2002年世界运载器发展综述

主要对 2 0 0 2年国外运载器的研制与发射情况进行回顾 ,并对 2 0 0 3年世界运载器的发展进行展望。

　2003年　第1期　总第261期

导弹与航天运载技术

MISSILESANDSPACEVEHICLES

No.12003SumNo.261

文章编号:100427182(2003)0120019212

2002年世界运载器发展综述

赵颖

(北京长征科技信息研究所,北京,100076)

①

摘要:主要对2002年国外运载器的研制与发射情况进行回顾,并对2003年世界运载器的发展

进行展望。

关键词:运载火箭;发展趋势;2002年　　中图分类号:V475.1　　　文献标识码:A

DevelopmentofGlobalLaunchiclesZhaoY(BeijingLongMarchScienceTr,Beijing,100076)

Abstract:Thetandlaunchingoflaunchvehiclesintheworldin2002areenttrendoflaunchvehiclesin2003islookedahead.

KeyW;Developmenttrend;2002

1　前　言

2002年,各国一共发射了64个运载器,其中一次性使用运载火箭59枚(包括韩国发射的第1枚亚

轨道液体火箭),航天飞机5架,发射成功率达到95.3%(见表1),但发射数量比年初人们预期的少了一些。2001年,各国一共发射了60枚运载器,其中运载火箭54枚,航天飞机6架,是20世纪60年代以来发射数量最少的一年。由于2002年已确定计划的商业航天发射数量有所增多,因而年初人们预期本年度的发射任务有望达到70次。然而,实际结果不如人意。分析其中的原因主要有以下几点:第1,新型运载火箭首飞未按计划进行;第2,运载火箭发射失败,导致其他运载火箭发射计划受到影响;第3,用户要求推迟发射计划。

自从上个世纪90年代中期以来,美、欧、日、俄开始开发新一代运载火箭,2001年以后,这些运载

火箭开始陆续发射,而2002年和2003年是新型运载火箭投入使用数量最多的两年。2002年,美国的宇宙神3B、宇宙神5、德尔它4,欧洲的阿里安5ECA4种新型运载火箭先后进行首次发射。这些火箭大多计划在上半年发射,但事实上发射日期都被推迟。如:德尔它4运载火箭原计划4月份发射,但结果被推迟到12月份;宇宙神5运载火箭原计划5月份发射,结果被推迟到8月份。由于首飞时间推迟,原计划年内进行的第2次德尔它4运载火箭发射任务不得不推迟到下一年度。此外,倍受瞩目的阿里安5ECA运载火箭最初计划2月份首飞,但最终12月份才发射,推迟时间达到10个月之久。而且,更令人遗憾的是,阿里安5ECA运载火箭首次发射重演了6年前阿里安5G运载火箭首飞时的情景,火箭起飞后不久在空中爆炸,结果这枚目前世界上运载能力最大的商用运载火箭未能如愿地闪亮登场。

①收稿日期:2003201206

作者简介:赵颖(1975-),女,工程师,主要从事航天科技信息研究工作

主要对 2 0 0 2年国外运载器的研制与发射情况进行回顾 ,并对 2 0 0 3年世界运载器的发展进行展望。

20　　　　　　　　　　　　　　　　　　导弹与航天运载技术　　　　　　　　　　　　　　　　　2003年

表1　各国运载器发射成功率统计表

国家中国

运载器型号长征2F长征4B德尔它2德尔它4宇宙神2宇宙神3

美国

大力神2大力神4空射飞马座航天飞机

合计

宇宙号联盟号U

独联体

联盟号FG质子号K质子号M隆声号

合计

阿里安4

欧洲

阿里安5G阿里安5E

合计

印度日本以色列韩国多国

PSLV

199320011988200219991988199620021960196320011967200120001964198919901981

首飞时间 年

1999199919892002199120002002

2002年发射成功率()

100%(2 2)100%(1 1)100%(3 3)100%(1 1)100%(3 3)100%(1 1)100%(1 1)100%(1 1)100%(1 1)100%(1 1(5(4 4)100%(1 1)100%(2 2)80%(4 5)100%(2 2)87.5%(7 8)100%(1 1)100%(2 2)92.0%(23 25)100%(8 8)100%(3 3)0(0 1)91.7%(11 12)100%(1 1)100%(3 3)100%(1 1)100%(1 1)100%(1 1)95.3%(61 64)

过去5年发射成功率1)

()

100%(4 4)100%(3 3)97.8%(45 46)100%(1 1)100%(30 30)100%(2 2)100%(1 1)100%(5 5)78.11 14) 16)2)( 27)

宇宙神5

—

90%(9 10)100%(3 3)100%(10 10)100%(50 50)100%(2 2)93.2%(41 44)100%(2 2)100%(3 3)

—

90%(44 44)88.9%(8 9)0(0 1)

—

100%(3 3)100%(4 4)0(0 1)

标准型H2A沙维特

KSR-3

—

87.5%(7 8)

