2015年國(guó)外航天運(yùn)載器發(fā)展回顧

曲 晶，龍雪丹

（北京航天長(zhǎng)征科技信息研究所，北京，100076）

2015年國(guó)外航天運(yùn)載器發(fā)展回顧

曲 晶，龍雪丹

（北京航天長(zhǎng)征科技信息研究所，北京，100076）

對(duì)2015年國(guó)外航天運(yùn)載器的發(fā)射情況與研制進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)和概括，并對(duì)該領(lǐng)域的重大熱點(diǎn)事件進(jìn)行綜述和分析，最后對(duì)各國(guó)2016年的發(fā)展進(jìn)行展望。

運(yùn)載器；航天發(fā)射；2015年

0 引 言

2015年，全球共執(zhí)行86次航天發(fā)射（見(jiàn)附表1），與2014年92次相比略有下降。

86次發(fā)射中，完全成功81次，失敗5次，成功率達(dá)94.19%。俄羅斯、美國(guó)、中國(guó)以26次、20次、19次分列前3位，其他分別為歐洲11次、印度5次、日本4次、伊朗1次。

1 美 國(guó)

2015年，美國(guó)共進(jìn)行20次發(fā)射，參與發(fā)射的火箭包括宇宙神5、德?tīng)査?、法爾肯9、德?tīng)査?320和超級(jí)斯屆比6個(gè)型號(hào)。除私營(yíng)公司的法爾肯9火箭和超級(jí)斯屆比失敗外，其余均獲成功。

1.1 NaSa公布新版技術(shù)路線圖和火星探測(cè)報(bào)告

2015年5月11日，NaSa發(fā)布2015版《NaSa技術(shù)路線圖（草案）》，進(jìn)一步明確未來(lái)能力和技術(shù)需求。該路線圖在2012年版的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善，更為詳細(xì)地介紹了未來(lái)20年（2015～2035年）NaSa所需的任務(wù)能力和技術(shù)發(fā)展的需求?！禢aSa技術(shù)路線圖（草案）》涵蓋包括發(fā)射推進(jìn)、空間推進(jìn)技術(shù)等在內(nèi)的15個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，并首次公布了NaSa關(guān)注的1 273項(xiàng)候選技術(shù)。NaSa明確指出路線圖的制定是以任務(wù)為牽引、能力為基礎(chǔ)，并依靠候選技術(shù)實(shí)現(xiàn)未來(lái)20年的探索任務(wù)，提高NaSa的核心探索能力，以實(shí)現(xiàn)載人登陸火星的終極目標(biāo)。

2015年8月，NaSa公布《火星之旅：開(kāi)拓太空探索》報(bào)告，進(jìn)一步明確將登陸火星計(jì)劃分為3個(gè)階段，即近地軌道—地月空間—火星附近，并列出每個(gè)階段所要完成的工作重點(diǎn)及所需要的技術(shù)儲(chǔ)備，總結(jié)了火星探索面臨的挑戰(zhàn)。“近地軌道”階段主要在國(guó)際空間站上開(kāi)展科學(xué)研究，為深空探索任務(wù)做準(zhǔn)備；“地月空間”階段的主要目標(biāo)是發(fā)展深空運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施，并在地月空間開(kāi)展一系列驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證人類火星探索任務(wù)所需要的能力；“火星附近”階段將載人飛船送入火星軌道，最終實(shí)現(xiàn)宇航員登陸火星表面，開(kāi)展科學(xué)技術(shù)研究。

1.2 重型運(yùn)載火箭通過(guò)關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審

2015年，SLS重型運(yùn)載火箭順利通過(guò)關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審，標(biāo)志著該項(xiàng)目從詳細(xì)設(shè)計(jì)和制造階段轉(zhuǎn)入系統(tǒng)組裝、集成、試驗(yàn)和投產(chǎn)階段。

SLS項(xiàng)目按照NaSa的系統(tǒng)工程進(jìn)行管理，其重要里程碑事件包括關(guān)鍵決策點(diǎn)、系統(tǒng)需求評(píng)審、系統(tǒng)定義評(píng)審、初步設(shè)計(jì)評(píng)審、關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審等。

