三角洲4号运载火箭

三角洲4号运载火箭是三角洲系列运载火箭的一个型号，由波音综合国防系统集团（IDS）设计，由位在阿拉巴马州迪凯特的联合发射同盟（United Launch Alliance）所建造。在最后一次位于联合发射同盟的会议上，三角洲4号运载火箭也参与美国空军的改进型一次性运载火箭计划(Evolved Expendable Launch Vehicle,EELV)，整个计划的宗旨在于商业化的运载火箭，并降低发射成本和提高运送到轨道的重量。三角洲4号运载火箭有五种衍生型：三角洲四号中型运载火箭，三角洲四号中型+运载火箭（内有三种衍生：（4,2）、（5,2）、（5,4），数字前者代表整流罩的外直径，后者则代表小型固态火箭数量），还有三角洲四号重型运载火箭，多样化的型式是为了符合特殊的酬载物尺寸，三角洲4号运载火箭是首要符合美国军方需求的运载火箭。
三角洲4号运载火箭在水平组装厂（Horizontal Integration Facility）进行装配，发射地点则是在卡纳维尔角LC-37B发射台，另一座发射台在范登堡空军基地SLC-6发射台。
运载火箭技术诸元.
三角洲4号运载火箭的第一节有一个（三角洲四号重型运载火箭有三个）公共推进核心（CBC），所使用的引擎是洛克达因的RS-68火箭引擎。 
第一节（RS-68火箭引擎）.
RS-68火箭引擎是美国自1970年代的太空梭主引擎（SSME）以来设计的第一个以液态氢／液态氧为燃料的大推力引擎，它的每颗推力大于美国太空梭的主引擎（SSME）。制造RS-68火箭引擎的主要目的是为了制造比太空梭主引擎成本更低廉的火箭引擎（每颗RS-68火箭引擎的价格约二千至二千五百万美元；而每颗太空梭主引擎的价格大于五千五百万美元）。尽管RS-68火箭引擎的大小比太空梭主引擎大很多，并且为了降低成本而降低引擎的内部压力及比冲，燃烧效率较低，但建造一枚火箭所需时间、需要的零件数量、总价格及建造所需人力都比太空梭主引擎少得多。一般情况下，RS-68火箭引擎于飞行的前几分钟以预设推力的102%运行，到第一节脱离前节流阀将推力降低到预设推力的58%。在三角洲四号重型运载火箭的衍生型中，中央的标准核心火箭在升空50秒后会将推力调到预设推力的58%，其它两支辅助用标准核心火箭会以预设推力的102%运行，如此可以延长中央的标准核心火箭的推进时间，在两支辅助用标准核心火箭脱离之后，中央的标准核心火箭又会以预设推力的102%飞行，直到引擎关闭前推力降到预设推力的58%。RS-68火箭引擎可以机动地随时改变推力。
第一节（燃料槽配置）.
RS-68火箭引擎的上方液态氢燃料槽是用铝制的等网格差线（一种网格样式由机器制做在燃料槽的内部可减轻重量）做成的，再将铝制的等网格差线经由可制成圆柱体的机器成型，变为圆柱体的铝制等网格差线称为核心主体；液态氧燃料槽也是用铝制等网格差线技术所完成。第一节接近引擎的部分有伞状隔热罩。在标准核心火箭的后侧有一个缆线通道，主要功能是让电线及讯号线可以不受振动而脱落，另有一个运送液态氧的管线从燃料槽沿著火箭外壁接到RS-68火箭引擎。任何衍生型的标准核心火箭的外直径都是5公尺。 
L-3飞行惯性导航系统.
L-3飞行惯性导航系统（L-3 Communications Redundant Inertial Flight Control Assembly,RIFCA）不仅用在三角洲4号运载火箭，也用在三角洲二号运载火箭。虽然软体设计上有一些不同，但L-3飞行惯性导航系统的特色是使用一组六条环状雷射的陀螺仪和一个加速表，使三角洲4号运载火箭更准确的进入轨道。
第二节.
