[科普中国]-能源号运载火箭

概念

是由能源科研生产联合体设计的苏联火箭。 作为重型一次性使用运载系统以及作为暴风雪号航天飞机的助推器，发射纬度北纬46度，能源号近地轨道运输能力为105吨货物，地球静止轨道运输能力为20吨，美国国防部对这种火箭的代号是“SL-17”。

它是一种全新设计结构、推力大、寿命长的运载火箭，这些特点使它至少与使用得最多的联盟号运载火箭(A4) 一样地扩大其性能。能源号性能提高表现在能把100吨载荷送入近地轨道。这相当于目前苏联每年送入近地轨道的有效载荷重量的三分之一左右。一枚能源号运载火箭的近地轨道运载能力等于五枚质子号SL一13 运载能力或15枚联盟号A4的运载能力，然而，不应设想用这样的数字就能表明
SL一4和SL一13已经过时了，它们仍将被继续用于它们能有效地发挥作用的各次发射任务中。很明显，苏联人从 G 型运载火箭的失败中吸取了许多有益的教训并就直接应用于能源号运载火箭开始着手于初步设计中。基本技术要求包括：

1. 近地轨道有效载荷运载能力不少于100吨；

2.使用低温燃料即液甲烷或液氢；

3.各级保留使用液态燃料及其可控性；

4.所有有价值的部件可回收；

5.强调机组人员的安全，即运载火箭按载人要求进行设计；

6.具有技术水平高又受过严格训练的人员以保证快速发射和重新发射；

7.整个运载火箭尽可能坚固。1

研发在取消了不成功的N1火箭后，1974年，苏联开始了对新火箭的方案论证工作。正如NASA用航天飞机取代土星5号的计划，能源科研生产联合体提出了祝融星计划(Vulkan)，计划设计一种以质子号运载火箭为基础，使用与质子号相同燃料、比质子号更大、推力更强的、采用模块化设计的火箭。

1987年5月15日，苏联价值200亿英镑的“能源”号 (Energia) 重型运越火箭首次从哈萨克斯坦的丘拉坦发射场 发射试飞成功，从而表明，苏联即将在工业开发太空方面居于领先地位。

“能源”号的研制工作可追溯到60年代。当NASA于1973年发射了天空实验室后不得不放弃 “土星” V 时( “阿波罗一联盟” 号的联合飞行是在2年后用小型“土星”1B进行的)，苏联却仍在继续研究高能低温推进技术。1981年美国防部终于宣布，苏联正在研究一种全新的重型运载火箭，国防部称之谓SL一W。这种火箭既可以是用于发射大型无人有效载荷的一次性使用火箭，也可以是一种地球一轨道间的助推器，用于发射相当于美国航天飞机轨道器 的苏制轨道器。有资料表明，这种轨道器是和SL一W同时研制的。

“能源” 号是一种两级运载火箭，总长度为60m，芯级直径约为8m。总发射质量约为19600 kN (最小估计值)，总发射推力为 29400 kN。推重比大致与美国航天飞机相当。其比冲4705以上，单台推力323 kN 以上，均比美国航天飞机高。 “能源” 号能将270t载荷送到低地轨道(约180km)、32t载荷送到月球或 27t载荷送到火星和金星。如经过充分改进，还能一次将270 t 载荷送入轨道，是目前世界上推力最大的运载火箭。2

能源号火箭被设计用来运载暴风雪号航天飞机 这也是能源号的载荷位于火箭的侧面而不是顶部的原因。但是能源号同样可以执行重型卫星的发射任务，能源号的第一次发射中携带了“极地”号斯泰基-DM型试验飞船。

能源号只执行过两次发射任务，而且第一次发射中，有效载荷没有正常工作（极地号与能源号成功分离后调整姿态失败，重返大气层解体）。能源－暴风雪计划的遗产是RD-170系列发动机和天顶号运载火箭。其中天顶号火箭的芯级和能源号的助推器相同。

为解决与运载火箭多次重复使用有关的结构、回收等问题创造了必要的试验与研究条件。“能源号”迄今仍是二次使用的运载火箭，费用昂贵。为了大幅度地降低使用成本，苏联正在进行火箭助推级和芯级回收与重复使用的可行性研究。在“能源号”火箭每个助推器外侧的上、下两端增设了回收设备舱，在底部还可以安装一个独特的折叠式桨叶状减速机构。在“能源号”发射后可以借助回收系统来回收助推级乃至芯级，此可回收重复利用火箭技术亦用于安加拉号火箭。苏联能源号和安加拉的火箭回收技术方案比SpaceX早好多年，然而因为缺少资金研发只造了一次性的。

变型详况苏联巨型运载火箭能源号的一些方案预计会得到发展，其中最大一种方案可把215 吨的载荷送入近地轨道。第一种能源号 (1987 年5月15号发射) 是由捆绑有四台助推器的芯级和在其一侧连接的带有单台“远地点发动机” 的上面级组成，在今年5月15号发射的能源号运载火箭中，这台 “远地点发动机”不能正确点火。这种能源号运载火箭全长60米，能把重达130吨的有效载荷送入近地轨道。

