[科普中国]-地球同步卫星运载火箭

简介

在空间探测领域取得一连串成功之后，印度空间研究组织(Is-RO)认为现在是加快推进载人航天计划的好时机，期望成为第四个独立实施载人航天任务的国家。2014年2月，印度空间研究组织宣布将自主建造载人飞船“轨道飞行器”(OV)，并公布了首个乘员舱样机，计划利用“地球同步卫星运载火箭一MK3”(GsLV—MK3)火箭发射载有2～3名航天员的乘员舱进入低地球轨道执行为期7天的任务。2

地球同步卫星运载火箭（Geosynchronous Satellite Launch Vehicle ，英文缩写：GSLV），印度自行研发为主的运载火箭。印度太空研究机构利用地球同步卫星运载火箭将印度全国卫星系统类型的卫星送至地球同步轨道。火箭多为俄罗斯协助建造，并非印度独立建造。地球同步卫星运载火箭为极地卫星运载火箭 之改良版，增加捆绑式液态辅助火箭为一三节式火箭。第一节为固态推进器；第二及第三为液态推进器。固态及辅助火箭是极地卫星运载火箭 之延续，所以低温液态引擎由俄罗斯提供，共买了七个末端节引擎。印度试着去建造低温末端节引擎并向俄罗斯买技术，但遭美国施压，因此俄罗斯并未提供此项技术给印度。所以在过去的十一年印度空间研究机构持续研发如何建造低温液态引擎。

性能参数基础参数功能：一次性火箭

制造公司： 印度空间研究组织

国家：印度

高度 ：49 米 (160 尺)

直径 ：2.8 米 (9.1 尺)

质量 ：402,000 公斤 (886,000 磅)

节数 ：3节

发射场：斯里赫里戈达岛

发射次数：5次

成功次数：3次

失败次数：1次

部分失败次数：1次

首次发射：2001年4月18日

助推器：(Stage 0)

火箭形式：4枚

引擎：L40H Vikas引擎*2颗

推力：680 千牛顿

总推力：2,720 千牛顿

比冲：262 秒

推进时间：160 秒

燃料：四氧化二氮/联氨

酬载能力地球同步轨道运载火箭使用四支L40液态推进火箭可酬载约5000公斤（11000磅）到近地轨道；使用俄罗斯KVD-1低温末端节引擎可将2200公斤（4850磅）到地球同步轨道。

各节简介第一节

地球同步轨道运载火箭第一节直径为2.8米，他用M250及的马钉钢作外壳材料，而推进剂重达129顿；第一节（L40）有四十吨重的液态推进剂（四氧化二氮/联氨），直径为1.2米。

引擎： 1 枚S139引擎

推力： 4,700 千牛顿

比冲： 166 秒

推进时间： 100 秒

燃料： HTPB (solid)

第二节

地球同步轨道运载火箭第二节直径为2.8米，而且有液态推进剂（四氧化二氮/联氨）分装在两个铝合金槽里，重达37.5顿。

引擎： GS2 Vikas引擎*4颗

推力： 720 千牛顿

比冲： 295 秒

推进时间： 150 秒

燃料： 四氧化二氮/联氨

第三节

地球同步轨道运载火箭第三节的直径也是2.8米，用低温液态推进剂（液态氢/液态氧）并放在两个铝合金槽里，其质量为12.5顿。

引擎： 1颗RD-56M引擎

推力： 73.5 千牛顿

比冲： 460 秒

推进时间： 720 秒

燃料： 液态氢/液态氧

相关概念1、地球同步卫星即地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星。

2、运载火箭由多级火箭组成的航天运输工具。用途是把人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入预定轨道。是在导弹的基础上发展的，一般由2～4级组成。

从字面意义上理解，能把同步卫星送入太空的多级航天火箭可统称为地球同步卫星运载火箭。

发射纪录第一次发射在2001年4月18日，并非完全成功其发射卫星为实验用通讯卫星地球同步卫星一号；第二次发射完全成功，在2003年5月8日，发射实验用通讯卫星地球同步卫星二号；在2004年9月20日发射EDUSAT通讯卫星之实用飞行；第四次发射在2006年7月10日下午5点38分，印度军方在印中央邦萨提什达万航太中心发射一枚“地球同步卫星运载火箭-F02”，携带着实验用通讯卫星地球同步卫星四号C型通讯卫星。距离地面约70公里处出现箭体倾斜、连续翻转、空中爆炸，跌落在孟加拉湾。 地球同步轨道运载火箭 第四次发射使用俄罗斯低温液态末端节引擎，印度太空研究机构预测下次发射将使用先进的低温引擎。3