三角洲4号运载火箭的第二节和三角洲三号运载火箭的第二节是完全相同的，但燃料槽衍生出两种型式：一种是直径4公尺的原型，用来酬载较细长的人造卫星；另一种是直径5公尺的改良型，用来酬载较宽的人造卫星。第二节所使用的引擎是普拉特&amp;惠特尼（Pratt &amp; Whitney）公司所制造的RL-10B2火箭引擎，RL-10B2火箭引擎的特色是使用炭纤维喷嘴，特殊材质造就了特异的推力。
节间段.
节间段是为了连接第一节和第二节燃料槽，由5公尺直径缩减为4公尺直径的节间段是伞状切掉上方的形状；5公尺直径的节间段则是圆筒直柱。两种不同型式的节间段均由复合材料所制成。 
酬载舱.
为了符合各种不同型状的人造卫星，囊状酬载舱的种类也非常多样，4公尺外直径的酬载舱是延续三角洲三号运载火箭的酬载舱；5公尺外直径的酬载舱是加大后用在部分三角洲四号中型+运载火箭或三角洲四号重型运载火箭中。三角洲重型运载火箭除了外直径为五公尺外，也使用较其它三角洲系列运载火箭长的酬载舱。酬载舱由铝制等网格差线制成，与液态氢／液态氧燃料槽的内衬相似。
商业化酬载.
三角洲4号运载火箭于全球运载火箭的需求大于人造卫星需求之时进入商业运载人造卫星市场，加上新设计的商业运载火箭难以在商业运载人造卫星市场中找到客户，以及三角洲4号运载火箭的发射价格高于其他已在商业运载市场发射多年的运载火箭，因此在2003年，波音公司放弃在商业运载人造卫星市场推销三角洲四号系列运载火箭的计划，转型为单次发射价格较高且需求量较低的非商业运载火箭。在2005年，波音公司声称可能会让三角洲4号运载火箭重新回到商业运载市场，然而到了2006年，并没有更进一步的回应对2005年重返商业运载火箭做声明。除了一次以外，最初三角洲4号运载火箭的发射都是由美国政府支出，每一次发射的价格介于1亿4千万美元到1亿7千万美元。
衍生型.
三角洲四号中型运载火箭.
三角洲四号中型运载火箭（代码：三角洲9040）是整个三角洲四号系列运载火箭最基本的型式，它的配备仅有一支标准核心火箭及一个和三角洲三号运载火箭一样的第二节（4公尺直径液态氢／液态氧燃料槽与4公尺外直径酬载舱），三角洲四号中型运载火箭的酬载能力可将质量4,210公斤（9,285磅）之人造卫星送至地球同步轨道（Geosynchronous Transfer Orbit,GTO）。 
三角洲四号中型+运载火箭(4,2).
三角洲四号中型+运载火箭(4,2)（代码：三角洲9240）与三角洲中型运载火箭有些相似，但有两支由Alliant公司建造的1.5公尺（60英呎）直径的固态辅助火箭，燃料为石墨环氧基（Graphite-Epoxy Motors,GEM-60s）。固态辅助火箭用来增强酬载能力，因此三角洲四号中型+运载火箭（4,2）酬载能力可将5,845公斤（12,890磅）的人造卫星送至地球同步轨道。
三角洲四号中型+运载火箭(5,2).
三角洲四号中型+运载火箭(5,2)（代码：三角洲9250）与三角洲四号中型+运载火箭（4,2）非常相似，不同之处是有5公尺的直径的第二节液态氢／液态氧槽和5公尺外直径的酬载舱。因为额外的酬载舱重量和第二节增重，三角洲四号中型+运载火箭（5,2）的酬载能力仅4,640 公斤（10,230磅）到地球同步轨道，较三角洲四号中型+运载火箭（4,2）的酬载能力差。 
三角洲四号中型+运载火箭(5,4).
 
三角洲四号中型+运载火箭(5,4)（代码：9450）与三角洲四号中型+运载火箭（5,2）相似，但有四支GEM-60s固态辅助火箭，酬载能力可将6,565公斤（14,475磅）的人造卫星到地球同步轨道。
三角洲四号重型运载火箭.
