美國(guó)聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(ULA)的倒數(shù)第二次Delta IV重型火箭發(fā)射N(xiāo)ROL-68任務(wù)

該任務(wù)被命名為NRO Launch 68(NROL-68),代表國(guó)家偵察局(NRO)執(zhí)行。國(guó)家偵察局負(fù)責(zé)操作美國(guó)的偵察和情報(bào)收集衛(wèi)星。與該機(jī)構(gòu)的大多數(shù)航天器一樣,NROL-68任務(wù)的真實(shí)性質(zhì)和目的仍然屬于機(jī)密,然而,以往任務(wù)的線索和隨著時(shí)間泄露到公眾領(lǐng)域的信息揭示了國(guó)家偵察局衛(wèi)星的主要用途。
在NROL-68任務(wù)中,最顯著的兩個(gè)指標(biāo)是使用Delta IV Heavy火箭和選擇的發(fā)射場(chǎng)地。除了最近的SpaceX極地走廊任務(wù)外,佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角航天軍事基地主要用于發(fā)射低軌道和中軌道的火箭,火箭沿著大西洋東行方向飛行。相比之下,加利福尼亞州范登堡空軍基地處理大多數(shù)高軌道傾斜發(fā)射。發(fā)布的導(dǎo)航區(qū)域表明,這是一次低軌道任務(wù),任務(wù)的危險(xiǎn)區(qū)域指示火箭在升空后將向東飛行。
這表明該發(fā)射目標(biāo)是地球同步或地球靜止軌道,而使用Delta IV Heavy火箭——國(guó)家偵察局擁有的最強(qiáng)大火箭之一——?jiǎng)t表明該任務(wù)需要較大的推力。這暗示目標(biāo)軌道上的有效載荷相當(dāng)重。

另一個(gè)表明NROL-68任務(wù)有效載荷為Orion衛(wèi)星的指標(biāo)是本次發(fā)射使用的有效載荷整流罩。它采用了由鋁制成的三段式整流罩,這種整流罩是從Titan IV的整流罩改進(jìn)而來(lái),而不是為Delta IV項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的更現(xiàn)代的復(fù)合材料雙段式整流罩。三段式整流罩與更常見(jiàn)的雙段式整流罩不同之處在于它分為三個(gè)部分而不是兩個(gè)部分。在此之前,曾有一次非國(guó)家偵察局任務(wù)攜帶了傳統(tǒng)的Titan有效載荷,而該任務(wù)也使用了這種整流罩。由此可以推斷,Orion衛(wèi)星似乎需要這種整流罩,因?yàn)橹癉elta IV發(fā)射的所有地球靜止軌道國(guó)家偵察局任務(wù)都使用了它。
Orion衛(wèi)星本身是為了取代一系列名為Rhyolite和后來(lái)是Aquacade的四顆較小衛(wèi)星而引入的。這些較小衛(wèi)星于1970年至1978年間在Atlas-Agena火箭上發(fā)射。Orion衛(wèi)星本身似乎經(jīng)歷了至少兩代,前兩顆衛(wèi)星分別于1985年和1989年在航天飛機(jī)發(fā)現(xiàn)號(hào)上借助慣性上面級(jí)在STS-51C和STS-33任務(wù)中部署。在國(guó)家安全任務(wù)回歸一次性運(yùn)載火箭之后,又有兩顆衛(wèi)星于1995年和1998年分別使用搭載Centaur上面級(jí)的Titan IV火箭發(fā)射。
2017年由新聞網(wǎng)站The Intercept公布的泄露文件顯示,前四顆衛(wèi)星被指定為7605至7608號(hào)任務(wù),而后續(xù)衛(wèi)星則以8301開(kāi)始了一個(gè)新系列。這些文件還表明,8300系列衛(wèi)星具有通信情報(bào)能力,使它們能夠接替之前一系列專(zhuān)用衛(wèi)星的角色,這些專(zhuān)用衛(wèi)星被稱(chēng)為Chalet、Vortex和Mercury等多個(gè)代號(hào)。