GSLV发射失败事件事件一：

2006年7月10日，印度同步卫星运载火箭(GSLV)携带重2 .4吨的INSAT-4C卫星发射升空。火箭发射后约55秒，开始明显偏离正常飞行轨迹，62秒时火箭解体。残骸坠人孟加拉湾，初步查明是发动机推力控制器发生故障而导致发射失败。GSLV—F02任务是将INSAT-4C卫星送入36 000千米高的地球同步转移轨道，在未来10年里提供电视服务。此次发射是把发射能力提高到4吨以上的一次尝试。
GSLV长49米、重414吨，共有3个级段。第一级包括一个固体推进剂助推器和4个捆绑式液体推进剂助推器，第二级也是一个固体推进剂级，第三级是一个低温级。此次GSLV—F02发射是该系列火箭的第4次发射。前3次发射都取得了圆满成功。4

事件二：

印度国产火箭“地球同步卫星运载火箭”GSLV-D3在2010年4月15日的发射中未能取得成功，箭上携带的GSAT-4通信卫星也一同坠毁。耗资0.74亿美元的试飞以失败告终，沉重打击了快速发展的印度航天计划。

印度空间研究组织主席拉达克里希南称，本次试飞主要目的是验证印度建造的低温第三级段，是印度航天计划中的一个关键里程碑，尤其对该国发射自己的卫星和研发载人航天器而言。

当地时间16时27分，这枚火箭长50米的火箭从印度斯里哈里科塔岛上的航天中心发射升空。ISRO说发射后前5分钟，火箭运行正常。发射后大约5分钟，GSLV第二级分离，随后低温级段点火。

低温级段按照箭载计算机的规划点火，指标显示低温发动机点火了。不过，最后等到对数据进行详细分析之后才能确认。地面人员观察到火箭翻滚，意味着火箭失控，最有可能的原因是两台控制发动机（小型低温发动机）没有点火，没有发挥必要的控制能力。

第三级燃烧时间为12分钟，这两台控制装置发动机应该在这期间提供小型动力，控制火箭。但是跟踪曲线显示，火箭在官员宣布第三级点火之后数秒就失去了原有的高度。发射控制中心称，火箭大约上升了140千米（87英里），出现问题时的速度为17700千米/秒（11000英里/秒）。

随后几分钟，发射控制人员丢失失控火箭的跟踪数据，因为火箭已经坠落印度洋上空的大气层。最后的跟踪显示火箭处于印度东海岸萨迪什·达万航天中心西南1600千米（1000英里）上空，据地面66千米（41英里）处。5

事件三：

印度一枚搭载通讯卫星的运载火箭2010年12月25日发射后不久失控并偏离航向。依照地面控制人员指令，火箭在空中“自爆”。一些航天技术人员说，这次发射失败是印度空间研究组织遭遇的“巨大挫折”。

这枚火箭为同步卫星运载火箭（GSLV）F06型，当地时间下午4时04分在位于印度东南部斯里赫里戈达岛的萨蒂什·达万航天中心点火升空，原定飞行19分钟后将卫星送入预定轨道。 印度空间研究组织主席K·拉达克里希南说，火箭“发射45秒后失去控制”，地面控制人员向第一级发动机发出指令，但火箭未按指令工作。

按照他的说法，火箭第一级在发射后50秒内表现正常，随后出现故障。发射后63秒，地面控制人员发出自毁指令，火箭在空中爆炸。火箭残骸坠入孟加拉湾。 这枚火箭原定20日发射，由于技术人员发现火箭发动机存在故障而推迟发射。

火箭搭载一颗GSAT-5P型卫星，用于通信服务和气象监测。这颗卫星质量为2310千克，设计运行寿命13年。卫星装备36个信息接受和转发装置，原计划升空后替代1999年发射的INSAT－2E型通讯卫星。

空间研究组织设立的故障分析委员会初步认定，发射失败与4台捆绑式液态燃料发动机相关。火箭发射0.2秒后，1台发动机失灵，仅3台正常工作，致使火箭飞行控制能力大幅降低。

发射后大约50秒，火箭飞行速度达到音速，但推力不足导致高度误差较大，气动载荷超过设计极限，因而无法正常飞行。

故障分析委员会利用模拟飞行、分析数据、核对等手段展开校准试验并得出结论：故障发动机中推进燃料调节器在密闭状态下流量系数明显偏高。这可能是生产过程中疏忽所致，检查和验收试验等工序未发现这一安全隐患。

这是印度同步卫星运载火箭连续第二次发射失败。