拖了大半年 “电子”小运载终于准时发射且成功

经历了长时间推迟后,美国和新西兰小运载厂家火箭实验室公司的“电子”低成本小型运载火箭11月11日在新西兰北岛玛希亚半岛的欧尼努伊站成功进行了首次正式的商业发射,为5家用户部署了6颗立方星和1个技术验证装置。火箭于当地时间下午4时50分(北京时间上午11时50分)起飞,约1小时后将所载卫星部署入轨。

本次发射原定4月20日进行,但因火箭在射前加注合练中发现技术问题而推迟。问题涉及第一级一台发动机的推进剂泵电机控制器。6月23日的发射尝试又因在倒计时过程中有下靶场地面跟踪天线出问题而取消。6月27日的尝试则因倒计时过程中再度发现电机控制器存在问题而泡汤。火箭实验室公司首执贝克8月份接受采访时表示,公司决定对电机控制器做硬件上的改动,由此需开展一项“彻底的鉴定”,因此决定把发射推到11月份。

这是“电子”火箭的第三次发射,代号“开业了”(It’s Business Time)。去年5月代号为“这是次试飞”的首飞因地面遥测问题触发靶场安全系统而未能实现入轨,但今年1月21日代号为“仍是试飞”的第二次试射取得成功,还把几颗小卫星送入了轨道。火箭实验室公司随后宣布“电子”正式投入使用,将启动常态化商业发射服务。该公司原本打算在启动商业飞行前进行3次试飞。但贝克去年8月在介绍首飞未入轨原因时表示,若第二发圆满成功,公司会跳过第三次试飞,直接转入商业飞行。他说,再试飞一次除增加统计数据外没太大实际意义。

1月份的第二次试射还携带了由火箭实验室公司自造的一个“灯球”,用于反射阳光,从而让地面上能够看到。这个直径1米的装置称为“人类之星”,已在约两个月后再入地球大气层。火箭实验室公司起初并未宣布箭上携带了这么个“玩意儿”,直到其部署入轨才将此事公诸于众。随着商业服务的启动,本次发射该不会再有这种雷人之举。贝克6月21日接受采访时说:“我们似乎落下了爱搞新奇事情的名声,但这次发射没有特别的惊奇。”

本次发射携带的7个有效载荷包括顶尖公司的2颗“狐猿”2和地球光学公司的1颗“西塞罗”卫星。顶尖公司和地球光学公司均位于加州,在利用商业卫星采集气象和气候信息的市场上是竞争对手。顶尖运营着一个用于采集天气和船舶跟踪数据的立方星星座,而地球光学公司也在建设一个用来采集天气数据的星座。“狐猿”2为三体立方星,配备GPS无线电掩星测量有效载荷,同时配备船舶跟踪用的“自动识别系统”(AIS)设备,每颗重4公斤。“电子”火箭1月份发射时就携带了2颗“狐猿”2。本次新发的2颗还首次配备了飞机跟踪用的“广播式自动相关监视”(ADS-B)设备。

“西塞罗”为六体立方星,由泰瓦克纳星系统公司建造,用于对地球大气和表面开展GPS无线电掩星测量,重约10公斤。“西塞罗”星座项目全称“蜂窝地球遥感观测共同倡议”(CICERO),已由印度火箭搭载发射了2颗卫星,另有3颗去年7月由俄联盟号火箭搭载入轨后报废。

箭上另4个有效载荷都是趁发射长时间推迟之机新增的。其中一个是由德国高性能空间结构系统有限责任公司(HPS GmbH)在巴伐利亚州支持下研制的“纳贝奥”(NABEO),又称“巴伐利亚自豪”,是一个不同上面级分离的技术验证装置,将试验一种可用于使小卫星离轨的展开式制动帆,重1.3公斤。制动帆展开后面积2.5平方米。另有一个称为“尔湾”(Irvine)01,是尔湾公立学校基金会的一颗单体立方星技术与教学卫星,由南加州6所高中在“尔湾立方星理工科计划”下研制,重1公斤。余下两个为澳大利亚编队空间技术公司的1.5体立方星“比邻星”(Proxima)1和2,重约2公斤。编队公司正在建设小卫星物联网星座,而这是其首批上天的卫星。该公司还有两颗大一些的三体立方星等待着由“猎鹰”9和印度火箭在年内搭载发射。

