阿特拉斯5号火箭在加利福尼亚最后一次发射,离退役更近了一步
周四,第301枚也是最后一枚从加州发射的阿特拉斯火箭连同一颗美国国家海洋和大气管理局气象卫星和一枚史无前例的再入技术演示实验升空,为修改阿特拉斯发射台为联合发射联盟的新火神火箭扫清了道路。
ULA的库存中还有19台Atlas 5。所有卫星都计划在卡纳维拉尔角发射。黎明前从加利福尼亚发射的这次火箭也是最后一次使用经典直径4米(13英尺)有效载荷整流罩飞行的阿特拉斯5,也是最后一次使用阿特拉斯5飞行次数最多的改型——“401”配置4米整流罩,没有固体火箭助推器。
ULA的阿特拉斯5号火箭于美国太平洋标准时间凌晨1点49分(美国东部标准时间凌晨4点49分;格林尼治时间09:49)周四,美国国家海洋和大气管理局携带JPSS 2号极地轨道气象卫星。一个名为LOFTID的共享有效载荷在阿特拉斯5号的鼻锥内进入JPSS 2卫星下方的轨道。
由于技术问题,阿特拉斯5号第一级装载液氧的时间比预期的要长,发射团队将发射推迟了24分钟。工程师们宣布这枚191英尺高(58.2米)的火箭准备飞行,并继续倒计时,最后点燃阿特拉斯5号俄罗斯制造的RD-180主发动机。
发动机加速到最大功率,产生约86万磅的推力,为位于洛杉矶西北约140英里(225公里)的范登堡军事基地的阿特拉斯5号发射台提供动力。阿特拉斯5号从范登堡向南飞行,在飞行的前四分钟,RD-180发动机加速火箭穿过大气层,在太平洋上空形成弧线。
半人**上部级与阿特拉斯的第一级分离,开始使用Aerojet Rocketdyne RL10发动机进行三次燃烧中的第一次。阿特拉斯5在执行任务4分半钟后脱落了有效载荷整流罩,RL10上层发动机在升空约17分钟后完成了第一次发射。
这为在飞行28分钟后部署5567磅(2525公斤)JPSS 2气象卫星奠定了基础。
由诺斯罗普·格鲁曼公司建造的JPSS 2号航天器是NOAA联合极地卫星系统气象观测站系列的第三颗卫星。此前,Suomi NPP和JPSS 1气象卫星分别于2011年和2017年在ULA现已退役的Delta 2火箭上发射。JPSS 2号将收集地球大气和海洋的数据,绘制和监测野火和火山,并测量空气中的灰尘和烟雾。JPSS 2号还将跟踪臭氧层的健康状况。
JPSS 2号将在512英里(824公里)的高度飞行,使它的四个仪器每天在地球同一位置收集两次数据,一次在阳光下,一次在夜间,因为地球在卫星轨道下旋转。
这颗新卫星将更名为NOAA 21,延续美国**自1960年以来的气象卫星系列。气象预报员利用极地轨道卫星的数据提前3到7天预测天气,而美国国家海洋和大气管理局的地球同步轨道GOES气象卫星提供了恶劣天气和热带气旋的实时监测。
随着JPSS 2脱离火箭飞行,阿特拉斯5号的半人马座上层重新点燃了两次,以转向返回地球大气层的轨道。然后,半人马座弹出一个适配器盖,露出了LOFTID,即充气减速器近地轨道飞行测试,这是一个共享实验,添加到任务中,以利用阿特拉斯5号多余的有效载荷能力。
LOFTID是美国宇航局和ULA的共同努力,旨在测试一种充气隔热罩设计,未来可用于帮助在火星上降落大量货物。ULA可以使用类似的隔热系统,帮助回收下一代火神火箭的火箭发动机,进行翻新和重复使用。
LOFTID再入飞行器内部携带的高压氮气罐打开,使隔热罩充气,然后折叠并装入一个约4.3英尺(1.3米)宽、50厘米(1.6英尺)高的体积中。一旦完全加压到19 psi,隔热板的直径就会膨胀到近20英尺(6米)。
充气隔热罩比宇航员太空舱上使用的热保护系统等刚性隔热罩轻得多,而且在火箭有效载荷整流罩内所占的体积更小。这项技术将使NASA未来的任务能够向火星表面运送更多的大型漫游者、着陆器,以及最终的人类栖息地——有效载荷重达数十吨。
使用当前技术登陆火星的最重航天器是毅力号漫游者,它在2021年抵达这颗红色星球时重约1吨。
