北京時間1月18日，維珍軌道公司的空射運載火箭——“運載器一號”(LauncherOne)在第二次試射任務(wù)中獲得成功，成功將10顆立方體衛(wèi)星送入預定軌道。

這是“運載器一號”首次成功發(fā)射，在去年5月25日的首次入軌發(fā)射嘗試中，一級發(fā)動機在點火后幾秒便關(guān)機，首飛以失敗告終。近年來，美國有多架私營公司研制小型運載火箭，比如“電子”號火箭已經(jīng)進行了10余次發(fā)射，并且將多個美國軍方載荷送入太空，提升美軍的太空戰(zhàn)力。那么，商業(yè)空射火箭發(fā)射成功對美軍有何意義？

“運載器一號”脫離載機準備點火。

“運載器一號”已獲軍方合同

在此次發(fā)射任務(wù)中，代號“宇宙女孩”的載機于美國東部時間17日13時38分（北京時間1月18日2時38分）起飛?！斑\載器一號”火箭于14時59分脫離載機。火箭的一級“牛頓三號”發(fā)動機工作了3分鐘，而二級“牛頓四號”發(fā)動機接下來工作了近6分鐘。經(jīng)46分鐘滑行后，二級二次點火工作了5秒，隨后把有效載荷部署到高度近500千米的軌道，第二次發(fā)射獲得成功。

“運載器一號”火箭是維珍軌道公司研制的空射運載火箭，“宇宙女孩”載機則是由波音747-400飛機改裝為發(fā)射載機，這架飛機此前曾在維珍大西洋公司服役?！坝钪媾ⅰ陛d機左機翼加裝了一個火箭掛架，用于掛載火箭，火箭一般在10.7千米高空發(fā)射。在發(fā)射過程中，載機負責提供電力、凈化氣體、健康監(jiān)測以及箭體控制。維珍軌道公司在2017年3月從以載人亞軌道飛行為主業(yè)的維珍銀河公司剝離出來，總部和火箭工廠均設(shè)在加州長灘，目前有正式員工約500人。

“運載器一號”是一款兩級構(gòu)型的空射運載火箭。

“運載器一號”是一款兩級構(gòu)型的空射運載火箭，由一子級、二子級和整流罩組成，全長約21米，直徑1.8米（二級直徑小一些，為1.5米），重量約30噸。一級采用采用公司研制的“牛頓三號”液體火箭發(fā)動機，二級采用“牛頓四號”發(fā)動機，兩者都是液氧煤油發(fā)動機，“牛頓四號”發(fā)動機還具備多次啟動能力。火箭的低軌運載最大能力為500千克，500千米太陽同步極軌道運載能力為300千克。

此次“運載器一號”火箭搭載了10個載荷，都是美國宇航局“風險級發(fā)射服務(wù)”（VCLS）計劃合同里的10顆立方星，任務(wù)代號為“納星教學發(fā)射”（ELaNa）20。這些立方星來自美國教育機構(gòu)、實驗室和NASA一座現(xiàn)場中心。發(fā)射通過NASA“立方星發(fā)射倡議”計劃安排。2015年5月，NASA通過“納衛(wèi)星教育發(fā)射”(ELaNa)項目征求包括立方星在內(nèi)的小衛(wèi)星專用發(fā)射火箭技術(shù)方案，已經(jīng)進行了十余次的發(fā)射，有些是搭載發(fā)射，有些則是專享發(fā)射。隨著“電子”號等商業(yè)小型運載火箭的出現(xiàn)，這些重量小的立方星后面主要由這些火箭發(fā)射。

根據(jù)美國媒體公布信息，“運載器一號”火箭發(fā)射價格約為1200萬美元，運載能力較低的“電子”號火箭收費標準約為700萬美元（500千米太陽同步軌道運載能力150千克）。除美國宇航局外，維珍軌道公司還拿到了美國國防部、空天全球公司和一網(wǎng)公司等客戶的合同。維珍軌道公司高管對外稱，拿到的單子已有“數(shù)億美元”，這對“運載器一號”火箭未來發(fā)展是非常有利的事情。

