空中心发射至非极轨道。

火箭燃料

于密闭的发射井使用液态氧作为燃料具一定危险,且无法长时间存放于燃料槽内。部分擎天神火箭及大力神一号火箭曾于发射井中爆炸致发射井毁坏,格伦·L·马丁公司改变大力神二号运载火箭的设计,以室温燃料取代须低温氧化剂RP-1/LOX(煤油/液氧)。第一级火箭发动机也做了一些修改,第二级的直径加大以配合第一级。大力神二号的自燃性燃料及氧化剂于接触时点火,但具高毒性及高腐蚀性。大力神二号的燃料为航空肼 50(50/50联氨偏二甲肼混合)以及作为氧化剂的四氧化二氮

大力神二号曾于发射井内发生数起意外并造成人员伤亡。在1965年8月,阿肯色州Searcy西北部的大力神二号发射井内因自燃性燃料起火,导致53名建筑工人死亡[7]。此种液体燃料易泄漏有毒的液体推进燃料。1978年8月24日,堪萨斯州Rock郊区,一枚导弹于发射井内发生燃料泄漏,致一名飞行员死亡[8][9]。稍晚,在堪萨斯州Potwin,发生燃料泄漏而随即关闭,无人死亡。1980年9月,一个位在阿肯色州Damascus附近的大力神二号发射井(374-7),一位技师因板手掉落使导弹外皮受损,泄漏的燃料点燃后将8000磅重的核弹头喷出了发射井,弹头飞了几百英尺远后落地,弹头并未造成损害[10]。这意味着大力神二号已无法做为洲际弹道导弹。自1960年代中期至1980年代中期,布署了54枚大力神二号洲际弹道导弹及1000枚LGM-30国民兵洲际弹道导弹(LGM-30 Minuteman)。于1980年代后期,54枚大力神二号固态火箭发动机LGM-118A和平守护者导弹所取代。大部分退役的大力神二号洲际弹道导弹被翻新并用于空军太空运载火箭,并具优异的成功纪录。

大力神火箭现状

于2006年时,大力神火箭已经不符合当代需求。与同样使用四氧化二氮偏二甲肼燃料的中国东风5号和苏联SS-18相比,大力神二号的保养状态欠佳;且燃料罐抗腐蚀一般,不及SS-18可在灌注燃料后保存数月,反应速度同固体燃料火箭。联胺及四氧化二氮成本较高,需注意其毒性,与这些燃料相比,液态氢或RP-1燃料(煤油)和液态氧的设计比冲量较佳,但又回到大力神一号的老问题上,低温液氧在灌注至常温箭体时不可避免的会大量蒸发,使用液氧的火箭难以从通常抗核加固的发射井中发射,即便实现也需付出高成本的代价。洛克希德·马丁公司决定发展擎天神系列运载火箭以取代昂贵的大力神系列火箭。并参与俄罗斯质子号运载火箭波音公司研制的三角洲四号运载火箭。大力神火箭倒数第二次发射是在2005年4月9日,从卡纳维尔角成功发射,最后一次发射在2005年10月19日从范登堡空军基地成功发射,酬载为美国国家侦察局机密物件。约有12枚大力神二号放置在图森 (亚利桑那州)附近的309th Aerospace Maintenance and Regeneration Group,用来做为报废品或纪念品[11]

堪萨斯州Hutchinson的Kansas Cosmosphere and Space Center aerospace museum则放置一个大力神二号火箭的仿制品。

注释

  1. ^ Barton, Rusty. Titan 1 Chronology. Titan 1 ICBM History Website. Geocities.com. 2003年11月18日 [2005年6月5日]. (原始内容存档于2003-07-10). 
  2. ^ Stakem, Patrick H. The History of Spacecraft Computers from the V-2 to the Space Station, 2010, PRB Publishing, ASIN B004L626U6
  3. ^ David K. Stumpf. Titan II: A History of a Cold War Missile Program. University of Arkansas Press, 2000. ISBN 1-55728-601-9 (cloth). Pages 63-67.
  4. ^ Ray, Justin. U.S. weather satellite finally escapes grasp of hard luck. spaceflightnow.com. October 18, 2003 [2009-10-18]. 
  5. ^ A.C. Liang and D.L. Kleinbub. "Navigation of the Titan IIIC space launch vehicle using the Carousel VB IMU." AIAA Guidance and Control Conference, Key Biscayne, FL, 20–22 August 1973. AIAA Paper No. 73-905.
  6. ^ Paul O. Larson. "Titan III Inertial Guidance System," page 4.
  7. ^ Escape Route Blocked in Silo Disaster. Ellensburg Daily Record. Associated Press. August 13, 1965: 1 [2011-01-03]. 
  8. ^ 1 killed, 6 injured when fuel line breaks at Kansas Titan missile site. St. Petersburg Times. United Press International. August 25, 1978: 4 [2009-10-18]. 
  9. ^ Thunderhead Of Lethal Vapor Kills Airman At Missile Silo. The Ledger. Associated Press. August 25, 1978: 7 [2009-10-18]. 
  10. ^ "Light on the Road to Damascus" Time magazine, September 29, 1980. Retrieved 2006-09-12
  11. ^ Government Liquidation[失效链接]
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