目前，SLS項(xiàng)目已經(jīng)完成了火箭芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的首輪熱試車和助推器的首次鑒定試驗(yàn)，SLS 1型首飛使用的主要硬件已進(jìn)入生產(chǎn)階段，飛船和有效載荷的關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審也接近尾聲，計(jì)劃在2018年11月進(jìn)行首飛，即eM-1任務(wù)，2021年執(zhí)行eM-2任務(wù)（首次載人發(fā)射）。

1.3 美國(guó)發(fā)射聯(lián)盟公布下一代運(yùn)載火箭方案

受到來(lái)自商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和政治局勢(shì)變化的雙重壓力，作為政府發(fā)射主力的聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟（ULa）公司于2015年4月正式宣布分階段研制火神（Vulcan）火箭[1]。該火箭計(jì)劃采取漸近式發(fā)展模式：首先研制初始構(gòu)型，全新一子級(jí)將采用美國(guó)國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，計(jì)劃于2019年實(shí)現(xiàn)首飛；隨后在本世紀(jì)20年代初應(yīng)用新型上面級(jí)；而后將進(jìn)一步開(kāi)展火箭可重復(fù)使用技術(shù)以及“多次發(fā)射-在軌組裝”模式的探索。

火神火箭的初始構(gòu)型為兩級(jí)結(jié)構(gòu)，芯級(jí)直徑5 m，二子級(jí)采用半人馬座上面級(jí)，可選用5 m或4 m直徑的有效載荷整流罩（與宇宙神5狀態(tài)基本相同），GTO運(yùn)載能力約11 t。ULa公司估計(jì)在年發(fā)射10～20次的條件下，單發(fā)火神初始構(gòu)型火箭的起步價(jià)為1億美元。該火箭投入使用后將取代現(xiàn)役德?tīng)査?（德?tīng)査?H除外）和宇宙神5系列火箭。

1.4 法爾肯9火箭成功復(fù)飛

繼2014年軌道aTK公司的安塔瑞斯火箭爆炸事故后，NaSa另一合作伙伴美國(guó)空間探索技術(shù)公司（SpaceX）的法爾肯9火箭也在執(zhí)行國(guó)際空間站任務(wù)時(shí)發(fā)生爆炸，連續(xù)失利給美國(guó)商業(yè)航天蒙上了陰影。

2015年6月28日，SpaceX的法爾肯9-1.1火箭執(zhí)行第7次國(guó)際空間站貨運(yùn)補(bǔ)給任務(wù)（cRS-7），火箭升空2 min 19 s后，由于二子級(jí)氦氣瓶支架失效導(dǎo)致法爾肯9/天龍座系統(tǒng)發(fā)生爆炸。受此次任務(wù)失敗的影響，SpaceX公司在本年度的發(fā)射任務(wù)被迫推遲。

時(shí)隔不到半年，SpaceX于12月22日使用經(jīng)改進(jìn)后的法爾肯9火箭成功復(fù)飛，將11顆Orbcomm衛(wèi)星送到高度為615 km×750 km、傾角為52°的軌道，并成功實(shí)現(xiàn)一子級(jí)有動(dòng)力垂直回收著陸。另外，軌道aTK公司也于12月6日利用宇宙神5火箭成功發(fā)射了天鵝座飛船。

盡管商業(yè)航天遭遇挫折，但政府仍在繼續(xù)支持商業(yè)航天的發(fā)展：法爾肯9火箭此前已獲得NaSa和空軍載荷的發(fā)射資格認(rèn)證；NaSa延長(zhǎng)了第1階段貨運(yùn)補(bǔ)給合同并積極籌備第2階段合同的競(jìng)標(biāo)，還向波音公司和SpaceX公司分別售出了2次和1次商業(yè)載人發(fā)射合同。1.5 NaSa公布安塔瑞斯火箭故障調(diào)查報(bào)告