天顶号3SL

总计

—

　　　　1)1997～2001年;2)不包括2001年进行验证机飞行试验的改进型飞马座运载火箭

主要对 2 0 0 2年国外运载器的研制与发射情况进行回顾 ,并对 2 0 0 3年世界运载器的发展进行展望。

第1期　　　　　　　　　　　　　　　　　赵　颖　2002年世界运载器发展综述　　　　　　　　　　　　　　　　21　

除欧洲外,俄罗斯也不幸遭遇了两次发射失败。2002年10月,联盟号U运载火箭执行不载人发射任务时爆炸。一个月后,质子号K运载火箭因上面级故障发射失败。为此,俄罗斯不得不取消原定12月份发射的另一枚质子号K运载火箭,原因是它与发生故障的质子号K运载火箭使用了相同的上面级。这种上面级经改装后还被应用到海射天顶3SL运载火箭,但俄罗斯方面表示,发射失败不会影响天顶3SL运载火箭的发射计划。然而,由于用户方面的原因,原定12月份发射的第2枚天顶3SL运载火箭被推迟到2003年1月。

另外,从航天发射市场来看,2002年各国一共发射了28枚商用运载火箭。与2001年相比,商业发射任务在全年发射任务中所占的比例有所回升。2001年,商用运载火箭发射数量达到16次,占全年总和的27.1%,而2002年,这一比例上升到43.8%。比例数与过去5年的平均值相当,量不如往年,1998年相比差了很多数量达到41次,50%。而且,,仍旧呈现了美、俄、欧三足鼎立的局面,他们共同瓜分了2002年全部的商业卫星发射市场份额。

(TDRS)卫星,这是宇宙神2A运载火箭的最后两次

发射。2003年洛马公司将停止生产这种火箭。另外,宇宙神2AS运载火箭在9月18日完成了一次商业发射任务,为西班牙卫星公司发射了一颗“西班牙卫

(Hispasat-1D)通信卫星。星1D”洛马公司表示,宇宙神2AS运载火箭将继续服役到2003年,而以后

宇宙神2运载火箭将全线退役。

宇宙神3运载火箭是由洛马公司在2000年推出的新型运载火箭,包括宇宙神3A和宇宙神3B两种型号。2000年5月24日,宇宙神3A运载火箭首次发射成功,此后未进行其他发射。2002年2月21日,宇宙神3B运载火箭在卡纳维拉尔角发射场为美国回声星公司发射了颗“回声星7号”(EchoStar-7),这是宇宙神3运载火2,3B运载火箭首次,宇宙神3B运载:它采用加长的半人马座上面级,RL10A-4-2低温发动机。这种上面级被直接应用于宇宙神5系列运载火箭,但后者的发动机喷管有所延长。2004年或2005年,宇宙神3运载火箭将逐步退役[1]。

1996年,洛马公司与美国空军签署合同,研制

(EELV)。2002年8“改进型一次性使用运载火箭”

月21日,第1枚EELV——宇宙神5-401运载火箭终于在卡纳维拉尔角发射场发射成功,这是一次商业发射任务,为欧洲通信卫星公司发射了“热鸟6

(HotBird-6)商业通信卫星。号”宇宙神5系列运载火箭包括400和500两个子系列,它们采用与宇宙神3运载火箭类似的两级结构,但前者使用4.2m直径整流罩,可以捆绑0～3个固体助推器,后者使用5.4m直径整流罩,可以捆绑0～5个固体助推器。宇宙神5-401是宇宙神5系列运载火箭中的最小型号,它的GTO运载能力达到5t。此外,还包括其他几种型号,见表2。除已确定的几种型号外,洛马公司还计划研制运载能力超过10t的大推力宇宙神5H运载火箭,它将采用芯级改装的液体捆绑助推器。

2　一次性使用运载火箭

2.1　美国

2002年,美国一共发射了17枚运载器,其中有12枚一次性使用运载火箭。参加发射的运载火箭包

括宇宙神、德尔它、空射飞马座和大力神火箭等,发射全部获得成功。2.1.1　宇宙神系列

洛克希德 马丁公司(简称洛马公司)研制的宇宙神运载火箭共发射了5次,其中宇宙神2A两次、宇宙神2AS一次、宇宙神3B一次、宇宙神5一次。

两枚宇宙神2A运载火箭为美国国家航空航天局(NASA)发射了两颗“无线跟踪与数据中继系统”

主要对 2 0 0 2年国外运载器的研制与发射情况进行回顾 ,并对 2 0 0 3年世界运载器的发展进行展望。

22　　　　　　　　　　　　　　　　　导弹与航天运载技术　　　　　　　　　　　　　　　　　2003年

表2　宇宙神5系列运载火箭

400系列

500系列

直径:3.81m长度:32.46m

宇宙神芯级

净重:20743kg

主发动机:一台RD-180推进剂:液氧煤油284.089t直径:3.81m

助推器

固体0～3个(1361kN 个)直径:3.05m

长度:12.68m(喷管加长)净重:1914kg 2106kg

半人马座上面级

发动机:一台或两台

RL10A-4-2

长度:32.46m净重:21173kg

主发动机:一台RD-180推进剂:液氧煤油284.089t

固体0～5个(1361kN 个)

同400系列

　(99.2kN 台450.5s)推进剂:液氢液氧20830kg

整流罩直径 m

型号

运载能力4.2×.55.0

421

431

450×10.34.0

51×12.65.3

52×15.16.3

53×17.37.2

54×19.08.0

55×20.58.7

—

6.0

—

6.8

—

7.6

2.1.2　德尔它系列

目前,波音公司拥有德尔它2、3、4几种运载火箭。2002年,该公司发射了3枚德尔它2运载火箭和一枚德尔它4运载火箭。

3枚德尔它2运载火箭分别把5颗铱星、一颗(Aqua)和一个慧星探测器送入了预定轨道,“水星”

