美国完成新型“安塔瑞斯”运载火箭试验发射

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  该次发射于美国东部时间4月21日下午17时开始,火箭点火飞行大约10分钟后,有效载荷与火箭分离。此后“安塔瑞斯”火箭上面级完成了预定的轨道机动以使其远离有效载荷,发射18分钟后,整个任务宣告完成。

  该次飞行验证了“安塔瑞斯”火箭的总体运行性能,包括进入轨道空间和将模拟有效载荷精确送入轨道高度240~256千米、倾角51.6O的目标轨道。该目标轨道与轨道科学公司即将执行的NASA国际太空站(ISS)货运补给任务的轨道相同。

  轨道科学公司主席和首席执行官大卫·W·汤普森(David W. Thompson)说:“今天首次飞行的完全成功标志着‘安塔瑞斯’项目向前迈进了一大步,该火箭是轨道科学公司有史以来研发的最大和最复杂的火箭。我们将在两个月之内完成‘安塔瑞斯’火箭和‘天鹅座’飞船的整体ISS货运补给验证任务。”

  4月17日,美国轨道科学公司“安塔瑞斯”(Antares)火箭首次发射进入倒计时,由于以太网脐带式管缆过早地与助推器的第二级断开,倒计时暂停了12分钟。此后工程师们在4月19日再次尝试了发射。“安塔瑞斯”火箭发动机采用苏联时代探月技术。

  “安塔瑞斯”火箭的第一级采用两台俄罗斯建造的发动机,即美国航空喷气公司制造的AJ26型号。该发动机在俄罗斯又被称为NK-33,原制造部门是俄罗斯库兹涅佐夫设计局,它曾为俄罗斯军事战略轰炸机和航天器运载火箭建造发动机。NK-33发动机衍生于苏联N1火箭上的NK-15发动机。N1火箭旨在将载人月球着陆器送上月球,这是苏联为回应NASA“土星”-5运载火箭而设计。

  20世纪90年代,为了尽快发展出能够发射美国军事卫星的商业火箭,航空喷气公司将该发动机进口到美国。洛克希德马丁公司选择了另一款俄罗斯发动机,用在“宇宙神”-5(Atlas)第一级之上。航天喷气公司为NK-33添加了便于操控的平衡机制和现代仪器设备,并使发动机能够使用美国的推进剂。2007年,轨道科学公司建议将NK-33发动机配备到“安塔瑞斯”火箭(当时称“金牛座2” ,Taurus 2)上。

  从1969年到1972年,N1火箭共计进行4次无人飞行试验,但都未达到预定的轨道高度。调查员发现发动机本身没有问题,而是因为火箭设计过于复杂,仅在火箭的第一级就使用了30台发动机。相关人员在诸多条件与功率下,已经对该发动机进行了成千上万秒的试验,证明其性能强劲。但存储一段时间,就会出现一定程度的老化,其中包括应力腐蚀裂痕。2011年NASA斯坦尼斯航天中心测试台起火导致发动机燃料管线出现裂缝。

  轨道科学公司“安塔瑞斯”项目副主管库尔特艾伯利表示,一旦NASA采用轨道科学公司的“安塔瑞斯”火箭为国际太空站提供补给,轨道公司将从航空喷气公司购买20台发动机,为10枚火箭提供动力。这些火箭会执行两次试飞和八次运行任务。

  这款发动机值得注意的是它的效力。相比于它的质量,这款发动机比其他任何液体燃料发动机提供的能量都要高。艾伯利表示,在“安塔瑞斯”火箭的第一级中使用从俄罗斯购买的这些发动机是最划算的解决方案,研发能力相近的发动机要多花费5亿美元。

  俄罗斯还将在轻型“联盟”号火箭第一级段上采用一台NK-33发动机。艾伯利认为,虽然俄罗斯可以重新生产NK-33发动机,但需要几年的时间扩大车间生产新型发动机。所以,如果轨道科学公司能成功地为“安塔瑞斯”火箭找到二级市场,诸如发射商业卫星、军事卫星或科学卫星。那么从长远来看,公司也许会寻找另一款发动机。

  目前,航空喷气公司正与NASA、美国空军共同研制煤油燃料发动机,为“宇宙神”-5火箭主发动机RD-180提供备份,也为NASA“航天运输系统”重载火箭提供动力。未来,这样的发动机可以用在“安塔瑞斯”火箭上。 (中国航天系统科学与工程研究院 李金钊 许红英)

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