12 月15 日，L-1011 三星運(yùn)輸機(jī)搭載飛馬座XL 火箭于20 點(diǎn)35 分從美國卡納維拉爾角空軍基地起飛。隨后，飛馬座XL 火箭被成功釋放，14 分鐘后，8 顆颶風(fēng)全球?qū)Ш叫l(wèi)星成功進(jìn)入預(yù)定軌道。在飛機(jī)上發(fā)射火箭的這種方式并不多見，那么它到底有何特點(diǎn)？緣何各國紛紛打算發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)？
“90 后”的飛馬座火箭
按照原計(jì)劃，美國軌道·ATK公司應(yīng)于北京時間12月12日用飛馬座XL 火箭實(shí)施發(fā)射，但飛機(jī)釋放機(jī)構(gòu)的液壓泵出現(xiàn)故障，技術(shù)人員多次嘗試修復(fù)卻未能成功。在歷經(jīng)了2次火箭空投失敗后，發(fā)射任務(wù)再次推遲。12 月15 日，發(fā)射任務(wù)終于獲得成功。
而此次任務(wù)的另一個主角——颶風(fēng)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)是美國宇航局地球系統(tǒng)科學(xué)探路者計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃利用一系列新技術(shù)，低成本地研究地球環(huán)境。該星座由8 顆結(jié)構(gòu)相同的微型衛(wèi)星組成，每顆衛(wèi)星重29公斤，設(shè)計(jì)壽命為2年。
而本文關(guān)注的主角并非颶風(fēng)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，而是其“ 座駕”——飛馬座火箭。
飛馬座火箭是由美國軌道·ATK 公司和赫爾克里士航空航天公司合資研制的，是美國第一種完全由私營企業(yè)投資研制的三級帶翼固體燃料小型空射火箭，也是世界上唯一投入商業(yè)運(yùn)營的空射運(yùn)載火箭。
飛馬座火箭是典型的“90后”，它的“ 首秀”是在1990 年，至今已完成43次發(fā)射，該火箭的主要“本領(lǐng)”是將小型衛(wèi)星送入近地軌道。
飛馬座火箭分為標(biāo)準(zhǔn)型和加長型（飛馬座XL 火箭）2 個型號。標(biāo)準(zhǔn)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。該型火箭最初從租用的美國空軍NB-52 運(yùn)輸機(jī)上發(fā)射。
與標(biāo)準(zhǔn)型相比，飛馬座XL 火箭增加了推進(jìn)劑、改進(jìn)了航空電子設(shè)備并做了其他一系列的設(shè)計(jì)改進(jìn)。為了提高飛馬座發(fā)射系統(tǒng)的靈活性，軌道·ATK 公司購買了一架L-1011 運(yùn)輸機(jī)，并對其進(jìn)行改進(jìn)，專門用作飛馬座XL 火箭的發(fā)射載機(jī)。
與此同時，為了增大運(yùn)載能力和發(fā)射同步軌道小衛(wèi)星，軌道·ATK 公司還研制了肼輔助推進(jìn)系統(tǒng)，可按需求加裝在飛馬座XL 火箭上。這樣做不僅可以幫助有效載荷精確入軌，還可以將多星送入不同軌道。
更特別的是，飛馬座XL 火箭是有翼的三級固體運(yùn)載火箭，翼展6.7米，火箭起飛重量約23.1噸，全長16.9 米，200 公里的近地軌道運(yùn)載能力為443公斤。
在設(shè)計(jì)上，飛馬座火箭充分利用了經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù)和美國在固體推進(jìn)、材料、電子等領(lǐng)域的最新成果，從而具有質(zhì)量小、成本低、簡單可靠、使用靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。
這些優(yōu)點(diǎn)還不足以詮釋飛馬座火箭的特別之處。飛馬座火箭可以不受地理?xiàng)l件的限制，從不同的機(jī)場起飛并在任何地點(diǎn)上空發(fā)射。按常規(guī)，它從裝配到第一級發(fā)動機(jī)點(diǎn)火的時間為14 天，遇到緊急情況也可以縮短至5天。
空基發(fā)射方興未艾
空基發(fā)射技術(shù)源于美、蘇在上世紀(jì)70年代爭霸背景下提出的反衛(wèi)星導(dǎo)彈、戰(zhàn)略導(dǎo)彈空基發(fā)射設(shè)想。到了上世紀(jì)80年代后以相關(guān)技術(shù)成果為基礎(chǔ)，各國開展了空射運(yùn)載火箭的研制。
1990 年4 月5 日，美國成功發(fā)射了飛馬座小型固體運(yùn)載火箭，為空射運(yùn)載火箭技術(shù)開辟了新途徑。
近年來，除了飛馬座運(yùn)載火箭外，美國開展過的空射運(yùn)載火箭項(xiàng)目還包括：由美國國防預(yù)先研究計(jì)劃局提出的空中發(fā)射輔助太空進(jìn)入火箭項(xiàng)目；由美國空中發(fā)射公司正在研制的“快速到達(dá)”空射火箭；由美國商業(yè)公司開發(fā)的“平流層”和“運(yùn)載器一號”火箭及其載機(jī)。
俄羅斯在該領(lǐng)域的發(fā)展卻差強(qiáng)人意。俄羅斯的空中發(fā)射公司于上世紀(jì)90年代提出了用安-124遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī)發(fā)射空射運(yùn)載火箭“飛行號”的詳細(xì)方案，后來卻因技術(shù)及資金問題被擱置。直到2013年5 月1 日，俄羅斯預(yù)研基金會才宣布計(jì)劃于2020年實(shí)施“空中發(fā)射”方案。
目前，除了美國和俄羅斯之外，歐洲、日本等國家和地區(qū)也正在積極開展空射運(yùn)載火箭技術(shù)研究。各國之所以開始紛紛發(fā)展空射運(yùn)載火箭技術(shù)，是因?yàn)樗_實(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)。
首先，空射火箭的機(jī)動性好，不受固定發(fā)射地點(diǎn)的限制，可在載機(jī)航程范圍內(nèi)的任意點(diǎn)實(shí)施發(fā)射，與傳統(tǒng)地面發(fā)射的火箭相比，這可以大大拓展發(fā)射點(diǎn)選擇范圍。
其次是空射火箭能做到快速反應(yīng)。空射火箭無需依賴復(fù)雜的地面發(fā)射設(shè)施，發(fā)射準(zhǔn)備時間短，同時通過靈活選擇發(fā)射點(diǎn)可避免發(fā)射時遭受氣象條件的影響。這有效增加了發(fā)射窗口的寬度，有接到發(fā)射命令就可以快速發(fā)射的本領(lǐng)。
最后是空射火箭的發(fā)射成本相對較低。火箭從空中發(fā)射可以充分利用載機(jī)的飛行高度和飛行速度，同時，在高空工作的固體發(fā)動機(jī)可獲得更高的性能，在相同的起飛重量下，比從地面發(fā)射具有更大的運(yùn)載能力。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(dá)30%。
顯然，上述幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)足夠能說明空射火箭“受寵”的原因了。