而另外一枚德尔它4运载火箭是在11月20日发射

的助推器和整流罩。这些火箭不仅可以发射1～23t的LEO有效载荷,还可以发射1～13t的GTO有效载荷,具有同时发射两颗大型GTO卫星的能力。

德尔它3运载火箭是波音公司研制的另一种德尔它运载火箭,原计划1998年投入使用,但1998年和1999年连续两次发射均遭遇失败,直到2000年8月才发射成功并投入使用,它的GTO运载能力达

的,这是波音公司继宇宙神5运载火箭成功使用后,发射的第2枚EELV。火箭型号为德尔它4M+(4,2),是德尔它4系列运载火箭中的第2种型号,它采

到3.8t。由于连续的发射失败,不仅使运载火箭的

用户置信度大大降低,还推迟了使用时间。德尔它4M的运载能力与德尔它3的接近,因而为避免型

用“公用芯级 2个固体捆绑助推器+低温上面级”的二级结构,GTO运载能力为5.8t,是目前波音公司运载能力最大的运载火箭。发射当日,它把欧洲通

(Eutelsat-W5)信卫星公司的“欧洲通信卫星W5”送入了预定轨道。此外,德尔它4系列运载火箭中还

包括德尔它4M、4M+(5,2)、4M+(5,4)和4H几种型号,见表3。每种德尔它4运载火箭均采用“公用芯级+低温上面级”的基本结构,但可以使用不同

号重叠,未来波音公司可能会取消发射德尔它3运载火箭[2]。波音公司证实,他们已经拆卸了4枚德尔它3运载火箭,拆卸下来的零部件将用来组装德尔它2运载火箭,而另外6枚德尔它3运载火箭的零部件很可能采取同样的办法,应用于新的德尔它4运载火箭。这样,未来几年里,波音公司将主要以德尔它2和德尔它4系列运载火箭执行各种政府及商业发射任务。目前,美国空军已与波音公司签署了

主要对 2 0 0 2年国外运载器的研制与发射情况进行回顾 ,并对 2 0 0 3年世界运载器的发展进行展望。

第1期　　　　　　　　　　　　　　　　　赵　颖　2002年世界运载器发展综述　　　　　　　　　　　　　　　　23　

22份发射订单,而2002年末,他们又与NASA喜签

了德尔它2运载火箭发射合同。根据合同内容,波音公司要为NASA提供12枚德尔它2运载火箭,另

外还有7次备选发射项目,潜在的合同价值达到12亿美元,而这份合同计划将持续到2009年。

表3　德尔它4系列运载火箭

德尔它4M直径:5m

公用芯级

主发动机:一台RS-68单燃烧室真空推力2891kN,比冲410s推进剂:液氢液氧

上面级助推器整流罩直径 m运载能力t

LEOGTO

8.14.2

德尔它4M+

(4,2)

(5,2)

(5,4)

德尔它4H

直径:4m直径:5m

发动机:一台RL10B-2液氢液氧推力:110kN

无

4

10.48

0.2个GEM-602个GEM-604个GEM5

.46.5

个公用芯级

523.013.1

2.1.3　大力神

2002年,次成功,1次失败。

12月11日,欧洲研制的第1枚改进型阿里安5运载火箭——阿里安5ECA在库鲁发射中心发射时不幸失败。火箭起飞T+96s出现异常;T+178s(固体助推器分离后41s),火箭低温芯级上的火神2主发动机经受了“严重的扰动”,结果导致整个运载火箭的飞行控制不平稳,T+187s,火箭飞至大约150km高空处,在飞行器不稳定的情况下,抛弃了整流罩,最终导致火箭完全失去控制,偏离飞行轨迹;T+455s,发射控制中心发出自毁指令,火箭在69km高空中爆炸,火箭和卫星残骸落入了距离发射中心800～1000km的大西洋中。此次发射,火箭上携带的两颗卫星,一颗是欧洲通信卫星公司的“热

(HotBird-7)商业通信卫星,一颗是法国航鸟7号”

(Stentor)实验通信卫星。据称,故天局的“传令官”

障出自芯级低温推进系统。11月28日,这枚火箭第1次尝试点火时遇到了类似的问题。当时由于计算机检测系统发现低温推进系统操作异常,在主发动机即将点火前几秒钟,火箭控制程序及时自行关闭了倒计时程序,主发动机未能点火,发射任务被迫中止。与阿里安5G运载火箭相比,以火神2发动机作

火箭共发射了2次,其中大力神2和大力神4各一次。前者为美国国家海洋大气管理局发射了一颗新型气象卫星“,后者为美国空军发射了NOAA-M”

(MilStar-2)。一颗“第2代军事星”2003年,大力神

运载火箭要正式退役。未来美国空军的发射任务将由宇宙神5和德尔它4运载火箭来共同承担。2.1.4　小型运载火箭

2002年,美国仅发射了一枚小型运载火箭——轨道科学公司的空射飞马座火箭。这是2001年6月2日飞马座火箭发射失败后,第1次发射。上次为执行验证机飞行试验,轨道科学公司对火箭进行了改装,但不幸遭遇失败。而此次是一次常规性发射任务,为NASA发射一个太阳物理学研究载荷“高能

