第五颗美国海军移动用户目标系统（MUOS）通信卫星发射升空

国外航天 · 2016-11-23 03:50:35

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美国东部时间2016年6月24日10点30分，一枚美国联合发射联盟（ULA）的阿特拉斯V型（采用551配置）运载火箭从弗罗里达州卡纳维拉尔角发射场的SLC－41工位发射升空，将第五颗美国海军移动用户目标系统（MUOS）通信卫星也是第一代MUOS卫星中的最后一颗送入了预定轨道。　　移动用户目标系统（MUOS）是美国海军运作的一个地球静止轨道通信卫星星座。这个星座包括五颗卫星，负责替代以前的UHF后继卫星（UFO／UHF Follow－On），将在几乎全球范围内为移动终端提供视频、语音和数据通信。MUOS能提供两种服务，一种是传统的UHF通信系统，主要为UFO卫星用户们提供延续服务，另一种则提供更新式和先进的宽带码分多址（WCDMA）技术服务。只要四颗MUOS卫星便可实现WCDMA能力，因此，MUOS－5将作为一颗备份星使用，不过该星的UHF载荷会全面运转。MUOS卫星替换下了11颗1993年至2003年间发射的UFO卫星（其中10颗顺利投入使用）。UFO卫星本身则替换的是更早的美国海军舰队卫星通信系统（FLTSATCOM）和Leasat卫星星座。　　MUOS卫星由洛克希德．马丁公司研制，基于该公司A2100M卫星总线，推进系统包括一部日本石川岛播磨重工（IHI）生产的BT－4远地点液体火箭发动机，以用来提供轨道提升与机动。加满燃料后，每颗MUOS卫星质量达6.74吨，设计寿命15年。　　前四颗MUOS卫星分别于2012年2月、2013年7月、2015年1月和2015年9月发射升空。尽管MUOS－5是该项目的第五次发射，但此卫星实际上是第三颗生产的MUOS卫星（MUOS SV－3），由于发现焊接存在问题，迫使该星返厂维修。在SV－3维修过程中，SV－4卫星被发射升空，以接替其任务，而之后SV－5又作为MUOS－4发射升空。虽然MUOS－5的发射完成了MUOS星座的部署，但该项目的第六颗卫星可能会在2018至2020年间升空，这颗卫星将由国际合作伙伴资助，作为回报，他们将能够使用该星座，美国空军的宽带全球通信卫星（WGS）目前就已采用这种模式。　　本次任务是今年的第三次阿特拉斯V火箭发射。在阿特拉斯V火箭2016年3月22日的天鹅座OA－6货运飞船发射任务中，因混合率控制阀出现故障，导致火箭一级氧化剂使用过度，使得发动机提前6秒关机，不过得益于第二级自动延长了燃烧时间，以及载荷质量相对效低，使得OA－6任务顺利完成。而为了调查OA－6任务中的异常，MUOS－5的发射日期从5月初推迟到了6月。　　阿特拉斯V型火箭至今还未发射失败过，最近一次阿特拉斯火箭发射失败还是在1993年3月，当时一枚阿特拉斯I型火箭携带UFO项目首星未能完成任务，而阿特拉斯II与阿特拉斯III型火箭在所有任务中都获得了成功。2007年，负责发射NROL－30的一枚阿特拉斯V型（采用401配置）火箭曾发生故障提前关机，致使所携卫星轨道低于预期，不过依靠卫星自身的推进系统与推进剂，载荷仍然能够进入到正确的轨道。　　成立于2006年的联合发射联盟使用阿特拉斯与德尔它火箭为美国政府提供发射服务。目前，该公司使用着阿特拉斯V、德尔它II和德尔它IV火箭，但德尔它火箭正逐步被淘汰，而在十年内，ULA将用一种名为火神的新型火箭取代阿特拉斯与德尔它火箭。　　