這一新一代衛(wèi)星中的第一顆于2003年9月發(fā)射,標(biāo)志著Orion衛(wèi)星在Titan IV火箭上的最后一次任務(wù),之后任務(wù)轉(zhuǎn)為使用Delta IV火箭。隨后的發(fā)射分別在2009年1月、2010年11月、2012年6月、2016年6月和最近的2020年12月(NROL-44任務(wù))進(jìn)行。Delta IV Heavy的最后一次飛行計(jì)劃于明年在卡納維拉爾角進(jìn)行,任務(wù)名稱(chēng)為NROL-70,很可能再次攜帶一顆Orion衛(wèi)星。
NROL-68任務(wù)的任務(wù)徽章突出地展示了一條龍,這是之前幾個(gè)國(guó)家偵察局信號(hào)情報(bào)任務(wù)以及特別是之前的Orion衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)徽章上出現(xiàn)過(guò)的符號(hào)。
Delta IV是美國(guó)空軍當(dāng)時(shí)的進(jìn)化可耗盡運(yùn)載火箭(EELV)計(jì)劃下開(kāi)發(fā)的兩種火箭之一,該計(jì)劃始于上世紀(jì)90年代,旨在用一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)取代當(dāng)時(shí)為美國(guó)軍方提供運(yùn)載需求的火箭艦隊(duì)。波音的Delta IV和洛克希德·馬丁的Atlas V都是成功的火箭,首次飛行是在2002年,并提供了多種配置,以滿(mǎn)足不同任務(wù)的不同要求。最初,這些配置包括火箭的小型、中型和重型版本,盡管兩種火箭都從未以其"小型"配置飛行過(guò),而Atlas V重型配置也從未到達(dá)發(fā)射臺(tái)——這使得直到SpaceX的獵鷹重型(Falcon Heavy)出現(xiàn)之前,最大和最重的國(guó)家安全有效載荷完全由Delta IV Heavy獨(dú)家承擔(dān)。
聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(United Launch Alliance,ULA)成立于2006年12月,將波音和洛克希德·馬丁的Delta和Atlas計(jì)劃合并為一個(gè)運(yùn)營(yíng)商,作為兩家公司之間訴訟的和解的一部分。此前,波音被發(fā)現(xiàn)非法獲取了洛克希德·馬丁與Atlas V火箭和洛克希德·馬丁的EELV投標(biāo)相關(guān)的文件。
EELV計(jì)劃后來(lái)更名為國(guó)家安全太空發(fā)射(National Security Space Launch,NSSL),現(xiàn)在由美國(guó)空軍太空司令部(US Space Force)運(yùn)營(yíng)。NSSL第二階段合同于2020年8月授予SpaceX的獵鷹火箭和ULA的下一代Vulcan運(yùn)載火箭,用以取代Atlas V和Delta IV。其他兩個(gè)提案被拒絕:諾斯羅普·格魯曼(Northrop Grumman)已經(jīng)放棄了其OmegA火箭項(xiàng)目,而藍(lán)色起源(Blue Origin)則在該計(jì)劃之外繼續(xù)發(fā)展其新一代火箭New Glenn。

東海岸的Delta IV發(fā)射是在卡納維拉爾角空軍基地的37B號(hào)發(fā)射場(chǎng)(SLC-37B)進(jìn)行的。這個(gè)發(fā)射臺(tái)最初是在1960年代為阿波羅計(jì)劃而建造的,但在Delta IV的首次飛行之前進(jìn)行了全面重建?;鸺诳拷l(fā)射臺(tái)的水平整合設(shè)施中進(jìn)行組裝,然后被豎直放置在位置上。移動(dòng)服務(wù)塔(MST)在火箭在發(fā)射臺(tái)上時(shí)將其包圍,并在火箭已經(jīng)豎立起來(lái)并完成濕式試驗(yàn)后,支持安裝已經(jīng)封裝在其護(hù)罩中的有效載荷。
Delta火箭的飛行編號(hào),或稱(chēng)為Delta編號(hào),可以追溯到1960年5月Thor-Delta火箭的首次飛行。盡管Delta IV與Delta系列的前任火箭非常不同,但它延續(xù)了這一傳統(tǒng),而這次任務(wù)的編號(hào)是Delta 388(D388)。

