Basic Information
Manufacturer 俄罗斯“飞行”科研生产联合体(Production Corporation Polyot)
Development Agency Polyot Production Association
Rocket Type 小型两级运载火箭
Stages 两级
First Flight 1964年
Launch Count 426 times
Technical Parameters
Rocket Height 32.4公尺(106.2呎)
Liftoff Weight 109吨
Fairing Diameter 2.4 米
Payload Capacity
1,500 kg
LEO Capacity
Summary

宇宙-3M是俄罗斯发射近地轨道小型卫星的主力火箭,由SS-5中程弹道导弹改进而来,为两级液体运载火箭,性能稳定可靠,发射成功率高达98%,主要用于发射小型军用通信卫星、导航卫星和科学卫星,可在独联体3个航天发射场执行发射任务,20世纪70年代发射频率最高。

宇宙-3M运载火箭由俄罗斯“飞行”科研生产联合体制造,以短剑SS-5中程地对地战略弹道导弹的动力装置略加改进作为第一级,搭配新研制的第二级组成两级液体运载火箭。火箭全长31.4米,最大直径2.4米,起飞质量109吨,起飞推力152吨,第一级推进剂为硝酸和偏二甲肼,第二级推进剂为四氧化二氮和偏二甲肼,级间采用冷分离方式,整流罩长约5米,可将1.5吨有效载荷送入近地轨道。该火箭1964年首飞,发射成功率达98%,是唯一可在拜科努尔、普列谢茨克、卡普斯丁亚尔3个独联体航天发射场使用的火箭,主要承担小型军用通信卫星、导航卫星、科学卫星的发射任务,20世纪70年代使用频率最高,1976、1977年每年发射28次。

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运载参数和应用场景

宇宙3M号(KOSMOS-3M)是俄罗斯Polyot Production Association(飞行科研生产联合体)研制的小型两级液体运载火箭,脱胎于R-14U“短剑”中程弹道导弹,是苏联/俄罗斯近地轨道小型卫星发射的主力型号之一。其核心运载参数如下:

参数项 具体数值
火箭全长 31.4 m
最大直径 2.4 m
起飞重量 109.0 t
起飞推力 152 吨
近地轨道运载能力 1500.0 kg
整流罩长度 约5 m
整流罩重量 0.5 t

该火箭的应用场景围绕小型载荷的低成本发射需求展开,核心覆盖三类任务:一是军用卫星部署,长期承担“箭”(Strela)通信卫星、“帆”(Parus)导航卫星、“球体”(Sfera)测地卫星、“处女地”(Tselina)电子侦察卫星的发射任务,是苏联/俄罗斯低轨军用卫星组网的核心运载工具之一;二是科学与技术试验载荷发射,既执行俄罗斯本土的空间物理探测、新技术验证任务,也承担过“国际宇宙”计划的多国联合科学卫星发射,该计划由苏联于20世纪60年代推出,联合东欧国家共同研发探测载荷,用于太阳活动、地球大气、行星际空间物理现象研究;三是商业小卫星发射,支持一箭多星部署,最低可完成单颗10公斤级微纳卫星的搭载发射,有效降低了小型载荷的进入空间成本。此外该火箭还是苏联时期唯一可在拜科努尔、普列谢茨克、卡普斯京亚尔三个发射场执行任务的运载火箭,具备极强的部署灵活性。

技术特点

宇宙3M号基于弹道导弹改进而来,在继承导弹高可靠性的同时针对航天发射需求进行了针对性优化,整体采用两级串联式结构设计,全箭使用可自燃液体推进剂,核心技术特点如下:

结构/系统 技术细节
第一级 长19.3 m,采用RD-216四室液体发动机,推进剂为偏二甲肼与红发烟硝酸,单泵驱动双燃烧室设计,结构简单可靠性高
级间分离系统 采用“半热”冷分离方式,分离过程无需第一级发动机残余推力做功,减少对第二级的冲击干扰
第二级 长7 m,主发动机为单室可多次点火设计,具备大推力、中推力、小推力三种工作模式,搭配游动发动机实现姿态控制,推进剂为偏二甲肼与四氧化二氮
整流罩系统 位于箭体顶部,重量0.5吨,长度约5米,可容纳最大直径2米以内的有效载荷,入轨前按程序分离
推进系统特性 两级均使用可自燃推进剂,加注后可长期存储,无需发射前临时加注,大幅缩短发射准备周期
发射适应性 可适配3个不同发射场的发射工位,支持极地轨道、太阳同步轨道、近地圆轨道等多种轨道投射