“運載器一號”火箭是世界第一款液體空射運載火箭。

空射運載火箭有何軍事意義？

空射運載火箭技術(shù)最早源于空射彈道導彈，上世紀70年代，美蘇為了提升洲際導彈的生存能力以及反衛(wèi)星能力，對空射彈道導彈技術(shù)進行了大量的探索研究。比如，美國在1974年啟動了“空中發(fā)射可行性驗證” 計劃，探索使用C-5A戰(zhàn)略運輸機發(fā)射“民兵”-1洲際導彈，并在3個月內(nèi)完成21項試驗。在當年10月，運輸機成功進行了“民兵”-1洲際導彈投放發(fā)射試驗。1975年，美國開始探索F-15發(fā)射反衛(wèi)星導彈的技術(shù)。蘇聯(lián)空射彈道導彈技術(shù)發(fā)展較晚，上世紀80年代提出了圖-160戰(zhàn)略轟炸機攜帶“矛隼”彈道導彈的方案，冷戰(zhàn)結(jié)束后，俄羅斯的航天公司也提出用米格-31截擊機發(fā)射空射運載火箭的方案。

上世紀末，美國開始空射彈道導彈技術(shù)運用于衛(wèi)星發(fā)射領(lǐng)域。軌道科學公司研制的“飛馬座”空射火箭投入國際發(fā)射市場，該火箭“首秀”是在1990 年，至今已完成43次發(fā)射?！帮w馬座”火箭分為標準型和加長型（飛馬座XL 火箭）2 個型號。標準型“飛馬座”火箭采用帶三角翼的方案，由火箭的一子級、二子級、三子級和整流罩組成，最初從租用的美國空軍NB-52 運輸機上發(fā)射，后期由L-1011 運輸機發(fā)射?！帮w馬座”火箭采用固體火箭發(fā)動機，近地軌道運載能力為443千克，發(fā)射費用約1400萬美元。

“飛馬座”火箭掛載于機腹下方。

相對于地面或海上發(fā)射的火箭，空射運載火箭的第一個優(yōu)點是機動性好，不受固定發(fā)射地點的限制，可在載機航程范圍內(nèi)的任意點實施發(fā)射，可以大大拓展發(fā)射點選擇范圍。比如，此次發(fā)射“運載器一號”火箭就規(guī)劃了5個全球發(fā)射點，位于美國、英國和日本三個國家。第二個優(yōu)點是空射火箭能做到快速反應(yīng)?？丈浠鸺裏o需依賴復雜的地面發(fā)射設(shè)施，發(fā)射準備時間短，而且通過靈活選擇發(fā)射點可避免發(fā)射時遭受氣象條件的影響，增加了發(fā)射窗口的寬度。比如，“飛馬座”火箭準備時間少于4天，有些火箭發(fā)射準備時間在24小時左右。 最后是空射火箭的發(fā)射成本相對較低?；鸺龔目罩邪l(fā)射可以充分利用載機的飛行高度和飛行速度，在相同的起飛重量下，比從地面發(fā)射具有更大的運載能力。據(jù)統(tǒng)計，與傳統(tǒng)陸基發(fā)射相比，空基發(fā)射可節(jié)約發(fā)射成本高達30%。

“電子”號火箭，已經(jīng)成功發(fā)射多個美國軍方載荷。

對于美軍來說，“運載器一號”火箭的發(fā)射成功最大的意義給了美軍發(fā)射微小衛(wèi)星多了一個能快速響應(yīng)且成本較低的選擇，目前，“電子”號已經(jīng)為美國軍方和情報部門執(zhí)行多次軍用載荷發(fā)射，包括偵察衛(wèi)星、通信試驗衛(wèi)星等。去年1月，“電子”號衛(wèi)星成功執(zhí)行美國國家偵察局NROL-151任務(wù)，將一個秘密載荷送入預定軌道。隨著立方星技術(shù)和反衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，美軍認為發(fā)射大量微小衛(wèi)星能夠一定程度彌補大衛(wèi)星生存能力不足的缺陷，而商業(yè)小型運載火箭可以實現(xiàn)軍用微小衛(wèi)星快速發(fā)射和組網(wǎng)補網(wǎng)。

目前，“運載器一號”火箭已經(jīng)受到美國空軍的青睞。2020年4月，其獲得了美國空軍“火箭系統(tǒng)發(fā)射計劃”下的軌道服務(wù)計劃－4（OSP－4）載荷的首個發(fā)射合同，將為空軍發(fā)射44顆小衛(wèi)星。未來，該系統(tǒng)有望在其專門為國防安全衛(wèi)星發(fā)射而成立的VOX子公司的運營下，爭取到更多的軍事發(fā)射合同。