火神半人马座火箭(美国联合发射联盟公司旗下第一枚火箭)

火神半人马座火箭（Vulcan Centaur）是美国联合发射联盟公司旗下第一枚火箭，该重型运载火箭由波音公司和洛克希德·马丁公司的合资企业美国联合发射联盟公司（ULA）研发，取代了“宇宙神V型”火箭。

2021年7月，日本计划将一款名为“瑶姬”的微型轮式机器人搭载美国太空机器人公司研制的“游隼”号着陆器前往月球，而“游隼”号着陆器由火神半人马座火箭送入月球。该次飞行是新型火神半人马座飞行器的首飞，也是私人公司研制的航天器首次登月。2022年4月5日，亚马逊宣布，亚马逊与ULA签署38次“火神半人马座”（Vulcan Centaur）火箭发射。

2024年1月8日，搭载着“游”着陆器的“火神半人马座”火箭在佛罗里达州发射升空，开启了人类首次商业化“太空葬”。火箭升空后不久，“游隼”着陆器的推进系统出现故障。虽然“火神半人马座”火箭成功完成了在此次飞行中的任务，但2024年1月19日，“游隼”月球着陆器登月失败，按计划返回地球，在地球大气层烧毁，登月探测任务终结。

研发背景

2014年左右，商业航天企业SpaceX公司崭露头角，凭借相对较低的发射报价与ULA直接竞争，后期随着“猎鹰”9火箭可重复使用技术的成熟，进一步压低价格，不少订单（甚至包括国防订单）都被SpaceX公司抢去，让ULA倍感压力；同时2014年克里米亚危机让俄罗斯和西方关系迅速降温，ULA公司“宇宙神”-5火箭由于使用了俄罗斯的RD-180火箭发动机，发射美国军方订单开始处处受到限制。为了应对这些情况，ULA启动了“火神”火箭的研制。

发展历史

2021年7月，日本一款名为“瑶姬”的微型轮式机器人，计划搭载美国“太空机器人”公司研制的“游隼”号着陆器前往月球，该次飞行是“游隼”着陆器及将其送入月球的火箭——由美国联合发射联盟研制的新型火神半人马座飞行器的首飞，也是私人公司研制的航天器首次登月。2022年4月5日，亚马孙河宣布，亚马逊与ULA签署38次火神半人马座火箭发射。

2023年2月，波音公司洛克希德·马丁公司合资企业美国联合发射联盟公司的CEO Tory Bruno宣布，该公司新一代的Vulcan Centaur火箭暂定以5月4日为首飞的目标日，发射窗口为期四天。6月，ULA再次推迟火神半人马座火箭的第一次发射，源于ULA对3月29日发生的一起半人马在经历氢气泄漏事件的调查。10月24日，美国联合发射联盟公司宣布，旗下第一枚火神半人马座火箭计划在12月24日发射。

2024年1月5日上午，美国联合发射联盟公司的火神半人马座火箭被运至佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地的一个发射台。1月8日凌晨2时18分，搭载着“游隼”着陆器的火神半人马座火箭在佛罗里达州发射升空，这是自1972年阿波罗计划结束，近52年来美国首次展开登月任务，也是美国私营企业首次挑战登月任务。此外，火神半人马座火箭还开启了人类的首次商业化“太空葬”。共计330份人类的骨灰和DNA样本将被送往太空，这份名单中包括经典剧集《星际迷航》创始人和美国多位前总统。同日，火神半人马座火箭搭载的“游隼”着陆器在升空后不久，其推进系统出现故障。此后，美国航天机器人技术公司宣布“游隼”已无法实现月球“软着陆”计划，认为“游隼”受控重返地球大气层并在大气层中烧毁是最佳选择。于美国东部时间2024年1月18日16时04分，“游隼”月球着陆器登月失败后按计划返回地球，在地球大气层烧毁，虽然“火神半人马座”火箭成功完成了在此次飞行中的任务，但登月探测任务宣告终结。

技术特点

“火神”火箭采用两级半构型设计，火箭长约61米，直径5.4米，芯一级配备两台蓝色起源公司研制的BE-4“天鹊”发动机，该发动机采用富氧循环，海平面推力249.5吨，芯二级采用两台由洛克达因公司研制的RL-10C(X)氢氧发动机，该发动机使用3D打印的主喷油器和主燃烧室，配备整体式轻质复合材料喷管，真空推力10吨级，可重复启动7次。助推器是诺·格公司研制的GEM-63XL固体助推器，直径约1.62米，210.13吨，可根据不同运力需要选配2、4、6枚固体助推器。火箭最大运载能力27.2吨，地球同步轨道运载能力15.3吨，运力在世界现役火箭中排名第四。

液氧甲烷火箭发动机的优点包括：比冲高、维护方便、易于获取、发射成本低，此外，甲冷却性能好，适用于全流量补燃循环方案，能够兼顾高性能和重复使用需求，为了降低成本，“火神”火箭除了使用“天鹊”发动机，也考虑了可重复使用技术。“火神”火箭根据可重复使用要求提出了敏感模块自主返回技术（SMART）。在一、二级分离后，火箭一级发动机将脱离，并在充气式热防护罩的保护下再入大气层，然后依靠降落伞减速，最后由直升机在空中回收。ULA公司表示推进系统成本占整个一级成本的65%，一级发动机的回收利用将会使一级推进系统成本降低90%，而这种仅回收关键部件的方式将比SpaceX公司回收整个子级箭体的方式更加简单和易于实现。