火神半人马座火箭(Vulcan Centaur)是
美国联合发射联盟公司旗下第一枚火箭,该
重型运载火箭由
波音公司和
洛克希德·马丁公司的合资企业
美国联合发射联盟公司(ULA)研发,取代了“宇宙神V型”火箭。
2021年7月,日本计划将一款名为“瑶姬”的微型轮式机器人搭载美国太空机器人公司研制的
“游隼”号着陆器前往月球,而
“游隼”号着陆器由火神半人马座火箭送入月球。该次飞行是新型火神半人马座飞行器的首飞,也是私人公司研制的航天器首次登月。2022年4月5日,
亚马逊宣布,亚马逊与ULA签署38次“火神半人马座”(Vulcan Centaur)火箭发射。
2024年1月8日,搭载着“游”着陆器的“火神半人马座”火箭在
佛罗里达州发射升空,开启了人类首次商业化“太空葬”。火箭升空后不久,“
游隼”着陆器的推进系统出现故障。虽然“火神半人马座”火箭成功完成了在此次飞行中的任务,但2024年1月19日,“游隼”月球着陆器登月失败,按计划返回
地球,在
地球大气层烧毁,登月探测任务终结。美国东部时间2024年10月4日,“火神半人马座”火箭从佛罗里达的凯普卡纳维拉尔太空军基地发射,成功完成CERT-2关键飞行任务。
研发背景
2014年左右,商业航天企业
SpaceX公司崭露头角,凭借相对较低的发射报价与ULA直接竞争,后期随着“猎鹰”9火箭可重复使用技术的成熟,进一步压低价格,不少订单(甚至包括国防订单)都被SpaceX公司抢去,让ULA倍感压力;同时2014年克里米亚危机让
俄罗斯和西方关系迅速降温,ULA公司“宇宙神”-5火箭由于使用了俄罗斯的
RD-180火箭发动机,发射
美国军方订单开始处处受到限制。为了应对这些情况,ULA启动了“火神”火箭的研制。
发展历史
2021年7月,日本一款名为“瑶姬”的微型轮式机器人,计划搭载美国“太空机器人”公司研制的
“游隼”号着陆器前往月球,该次飞行是“游隼”着陆器及将其送入月球的火箭——由美国联合发射联盟研制的新型火神半人马座飞行器的首飞,也是私人公司研制的航天器首次登月。2022年4月5日,
亚马孙河宣布,亚马逊与ULA签署38次火神半人马座火箭发射。
2023年2月,
波音公司洛克希德·马丁公司合资企业
美国联合发射联盟公司的CEO Tory Bruno宣布,该公司新一代的Vulcan Centaur火箭暂定以5月4日为首飞的目标日,发射窗口为期四天。6月,ULA再次推迟火神
半人马座火箭的第一次发射,源于ULA对3月29日发生的一起半人马在经历氢气泄漏事件的调查。10月24日,
美国联合发射联盟公司宣布,旗下第一枚火神
半人马座火箭计划在12月24日发射。
2024年1月5日上午,
美国联合发射联盟公司的火神半人马座火箭被运至
佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地的一个发射台。1月8日凌晨2时18分,搭载着“游隼”着陆器的火神半人马座火箭在佛罗里达州发射升空,这是自1972年
阿波罗计划结束,近52年来美国首次展开登月任务,也是美国私营企业首次挑战登月任务。此外,火神半人马座火箭还开启了人类的首次商业化“太空葬”。共计330份人类的骨灰和DNA样本将被送往太空,这份名单中包括经典剧集《
星际迷航:原初系列》创始人和美国多位前总统。同日,火神
半人马座火箭搭载的“
游隼”着陆器在升空后不久,其推进系统出现故障。此后,
美国航天机器人技术公司宣布“游隼”已无法实现月球“软着陆”计划,认为“游隼”受控重返地球大气层并在大气层中烧毁是最佳选择。于美国东部时间2024年1月18日16时04分,“游隼”月球着陆器登月失败后按计划返回