發(fā)射前的最后倒計(jì)時(shí)開(kāi)始時(shí),移動(dòng)服務(wù)塔(MST)會(huì)從火箭上移開(kāi),并開(kāi)始在CBC和DCSS上進(jìn)行推進(jìn)劑加載。由于極低的溫度,推進(jìn)劑會(huì)隨著倒計(jì)時(shí)的進(jìn)行不斷汽化,因此直到幾分鐘前,油箱仍將持續(xù)加注推進(jìn)劑,直到油箱被加壓。
Delta IV Heavy的點(diǎn)火順序開(kāi)始于倒計(jì)時(shí)約T-7秒的時(shí)候,右舷CBC上的RS-68A發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)燃。左舷和中間核心將在大約兩秒后點(diǎn)火,錯(cuò)開(kāi)啟動(dòng)時(shí)間可以燃燒掉火箭底部的氫氣,減少之前發(fā)射中在該區(qū)域看到的火球現(xiàn)象。Delta IV Heavy在起飛時(shí)燃燒到后部的絕緣材料著火并不罕見(jiàn),然而,這對(duì)任務(wù)并沒(méi)有造成重大風(fēng)險(xiǎn),隨著火箭升空,火焰很快會(huì)熄滅。
預(yù)計(jì)在T0時(shí)點(diǎn)進(jìn)行起飛,火箭在通過(guò)發(fā)射塔后約9.4秒進(jìn)入姿態(tài)調(diào)整,進(jìn)入朝向地球同步軌道的東方軌跡。之后不久,核心CBC的發(fā)動(dòng)機(jī)將調(diào)整至部分推力模式。Delta 388將在起飛后約78.5秒達(dá)到音速(Mach 1)。兩秒后,它將通過(guò)最大動(dòng)壓點(diǎn)(Max-Q),即飛行中受到空氣動(dòng)力力量最大壓力的點(diǎn)。

DCSS將在分離后7秒點(diǎn)火其RL10C-2-1發(fā)動(dòng)機(jī),并展開(kāi)其可伸縮噴管。NROL-68是第二次使用RL10C-2-1發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行的發(fā)射,該發(fā)動(dòng)機(jī)在去年的NROL-91任務(wù)上首次亮相,取代了之前Delta IV任務(wù)上使用的RL10B-2發(fā)動(dòng)機(jī)。RL10C提高了RL10系列發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化程度,RL10C-1已經(jīng)取代了Atlas V單發(fā)動(dòng)機(jī)上級(jí)的RL10A-4-2發(fā)動(dòng)機(jī)。
預(yù)計(jì)在任務(wù)運(yùn)行時(shí)間為6分37.5秒時(shí),將進(jìn)行有效載荷整流罩的分離。在NRO的發(fā)射任務(wù)中,整流罩分離是官方報(bào)道和更新結(jié)束的時(shí)點(diǎn),任務(wù)進(jìn)入媒體黑屏狀態(tài)。由于Orion衛(wèi)星需要直接進(jìn)入地球同步軌道,本次任務(wù)將持續(xù)數(shù)小時(shí),期間DCSS將進(jìn)行三次燃燒。
根據(jù)首次Delta IV Heavy發(fā)射的時(shí)間,當(dāng)時(shí)攜帶了一顆演示衛(wèi)星,并旨在模擬將衛(wèi)星送入地球同步軌道的國(guó)家安全發(fā)射,第一次燃燒預(yù)計(jì)將持續(xù)約七分鐘,用于建立初始停泊軌道。短暫的滯空后,DCSS將重新點(diǎn)火約八分鐘,以達(dá)到地球轉(zhuǎn)移軌道。經(jīng)過(guò)約五小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間滯空,使其達(dá)到軌道的最高點(diǎn)(頂點(diǎn)),DCSS將進(jìn)行第三次也是最后一次點(diǎn)火。這次燃燒大約持續(xù)三分一刻鐘,將使軌道在地球同步高度上圓形化,并將其傾斜度降低至零度。

在本次任務(wù)之后,ULA僅剩下一次Delta IV發(fā)射任務(wù):NROL-70計(jì)劃于明年2月從同一發(fā)射臺(tái)在卡納維拉爾角升空。在此之前,ULA計(jì)劃發(fā)射其Vulcan火箭的首次飛行,搭載商業(yè)的Peregrine月球著陸器。該公司還計(jì)劃在今年晚些時(shí)候進(jìn)行幾次Atlas V任務(wù),包括波音公司的Starliner宇宙飛船的首次載人任務(wù)。