擎天神5號火箭

**擎天神 5 號運載火箭**（英語：**Atlas V**），為洛克希德馬丁公司所研製的不可重覆使用之運載火箭，現由洛克希德馬丁與波音公司研製，隸屬聯合發射同盟，航空噴氣公司則負責擎天神 5 號運載火箭固態輔助火箭的研發及製造。第一節的推進器由液態氧及煤油為燃料，並由位於阿拉巴馬州的迪凱特的主基地建造，引擎為俄羅斯的 RD-180 火箭引擎，第二節則是以液態氧及液態氫為燃料的半人馬座火箭，某些衍生型裝有捆綁式固體火箭輔助火箭以增加酬載量，輔助火箭及第一節和第二節構成擎天神 5 號運載火箭。也算是擎天神系列運載火箭的家族成員之一。火箭整流罩的部分由 RUAG 空間所製造，大多為直徑 4 或 5 公尺的整流罩，不過直徑 7.2 公尺與長 32 公尺的整流罩也列在原先設計之中。負責組裝的場所有迪凱、哈靈根、聖地牙哥以及聯合發射同盟的總部丹佛。

時至 2015 年 10 月，擎天神 5 號運載火箭已經發射 50 餘次，其首航始於 2002 年 8 月，並保有相當完美的成功率。唯一一次的部分失敗發生於 2007 年 6 月 15 日，主因是第二節的半人馬座火箭引擎收到異常訊號而提早 4 秒關閉，導致人造衛星未能達到預定軌道，不過美國國家偵察局認定此一次發射任務仍屬成功。

## 演變歷史

擎天神 5 號運載火箭為擎天神系列運載火箭中最新的型號，其技術來自早期的擎天神 2 號運載火箭、主要沿用擎天神 3 號運載火箭的火箭科技，而命名上並不存在擎天神 4 號運載火箭。大部分的推進系統，電子設備及火箭結構有沿襲早期火箭，有些則是小幅修改。外最明顯的特徵是燃料槽也不再用**一節半**的技術，這項技術是發射至進入軌道途中將三顆引擎中的兩顆丟棄，擎天神 5 號運載火箭則使用類似泰坦系列運載火箭及太空梭外部燃料槽的 12.5 呎直徑鋁合金鍛接燃料槽，不再使用 10 呎直徑的不鏽鋼硬式殼槽，亦不用的有中央隔壁的「氣球」結構不僅尺寸加大，也變得比較堅固。另外相較於擎天神 3 號運載火箭第一節全部液體火箭的設計，也加上了 1~5 枚不等的固體輔助火箭。

擎天神 5 號運載火箭最早的定位為改進型一次性運載火箭，首航時間為 2002 年 8 月 21 日，擁有兩個發射地，分別是卡納維爾角空軍基地 41 號航太發射複合體以及范登堡空軍基地複合式發射場 3 號發射台主要發射極地軌道的衛星，並將商業衛星發射的業務推向全世界。

## 技術諸元

### 第一節

擎天神五號系列運載火箭主引擎為俄羅斯的 RD-180 引擎，第一節為新研發的通用核心推進器，最多可以捆綁式加裝五枚航空噴氣公司製造的固態輔助火箭，標準核心火箭直徑為 3.8 公尺，長 32.5 公尺，可填裝 284,450 公斤的液態氧及煤油，標準核心火箭的推進時間約 4 分鐘，俄羅斯的 RD-180 引擎於發射時提供推力約 4 百萬牛頓，飛行中產生的最大推力可達 4.152 百萬牛頓。另外每支固態輔助火箭也可以提供 127 萬牛頓左右的額外推力。