地球,在
地球大气层烧毁,虽然“火神半人马座”火箭成功完成了在此次飞行中的任务,但登月探测任务宣告终结。美国东部时间2024年10月4日上午7点25分,“火神半人马座”火箭从佛罗里达的凯普卡纳维拉尔太空军基地发射,完成CERT-2关键飞行任务。在发射后约35秒,其中一个固体火箭助推器(
硫酸盐还原菌)出现了异常情况,有物质从助推器上脱落,同时其喷射出的火焰形态也发生了变化,不过官方还是宣布本次任务成功。
技术特点
“火神”火箭采用两级半构型设计,火箭长约61米,直径5.4米,芯一级配备两台
蓝色起源公司研制的BE-4
“天鹊”发动机,该发动机采用富氧循环,
海平面推力249.5吨,芯二级采用两台由
洛克达因公司研制的RL-10C(X)
氢氧发动机,该发动机使用3D打印的主喷油器和主燃烧室,配备整体式轻质
复合材料喷管,真空推力10吨级,可重复启动7次。助推器是诺·格公司研制的GEM-63XL固体助推器,直径约1.62米,210.13吨,可根据不同运力需要选配2、4、6枚固体助推器。火箭最大运载能力27.2吨,
地球同步轨道运载能力15.3吨,运力在世界现役火箭中排名第四。
液氧
甲烷火箭发动机的优点包括:比冲高、维护方便、易于获取、发射成本低,此外,甲冷却性能好,适用于全流量补燃循环方案,能够兼顾高性能和重复使用需求,为了降低成本,“火神”火箭除了使用
“天鹊”发动机,也考虑了可重复使用技术。“火神”火箭根据可重复使用要求提出了敏感模块自主返回技术(SMART)。在一、二级分离后,火箭一级
发动机将脱离,并在充气式热防护罩的保护下再入大气层,然后依靠降落伞减速,最后由直升机在空中回收。ULA公司表示推进系统成本占整个一级成本的65%,一级发动机的回收利用将会使一级推进系统成本降低90%,而这种仅回收关键部件的方式将比
SpaceX公司回收整个子级箭体的方式更加简单和易于实现。
性能参数
Vulcan Centaur预计可以发射27.2公吨到近地轨道,或约15.3 公吨到地球同步转移轨道。火箭的全高为61.6m,整流罩直径达5.4m。
相关事件
爆炸事件
2023年3月29日,一架半人马在经历氢气泄漏后在
亚拉巴马州马歇尔太空飞行中心的测试台上爆炸。6月,ULA工程师在准备发射的同时,调查了三月份的氢气爆炸,该爆炸缩短了在阿拉巴马州
亨茨维尔的
马歇尔太空飞行中心对火神
半人马座火箭上级的结构测试,损坏了测试台和半人马座上级测试物品。
“太空葬”
2024年1月8日,“火神半人马号”火箭进行人类首次商业化“太空葬”。共计330份人类的骨灰和
脱氧核糖核酸样本被送往太空,其中包括
美国前总统
华盛顿哥伦比亚特区、
约翰·肯尼迪和艾森豪威尔的头发样本,经典科幻剧集《
星际迷航:原初系列》的创作者
吉恩·罗登贝瑞、剧中饰演乌胡拉中尉的
妮雪儿·尼柯斯、饰演麦考伊医生的
德福雷斯特·凯利等人的部分骨灰。这是与美国
美国塞利斯蒂斯悼念航天公司的一个合作项目,该企业专注于“纪念性太空飞行”。
“游隼”月球着陆器登月失败
“游隼”月球着陆器于2024年1月8日搭乘
美国联合发射联盟公司研发的“火神半人马座”火箭从
佛罗里达州卡纳维拉尔角太空军基地发射升空,原计划同年2月23日在月球表面“软着陆”。但升空后不久,“游隼”的推进系统出现故障。此后,
美国航天机器人技术公司宣布“游隼”已无法实现月球“软着陆”计划。美国联合发射联盟公司在听取
美国航空航天局和太空界分析建议后,认为“游隼”受控重返地球大气层并在大气层中烧毁是最佳选择。2024年1月19日,“游隼”月球着陆器登月失败后按计划返回
地球,在
地球大气层烧毁,任务宣告终结。