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Zenit-3F(天顶-3F)又称天顶-军舰鸟,是乌克兰与俄罗斯联合研制的三级中型运载火箭,在天顶2SLB基础上加装军舰鸟SB上面级,用于将有效载荷送入地球同步轨道等轨道,2011年首飞,目前已退役。
Zenit-3F属于天顶系列运载火箭,使用Fregat-SB(军舰鸟SB)上面级,前两级与天顶系列通用,整流罩直径3.9米,起飞重量471吨,同步转移轨道运载能力4000千克,首飞于2011年1月20日,曾用于发射Elektro-L系列气象卫星、Spektr-R卫星、AngoSat 1等载荷,受俄乌冲突影响,天顶系列火箭已停产,该型号已退役。
天顶-3F(别名“天顶-军舰鸟”,型号ZENIT-3F)是乌克兰马卡罗夫南部机械制造厂与俄罗斯联合研发的中型三级运载火箭,属于天顶系列火箭的后期改进型号,核心定位为中高轨道载荷发射,其核心参数如下:
| 参数项 | 具体数值 | 备注 |
|---|---|---|
| 火箭全长 | 59.6 m | 三级构型状态 |
| 芯级直径 | 3.9 m | 与天顶系列基础型号一致 |
| 起飞重量 | 471.0 t | 包含推进剂与载荷 |
| 同步转移轨道(GTO)运载能力 | 4000.0 kg | 可适配4吨级通信卫星发射需求 |
| 级数 | 3级 | 第三级为“军舰鸟SB”上面级 |
| 首次发射时间 | 2011年1月20日 | 拜科努尔航天发射场LC-45/1工位 |
在应用场景上,天顶-3F的设计主要面向两类发射任务:第一类是地球同步轨道通信卫星发射,其4吨级的GTO运力可以覆盖中小型通信卫星的发射需求,相较于俄罗斯同期的质子-M重型火箭,天顶-3F发射成本更低,适合单颗中型商业通信卫星的专属发射任务;第二类是特殊轨道科学载荷发射,包括倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星、深空探测转移轨道载荷等,“军舰鸟SB”上面级具备多次点火能力,可满足不同轨道的高精度入轨要求。此外该火箭继承了天顶系列全自动发射的优势,支持水平总装、水平转运、自动化发射流程,发射准备周期相较于传统垂直组装火箭缩短30%以上,适合商业发射市场的快速响应需求。
天顶-3F的技术底子源自苏联时期天顶系列火箭的成熟设计,同时针对商业发射和高轨道任务进行了针对性优化,核心技术特点如下:
| 技术模块 | 具体特性 | 技术优势 |
|---|---|---|
| 一子级动力系统 | 搭载1台RD-171液氧煤油发动机,海平面推力7257kN,真空推力7903kN,支持双向矢量摆动 | RD-171是目前全球推力最大的多室液体火箭发动机之一,推重比超过80,燃烧效率达353s,高推力特性可以让火箭在起飞阶段快速突破大气层,减少重力损失 |
| 上面级系统 | 采用“军舰鸟SB”常温推进剂上面级,支持多次轨道机动点火 | 上面级可根据载荷需求调整点火次数和入轨精度,最高入轨精度偏差小于0.1°,既可以满足同步转移轨道的精准入射,也可以支持深空探测的地月转移、地火转移轨道发射需求 |
| 结构设计 | 箭体采用铝锂合金整体铣削结构,整流罩采用复合材料蜂窝夹芯设计 | 箭体结构重量占比仅为7.2%,在同级别火箭中处于领先水平,有效提升了载荷占比;整流罩最大直径3.9米,内部空间可容纳直径3.7米以内的卫星载荷,适配绝大多数商业通信卫星的尺寸需求 |
| 发射系统 | 全自动水平总装、水平转运、自动对接发射流程,发射准备周期最短14天 | 发射过程无需人员现场操作,所有流程均由预设程序控制,既提升了发射安全性,也降低了发射服务的人工成本,适合商业发射市场的高频次发射需求 |
| 推进剂选择 | 一二级使用液氧煤油环保推进剂,上面级使用偏二甲肼/四氧化二氮常温推进剂 | 一二级推进剂无腐蚀性、无毒,加注成本仅为有毒推进剂的1/5,发射后残骸对环境影响极小;上面级常温推进剂可在轨道上长期存储,最长在轨待机时间达72小时,支持多轨道多载荷部署需求 |
值得注意的是,天顶-3F的一子级技术与苏联能源号重型火箭的助推器同源,RD-171发动机的技术后续还衍生出了俄罗斯安加拉火箭使用的RD-191发动机、美国 SpaceX 猎鹰系列火箭使用的默林发动机的核心技术参考,是全球液氧煤油发动机发展的重要技术源头之一。
天顶-3F自2011年首飞至2017年完成最后一次发射,共执行4次发射任务,全部取得成功,累计将4颗卫星送入预定轨道,发射成功率100%,具体发射记录如下:
| 发射序号 | 发射时间 | 发射代码 | 发射场地 | 载荷名称 | 轨道类型 | 任务结果 | 任务备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2011年1月20日 | 2011-001 | 拜科努尔航天发射场LC-45/1工位 | 电子-L1(Elektro-L1)气象卫星 | 地球同步轨道(GEO) | 成功 | 天顶-3F首飞任务,该卫星是俄罗斯新一代静止轨道气象卫星,用于全球气象监测、灾害预警,设计寿命10年 |
| 2 | 2011年7月18日 | 2011-037 | 拜科努尔航天发射场LC-45/1工位 | 国际光谱-SG(Spektr-RG)X射线天文卫星 | 倾斜地球同步轨道(IGSO) | 成功 | 俄德联合研制的空间天文载荷,搭载eROSITA X射线望远镜,计划完成全天域X射线巡天观测,任务期间已发现超过300万个黑洞 |
| 3 | 2015年12月11日 | 2015-074 | 拜科努尔航天发射场LC-45/1工位 | 电子-L2(Elektro-L2)气象卫星 | 地球同步轨道(GEO) | 成功 | 第二颗俄罗斯静止轨道气象卫星,与电子-L1组网运行,实现对俄罗斯全境及全球80%以上区域的气象实时监测 |
| 4 | 2017年12月26日 | 2017-086 | 拜科努尔航天发射场LC-45/1工位 | ANGOSAT 1(安哥拉一号通信卫星) | 倾斜地球同步轨道(IGSO) | 成功 | 安哥拉首颗通信卫星,重量1647kg,设计寿命15年,搭载C波段和Ku波段转发器,主要为安哥拉及非洲南部区域提供电视广播、移动通信、互联网接入服务。该卫星入轨后曾短暂与地面失去联系,24小时后恢复通信,后续运行状态正常 |
2014年克里米亚事件后,俄乌航天合作全面中断,乌克兰马卡罗夫南部机械制造厂无法再向俄罗斯提供天顶火箭的箭体结构,天顶-3F的生产也随之停止,2017年的ANGOSAT 1发射成为该型号的最后一次任务。尽管发射次数较少,但100%的发射成功率证明了该型号的技术可靠性,其技术积累也为后续俄乌两国的运载火箭发展提供了重要参考。