(HESSI)。太阳光谱成像仪”2.2　欧洲2.2.1　阿里安系列

2002年,欧洲一共发射了12枚运载火箭,其中

阿里安4为8枚、阿里安5为4枚。12次发射中,11

主要对 2 0 0 2年国外运载器的研制与发射情况进行回顾 ,并对 2 0 0 3年世界运载器的发展进行展望。

24　　　　　　　　　　　　　　　　　导弹与航天运载技术　　　　　　　　　　　　　　　　　2003年

为核心的低温推进系统和新的ESC-A低温上面级是阿里安5ECA运载火箭的最大特点。火神2发动机的真空推力由现有火神发动机的1145kN提高到1350kN,这主要是通过提高液氧流量来实现的(流量提高23%,混合比从5.3提高到6.1)。为适应这样的变化,重新设计了液氧涡轮泵、推力室、喷管和燃气控制阀,而燃气发生器、液氢涡轮泵、燃气发生器控制阀也进行了小幅改动。在11日的发射过程中,经过改动的推进系统很可能发生了故障。2003年第1季度,故障调查小组将公布故障调查结果。同时,准备第2次发射阿里安5ECA运载火箭。这种运载火箭是目前世界上已发射的运载能力最大的商用运载火箭,GTO运载能力达到10t。

此外,阿里安空间公司还发射了3枚阿里安5G运载火箭和8枚阿里安4运载火箭。2001年7月,阿里安5G运载火箭第10次发射时,意外地把两颗道。为此,,射。3月1日,(Envisat),该卫星重达境监测卫星8.1t,运行轨道为785km×791km,倾角98.55°。

载火箭,其中两次失败,成功率不如上一年度(2001

年,俄乌两国一共发射了23枚运载火箭,成功率高达100%)。参加发射任务的运载火箭有:质子号、联盟号、隆声号、闪电号、宇宙号和第聂伯号。2.3.1　质子号

质子号运载火箭共发射了9次,其中质子号K8次,质子号M1次。9枚质子号运载火箭中,有7枚是由国际发射服务公司经销的商用运载火箭,而另外两枚是由俄罗斯政府直接采购用于军事卫星发射的运载火箭。11月25日,质子号K DM-3火箭进行2002年度第8次发射时,由于DM-3上面级出现故障(发动机第1次点火成功,而未能第2次点火),导致阿尔卡特公司制造的世界上最大的商业通

(1K,发射质量5250信卫星1K”

kgDM上面级,K运载火箭,而另外一枚使用“微风M”上面级的质子号M运载火箭发射未受影响。12月29日,这枚火箭发射成功。这是2001年4月18日,质子号M运载火箭第1次发射成功以后,完成的第1次商业发射任务。2.3.2　联盟号

联盟号运载火箭共发射了7次,其中执行国际空间站发射任务5次(载人飞船2次、货运飞船3次)、军事卫星和商业卫星发射任务各1次。7次发射中,6次成功,1次失败。

10月15日,斯达西姆公司经销的一枚载有“光(Foton-M)回收式微重力研究卫星的联盟子M”

号U运载火箭从普列谢茨克发射场发射,起飞后不久,火箭一子级尾部喷射出的尾焰中,出现了不正常的乌黑色。T+15s,火箭出现故障;T+20s,火箭一子级捆绑助推器上的一台发动机脱离箭体,火箭飞行姿态发生倾斜;T+29s,火箭坠入距普列谢茨克发射场大约1km的森林中爆炸。事故导致地面人员1人死亡、8人受伤,发射台也遭部分损坏。据息,普列谢茨克发射场为其整个发射系统投了4.5亿卢布(1美元约合31卢布)保险。事故发生后,有关部门根据遥测数据对故障进行了初步分析,结果表明:在一子级D组助推器上的RD-107发动机

此后,又进行了其他两次双星商业发射任务。而8枚阿里安4运载火箭则把“印度星3C”等9颗商业卫星送入了预定轨道。5月4日发射的阿里安42P运载火箭是该型火箭中的最后一枚,其余的库存阿里安4运载火箭全部为阿里安44L,2003年阿里安4运载火箭将要退役。

2.2.2　织女小型运载火箭

织女小型运载火箭计划是2000年底确定的,由意大利牵头,同时得到了欧空局及其成员国的支持。2002年12月,欧空局与意大利菲亚特宇航(FiatAvio)公司签署P80FW固体发动机研制合同,

它将作为织女火箭的一子级发动机。另外,2003年初,欧空局还要与ELV公司(由意大利航天局和FiatAvio公司合办)签署另一份织女火箭开发合同,从而保证2005年或2006年首次发射的目标。2.3　独联体

2002年,俄罗斯和乌克兰一共发射了25枚运

主要对 2 0 0 2年国外运载器的研制与发射情况进行回顾 ,并对 2 0 0 3年世界运载器的发展进行展望。

第1期　　　　　　　　　　　　　　　　　赵　颖　2002年世界运载器发展综述　　　　　　　　　　　　　　　　25　

涡轮泵中和在输送过氧化氢燃气发生器产物到此涡轮泵的蒸汽2燃气导管管路中,存在着外来多余物。火箭发射后不久,D组发动机出现故障,异常的脉动压力高出额定平均压力5～6倍。急剧的压力脉动极易引起管路泄漏或破裂,结果会导致压力降低,推力减小。调查人员认为,外来物是在萨马拉航天中心生产厂发动机装配过程中进入D组发动机的。从回收到的该组发动机涡轮泵残骸内,发现一个齿轮已变形,这多半是由外来物造成的。

