基本信息
制造商 联合发射联盟(ULA)
研制单位 洛克希德·马丁公司
火箭类型 中型运载火箭
级数 两级
首飞时间 2002年8月21日
发射次数 3 次
技术参数
火箭高度 约58.3米
起飞质量 590吨
运载能力
9,800 kg
LEO 运力
4,750 kg
GTO 运力
简介

宇宙神-5(Atlas-5)是美国为改进型一次性使用运载火箭项目研制的两级运载火箭,431为该系列的中型构型,配备3枚固体火箭助推器、4米直径整流罩和1台RL-10二级发动机,具有可靠性高、发射准备时间短的特点,可执行近地轨道、地球同步转移轨道等多种发射任务。

Atlas-5(431)是阿特拉斯5系列火箭的中型构型,核心一级采用俄罗斯研制的RD-180液氧煤油发动机,配备3枚GEM-63固体火箭助推器,二级采用单台RL-10系列液氢液氧发动机,整流罩直径4米,主要用于发射中型卫星及深空探测器,整体性能稳定,任务成功率高。

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运载参数和应用场景

宇宙神-5(431)是美国洛克希德·马丁公司主导研制的中型运载火箭,属于宇宙神5系列400子系列的高运力构型,全箭总长58.3米,起飞重量590吨,芯级直径3.81米,是美国改进型一次性运载火箭(EELV)计划的重要成果,主要面向中高轨道商业通信卫星、政府载荷发射需求,兼具经济性和高可靠性。该型火箭的核心运载参数如下:

参数类别 具体指标 备注
近地轨道(LEO)运载能力 约12.5吨 参考400系列3枚助推构型运力范围,适配低轨中型卫星部署
地球同步转移轨道(GTO)运载能力 约6.8吨 可承载主流商业通信卫星进入标准转移轨道
地球静止轨道(GEO)直接入轨能力 约3.8吨 依托半人马座上面级多次启动能力,可将卫星直接送入定点轨道
整流罩直径 4米 400系列标准配置,可容纳常规尺寸通信卫星
起飞推力 约7531千牛 由1台RD-180芯级发动机+3枚AJ-60A固体助推器共同提供
发射准备周期 15-21天 发射场工位停留仅需2天,任务响应速度优于前代大力神4、宇宙神2AS等火箭

作为400系列中捆绑3枚固体助推的构型,宇宙神-5(431)的应用场景高度聚焦中高轨道发射需求:首先是商业通信卫星发射,其GTO运力完全匹配上世纪末至21世纪初研制的6-7吨级商业通信卫星需求,可支持单颗大型通信卫星直接入轨,大幅降低卫星自身变轨燃料消耗,延长卫星在轨使用寿命;其次可承担政府民用载荷发射,包括气象卫星、空间科学探测卫星等,满足NASA、NOAA等机构的中高轨任务需求;此外该构型也具备一定的国家安全载荷发射潜力,可适配中等重量的军用通信、预警卫星,是宇宙神5系列兼顾商业和政府任务的典型构型。

技术特点

宇宙神-5(431)沿用了宇宙神5系列模块化、高可靠性的设计思路,整体采用两级半构型,由芯一级、3枚固体助推器、半人马座上面级和4米直径整流罩组成,核心技术特点兼顾动力性能、成本控制和任务灵活性,其各模块核心参数如下:

结构模块 核心参数 技术特点
固体助推器 单枚推力1234.8千牛,工作时间97.6秒,推进剂为HTPB,干重4.81吨,全重49.34吨 采用洛克达因AJ-60A固体助推器,3枚并联可在起飞阶段提供额外3704千牛推力,大幅提升起飞推重比,缩短低空飞行时间,降低重力损失
芯一级 直径3.81米,长度32.46米,加注284吨煤油/液氧推进剂,干重21.05吨,搭载1台RD-180发动机 RD-180发动机为俄罗斯研制的双室液氧煤油发动机,海平面推力3827千牛,真空比冲337.8秒,推重比高、燃烧稳定性好,是宇宙神5系列高可靠性的核心保障,也是该系列区别于其他美国运载火箭的标志性特征
半人马座上面级 直径3.05米,长度12.68米,加注20.83吨液氢/液氧推进剂,搭载1台RL10A-4-2发动机 RL10系列氢氧发动机真空比冲可达449秒,具备多次启动能力,可支持复杂轨道机动,满足GEO直接入轨、多轨道部署等任务需求,上面级集成了基于环形激光陀螺仪的惯性导航系统、1750A处理器飞控系统,轨道注入精度优于0.05°
整流罩 直径4米,采用复合材料蜂窝结构 重量轻、刚度高,可在大气层飞行阶段保护载荷不受气动热和气动力影响,4米直径适配多数常规商业卫星尺寸,相比5米整流罩构型进一步降低了发射成本

该构型的技术优势还体现在成本控制和任务适应性上:全箭模块化设计使得零部件通用性超过80%,生产周期仅15个月,单次发射成本约8000万美元,相比同运力的欧洲阿里安5、日本H-2A火箭低15%-20%;同时采用水平总装、垂直转运的发射流程,发射场操作时间仅需2天,可快速响应发射任务需求。全箭设计可靠性达0.98,在3次实际发射任务中全部取得成功,是宇宙神5系列中可靠性表现最优的构型之一。

发射历史和重要任务

宇宙神-5(431)的全部发射任务均在卡纳维拉尔角空军基地东部靶场(AFETR)SLC-41工位实施,从2005年首飞到2016年完成最后一次任务,11年间共执行3次发射,全部取得成功,累计将3颗重型通信卫星送入预定轨道,其具体发射记录如下:

发射时间 发射代码 载荷名称 所属方 轨道类型 任务结果 任务意义
2005年3月11日 2005-009 Inmarsat-4 F1 国际海事卫星组织(Inmarsat) GEO 成功 该型火箭首次发射任务,也是国际海事卫星组织第四代通信卫星的首星,卫星重量约5950公斤,入轨后定点于西经15.5°,为欧洲、非洲、中东地区提供宽带移动通信服务,验证了431构型运载重型GEO卫星的能力
2009年11月23日 2009-064 Intelsat 14 国际通信卫星组织(ITSO) GEO 成功 卫星重量约5660公斤,入轨后定点于西经45°,为美洲、欧洲和非洲地区提供高清电视转播、宽带通信服务,同时搭载了美国国防部的IP路由试验载荷,是商业卫星搭载军用载荷的典型合作任务
2016年12月18日 2016-079 EchoStar 19 美国回声星公司 GEO 成功 该型火箭的最后一次发射任务,卫星重量约6700公斤,是当时全球运力最强的高通量通信卫星之一,搭载超过50个Ka波段转发器,总容量达220Gbps,入轨后为北美地区提供家庭卫星宽带服务,单星服务能力覆盖超过150万用户,验证了431构型的最大运载能力边界

这三次发射任务全部瞄准商业高轨通信卫星市场,充分发挥了该构型在中高轨运载能力上的性价比优势,也成为宇宙神5系列商业发射服务的典型代表。随着后续更大运力的500系列构型逐步成熟,以及商业卫星重量持续增长,431构型在完成2016年的EchoStar 19发射任务后不再执行新任务,其市场定位被运力更强的宇宙神5-551构型取代,但其高可靠性和任务成功率为宇宙神5系列积累了良好的商业口碑,也为后续ULA火神火箭的模块化设计提供了技术参考。截至2024年,宇宙神5系列已完成超过100次发射任务,成为美国航天史上服役时间最长、可靠性最高的现役运载火箭之一,而431构型作为该系列早期验证成熟构型的重要分支,为整个系列的商业成功奠定了基础。

参考来源: 腾讯网 卫星百科 国家航天局 卫星百科
图片展示
宇宙神-5(431)运载火箭
型号演进
历史型号 阿特拉斯3型运载火箭
当前型号 宇宙神-5(431)运载火箭