三角洲四号重型运载火箭（代码：三角洲9250H）与三角洲四号中型+运载火箭（5,2）相似，除了两支GEM-60s固态辅助火箭被替换为两支标准核心火箭（CBC）。这两支辅助用标准核心火箭较中央的标准核心火箭早脱离。三角洲四号重型运载火箭使用由复合材料制成的5公尺外直径酬载舱，但也可使用泰坦四号运载火箭的三等分铝制整流罩，在发射DSP-23卫星时首次使用。
三角洲四号重型运载火箭酬载能力（不同轨道具有不同酬载能力）:
·地球同步轨道（GTO）（介于低地球轨道和地球静止轨道之间的椭圆轨道）:13,130公斤（28,950磅）。 
·地球静止轨道(GEO) 6,275公斤。 
·地球逃脱轨道：9,306公斤。 
三角洲四号重型运载火箭的发射质量大约733,000公斤，比太空梭（2,040,000公斤）少很多。
早期概念.
在三角洲4号运载火箭初期发展的计划书中，曾经提及一个小规模的衍生型，就是用三角洲二号运载火箭的第二节及它的第三节（Thiokol Star 48B），也完全拿三角洲二号运载火箭的整流罩和酬载舱来使用，全部加在标准核心火箭的上方，但此项小规模的改变于1999年被取消了，因为沿用三角洲二号运载火箭的酬载舱并没有辨法增加运载火箭的酬载能力。
未来展望.
三角洲四号系列运载火箭未来可能发展的升级计划包括：增加更多的捆绑式固态辅助火箭，较大推力的主引擎，使用较轻的材料来制作，较大推力的第二节火箭，较多的（可能多达六枚）辅助用标准核心火箭，甚至让液态氢／液态氧可以交互流通到中央的标准核心火箭，以增长推进时间。上述之方法可以增加酬载能力到100公吨（低地球轨道）。
美国国家航空暨太空总署(NASA)原本计划利用三角洲四号重型运载火箭发射用来取代太空梭地位的新一代载人探索飞船(Crew Exploration Vehicle)，但随着美国的载人探索飞船由有翼型的太空梭转变为与阿波罗太空船相似的胶囊形，以及运用太空梭部件组成的运载火箭，最终美国国家航空暨太空总署只会在战神五号运载火箭上使用三角洲4号运载火箭的RS-68火箭引擎。
在2006年的研究与发展公司计划书(RAND Corporation study)中的2020年前国家安全标准部分提到，可能使三角洲4号运载火箭拥有更大的衍生型：“...只有三角洲四号重型运载火箭拥有足够的酬载能力去发射NSS人造卫星的资格。...三角洲4号运载火箭酬载舱的容积足以容纳NSS人造卫星的体积，而且三角洲4号运载火箭可以满足整个NSS人造卫星的计划，安全性也非常可靠。为了完成这件计划，可以增加三角洲四号重型运载火箭的酬载能力，到达可以容纳一个美国国家侦查部（National Reconnaissance Office,NRO）的人造卫星。对此项需求最佳的解决方案就是使用三角洲四号重型运载火箭。”
发射地点.