此外,俄罗斯还积极与欧空局商谈在欧洲修建联盟号火箭发射台,共同经销商用联盟号运载火箭的事项。6月,欧空局暂时同意在库鲁发射场修建联盟号火箭发射台。12月3日,俄罗斯航天局又派遣一支由12名技术人员组成的考察团对圭亚那航天中心进行了为期5天的参观考察。2003年,双方将最终决定是否在库鲁发射场修建联盟号火箭发射台。

2.3.3　小型运载火箭

2002年,箭,包括22、4枚宇宙号火箭和1。9枚运载火箭全部获得成功,其中5枚用于军事卫星发射,4枚用于商业卫星发射。

隆声号运载火箭是由俄罗斯SS-19洲际弹道导弹改进而来的小型商用运载火箭,2000年5月16日鉴定发射成功,投入使用,发射业务由俄德合资经营的Eurockot公司负责经销。火箭采用三级结构,三子级使用“微风KM”上面级,LEO运载能力达到1860kg。2002年3月17日,隆声号运载火箭首次承担商业发射任务,为德国航空航天中心(DLR)和美国NASA发射了一颗地球引力测量与气候研究卫星“地球引力恢复与气候实验卫星1号和2号”(GRACE-1,2)。此后,又在6月20日为美国铱卫星有限责任公司发射了两颗铱星。

另外一枚由洲际弹道导弹改进而来的小型商用运载火箭第聂伯号也在2002年完成了一次多星商业发射任务。这枚运载火箭由乌克兰南方设计局改造,原型是SS-18洲际弹道导弹,1999年4月21日首次发射成功,由俄乌联合经营的宇宙运输国际航天公司经销,2000年9月26日第1次商业发射

成功。2002年12月20日,第2次商业发射再次获得成功,把“拉丁卫星”等6颗小卫星送入了轨道。

其他参加俄罗斯2002年度发射任务的小型运载火箭宇宙号和闪电号则以发射军事有效载荷为主。3枚宇宙号运载火箭和2枚闪电号运载火箭把6颗俄罗斯政府的宇宙号军事卫星送入了轨道。而另外一枚宇宙号运载火箭也执行了一次商业发射,为阿尔及利亚发射了一颗灾难监测卫星“阿尔及利亚

(AlSat-1)。AlSat-1由英国萨瑞卫星卫星1号”

公司制造,2002年该公司与俄罗斯签署了多份商用宇宙号运载火箭发射合同,从2002年开始宇宙号运载火箭将陆续为萨瑞公司发射多颗小卫星,AlSat-1是其中的第1颗。2.A、M5、J1等几种运载,2002年日本仅发射了H2A运载火箭。年8月29日,H2A运载火箭首次鉴定发射成功,以后日本宇宙开发事业团又先后在2002年发射了3枚H2A运载火箭,其中一枚H2A-202,两枚H2A-2024。发射结果证明,3枚运载火箭的工作性

能良好。2月4日,H2A-2024运载火箭进行第2次鉴定发射时,箭上携带了“任务验证试验卫星1号”(MDS-1)和两个搭载载荷“超高速大气层再入系

(DASH)和(VEP-3,不统实验仪”“火箭评估载荷”

与火箭分离)。发射时,DASH应与火箭分离进入GTO轨道,但由于卫星内部的布线错误导致DASH

最终未与火箭正常分离,发射任务获得部分成功。然而,日本宇宙开发事业团表示,故障源自DASH内部,与火箭无关,两次鉴定发射成功之后,正式投入使用H2A运载火箭。9月10日,另外一枚H2A-2024运载火箭顺利完成了第1次正式的发射任务,

为日本宇宙开发事业团发射了一颗“数据中继试验

(DRTS)和搭载载荷卫星”“无人空间实验回收系(USERS)。12月14日,H2A运载火箭第4次发统”

射,这同样是一次日本国内的发射任务,但箭上首次搭载了国外的载荷,发射任务获得成功。

目前已发射成功的H2A运载火箭包括H2A-202、2022和20243个子型号。其中,H2A-2024的结构最为复杂,它同时使用两种固体助推器:2个

主要对 2 0 0 2年国外运载器的研制与发射情况进行回顾 ,并对 2 0 0 3年世界运载器的发展进行展望。

26　　　　　　　　　　　　　　　　　导弹与航天运载技术　　　　　　　　　　　　　　　　　2003年

个)和4个SRB-A(直径2.5m,推力2725kN

个)。其他两个型号在SSB(直径1m,推力745kN

其基础上分别减少了4个SSB(H2A-202)和2个

SSB(H2A-2022),见表4。

除以上3种H2A运载火箭以外,日本宇宙开发事业团还计划研制使用液体捆绑助推器的增强型H2A运载火箭。然而,日本空间活动最高决策机构空间活动委员会对其国内的几项运载火箭计划亮起

红灯,其中包括研制增强型H2A运载火箭、M5固体小火箭改进型和银河快车(GX)火箭。6月19日,空间活动委员会还建议2003年不给GX火箭拨款,并指出日本在本世纪头10年不应该进行任何开发可重复使用火箭的努力。在该委员会6月26日发表的《日本航天活动的目标和方法》报告中,根据日本首相去年夏天的指示,确定了日本航天开发战略方针。

表4　H2A系列运载火箭[3]

火箭名称起飞质量 t一子级二子级助推器整流罩直径 m

226kmkm

i28.5°

H2A-202

285

H2A-2022

316

H2A-2024

347

1台LE-7A发动机,液氢液氧,kN1台LE-5BkN2个SRB-A(.-)