2015年10月29日，NaSa發(fā)布一份由獨(dú)立調(diào)查小組針對(duì)安塔瑞斯火箭2014年10月Orb-3任務(wù)事故的調(diào)查報(bào)告[2]。報(bào)告指出火箭一子級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)中的1臺(tái)液氧渦輪泵在點(diǎn)火15 s后發(fā)生爆炸，火箭失去推力，并墜毀在發(fā)射臺(tái)附近。這一結(jié)論與軌道aTK公司的調(diào)查結(jié)論基本一致，但事故的原因卻有些不同。NaSa報(bào)告中給出了3個(gè)可能導(dǎo)致故障的技術(shù)原因（渦輪泵軸承魯棒性設(shè)計(jì)不充分、渦輪泵多余物、生產(chǎn)或其他工藝缺陷），并提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議；而軌道aTK公司則將故障歸結(jié)于aJ-26發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)加工缺陷，并未提及設(shè)計(jì)魯棒性問(wèn)題，還認(rèn)為多余物不可能導(dǎo)致故障的發(fā)生。

1.6 快速響應(yīng)小火箭超級(jí)斯屆比首飛失敗

2015年11月4日，快速響應(yīng)小型運(yùn)載火箭超級(jí)斯屆比從夏威夷考艾島的太平洋導(dǎo)彈靶場(chǎng)攜帶夏威夷大學(xué)的HiakaSat衛(wèi)星及12顆立方體衛(wèi)星組成的有效載荷模塊進(jìn)行首次飛行，起飛約1 min火箭發(fā)生爆炸。

超級(jí)斯屆比為地基導(dǎo)軌發(fā)射的小型三級(jí)固體火箭，長(zhǎng)18 m，直徑1.32 m，起飛質(zhì)量24 t，LeO運(yùn)載能力300 kg。它是美國(guó)國(guó)防部為實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星快速部署而開(kāi)展的多個(gè)快速響應(yīng)發(fā)射技術(shù)研制項(xiàng)目之一，由快速響應(yīng)空間辦公室主持研制。此次發(fā)射失敗不僅帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的損失，也將導(dǎo)致美國(guó)國(guó)防部在快速響應(yīng)發(fā)射技術(shù)研制方面更為被動(dòng)。

1.7 daRpa取消aLaSa飛行試驗(yàn)計(jì)劃

美國(guó)國(guó)防預(yù)先研究計(jì)劃局（defense advanced Research projects agency，daRpa）宣布取消利用改進(jìn)型F-15噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射小衛(wèi)星的“空射輔助進(jìn)入空間”（airborne Launch assist Space access，aLaSa）2016年的飛行試驗(yàn)計(jì)劃。取消原因是2015年進(jìn)行的2次新型火箭燃料試驗(yàn)均以爆炸而告終[3]。

2011年11月，daRpa發(fā)布aLaSa計(jì)劃，目標(biāo)是基于乙炔開(kāi)展機(jī)載衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)方面的研究工作。2014年3月，波音公司獲得一份價(jià)值約為104萬(wàn)美元的合同，負(fù)責(zé)aLaSa計(jì)劃的研制和演示驗(yàn)證。該計(jì)劃的目的是演示運(yùn)載能力，使其能在接到通知后以低于100萬(wàn)美元的成本將45 kg的有效載荷送入近地軌道。aLaSa項(xiàng)目的難點(diǎn)是使用了乙炔推進(jìn)劑，采用“預(yù)混合”的方式，以減少火箭需要的組件，使火箭可以攜帶更多的有效載荷，降低制造和運(yùn)行成本。但該推進(jìn)劑存放在載機(jī)上過(guò)于危險(xiǎn)。dapaR目前考慮將其用于地面發(fā)射系統(tǒng)。未來(lái)，波音公司、軌道aTK公司將與dapRa合作研究Na-7推進(jìn)劑，并進(jìn)行第3輪試驗(yàn)。

1.8 商業(yè)公司爭(zhēng)相驗(yàn)證一子級(jí)可重復(fù)使用技術(shù)