这种能源号运载火箭改型预计用来发射苏联大型航天飞机。在明年内可能对这种大型航天飞机(可能采用一种加固型航天飞机试验模型) 进行一次不载人试验飞行，但是载人任务飞行预计到九十年代初期以后才能实现。苏联 的这种大型空间站 (预计1991年后苏联将用大型空间站来代替当前使用的和平号空间站) 能用捆绑有六台或八台助推器且备有高能上面级的能源号改进型送入轨道，能源号运载火箭最大改进型高达110米，几乎和美国的阿波罗—土星5一样高，但具有更大的推力。

有经验的宇航员格赫曼·泰托夫在莫斯科电台发表讲话说，能源号火箭能实现建立载人的月球研究站和载人飞行到火星以及其他星球等空间计划。能源号运载火箭可把重达32吨的有效载荷送至月球。

同时，苏联报纸已经透露了在普列谢茨克的北部发射场 的详细情况 , 虽然苏联人在1966年首次使用过这个发射场，但是他们在1984年才第一次承认它的存在。

在普列谢茨克发射场发射的卫星有闪电、流星、宇宙和国际宇宙，还包括发送到极轨道的 “科学空间勘察”卫星。普列谢茨克发射场实质上是用来发射大部分苏联照像侦察卫星的发射场。宇宙号1875 (于1987年9月3号发射) 正是这种卫星。它被发射到3公里至208公里之间的轨道上，轨道倾角为73°。9月8号在普列谢茨克发射场用一枚SL一8运载火箭发射了六颗宇审号军事通讯卫星。

闪电和流星卫星是在联盟号运载火箭发射台上发射的，而小型和中型的宇宙号和国际宇宙卫星却是在称为虹号和上升号的发射台上发射。3

试射与计划中止“能源号”只执行过两次发射任务就因为苏联解体、资金不足等原因不再使用。

首次发射能源号在1987年5月15日20时30分第一次发射，携带了“极地”号斯泰基-DM型试验飞船。

发射后期，箭载RD-0120发动机提前停止燃烧，载荷未能进入预定轨道。

第二次发射1988年11月15日进行第二次发射，能源号顺利将暴风雪号航天飞机送入预定轨道。

计划中止伴随着苏联解体，能源号火箭停止生产。虽然能源号不再生产，由其助推器发展的天顶号火箭仍在服役，其主发动机RD-170衍生的RD-171仍使用于天顶号火箭。

影响以及结局能源号运载火箭所使用的氢氧发动机RD-0120，它的真空推力为190吨，真空比冲为454.5秒（仅次于美国338吨的RS-68、213吨的SSME、优于法国136吨的Vulcain 2，日本111吨的LE-7A）。美国的宇宙神五号运载火箭使用RD-170系列火箭发动机的衍生型号RD-180，美国的安塔瑞斯号运载火箭使用衍生型号RD-181。韩国罗老号火箭以及俄罗斯安加拉火箭使用另一衍生型号RD-191。天顶号运载火箭则与美国、俄罗斯、乌克兰、挪威四国成立海上发射平台，这家公司拥有能源号全自动发射技术，这项技术目前是世界上最先进的，而且是独家的。能源号大体和N-1运载火箭、TOPAZ-2型空间核反应堆电源以及雅克141结局一样被美国人购买用做航空航天技术储备。

由于政治和经济原因，仅存的能源号M火箭只能存放在库房中，任灰尘飞扬，仪器老化。2002年，暴风雪号航天飞机中可以飞行的一架连同能源号火箭一道，因拜科努尔的厂房坍塌而被摧毁。至此暴风雪计划在凄凉惨淡中彻底终结4。

相关设计火神号祝融星（Vulkan-Hercules）能源家族的原型，最初始设计，该火箭家族运载能力涵盖10~200吨级。采用模块设计，助推器（天顶号）可以单独发射荷载，Vulkan发射质量达到4747吨，为两级半火箭，高度88米，配有逃逸塔，低轨道运载能力200吨，地球静止轨道运载能力为36吨，还可以将43吨的货物送往月球（直接起飞），52吨的货物送往火星。

后来在苏联国防部的干涉下，改型火箭的研发中断，改为研发该火箭的单级型号，也就是能源号，原因是该构型可以采用背负式搭载超大尺寸的荷载。运载能力200吨能源号还远不是苏联计划中的最大型号的运载火箭其中披露的RD170系列的图，有个六燃烧室的火箭发动机。5

能源号M能源号M是最小的衍生型号，使用二到四个经过改装的天顶号火箭作为助推器，芯级中只有一个RD-0122发动机。能源号M旨在取代质子号运载火箭，但是在1993年输掉了和安加拉火箭的竞争。

能源II号能源II号，又称 Uragan (俄文：Ураган, Hurricane)是一种计划可完全重复使用的火箭。该衍生型号的芯级可以自行再入和滑翔降落。

基本资料能源-暴风雪号

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外形和质量参数

芯级

助推级