4.07

个SRB-A44.07

4.14.55

运载能力 t

SSO

800i=98.6LEO300　i=30.4°

3.6(夏季)4.4()

10

——

——

2.5　其他国家2.5.1　印度

2002年,印度完成了一次发射任务,使用“极地(PSLV)为本国发射了一颗轨道卫星运载火箭”“气

(Metsat-1)。这是PSLV正式服役后的第象卫星”4次发射。

动机进行了点火试验,但当时由于液氢泄漏导致试验未获成功。2001年4月,印度发射第1枚GSLV时引入了俄罗斯制造的上面级。2003年,印度计划继续发射GSLV,但不会马上引入新的上面级。2003年2月计划进行的GSLV第2次发射任务将使用俄罗斯的上面级。以后,再慢慢引入新的上面级。除此以外,ISRO还将研制运载能力更高的第3

代GSLV(GSLV-3)。据《印度航天》2002年8月17日报道,印度政府已正式批准ISRO研制GSLV-3。在未来几年时间里,印度政府将为这项计划投资5.1亿美元,并计划2007年左右发射第1枚GSLV-3,它的GTO运载能力将超过4t。GSLV-3在前

此外,印度空间研究组织(ISRO)还在2～9月

对地球同步轨道卫星运载火箭(GSLV)低温上面级发动机进行了一系列点火试验,点火时间达到10s、40s、40s、200s,9月份进行最后一次点火试验时,发动机工作时间长达1000s[4]。该发动机由印度自行研制,上面装有12.5t液氢和液氧,可以提供大约68.6kN的额定真空推力,飞行时的实际工作时间大约700s。早在2000年2月,ISRO已对这种发

两代GSLV基础上,用新的液体一子级和两个固体助推器替换了现有的固体一子级和液体助推器,同

主要对 2 0 0 2年国外运载器的研制与发射情况进行回顾 ,并对 2 0 0 3年世界运载器的发展进行展望。

第1期　　　　　　　　　　　　　　　　　赵　颖　2002年世界运载器发展综述　　　　　　　　　　　　　　　　27　

时研制性能更高的低温上面级。箭体全长42.4m,起飞质量为630t。2.5.2　以色列

2002年5月28日,以色列使用沙维特1号运

(Ofeq-5)侦载火箭成功发射了一颗“地平线5号”察卫星,这是自从1998年该型运载火箭发射失败后

的第2次发射。此外,以色列飞机工业公司还提议研制一种小型空射火箭,它使用赫尔克里氏C-130飞机携带没有一子级的标准沙维特火箭,赤道轨道运载能力达到350kg。2.5.3　巴西

2002年11月23日～12月1日,巴西宇航技术

火箭KSR-1和KSR-2。韩国科技部计划在2005

年以前研制成功100kg级小型卫星运载火箭,2010年以前具备发射低地球轨道商业卫星的能力,2015年前争取使韩国宇航工业跻身世界前10名的行列。2.5.5　多国海射

2002年,俄、美、乌、英4国联合研制的天顶3SL海上发射运载火箭原计划发射两次,但实际上

(Galaxy-3C)仅发射了一次,运送了一颗“银河3C”

商业通信卫星。第2次发射最初计划定于12月份,但根据卫星用户的要求,推迟到2003年2月。

3　可重复使用运载器

3.13.15架航天飞机,与近

中心连续发射了两枚探空火箭。11月23日,第1枚火箭携带巴西空间研究所和德国航空航天中心的赤道电离层研究实验载荷升空;随后12月1日又发射了用来完成地球微重力研究实验的第2枚火箭。两次发射全部在阿尔肯塔拉发射场进行,近赤道,地理位置优势,目前,。

另外,12月15日第3次发射本国研制的地球轨道VLS-1运载火箭,但后来由于预算资金未能及时到位而不得不把发射日期推迟到2003年4月。此前,巴西已在1997年11月和1999年12月两次试射了VLS-1运载火箭,但不幸全部遭遇失败。2.5.4　韩国

2002年11月28日,韩国在距离汉城西南160

“韩国探空km的发射场成功试射了一枚液体火箭

(KSR-3),这是一次亚轨道试验发射任火箭3号”

务。KSR-3由韩国宇航研究所研制,首次发射,火箭起飞大约4min后成功坠落在发射场西部海上的预定地点。飞行中,火箭发动机点火时间为53s,飞行高度达到42.7km,飞行距离为79km。

KSR-3作为韩国科技部特定的研发项目之一,从1997年12月开始研制,计划总投资6400万美元。火箭全长14m,三级,直径1m,总质量6t,具有122.5kN的推力[5],是韩国首次独立开发研制的液体燃料火箭。此前,韩国宇航研究所曾分别在1993年和1997年发射了两枚自行研制的固体燃料

,而且发射任务全部。5架航天飞机中的4架飞往国际空间站,另外一架顺利完成了哈勃太空望远镜设备更换任务。

另外,在航天飞机改进方面,8月1日,马歇尔航天中心对航天飞机上的可重复使用固体助推器新型缩比尺寸发动机成功地进行了点火试验,发动机工作时间达21s。在实际飞行过程中,固体助推器要在起飞点火2min时间内,平均产生11760N的推力,此次试验的点火时间仅为实际工作时间的1 6。使用缩比尺寸发动机进行试验的主要目的是节约成本,试验中使用的是直径61cm的固体火箭发动机,下一步还将进行直径为122cm的固体火箭发动机点火试验。新发动机的喷管绝热材料改用Lycocel新型材料(目前航天飞机固体发动机的喷管绝热材料是碳纤维酚醛树脂),这是一种使用“溶解2抽丝”(solvent2spinning)工艺从无毒木浆中制造的特殊强力纤维,同时涂有酚醛树脂。