### 第二節

第二節的半人馬座火箭配加壓燃料槽使，並使用低溫燃料例如液態氫或液態氧，擎天神 5 號運載火箭的第二節直徑為 1.68 公尺，所使用引擎為一顆或兩顆普拉特 - 惠特尼 RL10A-4-2 火箭引擎，每顆引擎產生 99.2 千牛頓。改良後的 RL10A-4-2 火箭引擎可以增加第二節的操作性能和可靠程度，另外慣性導航系統也裝在半人馬座火箭上，讓擎天神 5 號運載火箭和半人馬座火箭可以穩定的飛行，也可以更準確控擎天神運載火箭和半人馬座火箭的燃料槽壓力及燃料使用量。半人馬座火箭的引擎也可以在真空環境下重複點燃，因此人造衛星將先進入低地球軌道，再逐步修正為成橢圓形的地球同步轉移軌道，再經過第三次點火，即可從橢圓的地球同步轉移軌道轉為圓形的地球同步軌道。截至 2006 年，半人馬座火箭有著所有液態氫火箭引擎中最高的燃燒比率，因此可以搭配各種不同的重量的末端節，並將人造衛星放置在更遠的軌道上。

在擎天神 5 號運載火箭第一次發射之前，有許多系統已經升級或增強了，例如容錯慣性導航系統在 2001 年就運用在擎天神 3 號運載火箭上了，可增加擎天神系列運載火箭的可靠性。隨後在 2006 年又進行另外一次的升級，最近一次的升級是在 2010 年的時候，擁有更好的運作能力。

### 酬載艙（整流罩）

擎天神 5 號運載火箭有兩種常用的整流罩。第一種是典型 4 公尺直徑的整流罩，從擎天神 2 號運載火箭開始使用，屬於標準和較纖細的酬載艙，有三種長度版本，分別為 9、10、11 公尺長；第二種是洛克希德馬丁公司所研發的加大型 5.4 公尺直徑的整流罩，實際可用直徑只有 4.57 公尺，建造地點則為位在瑞士的 RUAG 太空，舊稱為 Oerlikon 太空，長度則有 10 與 13 公尺兩種，而最長的 16 公尺加長版的酬載艙則用於擎天神 5 號重型火箭。RUAG 太空所製的整流罩使用複合材料，此複合材料在早期的運載火箭的整流罩即使用過，不須在另尋新的材質。而外觀特色在於 4 公尺整流罩會露出半人馬座火箭的上面部分；5 公尺整流罩則可以完整將半人馬座火箭的上面部分包覆起來前兩種酬載艙是用來酬載擎天神五號 500 型運載火箭。在 2012 年 2 月 24 日，擎天神 5 號運載火箭運載了迄今最重的酬載進入地球同步軌道 — 行動用戶目標系統，一枚隸屬於美國的軍事衛星，重 6800 公斤。

## 費用

2013 年時，發射一次擎天神 5 號運載火箭 541 型約需要 2.23 億美元，其中的費用包括火箭發射服務、酬載艙裝載與製作、後續追蹤、數據處理與遙測服務... 等，而 2014 年，歐洲太空總署與聯合發射同盟簽定一隻 1.73 億美元的合約，目的是將太陽軌道載具在 2017 年發射並進行太陽觀測。而到了 2015 年，比較低酬載量的擎天神 5 號運載火箭價格約在 1.64 億美元左右。而在 2005 年之後，擎天神 5 號運載火箭不再是以價格競爭優勢為導向的運載火箭，在 2013 年，單單發射衛星到達地球同步轉移軌道所需的資金已經超過 1 億美元。