联合发射联盟为MUOS－5任务选择的是阿特拉斯V型（采用551配置）运载火箭，编号AV－063，包括一部通用核心助推器（CCB）第一级，一部半人马上面级发动机，五台由喷气飞机洛克达因公司研制的AJ－60A固体火箭助推器。本次任务中，火箭上装有一具5米直径，长23.4米的中型载荷整流罩，其中容纳有卫星与半人马上面级。　　MUOS－5任务的发射台是卡纳维拉尔角空军站SLC－41工位，它是阿特拉斯V火箭目前使用的两座工位之一（另一座是范登堡空军基地的SLC－3E）。SLC－41始建于20世纪60年代，最初供泰坦IIIC型火箭使用，而在支持阿特拉斯火箭发射之前，该工位也曾发射泰坦IIIE和泰坦IV火箭，2002年，阿特拉斯V型火箭从SLC－41进行了首次发射。SLC－41替代了SLC－36，后者是一个双发射台工位，曾由阿特拉斯II、阿特拉斯III以及早期的阿特拉斯－半人马火箭使用。阿特拉斯V火箭在发射台附近的垂直集成设施（VIF）组装，然后由一部移动发射平台运至发射位置。　　原本阿特拉斯V使用简洁的发射台，脐带塔位于移动发射平台上，在发射阵地周围是四座建于泰坦火箭时代的避雷塔。在最近，为了支持波音CST－100星航线宇宙飞船的发射，SLC－41工位上已建起一座固定式脐带塔。　　MUOS－5发射流程　　在倒计时进入距发射2.7秒时，阿特拉斯V火箭点火，主发动机推力持续提升至倒计时为0。之后五部固体助推器点火，过1.1秒火箭起飞。　　在五台助推器的协助下，阿特拉斯V火箭迅速飞离发射台，起飞后3.9秒，火箭开始一系列的俯仰与偏航机动，按预定轨迹沿94.58度方位角向东飞过大西洋。　　进入任务后第49.3秒，火箭达到最大气动上升压力区（Max－Q）。　　固体火箭起飞后将工作约90秒，在燃尽后还将在一级上连接几秒，然后在进入飞行第108.7秒，第一对助推器分离，再过1秒半，另三部助推器分离。火箭一级的RD－180发动机继续工作，推动阿特拉斯V火箭爬升。　　火箭起飞后207.8秒，载荷整流罩分离。5秒后，用于整流罩内防震的前载反应器（FLR，将半人马上面级前端和整流罩结构连接在一起）从半人马上面级分离。　　任务进入4分又25.6秒，火箭一级主发动机关机（BECO），再过6秒一级分离。　　一级分离后，半人马上面级进入启动前顺序，10秒后，单台RL10C－1发动机点火，开始了本次任务中三次启动的第一次。半人马第一次启动将耗时7分又46.9秒，以实现一条初始停泊轨道。第一次点火结束后7分又59.2秒，半人马开始二次点火，二次点火将持续5分又46.9秒，提升轨道远地点。二次点火完成后，任务进入一个滑行段。　　火箭起飞后2小时又48分40.4秒，半人马上面级开始第三次点火，此过程将持续58.3秒，以提升轨道近地点，同时减少轨道倾角。　　半人马结束第三次点火后3分又39秒，MUOS－5卫星从上面级分离。任务目标轨道为3841.75千米×35706.86千米，倾角19.10度。之后卫星将依靠自身的推进系统前往运行轨道。　　本次任务是2016年的第3次阿特拉斯V火箭发射，也是联合发射联盟今年的第5次发射。　　ULA的下一次发射目前预定于2016年7月底，届时，一枚阿特拉斯V型火箭将为美国国家侦察办公室（NRO）发射绝密任务NROL－61。几天之后，一枚德尔它IV型火箭将为美国空军航天司令部发射AFSPC－6任务，该任务将是第二组地球同步轨道空间态势感知项目（GSSAP）太空侦察卫星。

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