11月份,美国政府批准修改NASA的2003财年预算,更改“综合航天运输计划”(ISTP)。未来几年里,NASA将继续为航天飞机改进计划投资,并加大运营投资,以便更好地支持国际空间站项目,服役期延长到2015年。3.1.2　第2代RLV

主要对 2 0 0 2年国外运载器的研制与发射情况进行回顾 ,并对 2 0 0 3年世界运载器的发展进行展望。

28　　　　　　　　　　　　　　　　　导弹与航天运载技术　　　　　　　　　　　　　　　　　2003年

2001年5月,NASA与工业部门签署第1批第

(SLI)计划合同,2代RLV计划,即“空间发射倡议”

同时在马歇尔航天飞行中心成立SLI计划办公室,

美国的第2代RLV计划正在启动。依据合同内容,洛马公司、轨道科学公司 诺斯罗普 格鲁门公司、波音公司确定了各自的初期设计方案,并准备在2002年11月接受NASA的“SLI系统要求评审”(SRR)。3个工业小组的系统设计方案见图1。

然而,评审时间临近时,NASA突然宣布无限期推迟SRR时间。这一举动立刻引起了工业部门的注意,来自工业界的消息称,NASA可能会取消SLI计划。11月8日,NASA发表声明,他们正在修改2003财年的预算,从而实施新的ISTP计划,并确保国际空间站的投资。11月13日,布什总统提交了加

速实施

NASA新ISTP计划的2003财年预算请求。这明显表明了美国政府对ISTP计划和SLI计划的态度转移,SLI计划不会被取消,但任务目标有所转变。与强调开发低成本、高可靠性可重复使用运载器的旧ISTP计划相比,新ISTP计划中至关重要的内容是,尽快开发使用一次性使用运载火箭发射的乘员转移 返回飞行器(CTV CRV)——轨道空间飞机(OSP),这将是未来几年ISTP计划的紧迫任务目标。当国际空间站出现紧急情况时,OSP可以保证空间站中的工作人员迅速逃离现场并返回地面。此外,改进航天飞机,延长其使用寿命,开发新一代航天运输技术是新ISTP计划的另一部分主要内容。

洛马公司　　　　　诺斯罗普 格鲁门公司 轨道科学公司　　　　　波音公司

图1　3个工业小组的系统设计方案

修改后的2003财年预算案规定分别为OSP、国际空间站、航天飞机增加8.82亿美元、7.06亿美元、6.62亿美元投资。这些费用来自SLI计划,SLI

计划的预算经费由最初的38.99亿美元减至现在的15.74亿美元,减少额达到23.25亿美元,而到2004

暂时终结。然而,由于RLV具有潜在的军用价值,因而由军方发起的X-37 开拓者计划被保留了下来,而且他们希望与NASA合作共同开发RLV技术。10月8日,美国空军和NASA在NASA总部签署了RLV理解备忘录[7]。目前空军的RLV计划是

(NAI)计划下开展的,未来在名为“国家航天倡议”NASA需要与空军共同理顺两家单位在RLV项目

财年还将进一步削减SLI计划经费,总的削减额度预计达到27.16亿美元[6]。NASA原打算截止到2006财年一共为SLI计划投资48亿美元,目的是

中的角色和地位。11月27日,波音公司签署了3.01亿美元的X-37验证机项目合同。合同内容包括直到2006年,波音公司要组装完X-37着陆试验飞行器,并在2004年4月进行一次大气层飞行试验[8]。3.2　日本

在2005年选定设计方案,2010年研制成功接替现役航天飞机的第2代RLV。

3.1.3　NASA与空军就RLV展开合作

由于在试验过程中遇到了技术难题,2001年3月1日,美国政府宣布终止X-33和X-34计划,这使得美国雄心勃勃的单级入轨RLV计划遭到了

主要对 2 0 0 2年国外运载器的研制与发射情况进行回顾 ,并对 2 0 0 3年世界运载器的发展进行展望。

第1期　　　　　　　　　　　　　　　　　赵　颖　2002年世界运载器发展综述　　　　　　　　　　　　　　　　29　

2000年1月31日,日本宇宙开发事业团(NASDA)和法国航天局(CNES)签署共同研制“高(HSFD)的临时协议[9]。HSFD作为速飞行验证机”

HOPE-X计划的一部分,将用于验证飞行器从太空返回最后阶段的关键技术。HSFD长3.8m,重735kg,是HOPE-X验证机的1 4缩小型,它以喷气式发动机作为动力系统,自主飞行,并带有着陆装置。

试验计划包括第1和第2两个阶段。第1阶段的任务的是,验证导航系统和着陆场四周通信设施的性能,积累无人自动飞行的技术经验;第2阶段的任务是,验证飞行器跨音速飞行气动特性的评估方法和跨音速区制导控制系统的设计方法。CNES将通过互换设备和资源等手段,与NASDA在HSFD跨音速飞行验证机上展开合作。

2002年10月18日～11月18日,NASDA在基里巴斯共和国圣诞岛上先后完成了第1次飞行试验[10]。试验时,HSFD起飞,5km的高空,0.,在1800m长的跑道上着陆。飞行、在飞行控制计算机控制下自动着陆和导航系统性能的试验任务。