2015年11月，藍(lán)源公司的亞軌道重復(fù)使用飛行器新謝帕德在第2次試驗(yàn)中到達(dá)100.5 km高度后，乘員艙同助推級(jí)分離后依靠降落傘安全收回，助推級(jí)實(shí)現(xiàn)了有動(dòng)力垂直著陸。新謝帕德是1枚完全重復(fù)使用的垂直起降的亞軌道飛行器，由乘員艙和助推級(jí)2部分組成。乘員艙設(shè)計(jì)可搭載6名乘員，助推級(jí)由Be-3氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，起飛推力489 kN。此次試驗(yàn)為藍(lán)源公司亞軌道太空旅游計(jì)劃的順利實(shí)施鋪平了道路。

12月22日，法爾肯9火箭從卡納維拉爾角的第40號(hào)發(fā)射工位發(fā)射，一子級(jí)在約80 km的高度與二子級(jí)分離，分離速度馬赫數(shù)為10，之后滑行至140 km的最高點(diǎn)，后通過(guò)3次點(diǎn)火，利用柵格翼和著陸支架成功返回第1著陸區(qū)域。一子級(jí)長(zhǎng)43 m，直徑3.66 m，推進(jìn)劑質(zhì)量409.5 t，推力為756 kN。此次發(fā)射對(duì)SpaceX公司的意義重大，繼1月和4月兩次海上平臺(tái)回收失敗后，SpaceX最終在陸地上實(shí)現(xiàn)火箭一子級(jí)回收，是人類歷史上首次在火箭發(fā)射中成功完成一子級(jí)有動(dòng)力垂直回收，對(duì)進(jìn)一步降低火箭發(fā)射價(jià)格產(chǎn)生深刻影響。

2 俄羅斯

俄羅斯共進(jìn)行26次發(fā)射，其中3次失敗。主力火箭聯(lián)盟號(hào)和質(zhì)子號(hào)承擔(dān)了俄羅斯90%以上的發(fā)射，但3次失敗使俄羅斯再度陷入困境。此外，第聶伯和隆聲號(hào)小型火箭分別進(jìn)行了1次和2次發(fā)射。

2.1 成熟火箭再次出現(xiàn)失利

2015年4月28日，聯(lián)盟號(hào)2-1a火箭搭載進(jìn)步號(hào)M-27M貨運(yùn)飛船發(fā)射升空，飛行至526.716 s時(shí)，火箭末級(jí)與飛船分離異常，飛船被送入近地點(diǎn)193 km、遠(yuǎn)地點(diǎn)278 km的軌道，遠(yuǎn)地點(diǎn)高出預(yù)定軌道40 km[4]。經(jīng)調(diào)查，火箭末級(jí)與飛船的異常分離是本次事故的直接原因，火箭與飛船的連接結(jié)構(gòu)存在頻率響應(yīng)異常。事故調(diào)查委員會(huì)認(rèn)為，該連接結(jié)構(gòu)在火箭系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)工作中未得到充分重視。

5月16日，質(zhì)子號(hào)M運(yùn)載火箭搭載墨西哥通信衛(wèi)星1號(hào)發(fā)射升空，在飛行至第497 s、上升至161 km時(shí)，火箭三子級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致微風(fēng)M上面級(jí)與有效載荷未能實(shí)現(xiàn)分離，發(fā)射失敗。經(jīng)調(diào)查，三子級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵轉(zhuǎn)子在高溫狀態(tài)下發(fā)生損耗，加之平衡系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上存在缺陷，造成轉(zhuǎn)子失衡，是導(dǎo)致三子級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)的主要原因[5]。事后，赫魯尼切夫國(guó)家航天科研生產(chǎn)中心及其分包商對(duì)質(zhì)子號(hào)M火箭進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，包括：更換渦輪泵轉(zhuǎn)子軸承材料；提升渦輪泵轉(zhuǎn)子的平衡性能；改進(jìn)三子級(jí)游機(jī)渦輪泵與主發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)身之間的連接方式。

