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[科普中国]-罗老号运载火箭

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简介

“罗老”号2(英语:Naro-1,韩语:나로호)全名为“韩国航天运载器”,因在韩国南部全罗南道高兴郡外罗老岛罗老宇航中心发射而得名。“罗老”号为两级火箭,一级火箭由俄罗斯赫鲁尼切夫国家航天研究和生产中央制造,使用的是将于2011年发射的俄“安加拉”运载火箭的技术,推力为170吨;二级火箭为固态燃料火箭,由韩国制造,推力为8吨。火箭总重140吨,直径2.9米。3

韩国的运载火箭工程总耗资约4亿美元。这项工程始于2002年8月,最初定于2005年年底完成火箭制造,2007年10月发射。由于与俄方签署协议出现滞后等原因,发射日期先是推迟至2008年12月,后又因技术等原因,推迟至2009年8月。

2012年11月29日,由于“罗老号”和发射台的连接部分出现了裂缝,第三次发射再次延期(前两次发射均以失败告终)。4

2013年1月30日,“罗老号”第三次发射成功,并把卫星送入预定轨道。5

技术参数第一级

罗老号为两级火箭,第一级由俄罗斯赫鲁尼切夫国家航天研究和生产中心制造,推力200吨

引擎:1台安加拉UM RD-191

推力 209.47 吨

比冲 338 秒

推进时间 300 秒

燃料 LOX/精炼煤油

第二级

罗老号第二级火箭为固态燃料火箭,由韩国制造,推力8吨

火箭总重140吨,长33米,直径2.9米

引擎 1 KSR-1

推力 8.62 吨

比冲 250 秒

推进时间 25 秒

研制背景

1992年,韩国研发并通过海外发射场发射了数枚火箭,如KSR-1和KSR-2探空火箭。2000年,韩国在俄罗斯帮助下开始建造罗老宇航中心,该发射场位于高兴郡,离首尔485公里。

2002年11月28日,发射场成功发射了重6吨的液体探空火箭KSR-3。同年,韩国宣布将在KSR-3基础上研发一种卫星运载器,2005年前完成。运载火箭将全部采用本土技术,采用KSR-3的122吨煤油液氧发动机。

2005年,韩国宣布第一级采用俄罗斯的RD-191发动机。发动机项目随着俄罗斯的安加拉运载火箭一起因资金短缺而一再拖延。

进展

2004年10月26日,韩国代表团访问赫鲁尼切夫国家航天研究和生产中心时,双方签署协议,共同建造发射小型运载火箭的发射场。协议还规定俄方制造火箭第一级,韩方制造火箭第二级。韩国方面为了签署这份协议而加入了导弹及其技术控制制度。俄罗斯宇航局审核全部文档和协议并批准。

从2002年计划启动到2008年10月罗老号最终出现在罗老宇航中心,韩国耗费约5000亿韩元(4.88亿美元)的经费。该火箭原定于2007年10月发射,但由于技术原因7度推迟发射。

升空尝试第一次发射

罗老号于当地时间2009年8月25日下午5时(北京时间下午4时)发射升空。但“罗老”号的二次分离晚于预定设计,未能将搭载的科学技术卫星送入预定轨道。发射约70分钟后,韩国当局宣布火箭未能进入预定轨道,发射“部分失败”。韩国自主研发的第二级推进火箭发生故障,卫星整流罩未能张开,导致整体质量过大坠回地球。该火箭搭载的卫星残骸在澳大利亚北部城市达尔文的郊外被发现。2

第二次发射

罗老号于当地时间2010年6月10日下午5时01分(北京时间下午4时01分)再次发射。火箭在飞到70千米高空后和地面失去联系,随后证实火箭在该高度脱离轨道坠毁。这是罗老号第二次发射失败。韩国方面宣布将继续发射,直到成功为止。由于第二次发射失败的原因是发射后第137秒运载火箭发生爆炸坠毁,而这正好发生在俄罗斯专家研制的一级液体发动机工作期间,它本应工作232秒。据此韩专家称火箭爆炸时刻是俄专家设计的第一级发动机在工作,事故原因在俄方。俄方则认为,原因可能是韩国制造的第二级发动机提前点火造成的,发射失败的原因在韩方。6

第三次发射

推迟

罗老号的第三次发射预定于2012年10月26日,若当天不能发射,将于27-31日期间发射,并计划在发射预定日临近时确定最终发射日期。具体发射时间也将综合分析发射当天的天气、太空环境、与太空物体的碰撞可能性后最终确定。7

