肩抗美国军星大任,前无古人的氢氧火箭教主—Delta IV①

本文由ASPT-航天科普小组授权转载

Delta IV的研发背景

为了满足USAF(美国空军,United States Air Force)的NSSL(国家安全航天发射计划,National Security Space Launch)招标计划,波音公司推出了自己基于Delta-III的新产品——Delta IV运载火箭,而对手洛克希德·马丁推出了AtlasV运载火箭。最后,USAF授予了波音其中的大头,共19次发射任务(全单一共28单),而洛克希德·马丁只获得了9次发射任务。


首次发射

UTC 2002年11月20日22:39,一枚橘黄配白色的运载火箭起飞,让Delta IV家族登上了世界运载火箭的舞台。

肩抗美国军星大任,前无古人的氢氧火箭教主—Delta IV①

Delta IV Medium+(4,2)发射,成功将3.17t重的Eutelsat W5送入GTO+轨道(倾角更低、近地点更高,更有利于卫星在远地点的变轨,使其更快地进入GEO)

Delta IV Medium

肩抗美国军星大任,前无古人的氢氧火箭教主—Delta IV①

Delta IV Medium-DSCS III B-6 Mission

Delta IV Medium一共发射过3次,数据如下【排列顺序为:顺序|发射地、日期(UTC)、成功或失败、轨道、任务名称、质量、轨道高度、轨道倾角】:


【1|卡纳维拉尔】2003.03.11 成功 GTO DSCS III A-3 2733kg 235*35587km 25.5°

【2|卡纳维拉尔】2003.08.29 成功 GTO DSCS III B-6 2733kg 235*35551km 25.5°

【3|范登堡基地】2006.11.04 成功 SSO DMSP-17 1225kg 846*850km 98.77°


Delta IV Medium是Delta IV家族中发射次数最少、运载能力最低、退役时间最早的子版本运载火箭,而Delta IV家族的首飞型号也不是这个构型,而是Delta IV Medium+(4,2),而且Delta IV Medium从来没有发挥过自己的最大运力。Delta IV Medium的基本数据如下:



近地轨道运载能力(200km 28.77°):8.12t

地球同步转移轨道运载能力(1800m/s):4.21t

地球同步轨道运载能力(35786km 0°):N/A

起飞质量:257t

高度:62.5m

200km近地轨道运载比:3.16%

1800m/s地球同步转移轨道运载比:1.64%


但不幸的是,Delta IV家族天生就有比同配置火箭价格更贵的“毛病”,这也是Delta IV Medium早早退役的原因(这也是后续Delta IV退役的原因之一,其市场竞争力过小,仅Delta IV Heavy被美国政府强行保留下来发射高能量轨道载荷/大质量低轨道载荷,由于Falcon Heavy等重型新型运载火箭的问世,所以即使是Delta IV Heavy也没理由继续保留下去),其工作则交给更便宜、可靠性更好、运力更强的Atlas V 401来完成,如果有需要大空间的轻载荷,还可以选择Atlas V 501进行发射,比如质量较轻但占用空间较大的X-37B。而Delta IV Medium也没有推出RS-68A的版本。RS-68A版本的Delta IV Medium比RS-68版本的Delta IV Medium有了很大的提升,可以将1270kg的载荷直接送入地球同步轨道。

肩抗美国军星大任,前无古人的氢氧火箭教主—Delta IV①

Atlas V 401-WorldView-4 Mission 范登堡空军基地SLC-3E

肩抗美国军星大任,前无古人的氢氧火箭教主—Delta IV①

Atlas V 501-USSF-7 Mission 卡纳维拉尔角空军基地SLC-41

Delta IV Medium+(4,2)

肩抗美国军星大任,前无古人的氢氧火箭教主—Delta IV①

Delta IV Medium+(4,2)-GPS III SV-02 Mission

Delta IV Medium+(4,2)(包括RS-68A版本)是目前Delta IV家族中发射次数最多的子系列运载火箭,共发射15发,其中从2016.08.19日发射的GSSAP-3/4(USA-270/271)开始一级使用RS-68A发动机,清单如下【排列顺序为:顺序|发射地、日期(UTC)、成功或失败、轨道、任务名称、质量、轨道高度、轨道倾角】:(注释:Molniya指莫尼亚轨道,也称闪电轨道;GTO+指远地点与GTO大致相同,但近地点更高或轨道倾角更小)


