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发信人: dxmxqe (在等待), 信区: Aero
标  题: 2002年度航天运载器技术发展综述（上）
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat Apr  5 19:22:40 2003) , 转信

http://203.212.1.211/docs/htdt99/htdt99-b.htm


2002年，全球运载火箭最重要的成就是“宇宙神”Ⅴ（401）和“德尔它”ⅣM的成功发射
，以及日本H－2A火箭发射的圆满成功，这三项大型运载火箭计划经过实施多年，终于完成
基本型火箭的研制并投入商业应用，它们将进一步加剧全球商业发射市场的竞争。与这些
大型运载火箭取得的重大成功相比，中小型运载火箭并未取得突出的成就，但各国继续按
计划推进中小型火箭的发展，并且美国还提出了新型火箭计划。此外，欧洲的新型“阿里
安”5重型火箭的发射失败，将对欧洲运载火箭的发展带来重大的负面影响。

一、 大推力运载火箭 

2002年全球大推力航天运载器的发展取得了多项重大成果，但几次重要发射的失败也造成
惨重损失。持续7年的美国渐近一次性运载火箭计划在2002年取得重大突破，两种新一代火
箭首次发射均取得圆满成功；印度历经多年坎坷终于突破了“静地轨道卫星运载器”（GS
LV）低温发动机这一关键技术，为GSLV的进一步发展奠定了基础，同时印度政府又批准了
重型GSLV的研制计划；日本21世纪的运载火箭H－2A完成了鉴定飞行，并开始投入商业应用
；这一年欧洲推出了地球转移轨道（GTO）运载能力达10吨级的“阿里安”5火箭，但首次
发射惨遭失败，而俄罗斯的“联盟”U和“质子”K运载火箭先后发射失败，损失惨重。 

1.美国渐进一次性运载火箭计划取得重大突破，成功发射两种新一代火箭 

2002年，美国先后成功发射空军渐进一次性运载火箭（EELV）计划的两种火箭型号——“
宇宙神”Ⅴ和“德尔它”Ⅳ，至此，持续7年的EELV计划终于实现了等待已久的首次航天发
射，实现了历史性的突破。根据美国空军的要求，今后两种型号的火箭将互为备份。 

（1）洛马公司成功发射“宇宙神”Ⅴ火箭 

2002年8月，洛马公司的首枚“宇宙神”Ⅴ（401）大型运载火箭成功地将“热鸟”6通信卫
星送入地球同步轨道。“宇宙神”Ⅴ是“宇宙神”系列中最强大的火箭系列，包括整流罩
直径分别为4米和5米、地球转移轨道运载能力为5.0～8.6吨的“宇宙神”Ⅴ（400）和“宇
宙神”Ⅴ（500）两个子系列，以及一种“宇宙神”Ⅴ重型火箭。此次发射的是该系列的中
型“宇宙神”Ⅴ（401）火箭，火箭高58米，起飞质量334吨，GTO运载能力5吨，采用4.2米
直径的整流罩。火箭采用二级结构，一级采用洛马公司最新研制的通用芯级助推器（CCBs
），二级采用“半人马座”上面级，其中CCBs携带284.35吨液氧/煤油推进剂，装备有俄罗
斯的RD-180发动机，海平面推力为3820千牛，比冲为311秒；“半人马座”上面级携带16.
78吨液氢/液氧推进剂，装备一台RL10A-4-1低温发动机，真空推力99千牛，比冲451秒。 


2002年，美国还对“宇宙神”Ⅴ火箭的新型固体助推器进行了鉴定试验。“宇宙神”Ⅴ可
以捆绑0～5台固体助推器以满足发射不同有效载荷的需求，首枚捆绑固体助推器的“宇宙
神”Ⅴ已定于2003年发射。 

（2）波音公司成功发射“德尔它”ⅣM火箭 

2002年11月，美国波音公司研制的首枚“德尔它”ⅣM火箭在卡纳维拉尔角发射场成功发射
，并将一颗欧洲通信卫星送入轨道。“德尔它”ⅣM火箭系列是波音公司为21世纪研制的新
一代火箭，有５种不同型号，此次发射的是“德尔它”ⅣM +（4.2），其GTO运载能力为5
.67吨。火箭采用4米整流罩，一级采用了直径5米的通用助推器芯级（CBCs），主发动机R
S-68是在航天飞机主发动机（SSME）的基础上发展而来的，具有极高的可靠性，推力达28
90千牛，是近30年来美国开发的首台大型液体燃料发动机；第二级是在“德尔它”Ⅲ上面
级的基础上改进而来的，使用RL10B-2型液氢/液氧低温发动机，通过采用可延伸喷管提高
比冲，并能够多次启动。捆绑级采用了2台以端羟基聚丁二烯（HTPB）为推进剂的石墨/环
氧GEM-60固体助推器。 

2002年美国除了成功发射了“宇宙神”Ⅴ（401）和“德尔它”ⅣM+（4.2）外，还成功发
射了首枚“宇宙神”ⅢB新型运载火箭。 

2.印度积极推进新型大推力运载火箭的研制 

2002年，印度航天研究组织（ISRO）宣布，印度政府批准了耗资5.2亿美元的新型大推力“
地球静止轨道卫星运载器”（GSLV）运载火箭计划，将研制能够在2006年把4吨卫星送入地
球同步轨道的GSLV运载火箭，同时建设每年可进行2次发射的发射设施。GSLV火箭将由三级
液体芯级和二台捆绑固体助推器组成，芯级长42.4米、直径3.9米，其中芯级将装有110吨
可贮存液体推进剂，推力达1兆牛；上面级将携带25吨低温推进剂；2个捆绑式固体助推器
各装有200吨燃料，单台助推器推力达2兆牛。火箭采用4米级整流罩，起飞重量为630吨。
 