该火箭的技术设计充分体现了苏联航天“高可靠、低成本、易部署”的思路,推进剂可长期存储的特性使其既可以承担计划性发射任务,也具备应急补网发射能力,能够快速响应军用卫星的补网需求。第二级发动机的多次点火能力则让其可以实现复杂的入轨剖面,既可以单次投射单颗1.5吨级卫星,也可以通过多次调整轨道高度,将多颗不同轨道需求的卫星分别送入预定轨道,这也是其能够支持一箭6星等多星发射任务的核心技术基础。从可靠性表现来看,该火箭累计426次发射全部实现卫星成功入轨,成功率接近98%,是苏联/俄罗斯可靠性最高的小型运载火箭之一,远超同期其他同级别运载火箭的平均可靠性水平。

发射历史和重要任务

宇宙3M号的首次发射于1964年在拜科努尔发射场执行,成功将宇宙-38、39、40三颗卫星送入轨道,开启了其长达46年的服役历程。1967年普列谢茨克发射场的专用发射工位投入使用后,该发射场成为宇宙3M号的主要发射阵地,1973年卡普斯京亚尔发射场完成首次发射,至此实现了三个发射场的全适配。20世纪70年代是该火箭的发射高峰期,1976年、1977年每年均完成28次发射,承担了苏联近地轨道小型卫星80%以上的发射任务。截至2010年最后一次发射,该火箭累计执行426次发射任务,共将782颗卫星送入轨道,是全球发射次数最高的小型运载火箭之一。其最近5次发射记录如下:

发射代码 发射时间 所属国家/组织 发射场(代码对应) 成功入轨卫星数 核心载荷说明
2010-017 2010-04-27 CIS(独联体) PKMTR(普列谢茨克发射场) 1 COSMOS 2463军用卫星,国际编号2010-017A,极地轨道,主要用于电子侦察任务
2009-039 2009-07-21 CIS(独联体) PKMTR(普列谢茨克发射场) 2 两颗“宇宙”系列军用卫星,分别承担海洋监测、弹道导弹发射预警职能
2008-036 2008-07-22 DE(德国) PKMTR(普列谢茨克发射场) 1 德国合成孔径雷达试验卫星,用于民用遥感测绘任务
2008-031 2008-06-19 ORB(美国轨道科学公司) KYMTR(卡普斯京亚尔发射场) 6 5颗美国商业遥感微纳卫星+1颗俄罗斯技术试验卫星,是该火箭为数不多的商业多星发射任务
2008-014 2008-03-27 DE(德国) PKMTR(普列谢茨克发射场) 1 德国低轨通信试验卫星

除常规发射任务外,宇宙3M号还承担过多项具有战略意义的特殊任务:1968年至1982年间,该火箭多次承担反卫星试验靶星发射任务,从普列谢茨克发射“宇宙”系列靶星,配合拜科努尔发射的拦截卫星完成反卫星拦截测试,是苏联世界首套实战化反卫星系统的重要组成部分,累计参与20次反卫星试验,其中9次成功实现拦截。此外它还承担了苏联所有“国际宇宙”计划科学卫星的发射任务,累计为12个国家发射了30余颗联合研发的科学探测卫星,是冷战时期苏联航天国际合作的核心载体。2010年4月完成最后一次发射后,宇宙3M号正式退役,其任务逐步被更先进的“联盟-2”小型衍生型号、“安加拉”系列轻型运载火箭接替,但其高可靠、低成本的设计思路,至今仍影响着俄罗斯小型运载火箭的发展。

Reference Sources: Century of Flight 国家航天局 搜狗百科