【1|卡纳维拉尔】2002.11.20 成功 GTO+ Eutelsat W5 3170kg 539*35921km 13.5°

【2|卡纳维拉尔】2006.05.24 成功 GTO+ GOES-N 3199kg 6656*35173km 12.1°

【3|范登堡基地】2006.06.28 成功 Molniya NROL-22 6000kg 1111*37564km 62.4°

【4|卡纳维拉尔】2009.06.27 成功 GTO+ GOES-O 3211kg 6623*35177km 12°

【5|卡纳维拉尔】2010.03.04 成功 GTO+ GOES-P 3238kg 6623*35177km 12°

【6|卡纳维拉尔】2010.05.28 成功 MEO GPS II-F-1 1630kg 20459*20459km 55°

【7|卡纳维拉尔】2011.03.11 成功 NROL-27 其他信息未知

【8|卡纳维拉尔】2011.07.16 成功 MEO GPS II-F-2 1630kg 20430*20465 55°

【9|卡纳维拉尔】2012.10.04 成功 MEO GPS II-F-3 1630kg 20459*20459 55°

【10|卡纳维拉尔】2014.02.21 成功 MEO GPS II-F-5 1630kg 20459*20459 55°

【11|卡纳维拉尔】2014.05.17 成功 MEO GPS II-F-6 1630kg 20459*20459 55°

【12|卡纳维拉尔】2014.07.28 成功 GSSAP-1/2、Angels 其他信息未知

【13|卡纳维拉尔】2015.03.25 成功 MEO GPS II-F-9 1630kg 20459*20459 55°

【14|卡纳维拉尔】2016.08.19 成功 GSSAP-3/4 其他信息未知

【15|卡纳维拉尔】2019.08.22 成功 MTO GPS III SV-02 3705kg 1200*20187km 55°


Delta IV Medium+(4,2)是在Delta IV Medium的基础上,加装两条GEM固体助推器而形成的新Delta IV运载火箭的子版本。Delta IV Medium+(4,2)的两条GEM-60均为TVC版本,而使用RS-68A的Delta IV Medium+(4,2)只使用了一条TVC版本的GEM-60固体助推器,另一条是不具备TVC能力的GEM-60固体助推器。


Delta IV Medium+(4,2)是Delta IV系列中除Heavy外运力增长幅度最大的子型号,相比于Delta IV Medium,Delta IV Medium+(4,2)(RS-68A版本)比Delta IV Medium近地轨道运载量增长了~5t,这主要是两根助推给予的推力使火箭推重比相对更大,重力损耗减少所导致的,Delta IV Medium+(4,2)(RS-68A版本)基础数据如下:


近地轨道运载能力(200km 28.77°):13.14t

地球同步转移轨道运载能力(1800m/s):6.39t

地球同步轨道运载能力(35786km 0°):2.32t

起飞质量:323t

高度:62.5m

200km近地轨道运载比:4.07%

1800m/s地球同步转移轨道运载比:1.98%


Delta IV Medium+(5,2)

肩抗美国军星大任,前无古人的氢氧火箭教主—Delta IV①

Delta IV Medium+(5,2)-NROL-47 Mission

为了搭载体积更大,直径更大但质量却不大的航天器,Delta IV家族再添新丁——Delta IV Medium+(5,2)。Delta IV Medium+(5,2)和Delta IV Medium有着类似的遭遇,都是短命的Delta IV子版本,Delta IV Medium+(5,2)共发射过3次,且均是关于Topaz(黄玉地面成像雷达卫星)的发射,就像是为它量身定制的子版本构型一样。除第一次发射(NROL-25/Topaz-2)外,剩下两发的一级使用的发动机都是RS-68A,三次发射也都在范登堡空军基地SLC-6进行。Delta IV Medium+(5,2)的发射数据如下【排列顺序为:顺序|发射地、日期(UTC)、成功或失败、轨道、任务名称、质量、轨道高度、轨道倾角】:(注释:其中RLEO为Retrograde Low Earth Orbit,逆行近地轨道)


