擎天神五号运载火箭的介绍

1、演变历史
擎天神五号运载火箭为擎天神系列运载火箭中最新的型号，其技术来自早期的擎天神二号运载火箭，主要则是擎天神三号运载火箭，大部分的推进系统，电子设备及火箭结构有沿袭早期火箭，有些则是小幅修改。外观上最明显的修改为第一节的燃料槽，不再使用10呎直径的不锈钢硬式壳槽，亦不用的有中央隔壁的“气球”结构，也不再用“一节半”的技术（于发射至进入轨道途中将三颗引擎中的两颗丢弃），擎天神五号运载火箭则使用类似泰坦系列运载火箭及航天飞机外部燃料槽的12.5呎直径铝合金锻接燃料槽。

2、发射地点
擎天神五号运载火箭属于美国空军的改进型一次性运载火箭（EELV）的一部分，不可重复使用代表此种运载火箭只能使用一次。发射地点在卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台，另外位于西岸的范登堡空军基地3号发射台在未来将会发射极地轨道的卫星。

3、技术诸元
第一节
擎天神五号系列运载火箭主引擎为俄罗斯的RD-180引擎，第一节为新研发的公共助推核心（CCB），最多可以捆绑式加装五枚航空喷气公司制造的固态辅助火箭，标准核心火箭直径为3.8米（12.5呎），长32.5米（106.6呎），可填装284,450公斤（627,105磅）的液态氧及煤油，标准核心火箭的推进时间约4分钟,俄罗斯的RD-180引擎于发射时提供推力约4百万牛顿(860,000磅),飞行中产生的最大推力可达4.152百万牛顿。

第二节
第二节的半人马座火箭有加压燃料槽使之稳固，并使用低温燃料（液态氢或液态氧），擎天神五号运载火箭的第二节直径为1.68米（5.5呎），所使用引擎为一颗或两颗普拉特&惠特尼RL10A-4-2火箭引擎（Pratt & Whitney RL10A-4-2 engines），每颗引擎产生99.2千牛顿（22,300磅）。改良RL10A-4-2火箭引擎外型是增加第二节的操作性能和可靠程度，另外惯性航行装置（inertial navigation unit，INU）也装在半人马座火箭上,让擎天神五号运载火箭和半人马座火箭可以稳定的飞行，也控制擎天神运载火箭和半人马座火箭的燃料槽压力及燃料使用量，半人马座火箭的引擎也可以在真空中点燃，可将人造卫星送入低地球轨道，进入低地球轨道后，可形成椭圆的地球同步轨道（GTO），再经过第三次点火，即可从椭圆的地球同步轨道转为圆形的地球同步轨道（GEO）。半人马座火箭有着高燃烧比率（燃料燃烧完全比率），所以可以搭配各种不同的重量的末端节，也可以用来作商业运载火箭，将人造卫星放置在较远的轨道。
在擎天神五号运载火箭第一次发射之前，有许多系统已经升级或增强了，例如容错惯性飞行装置（Fault Tolerant INU，FTINU）可增加擎天神系列运载火箭的可靠性。

酬载舱（整流罩）
擎天神五号运载火箭有两种常用的酬载舱（整流罩）。第一种是典型4米直径的酬载舱，从擎天神二号运载火箭开始使用，属于标准和较纤细的酬载舱（参见擎天神五号运载火箭第4次发射Inmarsat 4-F1卫星）第二种是洛克希德马丁公司所研发的加大型5米直径（实际上是4.57米直径）酬载舱，建造地点则为位在瑞士的Contraves太空（现为Oerlikon太空）。Contraves太空所制的整流罩使用复合材料，此复合材料在早期的运载火箭的整流罩即使用过，不须在另寻新的材质。第三种则是加长版的酬载舱，是用来运载擎天神五号重型运载火箭的酬载物。前两种酬载舱是用来酬载擎天神五号500型运载火箭。在2008年4月14日，擎天神五号运载火箭运载了此系列最重的酬载进入轨道──6648公斤（14625磅）的电信通讯卫星，是由太空系统/帕洛亚托眼端，加利福尼亚（Space Systems/Loral of Palo Alto, CA）。