2.2 未來(lái)十年聯(lián)邦航天預(yù)算初步確定

12月，俄航天局向政府提交了修訂的“2016-2025年聯(lián)邦航天計(jì)劃”[6]，撥款額度暫定1.4萬(wàn)億盧布，是上個(gè)十年預(yù)算的2倍，但比年初上報(bào)的預(yù)算額減少近一半，主要是受國(guó)際油價(jià)持續(xù)走低、俄羅斯當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形式較差影響。該預(yù)算取消了包括月球著陸器、月球軌道站、月球基地、登月航天服、月球機(jī)器人保障系統(tǒng)研制等大部分與登月計(jì)劃相關(guān)的項(xiàng)目，但未來(lái)可能用于登月計(jì)劃的飛船研制項(xiàng)目將被保留。

2.3 研制新型聯(lián)盟號(hào)5取代現(xiàn)役聯(lián)盟號(hào)火箭

聯(lián)盟號(hào)5系列火箭包含中型聯(lián)盟號(hào)5.1、大型聯(lián)盟號(hào)5.3及重型共3種構(gòu)型，采用模塊化設(shè)計(jì)，推進(jìn)劑采用液氧/甲烷，由東方港發(fā)射場(chǎng)發(fā)射。聯(lián)盟號(hào)5.1為兩級(jí)構(gòu)型，起飛質(zhì)量約269 t，最大高度50.1 m，LeO最大運(yùn)載能力為9 t，采用弗雷蓋特上面級(jí)可執(zhí)行太陽(yáng)同步軌道、大橢圓軌道、地球同步轉(zhuǎn)移軌道及地球同步軌道發(fā)射任務(wù)。聯(lián)盟號(hào)5.3采用三級(jí)構(gòu)型，捆綁2枚芯級(jí)助推器，起飛質(zhì)量約690 t，最大高度56.7 m，LeO運(yùn)載能力24 t，用于發(fā)射載人和載貨飛船、衛(wèi)星，采用弗雷蓋特-SBU上面級(jí)可執(zhí)行地球同步軌道、大橢圓軌道、GTO軌道和地球同步軌道任務(wù)。

未來(lái)聯(lián)盟號(hào)5系列或?qū)⑼耆〈?lián)盟號(hào)系列的所有現(xiàn)役火箭，首飛火箭擬于2021～2022年制造完成，屆時(shí)進(jìn)步航天中心每年可生產(chǎn)約20枚該系列火箭。

2.4 成立國(guó)家航天集團(tuán)繼續(xù)推進(jìn)航天企業(yè)整合

繼2014年成立聯(lián)合航天集團(tuán)之后，2015年俄羅斯再次對(duì)其管理體系進(jìn)行重組。俄羅斯在聯(lián)合航天集團(tuán)和聯(lián)邦航天局基礎(chǔ)上成立國(guó)家航天集團(tuán)，管理宇宙空間研究、探索和利用等方面的工作，并代表俄羅斯管理和領(lǐng)導(dǎo)航天活動(dòng)，對(duì)行業(yè)法律法規(guī)進(jìn)行調(diào)整。此外，聯(lián)合航天集團(tuán)內(nèi)還將整合動(dòng)力機(jī)械科研生產(chǎn)聯(lián)合體等8家火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制企業(yè)，成立聯(lián)合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制集團(tuán)。

2015年7月，俄羅斯聯(lián)邦國(guó)家杜馬通過(guò)了成立國(guó)家航天集團(tuán)的法案，隨后普京簽署總統(tǒng)令[7]。國(guó)家航天集團(tuán)的總經(jīng)理為伊戈?duì)?卡馬洛夫，最高管理機(jī)構(gòu)為觀察委員會(huì)。觀察委員會(huì)由11人組成，包括5名總統(tǒng)代表、5名政府代表及1名總經(jīng)理，集團(tuán)主席及總經(jīng)理由總統(tǒng)從觀察委員會(huì)成員中指定。后續(xù)，俄羅斯將完成聯(lián)合航天集團(tuán)向國(guó)家航天集團(tuán)的股權(quán)轉(zhuǎn)讓，聯(lián)邦航天局的撤銷工作將于2016年第二季度完成。

