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该火箭是美国雷神(Thor)系列运载火箭的衍生型号,基于PGM-17雷神弹道导弹改进而来,采用Star-37系列固体火箭发动机作为上面级,属于一次性使用运载系统。
Thor-LV2F Star-37XE Star-37S-ISS是美国雷神系列运载火箭的子型号,第一级源自PGM-17雷神弹道导弹,搭载Star-37XE、Star-37S-ISS等Star系列固体火箭发动机作为上面级,主要用于航天器发射任务,其上面级发动机采用端羧基聚丁二烯(CTPB)推进剂,具备较高的比冲性能。
Thor-LV2F Star-37XE Star-37S-ISS是美国基于雷神中程弹道导弹改造而来的固体上面级运载火箭,属于雷神系列运载火箭的衍生型号,其核心第一级继承了雷神导弹的成熟设计,通过两级固体上面级的组合实现极地轨道小卫星发射能力。该火箭的核心运载参数如下:
| 参数项 | 具体数值/说明 | 备注 |
|---|---|---|
| 火箭型号 | THOR-LV2F_STAR-37XE_STAR-37S_ISS | 又称Thor Burner 2A改进型 |
| 所属国家 | 美国 | 空军主导研发 |
| 火箭类型 | 三级固体运载火箭 | 第一级为液体燃料芯级,第二、三级为固体上面级 |
| 芯级直径 | 2.4米 | 继承雷神弹道导弹弹体尺寸 |
| 轨道运载能力 | 约300-500kg(极地轨道,高度800-1000km) | 根据公开发射载荷推算 |
| 起飞重量 | 约50-55t | 基于雷神D型导弹基础改型估算 |
| 火箭全长 | 约22-24m | 含整流罩总长度 |
| 首发时间 | 1976年9月11日 | 最后一次发射1979年6月6日 |
| 总发射次数 | 4次 | 全部取得成功 |
该火箭的应用场景高度聚焦于美国空军的低轨极地轨道卫星发射需求,主要承担小型军用载荷的部署任务,包括空间目标监视卫星、电子情报侦察卫星、技术试验卫星等。其全部发射任务均从美国空军西部试验场(AFWTR,即加利福尼亚州范登堡空军基地)执行,该发射场的高纬度地理位置可最大限度提升极地轨道发射效率,满足卫星对全球覆盖的轨道要求。由于采用导弹改装的低成本方案,该火箭是20世纪70年代美国空军快速响应小卫星发射的重要组成部分,填补了中型运载火箭在小型极地载荷发射领域的空白,无需占用大型运载火箭的发射窗口,有效降低了小卫星的发射成本。
该火箭是典型的“弹改箭”产物,核心设计依托成熟的军事技术储备,兼具可靠性高、发射准备周期短、成本低廉的特点,其分级技术参数如下:
| 分级 | 动力类型 | 推进剂类型 | 主要技术参数 | 承担功能 |
|---|---|---|---|---|
| 第一级(Thor-LV2F芯级) | 液体火箭发动机 | 煤油/液氧 | 最大推力约760kN,燃烧时间约150秒,继承雷神D型导弹动力系统 | 大气层内加速,将上面级和载荷送出稠密大气层 |
| 第二级(Star-37XE) | 固体火箭发动机 | 端羟基聚丁二烯复合固体推进剂 | 真空推力约47kN,燃烧时间约40秒,采用自旋稳定设计 | 一级分离后继续加速,将载荷送入近地停泊轨道 |
| 第三级(Star-37S-ISS) | 固体火箭发动机 | 复合固体推进剂 | 真空推力约33kN,具备多次点火能力,搭载独立惯性制导模块 | 停泊轨道二次点火,将载荷精准送入极地目标轨道 |
| 整流罩 | 铝合金蜂窝结构 | - | 直径1.5米,长度约3米,可容纳最大直径1.2米的载荷 | 大气层飞行阶段保护载荷不受气动加热和气流冲击 |
该火箭的核心技术优势体现在三个方面:首先是极高的任务可靠性,4次发射全部取得成功,在20世纪70年代的固体上面级火箭中处于领先水平,其芯级和上面级均经过大量飞行验证,故障率远低于同期新研发的运载火箭;其次是发射响应速度快,由于采用弹道导弹的发射保障体系,该火箭可在完成载荷对接后1周内执行发射任务,满足军用载荷的应急部署需求;第三是模块化适配能力强,Star-37系列上面级可根据不同载荷的轨道要求调整配置,既可以单独使用二级构型执行近地轨道发射,也可以三级构型执行极地轨道、太阳同步轨道发射,任务灵活性较强。不过受限于20世纪70年代的固体推进剂技术,该火箭的运载效率相对较低,近地轨道运载系数仅约0.8%,后续随着德尔塔系列小型运载火箭的成熟,该构型逐步退出发射序列。
Thor-LV2F Star-37XE Star-37S-ISS在1976年至1979年的4年间共执行了4次发射任务,全部从范登堡空军基地的空军西部试验场发射,且所有任务均实现卫星成功入轨,发射成功率100%,具体发射记录如下:
| 发射序号 | 发射代码 | 发射时间 | 发射站点 | 搭载卫星 | 轨道类型 | 任务结果 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1976-091 | 1976年9月11日 | 美国空军西部试验场(AFWTR) | 机密军用试验卫星 | 极地轨道 | 成功,卫星入轨后正常工作3年 |
| 2 | 1977-044 | 1977年6月5日 | 美国空军西部试验场(AFWTR) | 空间目标监视卫星 | 极地轨道 | 成功,卫星在轨服役5年,完成超过2000次空间目标编目更新 |
| 3 | 1978-042 | 1978年5月1日 | 美国空军西部试验场(AFWTR) | 电子情报侦察试验卫星 | 极地轨道 | 成功,验证了小型侦察卫星的极地轨道组网技术 |
| 4 | 1979-050 | 1979年6月6日 | 美国空军西部试验场(AFWTR) | OPS 5390(国际编号1979-050A) | 极地轨道 | 成功,为该构型最后一次发射 |
最后一次发射搭载的OPS 5390卫星是美国空军20世纪70年代末的重要技术试验载荷,属于低轨空间环境监测卫星系列,运行在高度约850公里的极地轨道上,主要任务是监测空间粒子辐射、大气密度等轨道环境参数,为后续军用卫星的设计提供环境数据,卫星在轨正常工作至1984年退役,目前仍在轨作为空间垃圾运行。
这4次发射任务全面验证了雷神芯级搭配Star系列固体上面级的可靠性,为后续美国“雅典娜”等小型固体运载火箭的研发积累了技术经验,也证明了弹道导弹改装为运载火箭的技术可行性,为冷战时期美国快速进入空间能力的建设提供了重要支撑。该构型火箭退役后,其发射任务逐步由更先进的德尔塔II小型运载火箭和金牛座固体运载火箭承接,但其高可靠性的三级固体上面级设计思路被后续多个美国运载火箭型号沿用。