火箭在发射台上

本次发射还采用了在上次试射中做过试验的“居里”变轨级。这一额外推进模块能利用其再次点火能力来调整轨道倾角和高度,从而可把多颗卫星部署到不同轨道。这有利于用户在同一次发射中携带不同类型的有效载荷。在本次发射中,它要在“电子”火箭把卫星送入250公里×500公里、倾角85度的初始停泊轨道后实施变轨,使卫星进入预定圆轨道。“居里”的存在也是在上次试射中试验成功后才对外宣布的。该变轨级采用无毒“绿色”单组元推进剂。公司一位发言人早些时候称,推进剂具体配方属“商业敏感信息”。

“电子”火箭意在为小卫星市场带来高频度的专享发射机会,消除目前搭载发射方式所受的种种限制。搭载用户对卫星何时发射和发往何处基本没有话语权。“电子”500公里太阳同步轨道运载能力为150公斤,低轨运载能力225公斤,每次发射费用490万美元,明显低于其它现役火箭。它采用碳复合材料结构,全长17米,直径1.2米,重10.5吨。第一级采用9台“拉瑟福德”液氧/煤油发动机,起飞推力约153千牛,峰值推力约184千牛;第二级采用单台真空型“拉瑟福德”发动机。“拉瑟福德”发动机每台推力约20千牛,特点是采用全新的电动推进循环,依靠无刷直流电机和高性能锂聚合物电池来驱动推进剂泵,且主要部件均采用3D打印制造。

“电子”火箭的第4次发射拟在12月份进行,将携带NASA和美科研机构的至少10颗立方星。贝克5月份接受采访时曾表示公司仍打算在年内实现月发一次。他4月初在一次网上问答活动中称,随着研制阶段的结束,公司预计到第5次发射时将开始见到正现金流。该公司位于玛希亚半岛的1号发射设施最终将能每72小时就发一次。贝克说,火箭实验室公司是唯一已实现入轨并兑现了要为小卫星打通上天之路的诺言的小运载厂家。他说:“我们能每72小时就送一批有效载荷入轨,而我们快速扩充的发射清单表明这一频度对小卫星市场至关重要。”

贝克还表示,公司没有研制更大的火箭或让“电子”成为可重复使用火箭的打算。他说,复用不太适合小运载,公司也没有研制“重型电子”的想法。他说,以“电子”的运载能力,去年发射上天的绝大多数卫星都在其能力范围之内,而就算把运载能力增大一倍,市场上能由其发射的卫星数量也仅仅会增加2%,所以“没什么意思”。

火箭实验室公司成立于2006年。在硅谷和新西兰风投资金以及洛马公司一笔战略投资的支持下,它只用了不到1亿美元就完成了“电子”火箭的设计鉴定工作,包括进行了80余次探空火箭试射。由于总部设在美国,火箭实验室公司受美国监管,由联邦航空局负责审批发射操作许可,尽管其目前的唯一发射场位于新西兰。

火箭实验室公司视此次发射为其迈向高频度发射的一步。贝克8月份接受采访时还表示,公司明年打算进行多达16次发射。他10月底表示,公司今年的主要工作是扩充人员、设施和工艺,为可靠的高频度发射创造条件。这包括10月份在新西兰奥克兰新开办一座能每周生产一枚“电子”火箭的制造设施。该公司设在弗吉尼亚州沃洛普斯岛中大西洋地区航天港的第二座发射场也已在10月17日破土动工。这座设施拟主要面向倾向于从美国发射的用户,最快可在明年三季度进行首次发射。

(本文来源:航小宇)