## 衍生型

每臺擎天神 5 號運載火箭有三個位數來表示其運載火箭的設計結構。第一個位數代表酬載艙的直徑，以公尺表示，數字不是 4 就是 5。第二個位數代表固態輔助火箭的數量，這些固態輔助火箭裝在擎天神 5 號運載火箭的第一節上，如果所使用的酬載艙直徑為 4 公尺，可裝 0 到 3 枚固態輔助火箭；如果所使用的酬載艙直徑是 5 公尺，可裝 0 到 5 枚固態輔助火箭。第三個位數是半人馬座火箭上的 RL10A-4-2 火箭引擎的數量，不是一枚就是二枚。單引擎半人馬座火箭單位時間使用燃料較少，推進時間較久，所以運載到達地球同步軌道的人造衛星和逃脫地球軌道；雙引擎半人馬座火箭則將人造衛星送至低地球軌道，舉例來說，擎天神五號 552 型運載火箭代表酬載艙直徑為 5 公尺，有五枚固態輔助火箭和兩顆半人馬座火箭引擎。另一個例子，擎天神五號 431 型運載火箭的酬載艙的直徑為 4 公尺，三枚固態輔助火箭和一顆半人馬座火箭引擎 。 截至 2015 年 10 月，都未有雙引擎半人馬座火箭的版本被發射，預計第一次雙引擎半人馬座火箭版本將會在 2016 年被發射升空，酬載物為內華達山脈公司所研製的追夢者。

在 2006 年 9 月，洛克希德馬丁公司和 Bigelow 太空噴氣公司簽定一紙合約，讓擎天神 5 號運載火箭成為載人火箭，進入潛在的太空旅遊市場。

### 版本細部分析

所有的擎天神 5 號運載火箭的技術諸元版權均由洛克希德馬丁公司與聯合發射同盟所擁有，以下的技術諸元來的低地球軌道特指傾角為 28.5 度的繞行軌跡，最後資料更新於 2015 年 10 月 8 日。

## 發射記錄

從 2002 年 8 月的第一次發射到 2015 年 10 月間的 58 次發射中，擎天神 5 號運載火箭有幾近完美的成功率，僅有 2007 年 6 月 15 日發射 NRO L-30 衛星時，因第二節的半人馬座火箭引擎提早 4 秒關閉，導致酬載物－兩顆海洋監測衛星－進入較預期低之軌道，然而，買主美國國家偵察局認為此次任務是成功的，而此事故也經過徹底的調查。經過此次些微失敗後，擎天神 5 號運載火箭至今未嘗敗果。

### 2007 年活門異常

擎天神 5 號運載火箭目前唯一一次部分失敗是在 2007 年 6 月 15 日，第二節的半人馬座火箭引擎提早關閉──導致兩顆美國國家偵查部 L-30 海洋監測衛星進入比原本預定高度低的軌道。這次發射失敗是因為一個漏氣的活門。更換新型活門延遲了下一次的擎天神 5 號運載火箭的發射日期。
最後資料更新於 2015 年 11 月 4 日。

## 未來發展

### 擎天神 5 號重型運載火箭

擎天神 5 號重型運載火箭，又稱重型運載火箭使用三枚標準核心火箭，可以酬載近 30 公噸的太空載具到達低地球軌道。擎天神五號重型運載火箭約 95% 的硬體設備都與擎天神 5 號運載火箭所使用的技術大致相同。擎天神 5 號重型運載火箭的酬載能力與三角洲 4 號重型運載火箭相近，後者使用洛克達因公司研製及製造的美製 RS-68 引擎。 三角洲 4 號重型運載火箭至今已發射三次。2008 年時，擎天神五 5 號重型運載火箭從接到訂單到發射需要 30 個月，不過此時聯合發射同盟完全沒有提及確切的運載火箭建造與測試計畫，整個擎天神 5 號重型運載火箭也在火神運載火箭提出後告吹。

### 火神運載火箭

火神運載火箭是聯合發射同盟未來要取代擎天神 5 號運載火箭與三角洲 4 號運載火箭所發展出的下一代運載火箭。主要架構是使用三角洲 4 號運載火箭的第一節加上兩顆藍色引擎 4 設計的新型火箭引擎，洛克達因航空噴氣公司的 AR-1 液體火箭引擎則做為備案，另外也會搭配 1~6 枚不等的固體輔助火箭。

## 相關圖片

* * * * * * * * *

## 註釋

## 參考資料

### 一般參考

* ULA data sheets
* Atlas - Yesterday, Today and Tomorrow （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* http://www.astronautix.com/lvs/atlasv.htm （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）