7 * 24
多渠道服务支持
Soyuz-U Fregat是俄罗斯在联盟号U运载火箭基础上加装Fregat上面级改进而来的多用途运载火箭,可执行近地轨道、地球同步转移轨道等多种轨道发射任务,主要用于商业卫星发射及科学载荷发射,具有可靠性高、任务适应性强的特点。
Soyuz-U Fregat由联盟号U基础级和Fregat上面级组成,推进剂采用液氧/煤油组合,Fregat上面级具备多次点火能力,可满足不同轨道的发射需求,曾承担欧洲航天局火星快车号等载荷的发射任务,后续被联盟号2系列运载火箭逐步替代。
联盟号U/弗雷盖特(SOYUZ-U_FREGAT)是俄罗斯在经典联盟号U火箭基础上加装弗雷盖特上面级衍生而来的四级中型液体运载火箭,由俄罗斯进步火箭航天中心负责基础级研制,拉沃奇金纳科研生产联合体负责弗雷盖特上面级研制。该火箭既继承了联盟号系列火箭高可靠性的成熟设计,又通过上面级的灵活机动能力大幅拓展了任务适应性,其核心运载参数如下:
| 参数项 | 具体数值 |
|---|---|
| 火箭全长 | 45.2米 |
| 起飞重量 | 303.0吨 |
| 近地轨道运载能力 | 约7吨(基础级联盟号U指标) |
| 地球同步转移轨道运载能力 | 约1.8吨 |
| 大椭圆轨道运载能力 | 约1.2吨 |
| 起飞推力 | 约400吨(4台RD-117助推器+芯级RD-118发动机总推力) |
| 级数 | 4级(4助推+芯一级+芯二级+弗雷盖特上面级) |
| 推进剂类型 | 助推/芯级:液氧+煤油;弗雷盖特上面级:四氧化二氮+偏二甲肼 |
该火箭的应用场景主要围绕多轨道部署需求展开:首先是中低轨科学卫星的组网发射,可通过一箭多星的方式将数颗卫星送入同一轨道面或相邻轨道面,大幅降低星座部署成本;其次是大椭圆轨道探测卫星发射,弗雷盖特上面级具备多次点火能力,能够将探测器精准送入远地点可达数万公里的大椭圆轨道,满足磁层探测、空间环境监测等科学任务需求;此外它还可承担小型商业卫星的太阳同步轨道发射任务,上面级的高精度轨道控制能力能够保障卫星入轨精度优于1‰,满足商业卫星的轨道精度要求。由于其全箭4次发射全部成功,在2000年前后曾是俄罗斯面向国际商业发射市场的主力中型火箭之一,尤其受到欧空局等国际客户的青睐。
联盟号U/弗雷盖特的技术优势集中体现在成熟可靠的基础级设计与灵活多任务的上面级能力的结合,既保留了联盟号系列半个世纪的技术积累,又通过上面级的升级弥补了传统联盟号火箭轨道适应性不足的短板,其核心技术特点如下:
| 系统层级 | 技术特点 | 性能参数 |
|---|---|---|
| 助推/芯级系统 | 采用联盟号U经典的“五芯并联”结构,4个液体助推器与芯一级共同组成起飞级,推进剂采用环保且成本低廉的液氧煤油组合,发动机均为经过数千次发射验证的成熟型号,故障率低于0.3% | 助推器单台RD-117发动机地面推力84吨,工作时间120秒;芯一级RD-118发动机真空推力100吨,工作时间300秒;芯二级RD-0110发动机真空推力29.8吨,工作时间240秒 |
| 弗雷盖特上面级 | 采用独立模块化设计,可与多种运载火箭适配,具备双推力工作模式和多次点火能力,支持三轴稳定/自旋稳定两种姿态控制模式,可在轨自主执行多星轨道部署、轨道机动等复杂任务 | 搭载S5.92液体发动机,大推力模式推力19.85kN,真空比冲3243.8N·s/kg;小推力模式推力14kN,真空比冲3096.8N·s/kg;最多可重复点火20次,在轨工作时间最长可达900秒 |
| 星箭适配系统 | 弗雷盖特上面级最大可搭载1.2吨有效载荷,支持多星适配器安装,可同时携带最多4颗中小型卫星,通过起爆螺栓+弹簧分离机构实现卫星的低冲击分离,分离姿态误差小于0.5° | 卫星分离冲击加速度小于10g,轨道部署精度优于5km(近地点)、0.1°(轨道倾角) |
| 可靠性设计 | 全系统采用冗余设计,弗雷盖特上面级配备备份点火模块,主点火程序失败时可自动启动备份系统,基础级各分系统均有至少2套冗余备份,全箭发射可靠性达0.98 | 实际发射成功率100%(4次发射全部成功) |
值得注意的是,弗雷盖特上面级的推进剂采用可常温存储的四氧化二氮/偏二甲肼组合,无需在发射前临时加注,在轨待命时间最长可达数天,若加装太阳能帆板还可进一步延长在轨工作时间,具备执行深空探测任务的潜力。这种设计使得联盟号U/弗雷盖特不仅可以执行常规的地球轨道发射任务,还可作为小行星探测、月球探测器的运载工具,任务灵活性远超传统的三级联盟号火箭。
联盟号U/弗雷盖特的全部发射任务均集中在2000年,全年共完成4次发射,全部取得成功,累计将6颗卫星送入预定轨道,发射地点均为拜科努尔航天发射场(发射站代码TTMTR),具体发射记录如下:
| 发射序号 | 发射时间 | 发射代码 | 客户方 | 发射载荷 | 入轨卫星数 | 任务结果 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2000年2月8日 | 2000-009 | 独联体(CIS) | 军事侦察卫星 | 1 | 成功 |
| 2 | 2000年3月20日 | 2000-015 | 独联体(CIS) | 空间环境监测卫星 | 1 | 成功 |
| 3 | 2000年7月16日 | 2000-041 | 欧空局(ESA) | CLUSTER II-FM6、CLUSTER II-FM7 | 2 | 成功 |
| 4 | 2000年8月9日 | 2000-045 | 欧空局(ESA) | CLUSTER II-FM5、CLUSTER II-FM8 | 2 | 成功 |
其中最具影响力的任务是2000年7月和8月为欧空局执行的两次CLUSTER II卫星组网发射,这4颗卫星是欧空局“星簇计划”的核心探测载荷,轨道类型均为远地点19万公里、近地点2万公里的大椭圆轨道,主要用于探测地球磁层的三维结构,研究太阳风与地球磁层的相互作用过程。这两次发射成功后,4颗CLUSTER II卫星与中国“双星计划”的两颗探测卫星配合,实现了人类历史上首次对地球空间的六点立体探测,为研究磁层空间暴、空间天气预报提供了大量关键数据,至今仍是空间物理领域最重要的探测任务之一。
联盟号U/弗雷盖特作为联盟号系列向多任务商业发射转型的过渡型号,在2000年完成全部4次任务后停止使用,其技术被后续的联盟号2系列火箭继承。该火箭的成功验证了弗雷盖特上面级与联盟号基础级的适配性,为后续联盟号2/弗雷盖特火箭承担全球商业发射任务、甚至在法属圭亚那太空中心执行国际发射任务奠定了技术基础。其100%的发射成功率也充分证明了该构型的可靠性,成为俄罗斯航天在21世纪初商业发射市场的重要技术储备。