3 歐 洲

2015年，歐洲共進(jìn)行11次發(fā)射，包括阿里安5火箭6次、聯(lián)盟號(hào)ST火箭3次，織女星火箭2次，全部成功，并在可重復(fù)使用技術(shù)探索方面取得重大進(jìn)展。

3.1 積極推進(jìn)下一代運(yùn)載火箭及地面設(shè)施研發(fā)工作

在逐步改進(jìn)現(xiàn)役阿里安5eca和阿里安eS火箭、提升運(yùn)載能力和適應(yīng)性的同時(shí)，歐空局為新一代阿里安6火箭的研發(fā)進(jìn)行相關(guān)準(zhǔn)備。2015年8月12日，歐空局分別與空客-賽峰集團(tuán)、法國(guó)航天局和歐洲運(yùn)載火箭集團(tuán)公司簽訂了價(jià)值24億歐元的阿里安6火箭研制合同，以及價(jià)值6億歐元的發(fā)射設(shè)施建設(shè)合同。其中，阿里安6火箭研制經(jīng)費(fèi)中的6.8億歐元將用于完成階段a和階段B初始研制任務(wù)，并預(yù)計(jì)在2016年中期完成火箭的初步設(shè)計(jì)評(píng)審，確?；鸺?020年實(shí)現(xiàn)首飛[8]。

阿里安6火箭研制計(jì)劃是在2014年12月歐空局部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議上得到一致確認(rèn)的?；鸺龑⒉捎矛F(xiàn)有火神2主發(fā)動(dòng)機(jī)和新型芬奇上面級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)，捆綁2枚或4枚固體助推器，形成GTO運(yùn)載能力5 t和11 t的兩種構(gòu)型，計(jì)劃2020年首飛。歐洲正在改進(jìn)現(xiàn)有發(fā)射設(shè)施，以滿足阿里安6新型上面級(jí)芬奇發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)要求，發(fā)動(dòng)機(jī)的鑒定評(píng)審計(jì)劃于2017年進(jìn)行。

3.2 過(guò)渡性試驗(yàn)飛行器成功首飛

2015年2月11日，過(guò)渡性試驗(yàn)飛行器（Intermediate experimental Vehicle，IXV）搭乘織女星火箭進(jìn)行了首飛試驗(yàn)[9]。本次任務(wù)持續(xù)約100 min，在飛行器滑翔穿過(guò)大氣層飛往太平洋濺落點(diǎn)的過(guò)程中，試驗(yàn)了飛行器的機(jī)動(dòng)性、制導(dǎo)系統(tǒng)和下一代防熱系統(tǒng)。本次試驗(yàn)標(biāo)志著歐洲在重復(fù)使用運(yùn)載器和高超聲速技術(shù)研究方面取得了重大進(jìn)展，為未來(lái)小型航天飛機(jī)和重復(fù)使用運(yùn)載器的研制打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

IXV為升力體布局，長(zhǎng)4.4 m、寬2.2 m、高1.6 m、質(zhì)量1 815 kg，升阻比約為0.7。兩片體襟翼用于執(zhí)行平衡和飛行控制。飛行器裝備有下降與回收系統(tǒng)，由一組降落傘、漂浮與定位裝置組成，漂浮裝置將確保IXV漂浮在海面上等待回收[10]。