三角洲4号运载火箭的发射地点有两个，在美国东部的是卡纳维尔角空军基地LC-37（Launch Complex-37，复合式发射台）发射台——这个位置是过去农神一号运载火箭和农神一号B型运载火箭早期无人运载火箭的发射台。在美国西岸，发射地点在范登堡空军基地SLC-6（Space Launch Complex-6，太空复合式发射台）发射台，主要发射地球极地轨道人造卫星和高倾角人造卫星。这个发射台原本是要用来发射已经取消的MOL太空站计划，之后又改为发射地球极地轨道的太空梭，但并没有任何一次太空梭发射是用SLC-6发射台。
发射台的设备在美国东岸或西岸是差不多的。在美国东岸（卡纳维尔角）发射台的上方有一座可动式服务塔（Mobile Service Tower,MST），这个可动式服务塔提供部分整修和保护运载火箭免于受恶劣的天气侵袭。在可动式服务塔的顶端有一部起重机，可以将酬载物和整流罩或GEM-60固态辅助火箭安装在半完成的三角洲4号运载火箭。在发射的数小时前，可动式服务塔会翻转运载火箭到正确位置。在美国西岸（范登堡空军基地），发射台上没有可动式服务塔，取而代之的是可动式组装保护厂（Mobile Assembly Shelter,MAS），是一个完全包覆运载火箭的厂房，比较卡纳维尔角空军基地的可动式服务塔，是让运载火箭底部暴露在外。
上述的可动式服务塔或可动式组装保护场除了中间固定核心塔（Fixed Umbilical Tower,FUT）外，还有二（范登堡空军基地）到三（卡纳维尔角空军基地）个向外延伸支架，这些支架上的管线运输液态氢／液态氧，电力，环境监测等功能。这些支架会在运载火箭发射瞬间向后缩，保护这些支架免于被运载火箭的高温冲击而损毁。在运载火箭下方的平台叫发射台，有六根尾端支持柱(Tail Service Masts,TSMs)，两根支柱支撑一枚标准核心火箭，发射台支撑整台空的标准核心火箭，而尾端支持柱则稳固已加入燃料的标准核心火箭。运载火箭被固定在运载火箭契合单位(Launch Mate Unit,LMU)上，原由螺丝固定，在发射瞬间与运载火箭切断。载运载火箭发射台背面有稳固发射台竖立器（Fixed Pad Erector,FPE），使用两根长型活塞来将空的运载火箭举起成为直立状，运载火箭的建造则是在水平组装厂（Horizontal Integration Facility,HIF）。在发射台的下方，有一个火焰导孔，可以将运载火箭产生的热流导离运载火箭本体或周遭设备。
水平综合装配厂.
水平综合装配厂座落于距离发射台几公里的位置，是一座巨大的建筑物，可同时容纳三角洲4号运载火箭的标准核心火箭和第二节进行组装与测试，不须等到运送至发射台才开始装配。如果要组装的是三角洲四号重型运载火箭，也可以同时将三支标准核心引擎放在水平综合装配厂内相互连接。 
高架平台运输系统.
移动三角洲4号运载火箭和数种设备到发射台，所使用的机具是高架平台运输系统（Elevating Platform Transporters,EPTs）。这台有橡胶轮胎的运输工具可以使用电力驱动或由柴油引擎推动。柴油引擎驱动高架平台运输系统是用来运输运载火箭，从水平综合装配厂运到发射台。而电力驱动高架平台运输系统仅用在水平综合装配厂内使用，因为在水平综合装配厂内的移动需要非常精细
运载火箭建造程序.
波音公司制定一套三角洲4号运载火箭的建造程序，可减少制造成本和缩短在发射台上滞留时间。标准核心火箭是在阿拉巴马州第开特的波音运载火箭制造工厂。经由M/V三角洲水手号（M/V Delta Mariner）运送到发射地点，M/V三角洲水手号也可以利用起重机装配或卸下货物。这艘船也可以卸下标准核心发动机并加以翻转到水平组装厂内部。由于M/V三角洲水手号的大小并不大，所以第一节和第二节要分开运送（可由一船次载达，但必须要拆解）。
各种测试结束以后，整台运载火箭会被翻转成水平于地面，到达发射台后，稳固发射台竖立器会将运载火箭举起到与地面垂直，并进入可动式服务塔进行发射倒数阶段（十多天）。同时也会视运载火箭需要加装石墨环氧基-60(GEM-60)固态助推器，之后更进一步的测试完成后，酬载舱（酬载物已完全封闭在整流罩内）也会运抵发射台，经由可动式服务塔上的起重机将酬载物与其它部分运载火箭组装完成。最后在发射火箭的当天，可动式服务塔会从发射台旁移除，表示火箭已经准备好要进行发射
三角洲4号运载火箭发射记录.
制表日期: 2011年8月