4、发射记录
从2002年8月的第一次发射到2008年3月间的12次发射中，擎天神五号运载火箭有几近完美的成功率，但于2007年6月15日发射NRO L-30卫星的航班中，因第二节的半人马座火箭引擎提早关闭，而必须放弃酬载物－两颗海洋监测卫星－较预期轨道低[3]，然而，买主国家级侦查部（National Reconnaissance Office）认为此次任务是成功的，而此事故也经过彻底的调查。于此次些微失败后，擎天神五号运载火箭已有四次发射成功纪录。
2007年活门异常

擎天神五号运载火箭目前唯一一次失败是在2007年6月15日，第二节的半人马座火箭引擎提早关闭──导致两颗NRO L-30海洋监测卫星进入比原本预定的轨道低。这次发射失败是因为一个漏气的活门。更换新型活门延迟了下一次的擎天神五号运载火箭的发射日期。
制表日期: 2007年6月
发射日期火箭型号发射编号发射地点酬载卫星酬载卫星种类轨道结果备注

2002-2004
2002年8月21日擎天神五号401型运载火箭 AV-001 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台火鸟6号卫星商业通信卫星 GSO轨道成功首次擎天神五号运载火箭发射
2003年5月13日擎天神五号401型运载火箭 AV-002 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台 Hellas Sat或HellasSat 2号人造卫星商业通信卫星 GSO轨道成功
2003年7月17日擎天神五号521型运载火箭 AV-003 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台 Rainbow 1号人造卫星商业通信卫星 GSO轨道成功首次擎天神五号500型运载火箭发射
2004年12月17日擎天神五号521型运载火箭 AV-005 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台 AMC 16 商业通信卫星 GSO轨道成功

2005-2008
2005年3月11日擎天神五号431型运载火箭 AV-004 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台 Inmarsat 4-F1 商业通信卫星 GSO轨道成功
2005年8月12日擎天神五号401型运载火箭 AV-007 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台火星侦察轨道器火星卫星逃脱轨道成功擎天神五号运载火箭首次为美国国家航空航天局发射卫星
2006年1月19日擎天神五号551型运载火箭 AV-010 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台新视野号冥王星及科伊伯带逃脱轨道成功首次使用第三节，第三节为波音公司制造的Star 48B火箭引擎。
2006年4月20日擎天神五号411型运载火箭 AV-008 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台 ASTRA 1KR人造卫星商业通信卫星 GSO 成功擎天神五号运载火箭首次帮ILS发射商业通信卫星
2007年3月8日擎天神五号401型运载火箭 AV-013 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台太空测试-1卫星(Space Test Program-1) 第六枚军事收寻卫星低地球轨道成功 FalconSAT-3卫星
2007年6月15日擎天神五号401型运载火箭 AV-009 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台国家级侦查部NRO L-30R人造卫星(NOSS-4-3A & B人造卫星) 两颗国家级侦查部的侦查卫星低地球轨道第二节火箭引擎异常擎天神五号运载火箭首次为国家级侦查部发射卫星
2007年10月11日擎天神五号421型运载火箭 AV-011 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台 Wideband Global SATCOM system(WGS)SV-1人造卫星军事通信卫星地球同步轨道成功
2007年12月10日擎天神五号401型运载火箭 AV-015 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台国家级侦查部NRO L-24人造卫星国家级侦查部侦察卫星 Molniya轨道成功
2008年3月13日擎天神五号411型运载火箭 AV-006 范登堡空军基地SLC-3E发射台国家级侦查部NROL-28人造卫星国家级侦查部侦察卫星 Molniya轨道成功擎天神五号运载火箭首次从范登堡空军基地发射
2008年4月14日擎天神五号421型运载火箭 AV-014 卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台 ICO G1卫星商业通信卫星地球同步轨道成功擎天神五号运载火箭最重的酬载卫星

5、未来展望
擎天神五号重型运载火箭（又称重型运载火箭）从接到订单到整台运载火箭成形需要30个月[6]。擎天神五号重型运载火箭使用三枚标准核心火箭，可以酬载最重的太空船。擎天神五号重型运载火箭大概95%的硬件设备都从现在擎天神五号运载火箭的单枚标准核心火箭取得。
标准型4米直径的整流罩是会整个包覆酬载物，但第二节半人马座火箭会暴露在外。
由Contraves公司制造的整流罩可以完全包覆酬载物和第二节半人马座火箭。