2002年9月,印度空间研究组织在其液体推进系统中心成功地对本国低温液体火箭发动机进
行了持续时间长达1000秒的热试车，在试车过程中发动机涡轮泵的最高转速达到了4万转/
分钟。本次试验是迄今印度进行的持续时间最长的点火试验，试验远远超过实际飞行所需
700秒的时间。低温火箭发动机是“地球静止轨道卫星运载器”(GSLV)上面级最关键的技术
，由于印度尚未完全掌握这项先进技术，使这项技术成了GSLV发展的瓶颈，目前印度只能
通过购买俄罗斯的KDV-1发动机来保证GSLV的发射，此次试车成功标志着印度在低温发动机
技术领域取得了重大突破，从而在运载火箭技术研究领域跨越了一座里程碑。 

3.日本H－2A火箭完成鉴定发射 

2002年，日本H-2A火箭共进行了三次一箭多星的航天发射。在2月进行的第2次鉴定发射中
，一颗卫星正常入轨，另一颗则失去控制。未能入轨的DASH卫星由NEC东芝航天系统公司制
造，失控的原因是卫星设计图有误，使电子线路布线出错，导致部署卫星的信号无法从运
载火箭传输给卫星，从而该航天器无法接收地面控制人员发出的与卫星盖分离的指令。此
前，在2001年8月进行的H－2A火箭首次鉴定发射时，搭载的一个小型有效载荷也未能入轨
。9月和12月，H－2A火箭先后成功地进行了双星和4星的成功发射，将6颗有效荷送入预定
轨道，终于取得首次圆满成功。至此，H－2A共进行了4次航天发射，2次取得圆满成功。 


由于H-2的连续发射失败及H-2A未能全面成功，使日本火箭的信誉受到极大损害。在1996～
2000年，美国休斯和劳拉公司曾先后与日本签定了30颗卫星的发射合同，这曾被认是日本
航天计划的重大胜利。但由于日本火箭的发射故障，休斯公司和劳拉公司先后取消了22颗
卫星的发射合同。H－2A在2月发射出现故障后，劳拉公司提出了苛刻的条件，要求合同中
剩下的８颗卫星必须在H－2A火箭连续发射成功之后才能发射。 

4.“阿里安”5火箭遭遇重大挫折 

2002年12月，欧洲最新研制的重型火箭“阿里安”5的主发动机“火神”2在首次升空后的
第3分钟提前熄火，火箭连同其携带的两个大型有效载荷坠入大西洋，造成欧洲航天史上损
失最为惨重的事件。此前，这枚火箭在11月就因导航电脑软件系统发生故障而终止发射倒
计时，在发射台上停止了发射。“阿里安”5的地球转移轨道（GTO）运载运载能力达到10
.5吨，能够一箭发射两颗重型卫星，是当前世界上运载能力最大的商业运载火箭,该火箭型
号是21世纪初欧空局的基本型火箭，这次发射失败有可能危害到阿里安航天公司在商业卫
星发射市场中的主导地位。 

“阿里安”5采用了许多新的技术，与原普通型“阿里安”5相比,主级增加了15吨推进剂（
总质量达173吨），采用新型“火神”2液氢/液氧主发动机，推力从116吨提高到138吨；改
进了固体助推器，增加了2.5吨推进剂，两台助推器可产生约1400吨的推力；最重要的改进
是用ESC-A低温上面级替代了可贮存推剂上面级(EPS)，ESC-A携带14.6吨液氢/液氧，使用
HM-7B发动机，真空推力为63kN，真空比冲为4371牛·秒/千克。为了保证高可靠性，首次
发射前，“火神”2进行了130次试车，累积时间达50000秒（相当于100次飞行的时间），
固体助推器也进行了2次全尺寸热试车；HM-7B已经有130多次飞行记录，为保证在“阿里安
”5飞行条件下的可靠性，也进行了200秒的热试车。 

5.俄罗斯运载火箭接连发生事故 

2002年10月，俄罗斯“联盟”U火箭从普列谢茨克发射场发射升空20秒后,火箭飞行姿态发
生倾斜，29秒后在空中炸毁，残骸坠入发射场附近，事故导致1人死亡、多人受伤。对火箭
发射事故进行的初步分析认为，有异物落入火箭一级侧面一台发动机的蒸气-燃气总导管中
，该发动机在升空后意外脱离箭体，导致火箭空中爆炸。此次发射随“联盟”U号火箭升空
的是重6425千克的“光子”M卫星，卫星上载有俄罗斯、欧空局、美国、加拿大、印度尼西
亚和日本提供的大量实验设备。 

2002年11月，俄罗斯在拜科努尔发射场用“质子”Ｋ火箭为欧洲航天局发射“阿斯特拉”
1Ｋ通信卫星时，由于火箭DM-3上面级在第2次点火时，卫星意外地提前脱离了DM-3上面级
，导致发射失败。由于故障发生在远地点205千米、近地点180千米的轨道上，卫星的位置
距目标轨道太远，因此依靠卫星自身携带的推进剂难以机动到预定的地球同步轨道。发射
失败后，欧洲卫星公司通过地面控制调整了卫星轨道，展开了太阳能电池板，以实现卫星
的部份功能。“阿斯特拉”1K通信卫星是法国阿尔卡特空间公司为欧洲航天局制造的。这
颗卫星的起飞重量为5250千克、高度6.6米的重型商业卫星。 



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