更新时间：2024-09-20 17:11
天顶号运载火箭(SL-16／J-1)是苏联在1976立项研发，并在1976-1985年间研发的一种中型运载火箭，有二级型和三级型，分别称“天顶”2号和“天顶”3号。由尤里·A·斯米塔宁博士设计，由设在乌克兰第聂伯罗彼得罗夫斯克的南方科研生产联合体为主制造。“天顶号”这一名字是1989年由斯米塔宁总设计师正式对外宣布。“天顶号”的基本型于1985年4月13日首次进行了亚轨道发射试验，在6月21日进行了第二次亚轨道试射后，10月22日首次用于卫星发射。天顶号还可以通过海上发射平台发射。
“天顶”2号（天顶-2SL）是二级液体火箭，总长57米，重449吨，起飞推力7261千牛，近地轨道运载能力15700。“天顶”3号（3SL）是三级液体火箭，长61.4米，直径3.9米，起飞重量466吨，其地球同步转移轨道运载能力为4500～5900，地球静止轨道运载能力为1900～2400千克。
“天顶号”的研发目的：一是作为“能源号”的液体燃料捆绑式助推器；二是加装第二级后作为独立的运载火箭使用。
“天顶号”是苏联在1976—1985年间研发的一种中型运载火箭，1985年投入使用的是“天顶号”的基本型，即“天顶号”2型。最初的天顶-1号并不是火箭，而是单级火箭助推器，服务于能源号运载火箭的一级火箭。不过在加装了第二级后，也可以和能源号运载火箭一样，作为独立的运载火箭使用。天顶号运载火箭为尤里·A·斯米塔宁博士设计，由设在的南方科研生产联合体为主制造。“天顶号”这一名字是1989年由斯米塔宁总师正式对外宣布。天顶号运载火箭是1969到1972年苏联四次试射N-1(SL-i5／G-1-e)巨型登月运载火箭失败后，经过20多年研制的第一种全新的运载火箭(其它均为改进型号)，弥补了联盟号和质子号火箭之间运载能力的空白。天顶号还可以通过海上发射平台发射。苏联解体后，俄罗斯和哈萨克斯关系紧张，发射场地使用面临不确定性因素，俄罗斯开始考虑发展该火箭的海射和空射等方式。经过综合评估，性能出色、潜力巨大的“天顶号”选择了海上发射方式。2016年，俄罗斯能源公司与进步火箭航天中心合作，启动中型运载火箭“联盟-5”的研制工作,，目的是替代“天顶号”,争夺国际商业航天发射市场。
天顶号运载火箭主要在今乌克兰的第聂伯罗波得罗夫斯克地区制造，因苏联解体后，天顶号运载火箭归乌克兰所有，而一些重要的零部件，如一级火箭的发动机，则是由俄罗斯制造。直至今日，天顶号运载火箭仍被俄罗斯用来发射军事和地球勘探卫星，但未来将会被俄罗斯自主制造的安加拉号运载火箭取代。天顶号运载火箭是目前俄罗斯和乌克兰拥有的技术最先进的运载火箭。而在世界范围内，它也是最先进的运载火箭之一，因此新的美国阿特拉斯号运载火箭使用的都是从天顶号运载火箭衍生而来的RD-180火箭发动机。
“天顶号”是苏联继“旋风号”后第二个利用全自动发射系统实施发射的运载火箭。在发射场，火箭呈水平状态进行总装、测试、转运至发射台。所有发射操作，包括火箭离开总装测试厂房，由铁路转运至发射台、起竖、连接电路、测试、加注推进剂、点火等都是按照事先确定的程序自动进行的。
“天顶”2号（天顶2SL）运载火箭高57米，其中第一级高33米，第二级高10.4米，天顶号火箭在不带有效载荷时重449吨，带有效载荷时的起飞重量为460吨，第一和第二级分别重352.7吨和89.8吨，液体燃料分别重318.8吨和80.6吨，这两级的空重分别为28.1吨和8.3吨。整流罩高13.65米，外径为3.9米。两级型火箭的整流罩有效容积为90立方米，其中安装在整流罩内的上面级占47立方米。两级型天顶号火箭采用了苏联大部分火箭都采用的煤油(RG1)和液氧燃料，天顶号火箭发动机的燃耗低，可靠性高。“天顶号”2型于1976年开始研制，1985年4月进行首次飞行试验，主要用来发射轨道高度在1500km以下的军用和民用卫星、经过改进的“联盟号”TM型载人飞船和“进步号”改进型货运飞船。“天顶号”2型是两级运载火箭，其一子级还被用作“能源号”火箭助推级的助推器。“天顶号”2型运载火箭自1985年4月首射以来，到1995年10月底共发射了26次，其中4次失败，成功率为84.62%。首次失败是1985年12月进行的第4次发射，原因是第二级未能重新点火进行轨道圆化；第二次失败是1990年10月第15次发射，当时火箭在起飞数秒后发生爆炸；紧接着的第三和第四次失败(1991年8月第16次和1992年2月第17次发射)均与第二级氧泵起火有关。
