航小宇讯:太空探索公司的“猎鹰”9-1.2型运载火箭12月23日在卡纳维拉尔角空军站发射了美国空军GPS-3导航卫星系列的首颗卫星。火箭于美东部时间8时51分(北京时间21时51分)点火起飞。这是该公司首次执行美国空军“渐进一次性运载器”(EELV)计划下重要的国家安全发射任务。12月18日的发射尝试因一级温度传感器传回数据异常而中止。发射随后又因天气原因而几次推迟和取消。
这是太空探索公司今年最后一次发射。算上“重鹰”2月份的首飞,该公司全年共发射21次,高于去年的18次。这也有可能会成为美国今年的最后一次航天发射。联合发射联盟公司12月20日宣布,由于要对此前一天倒计时过程中出现的左侧捆绑助推器发动机部段液氢水平过高问题做进一步分析,德尔它4H火箭的一次侦察卫星发射任务将推迟到不早于12月30日进行。美今年迄今已进行31次航天发射。在另10次发射中,联合发射联盟公司占了8次,诺格创新系统公司为2次。
本次发射采用了一枚新造的5型箭,且为一次性使用,未对第一级进行着陆回收。美国军方尚不允许太空探索公司采用用过的旧箭来发射其有效载荷。至于为何不做回收,美空军和太空探索公司官员称是基于此次任务的性能需要。空军航天与导弹系统中心(SMC)发射事业任务署任务主管劳德代尔12月14日对媒体称,空军认定只有一次性型号才能满足本次发射的“任务性能要求”。他说,这项决定源于多个因素,包括任务轨道和有效载荷重量。他说,“猎鹰”9没有既能满足本次任务要求、又允许对第一级实施回收的性能储备。他还说,价值5.29亿美元的GPS-3首星属于“贵重货物”。劳德代尔说,空军未来是否会采用可复用型“猎鹰”9来发射要先看太空探索公司的表现。
本次发射还是“猎鹰”9首次在一二级上均采用经重新设计的复合材料缠绕压力容器(COPV),亦即推进剂贮箱内增压用的氦瓶。太空探索公司在2016年9月的发射台上爆炸事故后对这些氦瓶进行了重新设计,以满足NASA对未来商业载人运输任务的安全性要求。NASA要求该公司采用重新设计的2型COPV(亦即齐全的5型箭配置)进行至少7次发射后才能用“猎鹰”9承担载人发射任务。此前有两次发射只在上面级上采用了2型氦瓶。
GPS系统此前有31颗老型号卫星在轨工作。洛马公司2008年被空军选中,拿到前10颗GPS-3卫星的建造合同。这些卫星采用洛马A2100A平台建造。由于为确保成功而比最初的预期多带了半吨多燃料,首星发射重量增加到了约4400公斤。这些卫星的精度将是现役GPS-2型卫星的3倍,即从3米提高到1米,抗干扰能力也将8倍于GPS-2,并将首次广播与“伽利略”等其它国际全球导航卫星系统兼容的新的L1C民用信号。卫星设计使用寿命延长到15年,比现役任何型号都长25%以上。它们可根据需要迅速关闭特定地理位置的导航信号发送。第一代GPS卫星不能关闭特定地区的导航信号,GPS-2系列要关闭特定地区信号也极为繁琐。
GPS-3卫星
GPS-3系列首星用意大利航海家亚美利哥·韦斯普奇的名字被命名为“韦斯普奇”(作为最早发现美洲大陆的人,美洲的名字也是源于此人)。它入轨并完成长达18个月的在轨测试后将接替1997年开始服役的一颗老旧卫星。首星最初拟在2014年初发射,但因技术问题推迟,主要涉及由埃克塞勒斯公司分包的主有效载荷。由雷声公司承包的“运行控制段”(OCX)配套地面段项目也经历了严重的进度和超支问题,迫使美空军转求洛马对现有地面系统进行适应性改造,用于填补新系统建成前的空白。
前10颗GPS-3卫星现有6颗确定了发射合同归属,其中5颗交给了“猎鹰”9,另1颗将由联合发射联盟公司的德尔它4火箭发射。比对手成本低是太空探索公司大获全胜的决定性因素。该公司拿到的首份GPS-3发射合同价值8270万美元,第二份合同价值9650万美元,包括3颗卫星的第三份合同价值2.9亿美元。联合发射联盟公司目前拿到的唯一一份合同还是在太空探索公司尚未取得军星发射资质之时签订的。
美国空军今年9月宣布,洛马将拿到72亿美元的合同,以建造22颗GPS-3后续型号卫星,亦即GPS-3F。这些卫星精度将进一步提高,抗干扰和电子攻击能力也将更强,从而具备更高的复原能力。洛马一位官员称,GPS-3F属“全新”设计,而非洛马正按2008年拿到的合同建造的10颗卫星的“复制品”。该官员说,新型号采用“全数字有效载荷”,并具备“某些新增的复原能力特征”。72亿美元的价格包括卫星制造、空间飞行器存放以及发射和在轨支持。首颗GPS-3F卫星预计可在2026年交付发射。
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