3.3 歐洲對(duì)聯(lián)盟號(hào)火箭的信心動(dòng)搖

歐洲和俄羅斯于2003年開(kāi)始就聯(lián)盟號(hào)火箭在庫(kù)魯發(fā)射場(chǎng)發(fā)射的相關(guān)事宜開(kāi)展合作。截至目前，歐洲利用聯(lián)盟號(hào)ST火箭共發(fā)射10次，9次成功，1次部分成功。但2014年聯(lián)盟號(hào)ST-B火箭在執(zhí)行伽利略衛(wèi)星及O3b網(wǎng)絡(luò)服務(wù)衛(wèi)星的2次任務(wù)中連續(xù)發(fā)生故障，導(dǎo)致歐洲對(duì)引進(jìn)俄羅斯的聯(lián)盟號(hào)火箭產(chǎn)生了顧慮。歐空局曾在2015年初表示，如決定放棄聯(lián)盟號(hào)，歐洲將選擇阿里安5火箭發(fā)射2顆伽利略衛(wèi)星，但還需進(jìn)行振動(dòng)等相關(guān)試驗(yàn)，以鑒定阿里安5整流罩環(huán)境是否符合伽利略衛(wèi)星的要求。最終，歐洲在本年度仍使用3枚聯(lián)盟號(hào)火箭發(fā)射了6顆伽利略衛(wèi)星。但未來(lái)的合作是否持續(xù)下去，還有賴于發(fā)射任務(wù)的成功執(zhí)行。

4 日 本

2015年，日本共進(jìn)行4次航天發(fā)射，其中H-2a火箭完成3次，H-2B火箭完成1次，全部成功，共將22顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。8月19日，H-2B火箭成功將18顆立方體衛(wèi)星送入空間站并釋放。11月24日，H-2a火箭204型成功發(fā)射了一顆加拿大的通信廣播衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了日本國(guó)產(chǎn)火箭的首次商業(yè)發(fā)射。此次發(fā)射價(jià)格約120億日元（約合9 800萬(wàn)美元）[11]。

4.1 改進(jìn)艾普斯龍小型火箭提升運(yùn)載能力

日本通過(guò)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)、減低結(jié)構(gòu)重量進(jìn)一步提升其運(yùn)載能力和適應(yīng)性。與首飛型艾普斯龍相比較，增強(qiáng)型艾普斯龍高度增加了1 600 mm；SSO（500 km）運(yùn)載能力從450 kg增加至590 kg；滾軸方向的載荷有效容積增加了25%。增強(qiáng)型艾普斯龍?jiān)?015年7月通過(guò)初步設(shè)計(jì)評(píng)審，現(xiàn)已進(jìn)入細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)階段。后續(xù)計(jì)劃在2016年3月進(jìn)行鑒定評(píng)審，但在此之前要完成火箭新二子級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)地面點(diǎn)火試驗(yàn)和一些新的結(jié)構(gòu)部件批產(chǎn)前測(cè)試[12]。

4.2 新型運(yùn)載火箭被正式命名為H-3

日本宇宙航空開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)JaXa研發(fā)的新一代火箭被正式命名為“H-3”。火箭全長(zhǎng)約63 m，采用兩級(jí)構(gòu)型，芯級(jí)直徑約5.2 m，固體助推器直徑2.5 m，可加裝2個(gè)或4個(gè)助推器，SSO運(yùn)載能力為4 t以上，GTO運(yùn)載能力為6.5 t以上，發(fā)射價(jià)格力爭(zhēng)降至現(xiàn)有H-2a火箭的一半?；鸺l(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間預(yù)計(jì)縮短至26天，發(fā)射人員數(shù)量降至現(xiàn)有人數(shù)（100～150人）的1/3或1/4。首枚H-3火箭計(jì)劃于2020年發(fā)射升空，未來(lái)將取代現(xiàn)役H-2a火箭系列，確保日本在航天運(yùn)輸領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

5 印 度

印度2015年共執(zhí)行5次軌道發(fā)射任務(wù)，其中極地軌道衛(wèi)星運(yùn)載火箭（pSLV）4次，地球同步軌道衛(wèi)星運(yùn)載火箭（GSLV）1次。

8月27日，GSLV-MK2成功將GSaT-6通信衛(wèi)星送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道，這是繼2014年1月5日后，該型火箭的再次成功發(fā)射。GSLV-MK2采用三級(jí)構(gòu)型，捆綁4枚常溫液體助推器，上面級(jí)為印度自主研制的低溫級(jí)。2010年進(jìn)行首次發(fā)射時(shí)因上面級(jí)故障遭遇失敗。本次發(fā)射是該型火箭的第3次發(fā)射，連續(xù)2次成功在一定程度上改變了GSLV系列火箭經(jīng)常遭遇失敗的境況。

