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阿特拉斯5号(501)是美国联合发射联盟运营的宇宙神5号系列中型运载火箭的500系子型号,采用5米直径整流罩、无固体助推器、单台半人马座上面级发动机的配置,主要用于发射美国军用载荷、政府非军用载荷及商业卫星,发射可靠性高。
阿特拉斯5号(501)属于宇宙神5号500系列运载火箭,型号命名中首位5代表使用5米级整流罩,第二位0代表无捆绑固体助推器,第三位1代表半人马座上面级配备1台RL10C-1发动机。第一级采用通用核心推进器(CCB),配备单台俄制RD-180液氧煤油发动机,推力约390吨;第二级为半人马座上面级,采用液氢液氧推进剂,推力约10吨。近地轨道运力8.21吨,地球同步转移轨道运力3.78吨,单次发射费用约1.2亿美元,具有高可靠性的特点。
阿特拉斯5号(501)(又名宇宙神5号、擎天神5号,型号ATLAS-5-501)是美国洛克希德·马丁公司研制、联合发射联盟(ULA)运营的中型运载火箭,属于阿特拉斯5号系列的无固体助推器构型。其核心运载参数如下:
| 参数类别 | 具体数值 | 备注 |
|---|---|---|
| 火箭全长 | 58.3 m | 全箭整流罩闭合状态长度 |
| 芯级直径 | 3.81 m | 一级采用RD-180发动机舱段直径 |
| 整流罩直径 | 5.4 m | 501构型标准载荷整流罩尺寸 |
| 起飞重量 | 334.78 t | 无固体助推器构型标准起飞质量 |
| 近地轨道(LEO)运载能力 | 约9.8 t | 200公里高度、28.5度倾角轨道 |
| 地球同步转移轨道(GTO)运载能力 | 约4.75 t | 标准GTO轨道(近地点200公里、远地点35786公里) |
| 太阳同步轨道(SSO)运载能力 | 约4.2 t | 800公里高度、98度倾角轨道 |
作为高可靠性中型运载火箭,阿特拉斯5号(501)的应用场景覆盖民用航天、商业组网、军事载荷三大领域:在民用科研任务中,它曾承担NASA行星科学探测器、地球观测卫星的发射工作,4.75吨的GTO运力恰好适配中型科学载荷的发射需求;商业航天领域,该构型是亚马逊柯伊伯低轨宽带星座初期部署的核心运力,单次可携带2-3颗柯伊伯试验卫星入轨,其99.7%的全系列发射成功率为商业星座组网提供了稳定的发射服务;军事载荷发射方面,它多次执行美国国家侦察局(NRO)的绝密间谍卫星发射任务,无固体助推器的构型飞行过程震动更小,适配高精密侦察载荷的发射要求。
阿特拉斯5号(501)采用两级液体运载火箭构型,核心技术继承自阿特拉斯系列火箭的成熟设计,同时针对中型载荷发射需求进行了构型优化,主要技术特点如下:
| 系统组成 | 技术参数 | 核心特点 |
|---|---|---|
| 一子级 | 采用俄罗斯动力机器公司研制的RD-180液氧煤油发动机,海平面推力390吨,比冲311秒,燃烧时间约240秒 | 双燃烧室双喷嘴设计,推力调节范围可达47%-100%,可根据载荷需求优化飞行轨道,发射准备时间仅需12小时,远短于同级别运载火箭的数周准备周期 |
| 二子级 | 采用1台RL10A-4-2液氢液氧发动机,真空推力99.2千牛,比冲449秒,具备多次点火能力 | 上面级可在太空多次启动,满足不同轨道载荷的部署需求,液氢液氧推进剂组合的高比冲特性大幅提升了高轨运载效率 |
| 整流罩 | 采用直径5.4米的复合材料整流罩,长度约20.7米,内部容积超过70立方米 | 载荷容纳空间大,可适配各类形状的卫星及多星分配器,复合材料结构重量比金属整流罩降低30%,有效提升了运载能力 |
| 构型设计 | 无固体火箭助推器,两级全液体动力构型 | 飞行过程中无助推器分离环节,降低了结构复杂度和分离故障风险,全箭飞行震动峰值小于1.5g,适配对力学环境要求苛刻的精密载荷 |
| 可靠性设计 | 采用冗余控制系统、故障检测与隔离系统 | 阿特拉斯5号全系列截至2023年10月实现99次连续发射成功,501构型8次发射全部成功,任务成功率达100% |
值得注意的是,由于2022年后俄罗斯停止向美国供应RD-180发动机,阿特拉斯5号系列火箭的生产已进入收尾阶段,剩余库存火箭将在2030年前全部发射完毕,后续将由ULA的火神半人马座火箭替代。阿特拉斯5号(501)作为该系列中无助推器的基础构型,凭借极致的可靠性和成本控制,成为库存火箭中商业发射任务的首选,目前亚马逊已订购8枚该构型火箭用于柯伊伯星座的初期组网。
阿特拉斯5号(501)构型自2010年4月首次亮相以来,截至2023年10月共执行8次发射任务,全部取得成功,累计将33颗卫星送入预定轨道,最近5次发射记录如下:
| 发射代码 | 发射时间 | 发射站点 | 发射载荷 | 入轨卫星数量 | 任务意义 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2023-154 | 2023-10-06 | 卡纳维拉尔角太空军基地(AFETR) | KUIPER-P2、KUIPER-P1 | 2 | 亚马逊柯伊伯星座的首次技术验证发射,两颗试验卫星进入590公里高度低轨,验证了卫星平台、通信载荷的在轨工作能力,拉开了柯伊伯星座3236颗卫星组网的序幕 |
| 2020-029 | 2020-05-17 | 卡纳维拉尔角太空军基地(AFETR) | X-37B空天飞机及2颗伴随试验卫星 | 3 | 美国空军X-37B空天飞机的第六次飞行任务,首次搭载服务舱扩展试验载荷,在轨运行时间超过908天,完成了多项空间技术试验 |
| 2015-025 | 2015-05-20 | 卡纳维拉尔角太空军基地(AFETR) | 美国海军移动用户目标系统卫星(MUOS-3)及10颗立方体星 | 11 | 美军第三代窄带战术通信卫星系统的第三颗组网星,为美军及盟军提供全球范围的移动通信服务,10颗立方体星包含大学科研、技术验证等多类载荷 |
| 2013-072 | 2013-12-06 | 范登堡空军基地(AFWTR) | NROL-39绝密侦察卫星及13颗立方体星 | 13 | 美国国家侦察局的雷达成像侦察卫星发射任务,卫星进入太阳同步轨道,可实现全球高分辨率雷达成像,13颗立方体星包含NASA的地球观测试验载荷 |
| 2012-071 | 2012-12-11 | 卡纳维拉尔角太空军基地(AFETR) | 美国国家航空航天局X-37B空天飞机(OTV-3) | 1 | X-37B空天飞机的第三次飞行任务,在轨运行674天,验证了可重复使用航天运载器的长期在轨运行能力 |
从任务分布来看,阿特拉斯5号(501)的发射任务兼顾了军事、民用、商业三大领域,100%的发射成功率使其成为美国航天发射市场中中型载荷的优先选择。随着RD-180发动机的断供,剩余的阿特拉斯5号火箭将主要承担已签订合同的政府和商业发射任务,预计2029年前完成全部发射后正式退役,其在中型运载火箭领域的市场地位将逐步被可重复使用火箭替代。