成70次发射,但由于新型运载火箭首飞时间推迟、发射任务失败和用户推迟发射计划等原因,最终未能实现年初的预想

。

图2,从市场分布来看,国外执行发射任务的国家除美国、独联体、欧洲和日本外,还有印度、以色列和韩国,见表5。他们分别完成了1次发射任务,但都不是商业发射,而且韩国完成的是液体火箭亚轨道飞行。28次商业发射被欧洲、俄罗斯和美国共同瓜分。这些运载火箭是由本国的或跨国的发射服务供应商提供的。2002年,共有6家发射服务供应商提供了商业发射服务,它们是美俄合办的国际发射服务公司、欧洲阿里安空间公司、美国波音发射服务公司、俄德合办的Eurockot公司、俄乌合办的宇宙运输国际航天公司和俄罗斯飞行生产联合体。其中,阿里安空间公司和国际发射服务公司获益最多。前者发射了11枚阿里安运载火箭,后者发射了7枚俄罗斯的质子号运载火箭和3枚美国的宇宙神运载火箭,而其他公司一共才提供了7枚运载火箭。回顾过去一年的商业发射任务,仍旧以发射GTO商业通信卫星为主。28枚商业运载火箭中,GTO发射任务22次,中低轨道发射任务6次。

4　2002年世界航天发射市场回顾

2002年,各国一共发射了64个运载器,共将80

多个航天器送入了太空,64个运载器中,28枚运载火箭用来发射商业卫星,商业发射数量占全年发射数量总和的43.8%。虽然2002年64次的航天发射任务数量不如前几年多,但却比2001年有所好转,见图2。1997～2000年是20世纪商业航天发射市场最为活跃的一段时期。4年来,各国一共完成了334次航天发射任务,年均发射数量达到83.5次,其中商业发射年均数量达到38.25次,在年均发射中占到了45.8%。然而,由于商业卫星发射数量大幅萎缩,使得2001年未能保持过去几年强劲的市场发展趋势。当年,各国一共发射了59个运载器,其中商用运载火箭只有16枚,占全年发射总数的27.1%,是近年来商业发射数量最少的一年。2002年初,根据相关人士的乐观估计,本年度世界各国预计可以完

5　2003年展望

2003年,世界航天运输工业将呈现出新型运载

火箭逐步占领市场、旧型运载火箭陆续退役、运载火箭发射价格降低、商业发射服务供应商之间竞争日

主要对 2 0 0 2年国外运载器的研制与发射情况进行回顾 ,并对 2 0 0 3年世界运载器的发展进行展望。

30　　　　　　　　　　　　　　　　　导弹与航天运载技术　　　　　　　　　　　　　　　　　2003年

益激烈的特点。然而,商业卫星发射市场将出现回落的局面。

表5　2002年各国运载器发射数量统计表

国家美国3独联体欧洲中国日本印度以色列韩国总数所占比例

非商业发射次数

12141331113656.2%

商业发射次数

61111000002843.8%

总数

1825123311164100%

音公司和洛马公司也还将继续发射德尔它4和宇宙神5系列运载火箭中的其他几种型号。如果试飞顺利,2003年世界航天发射市场内将会出现GTO运载能力超过10t的特大推力运载火箭。与此同时,运载火箭的发射价格也将会大幅降低,但价格下调需要一段过渡过程,这主要是考虑到研制新型运载火箭时投入了较高的前期成本。由于航天发射市场内多种新型运载火箭陆续投入使用,加之发射价格下降方面的原因,商业发射服务供应商之间的竞争将会更加激烈,竞争的焦点将集中在国际发射服务公司、欧洲阿里安空间公司和美国波音发射服务公司之间。另外,为避免火箭型号重复,2003年,阿里安空间公司的阿里安4运载火箭和美国洛马公司的宇宙神2、。

,根据美国商业航天,2003年,将30颗商业卫星等待发射,这些卫星预计需要24枚运载火箭,其中地球同步轨道大型运载火箭19枚,非地球同步轨道大型运载火箭1枚,小型运载火箭4枚[11]。与往年相比,预计2003年将是商业发射数量较少的一年。

　3包括一枚海射天顶3SL运载火箭,它已在2001年9月

开始由美国波音发射服务公司经销。

自从2001年日本H来,4M+(4,2)、宇宙神5-5ECA运载火箭。尽管阿里安5ECA运载火箭首飞未能获得成功,但欧洲不会停止发射这种新型运载火箭。而且,美国波

参　考　文　献

1　Atlaslaunchsystemmissionplanner’sguide,,2001:1～32　Spaceflight(J),2002206.

3　H- Abriefdescription.www.nasda.go.jp index_e.html,2000203.

4　AmajortestofindigenouscryogenicengineconductedbyISRO.http: Sep15_2002.htm5　SKoreanrocketreadyforfirstliquid2fueltest.http: news rocketscience-02zm.html6　http: .7　http: ,2002210208.

8　http: news rlv-02o.html,2002211227.

9　http: .fr 02_01_esespace_pro communiques cp2000 10　http: 2002 10 .www.nasda.go.jp press hsfd_20021015_e.html

11　2002commercialspacetransportationforecast.http: .htm,2002205:3ast.faa.gov rep_study forcasts_abd_reports12　SpaceNews(J),2002201207～2002212202.13　FlightInternational(J),2002(1)～(12).14　Spaceflight(J),2002(1)～(12).

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/y7km.html