此外，印度積極推進(jìn)新型GSLV-MK3火箭的研發(fā)工作。4月28日，用于GSLV-MK3低溫上面級(jí)的ce-20液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)成功進(jìn)行645 s的試車，后續(xù)還將進(jìn)行上面級(jí)的試車以及模擬高空環(huán)境的試車。如果試驗(yàn)順利，新型GSLV-MK3火箭計(jì)劃于2016年12月首飛。GSLV-MK3采用兩級(jí)捆綁結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)43.4 m，起飛質(zhì)量630 t，LeO運(yùn)載能力10～12 t，GTO運(yùn)載能力4 t。

6 國(guó)際合作

2015年，巴西正式?jīng)Q定單方面終止與烏克蘭政府于2003年簽訂的太空合作協(xié)議，該協(xié)議擬在巴西建造一個(gè)發(fā)射中心，用于烏克蘭旋風(fēng)號(hào)4火箭的商業(yè)發(fā)射。巴西與烏克蘭政府已在該項(xiàng)目上投入約10億雷亞爾（約合3.2億美元），該項(xiàng)目終止將給兩國(guó)分別造成約5億雷亞爾損失。

2006年，巴西與烏克蘭就太空合作項(xiàng)目成立了阿爾坎塔拉旋風(fēng)航天公司，將旋風(fēng)號(hào)4運(yùn)載火箭在巴西的首次發(fā)射時(shí)間定在2010年。此后，因?yàn)蹩颂m火箭研制經(jīng)費(fèi)緊張，雙方在合資公司注資方面發(fā)生爭(zhēng)議，火箭發(fā)射時(shí)間被兩度推遲至2015年。受近期烏克蘭政局不穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)陷入困境的因素影響，巴西最終放棄與烏克蘭的合作，并與俄羅斯商討在阿爾坎塔拉發(fā)射中心為安加拉火箭建造一個(gè)綜合發(fā)射設(shè)施。

7 2016年展望

2016年，全球預(yù)計(jì)進(jìn)行118次發(fā)射[13]，其中商業(yè)發(fā)射36次，將161個(gè)有效載荷送入太空[14]。2016年，美國(guó)SLS項(xiàng)目將進(jìn)行芯級(jí)的第2輪熱試車和4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合試驗(yàn)，助推器也將實(shí)施第2次鑒定試驗(yàn)，為2018年進(jìn)行首飛做準(zhǔn)備。用于國(guó)際空間站貨物運(yùn)輸?shù)陌菜鹚够鸺媾R復(fù)飛，SpaceX公司研制的法爾肯重型火箭計(jì)劃進(jìn)行首飛，并將為政府和商業(yè)用戶提供發(fā)射服務(wù)。

俄羅斯可能研制聯(lián)盟號(hào)5系列火箭，以取代現(xiàn)役的聯(lián)盟號(hào)火箭。歐洲經(jīng)改進(jìn)后的阿里安5eS將發(fā)射伽利略衛(wèi)星，以減少對(duì)俄羅斯聯(lián)盟ST火箭的依賴，阿里安6新型上面級(jí)芬奇發(fā)動(dòng)機(jī)將完成熱試車。

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Review of World Launch Vehicles development in 2015

Qu Jing, Long Xue-dan
(Beijing Institute of aerospace Long March Scientific and Technical Information, Beijing, 100076)

This paper mainly reviews the orbital launches of foreign countries in 2015, summarizes the development progress of the new launch vehicles, analyses the significant events, and finally forecasts the development in 2016.

Launch vehicles; Space launch; 2015

附表1 2015年國(guó)外運(yùn)載器發(fā)射情況

續(xù)附表1

V47

a

1004-7182(2016)01-0045-07

10.7654/j.issn.1004-7182.20160111

2015-05-15

曲 晶（1979-），女，高級(jí)工程師，主要從事航天科技信息研究工作