韩国教育科学技术部战略技术开发员卢京元28日表示,韩俄双方在罗老宇宙中心召开了韩俄飞行试验委员会会议。6应俄方要求,会议决定将罗老号破损的橡胶环形态的密封条交由俄方进行精密分析。“罗老”号是否进行第3次发射以及具体的发射日程将由“罗老”号第3次发射管理委员会正式决定。但该委员会计划于2012年10月29日成立,届时将对飞行试验委员会的决定进行追认。氦气泄漏是因为密封条破损,还是因为先出现缝隙才导致密封条破损,这个问题尚未有定论。如此一来,“罗老”号已经不可能在原定的10月31日之前发射。

“罗老”号技术团解释称,在将密封条移交给俄罗斯之后,俄方需要相当长的时间才能得到精密分析的结果并将其通报给韩方。

韩国教育科学技术部预测称,即使精密分析能够快速结束,韩国也需要重新安排发射日程,并向国际机构通报,因此,第三次发射最快也只能在2012年11月中旬以后进行。8

导致运载火箭“罗老号”第三次发射被推迟的原因在于“罗老号”和发射台的连接部分出现了裂缝,连接发射台和“罗老号”的氦气注入口的连接零部件“适配器砌块”不良导致橡胶垫受损。

卢京元称,将把俄罗斯产的适配器砌块整体更换之后,重新进行发射。因为需要从俄罗斯购入零部件,替换和试验大约需要1至2天时间。因此,预计重新发射的日期很可能定在11月16日前后。

适配器砌块位于“罗老号”一级火箭两侧翅膀中间最下面的突出位置,是一个直径约40厘米,高约35厘米的蓝色圆筒,是为“罗老号”升空的时候能顺利脱落出去而设计的。49

重新发射

据韩国YTN电视台报道,韩国计划2013年1月30日再次进行“罗老”号火箭第三次发射。10

2013年1月29日,与罗老科学卫星进行信息交互的最后一次演练在韩国KAIST(韩国科学技术院)人造卫星研究中心成功结束,这颗卫星将搭载在预定于2013年1月30日发射的韩国首枚运载火箭“罗老”号上。12

2013年1月29日,罗老号完成了最终的发射演练,负责人表示演练很成功,如果不出现突发的情况,罗老号将按计划当地时间2013年1月30日下午3点55分到7点30分之间在罗老航空中心发射升空。13

成功发射

韩国首枚运载火箭“罗老”号当地时间2013年1月30日下午4时(北京时间30日下午3时)在全罗南道高兴郡罗老宇航中心发射升空。火箭在发射54秒后突破音速。11韩国“罗老”号已经进入预定轨道。145

2012 年 11 月 29 日,韩国罗老 1 号(Naro-1)运载火箭在罗老宇航中心准备发射,起飞时间原定于 16 时,但在倒计时 16 分 52 秒时,第 2 级推力矢量控制系统电流信号出现异常,倒计时中止,随后这次发射被取消,已加注的液体燃料泄出。此前,罗老 1 号运载火箭曾在 10 月 26 日因燃料系统的密封问题而推迟发射。当时,发射人员在向一子级注入氦气时,发现火箭与地面设施间的管路接口漏气,此时距预定起飞时间有 5 h。因无法在发射台上排查故障,发射人员不得不做出延迟发射的决定。后经调查发现,泄漏原因是连接发射台和火箭的管线接头不合格导致橡胶垫受损。随后,韩国从俄罗斯空运零部件,进行更换和试验,将发射日期初定在 11月 16 日前后,后因进度又将发射日期延迟到 11 月 29 日。

按照韩国与俄罗斯的协议,俄罗斯只为罗老 1 号运载火箭提供 3 次发射机会。之前,罗老 1 号运载火箭已经在 2009年和 2010 年发射过两次,但均失败。因此,韩国政府对第 3次发射机会十分重视。15

升空

韩国首枚运载火箭“罗老”号(KSLV-1)30日升空。教育科学技术部长官李周浩宣布,“罗老”号所携科学实验卫星进入预定轨道16。

成功

当天下午4时,“罗老”号运载火箭从全罗南道高兴郡罗老宇航中心点火升空。

全罗南道高兴郡罗老宇航中心位于首都首尔以南480公里。韩国航空宇宙研究院说,“罗老”号抵达预定高度,释放观测卫星。

航空宇宙研究院确认:“火箭发射本身获得成功。”