【1|范登堡基地】2012.04.03 成功 RLEO NROL-25 ~6000kg 1100*1100km 123°

【2|范登堡基地】2016.02.10 成功 RLEO NROL-45 ~6000kg 1100*1100km 123°

【3|范登堡基地】2018.01.12 成功 RLEO NROL-47 ~6000kg 1052*1056km 106°


Delta IV Medium+(5,2)与Delta IV Medium+(4,2)最大的区别就是整流罩和二级。Delta IV Medium+(5,2)的二级和整流罩更大更粗,但更大的二级和整流罩反而降低了Delta IV Medium+(5,2)的运力,因为二级发动机的推力、一级、助推等硬件的数据基本没有发生变化,但二级的质量增加了,这会直接导致近地轨道运载能力反而不如Delta IV Medium+(4,2)(末级与载荷的有效质量关系为1:1,而且重力损耗增加了),但好在更大的加注量,其GEO轨道的运载能力基本与Delta IV Medium+(4,2)持平,但Delta IV Medium+(5,2)的深空运载能力相对来讲就不如Delta IV Medium+(4,2)了,Delta IV Medium+(5,2)(RS-68A版本)基础数据如下:


近地轨道运载能力(200km 28.77°):11.47t

地球同步转移轨道运载能力(1800m/s):5.49t

地球同步轨道运载能力(35786km 0°):2.25t

起飞质量:332t

高度:66.4m

200km近地轨道运载比:3.45%

1800m/s地球同步转移轨道运载比:1.65%


Delta IV Medium+(5,4)

肩抗美国军星大任,前无古人的氢氧火箭教主—Delta IV①

Delta IV Medium+(5,4)-WGS-8 Mission

与Delta IV Medium+(5,2)相对应的是,Delta IV Medium+(5,4)也是一款对应性非常强的Delta IV子版本运载火箭。WGS(Wideband Gapfiller Satellite,宽带雷达通讯卫星,旨在替换DSCS-3系列卫星,DSCS-3:Defense Satellite Communications System 3,国防卫星通信系统第三代)除第一颗和第二颗外,WGS-3至WGS-10均是由Delta IV Medium+(5,4)送入SSTO,然后卫星自己消耗推进剂进入GEO的,当然,这些任务也是Delta IV Medium+(5,4)仅有的任务。Delta IV Medium+(5,4)所有的发射均在卡纳维拉尔角空军基地SLC-37B进行。任务清单如下【排列顺序为:顺序|发射地、日期(UTC)、成功或失败、轨道、任务名称、质量、轨道高度、轨道倾角】:(注释:SSTO指Super-Synchronous Transfer Orbit,超地球同步转移轨道,近地点与GTO相似,但远地点相对更高)


【1|卡纳维拉尔】2009.12.06 成功 SSTO WGS-3 5897kg 411*66847km 24°

【2|卡纳维拉尔】2012.01.20 成功 SSTO WGS-4 5988kg 439*66872km 24°

【3|卡纳维拉尔】2013.05.25 成功 SSTO WGS-5 5988kg 441*66854km 24°

【4|卡纳维拉尔】2013.08.08 成功 SSTO WGS-6 5987kg 439*66894km 24°

【5|卡纳维拉尔】2015.07.24 成功 SSTO WGS-7 5987kg 440*66838km 24.2°

【6|卡纳维拉尔】2016.12.07 成功 SSTO WGS-8 5987kg 435*44377km 27°

【7|卡纳维拉尔】2017.03.19 成功 SSTO WGS-9 5987kg 431*44290km 27°

【8|卡纳维拉尔】2019.03.16 成功 SSTO WGS-10 5987kg 433*44392km 27°


Delta IV Medium+(5,4)与Delta IV Medium+(5,2)的区别就在于固体助推器的变化。Delta IV Medium+(5,4)共有四条助推器,其中两条为TVC版本,另两条的喷管无法摆动,以控制火箭的滚转,而俯仰与偏航由RS-68(A)控制。由于推重比的进一步提升,其运力也有上涨,不过这次完全可以把Delta IV Medium+(4,2)按在地上锤了,Delta IV Medium+(5,4)(RS-68A版本)基础数据如下:


近地轨道运载能力(200km 28.77°):14.14t

地球同步转移轨道运载能力(1800m/s):7.3t

地球同步轨道运载能力(35786km 0°):3.12t

起飞质量:399t

高度:66.4m

200km近地轨道运载比:3.54%

1800m/s地球同步转移轨道运载比:1.83%


Delta IV Heavy

肩抗美国军星大任,前无古人的氢氧火箭教主—Delta IV①

Delta IV Heavy-NROL-44 Mission

Delta IV Heavy的任务与前几款子版本一样,指向性十分强大除第一次发射外,其它的发射都是电子侦察卫星或对地遥感卫星,且从第8发开始,所有的Delta IV Heavy的一级全部换为RS-68A发动机。截止2020.12月,Delta IV Heavy的发射数据如下【排列顺序为:顺序|发射地、日期(UTC)、成功或失败、轨道、任务名称、质量、轨道高度、轨道倾角】:(注释:其中第一次失败为部分失败,使用橙色标注;PSP为Parker Solar Probe)


【1|卡纳维拉尔】2004.12.21 失败 非标准GTO-GEO转移轨道 DemoSat/Microsat*2 6000kg 19029*36408km 13.48°

【2|卡纳维拉尔】2007.11.11 成功 GEO DSP-23 2386kg 35902*35902 4°

【3|卡纳维拉尔】2009.01.18 成功 GEO NROL-26 ~6000kg 轨道信息未知

【4|卡纳维拉尔】2010.11.21 成功 GEO NROL-32 ~6000kg 轨道信息未知

【5|范登堡基地】2011.01.20 成功 SSO NROL-49 质量信息未知 250*1020km 97.9°

【6|卡纳维拉尔】2012.06.29 成功 GEO NROL-15 ~6000kg 35587*35587km 0°

【7|范登堡基地】2013.08.28 成功 SSO NROL-65 ~17000kg 254*999km 97.9°

【8|卡纳维拉尔】2014.12.05 成功 非标准轨道 EFT-1 ~12000kg -20*5809km 28.77°

【9|卡纳维拉尔】2016.06.11 成功 GEO NROL-37 ~6000kg 轨道信息未知

【10|卡纳维拉尔】2018.08.12 成功 HCO PSP 685kg 无地球引力内轨道数据

【11|范登堡基地】2019.01.19 成功 NROL-71 其他信息未知

【12|卡纳维拉尔】2020.12.11 成功 GEO NROL-44 其他信息未知


未来的发射任务【排列顺序为:顺序(可能与未来实际发射顺序有冲突)|发射地、日期(UTC)、任务】:


【13|范登堡基地】2021-TBD NROL-82

【14|范登堡基地】2022-TBD NROL-91

【15|卡纳维拉尔】2022-TBD NROL-68

【16|卡纳维拉尔】2023-TBD NROL-70


作为Delta家族的老大哥,其运力相对于Delta IV Medium涨到了三倍还要多,这是CBC带来的巨大优势。但其单价相对同级别火箭更贵,这也是CBC运载火箭的老毛病了。Delta IV Heavy的基本数据如下:


近地轨道运载能力(200km 28.77°):28.79t

地球同步转移轨道运载能力(1800m/s):14.22t

地球同步轨道运载能力(35786km 0°):6.75t

起飞质量:732t

高度:71.65m+

200km近地轨道运载比:3.93%

1800m/s地球同步转移轨道运载比:1.94%

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页面更新:2024-04-21

标签:远地点   运载火箭   倾角   助推器   载荷   运力   前无古人   国军   大任   教主   轨道   顺序   火箭   高度   地球

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