6、衍生型
每台擎天神五号运载火箭有三个位数来表示其运载火箭的设计结构。第一个位数代表酬载舱的直径，以米表示，数字不是4就是5。第二个位数代表固态辅助火箭的数量，这些固态辅助火箭装在擎天神五号运载火箭的第一节上，如果所使用的酬载舱直径为4米，可装0到3枚固态辅助火箭；如果所使用的酬载舱直径是5米，可装0到5枚固态辅助火箭。第三个位数是半人马座火箭上的RL10A-4-2火箭引擎的数量，不是一枚就是二枚。单颗半人马座火箭引擎（Single-engine Centaurs，SEC）单位时间使用燃料较少，推进时间较久，所以运载到达地球同步轨道（GEO）的人造卫星和逃脱地球轨道；双颗半人马座火箭引擎（Dual engine Centaurs，DEC）则将人造卫星送至低地球轨道。
例如擎天神五号552型运载火箭代表酬载舱直径为5米，有五枚固态辅助火箭和两颗半人马座火箭引擎。另一个例子，擎天神五号431型运载火箭的酬载舱的直径为4米，三枚固态辅助火箭和一颗半人马座火箭引擎。
在2006年9月，洛克希德马丁公司和Bigelow太空喷气公司签定一纸合约，让擎天神五号运载火箭成为载人火箭，进入潜在的太空旅游市场。
衍生型酬载舱(整流罩) 辅助火箭第二节低地球轨道运载能力地球同步轨道运载能力发射次数
擎天神五号401型运载火箭 4 米 - 单颗半人马座火箭引擎 - 4951 公斤 6
擎天神五号402型运载火箭 4 米 - 双颗半人马座火箭引擎 12500 公斤 - 0
擎天神五号411型运载火箭 4 米 1 单颗半人马座火箭引擎 - 5951 公斤 1
擎天神五号421型运载火箭 4 米 2 单颗半人马座火箭引擎 - 6832 公斤 2
擎天神五号431型运载火箭 4 米 3 单颗半人马座火箭引擎 - 7642 公斤 1
擎天神五号501型运载火箭 5 米 - 单颗半人马座火箭引擎 - 3971 公斤 0
擎天神五号502型运载火箭 5 米 - 双颗半人马座火箭引擎 10300 公斤 - 0
擎天神五号511型运载火箭 5 米 1 单颗半人马座火箭引擎 - 5271 公斤 0
擎天神五号512型运载火箭 5 米 1 双颗半人马座火箭引擎 12050 公斤 - 0
擎天神五号521型运载火箭 5 米 2 单颗半人马座火箭引擎 - 6287 公斤 2
擎天神五号522型运载火箭 5 米 2 双颗半人马座火箭引擎 13950 公斤 - 0
擎天神五号531型运载火箭 5 米 3 单颗半人马座火箭引擎 - 7202 公斤 0
擎天神五号532型运载火箭 5 米 3 双颗半人马座火箭引擎 17250 公斤 - 0
擎天神五号541型运载火箭 5 米 4 单颗半人马座火箭引擎 - 7982 公斤 0
擎天神五号542型运载火箭 5 米 4 双颗半人马座火箭引擎 18750 公斤 - 0
擎天神五号551型运载火箭 5 米 5 单颗半人马座火箭引擎 - 8672 公斤 1
擎天神五号552型运载火箭 5 米 5 双颗半人马座火箭引擎 20050 公斤 - 0
擎天神五号重型-1运载火箭 5 米 2 枚标准核心火箭单颗半人马座火箭引擎 - 13605 公斤 0
擎天神五号重型-2运载火箭 5 米 2 枚标准核心火箭双颗半人马座火箭引擎 25000 公斤 - 0

7、参考资料
ULA data sheets
Atlas - Yesterday, Today and Tomorrow
1^ Gunter's Space Page - Atlas V (401)
2^ Telecommunication Satellite Launches With Heavy Payload - Science News | Science & Technology | Technology News
3^ NRO Shortfall May Delay Upcoming ULA Missions．Aviation Week．
54^ NRO Shortfall May Delay Upcoming ULA Missions．Aviation Week．
6^ Faulty valve pushes back Atlas 5 launch．Florida Today．
8^ Gaskill, Braddock．《Human Rated Atlas V for Bigelow Space Station details emerge》，2007年1月31日．