“天顶”3号（天顶3SL）是三级运载火箭，全长61.4米，外径为3.9米，不带有效载荷时重466吨。能将4.5~6吨有效载荷送入地球同步转移轨道。计划在1993年进行首次飞行试验。1995年4月，俄罗斯、美国、挪威及乌克兰四国四公司，分工明确，挪威负责发射平台和舰艇的建设维护，波音公司负责载荷相关设计，俄乌双方完成火箭配套。于1999年3月28日首次完成轨道发射。3型是在2型的基础上，增加一个远地点级而构成的，用于将有效载荷送人地球同步轨道、其它高轨道或者星际飞行轨道。2型与3型火箭用的一子级和二子级是相同的。“天顶号”2型火箭由一子级、级间段、二子级、仪器舱和整流罩组成。3型火箭是在2型火箭的基础上增加一个三子级。
但于1999年完成第一次发射后，2007年1月视频广播卫星NSS-8发射中发射平台爆炸等打击，于2009年6月提出破产保护，2010年完成重组，重新开展发射业务。2014年5月26日，海射天顶号3SL运载火箭成功将一颗质量约6t的欧洲通信卫星公司送入地球同步转移轨道（GTO），此次成功发射标志着该火箭自2013年2月发射失败以来重返商业发射市场。该火箭原定4月15日发射，后因一、二子级级间桁架机械故障而推迟到5月26日。海射天顶号3SL是在天顶号2火箭的基础上发展而来的三级液体火箭，箭长59.6m，最大直径3.9m，一子级采用1台RD-171发动机，二子级采用RD-120发动机，三子级采用1台58M发动机，GTO运载能力达到6.16t。该火箭从1999年首次发射至2014年，共进行了36次海上发射，失败4次，成功率为89%。
2011年11月8日，中国萤火一号搭乘俄罗斯的“福布斯-土壤”（火卫一Grunt）采样返回探测器，由俄罗斯“天顶号”运载火箭发射升空，11月9日，俄罗斯宣布“福布斯-土壤”火星探测器变轨失败，“萤火一号”的任务不幸以失败告终。
2017年12月27日，俄乌合造的天顶３F运栽火箭在拜科努尔发射场发射了由俄能源火箭航天公司为安哥拉政府建造的“安哥拉星”１通信卫星。火箭于起飞后８小时54分钟将卫星直接送入静地轨道。
天顶2（天顶2SL）第一级用的是RD-171型发动机。这款发动机由俄动力机械科研生产联合体制造，具有与RD-170相比，它可以双向摆动。RD-171是，最大室压可达25.3兆帕，海平面推力为7259kN，真空推力为7911kN(调节范围为50～100)，超过了美国洛克达困公司当年的单推力室F-1发动机。该发动机有两对共4个推力室，使用318.8吨液氧／煤油推进剂，采用高效率的分级燃烧循环方式。该发动机按每批5台制造，其中一台要进行3次工作循环试车，其余4台只进行一次验收试车。这种试车方式保证了发动机的可靠性。RD-171的设计指标为可重复使用10次，因此有很大的回收使用潜力。
天顶2的第二级使用动力机械联合体制造的RD-120单推力室固定发动机，同时安装带4个推力室的姿控用R8游动发动机(由南方联合体制造)，推进剂均为液氧／煤油(共80.6吨)。RD-120的可靠性水平为99.5。它采用闭式燃气发生器循环，推力室压力为10.8兆帕，真空推力834kN，推力可在91.5～103.5之间调节。4台机的真空总推力为78.4kN。主发动机可重新点火，总燃烧时间为200～316秒，游机的燃烧时间可达1100秒。
天顶3（天顶-3SL）的第一级使用RD-172型发动机，基本结构与RD-171型发动机相同，通过将室压提高到25.9kPa使推力提高了5%。天顶3的第二级与天顶-2火箭相同，第三级采用58M型可重复启动的单推力式发动机。这种发动机最初是科罗廖夫设计局为苏联的N-1登月运载火箭研制的，登月计划失败后用于质子号运载火箭的第四级，即DM组级。它也用液氧/煤油作推进剂（推进剂共重约15.3t），真空推力为85kN，燃烧时间为600s左右（两次点火工作）。加上第三级后的天顶-3火箭可用于发射近地轨道、近地转移轨道及行星际轨道的有效载荷。前苏联曾为天顶-3专门设计了第三级，但后来放弃了该设计，改用质子号的DM组级。
它通过增加一个可贮推进剂第四级，使高纬度发射时的静地轨道能力提高到1700公斤。
重型天顶号方案于1989年初由南方联合体提出，准备像质子号那样在中心贮箱周围捆绑若干个现在的第一级，使低地轨道运载能力达到25吨。
1994年提出的该方案将用安-225运输机作载机到高空发射，大大提高发射的机动性。它能把9吨的有效载荷送入低地轨道，静地轨道运载能力为1吨，首次试射考虑在1998年进行。
天顶号火箭的发射设施保证火箭的发射准备工作与发射工作都是全自动的，安全性非常高。火箭按照预设程序，自动地将火箭安装到发射台上，进行测试、加注与发射。天顶号火箭拥有许多优点：水平组装和运输，简化了配套设备及发射准备流程；射前准备实现了全自动化，确保发射准备时间短，人员安全程度高，为下一枚火箭做发射准备的周期短(在一次发射完成5h之后，就可以再次进行发射)；设计与生产成熟度高，可靠度高；使用环保清洁的液氧/煤油推进剂。
“天顶号”运载火箭技术数据.西陆网.2023-11-25
萤火一号火星探测器发展现状.科易网.2023-11-28