LOFTID技术演示是NASA高超声速充气气动减速器(HIAD)项目的一部分。NASA曾进行过小型充气式隔热罩的亚轨道测试,但LOFTID任务是迄今为止测试过的最大的此类减速器,也是第一个从轨道速度重新进入大气层的任务。
一旦LOFTID隔热罩膨胀,阿特拉斯5号的半人马座上层就会启动推进器旋转,释放出重约2700磅(1224公斤)的自旋稳定再入飞行器。火箭的上层掉回大气层,大部分在太平洋上空燃烧殆尽。
LOFTID重新进入大气层,在打开降落伞减慢下降速度并溅落之前,它承受了9 g的重力和接近2600华氏度(1400摄氏度)的温度。ULA租用的一艘回收船在夏威夷东部的太平洋上回收了这艘宇宙飞船。
周四在加州的发射标志着ULA一个时代的结束,未来几周将开始对SLC-3E发射台进行修改,为西海岸设施的火神火箭做好准备。
ULA已经完成了卡纳维拉尔角火神半人马火箭发射设施的修改。“火神”飞船将从位于好望角的41号航天发射中心起飞,阿特拉斯5号火箭也在这里发射。在未来几年里,阿特拉斯5号和火神火箭将使用同一个发射台,使用不同的移动发射平台。
瓦肯计划的转换在范登堡将无法向后兼容,这意味着ULA将无法保留从“西外套”发射阿特拉斯5号的能力。
ULA负责**和商业项目的副总裁Gary Wentz说:“发射后,团队将开始分解和保护所有危险系统,这样我们就可以对平台和设施进行重大修改。”
阿特拉斯5号的第一级燃烧煤油燃料和液氧,而蓝色起源制造的新BE-4发动机为火神号的第一级提供动力,将燃烧甲烷和液氧。这需要安装新的甲烷储罐和推进剂管道,将燃料装载到SLC-3E的火神火箭。
“Vulcan Centaur使用的是不同的商品,所以我们必须把这些馈线连接到发射平台上。所以我们将开始一个重要的解体,然后制造能够发射火神半人**能力,在24年春天初有初步能力。”
范登堡的阿特拉斯5号发射台有一个移动龙门,地面工作人员可以在发射台上堆放火箭部件。在发射前的最后几个小时里,服务塔会转动,在低温推进剂被泵入飞船之前,展示火箭。在卡纳维拉尔角,ULA将Atlas 5火箭堆放在一个固定的垂直集成设施内。然后,火箭乘坐移动运输车到达发射台。
SLC-3E的移动龙门将被修改以适应火神火箭更大的直径。但ULA不需要提高结构的高度,该结构在21世纪初为更新阿特拉斯5号任务的发射台而提高了。
ULA的第一次Vulcan测试飞行计划于2023年在卡纳维拉尔角发射,任务是为亚马逊的柯伊伯宽带网络发射一对测试卫星,以及为Astrobotic公司发射一个商业月球着陆器。明年晚些时候,“火神”号将进行第二次试飞,Sierra Space公司的第一架追梦者航天飞机将执行向国际空间站的补给任务。
未来的火神火箭发射将为美**方运送有效载荷到太空,美**方在2020年选择了ULA的火神火箭和SpaceX的猎鹰9号和猎鹰重型火箭,在2027年之前将国家安全卫星送入轨道执行任务。到目前为止,ULA还没有赢得凡登堡起飞的火神战机发射合同,但已经预订了从卡纳维拉尔角起飞的50多个火神战机航班。
但五角大楼要求ULA和SpaceX拥有从东海岸和西海岸发射任务的主要能力。从范登堡发射的卫星通常以极地轨道为目标,这是**的间谍卫星、气象监测航天器以及未来的预警和**探测平台的目的地。
第一次从范登堡发射阿特拉斯发生在1959年的亚轨道测试阿特拉斯洲际弹道**。阿特拉斯火箭于1960年从SLC-3发射,包括一个西发射台和一个东发射台。1961年7月12日,SLC-3E进行了第一次Atlas发射。
SLC-3E发射台在1987年阿特拉斯发射后退役,然后在1999年至2003年阿特拉斯2AS火箭的三次飞行中重新启用。地面工作人员随后将发射台改装为阿特拉斯5号火箭,它比老式的阿特拉斯火箭配置更高,并使用俄罗斯RD-180主发动机。
ULA从SLC-3E发射了17枚Atlas 5火箭,包括2018年NASA洞察火星着陆器的任务,这是第一个从范登堡发射到红色星球的探测器。
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