韩联社报道,“罗老”号发射后的9分钟内,经历整流罩分离、一级火箭分离与点火、二级火箭点火以及卫星分离等阶段。

卫星释放成功之际,罗老宇航中心内工作人员鼓掌、欢呼、相互拥抱。教育科学技术部长官李周浩在宇航中心说:“分析各种数据后,‘罗老’号火箭把科学卫星成功释放进入预定轨道。”

“这是所有韩国人的成功,”李周浩说。5

追踪

罗老宇航中心外,数以百计首尔民众聚集在户外电视屏幕前,等候发射。“罗老”号发射、卫星进入轨道时,人群传出阵阵欢呼。

韩国航空宇宙研究院官员说,卫星进入轨道后,发出信标信号,由位于挪威斯瓦尔巴德的地面卫星接收站接到。这时距离“罗老”号发射大约90分钟信标信号的发出意味着卫星运行状态没有问题。

韩联社说,韩国科学技术院人造卫星研究中心将对卫星作进一步追踪探测,最终判断卫星是否正常运行。整个过程大约需要12个小时。

“罗老”号质量为140吨,由两级火箭组成。一级火箭由俄罗斯赫鲁尼切夫国家航天中心制造,能产生170吨推力;二级火箭由韩国研制,推力7吨。

“罗老”号发射,意味着韩国将继其他10多个国家之后,成为全球又一个“本土发射太空火箭”的国家。韩国先后把大约10枚卫星送入轨道,均借助外国运载火箭在境外发射。

不易

一些分析师推断,“罗老”号成功发射可望令韩国火箭项目重返轨道。

“罗老”号项目始于2002年,按计划2013年初终结。无论成功与否,本次发射都是“罗老”号项目框架内最后一次发射。

“罗老”号先前两次发射均以失败告终。2009年8月25日,韩国首次发射“罗老”号,火箭点火成功,但整流罩分离异常,没能把卫星送入轨道。2010年6月10日,“罗老”号再次发射,升空两分多钟后与地面失去联系,随后爆炸坠毁。

本次发射原定2012年10月26日,两度推迟后确定30日发射。

“罗老”号第三次发射准备期间,朝鲜2012年12月12日发射“光明星3号”二期实用卫星,进入预定轨道,令韩国卫星发射再次承受压力。17

韩俄“ 混血儿”

“ 罗老” 1号火箭全长33.5米, 最大直径2.9米, 起飞质量140吨, 起飞推力1670千牛, 能将质量100千克的有效载荷送入高度300千米的近地轨道。 虽然号称“ 韩国航天运载火箭” , 其实“ 罗老” 1号是由韩国航空航天研究院负责火箭设计,韩国和俄罗斯联合制造的。

火箭第一级由俄罗斯赫鲁尼契夫国家研究与航天生产中心研制,是在俄罗斯“安加拉” 火箭的“ 通用火箭模块” 基础上设计制造的。 第一级长25米,直径2.9米,采用一台推力为1670千牛的RD-151液氧/煤油发动机,发动机工作时间300秒。该发动机是俄罗斯RD-191发动机的改进型号,2009年7月30日首次进行地面点火试验。 RD-151第一次飞行试验实际就是“ 罗老” 火箭的第一次发射。

火箭第二级由韩国航空航天研究制造,第二级长2米,直径1米,采用一台推力86.2千牛的固体燃料火箭发动机,工作时间58秒, 发动机质量14.7吨, 高7.75米。韩国还承担了“ 罗老” 1号火箭整流罩、 导航系统、 箭载电子设备、飞行控制系统、安全系统、常平架伺服系统等分系统或设备的研制工作。

韩国和俄罗斯火箭技术的合作谈判开始于2002年, 2004年正式签署合作协议,韩国以2亿美元的成本从俄罗斯引进第一级火箭。俄罗斯赫鲁尼契夫国家研究与航天生产中心自2005年开始研制“罗老” 1号火箭第一级。 俄罗斯在合作过程中采取的是只提供产品不出售核心技术的策略,2009年和2010年两次发射失败后, 韩国也不能自主进行“ 罗老”火箭残骸的打捞。因此,虽然“ 罗老” 1号火箭发射成功,但至关重要的第一级液体火箭采取的是“ 拿来主义”,韩国并没有因为火箭发射成功而真正掌握液体火箭技术。总体来看,韩国现在仍然还不具备独立研制运载火箭的能力。