“安加拉”系列火箭是蘇聯解體後俄羅斯研發的首個運載火箭系列，自1994年起由俄赫魯尼切夫國家航天研究和生產中心負責研製，總共花費已超過1600億盧布。
這一火箭系列包括輕、中、重型三個級別，目前可將1.5噸到25噸的有效載荷送入近地軌道，將最多約7噸有效載荷送入地球同步軌道。
基本介紹
- 中文名：安加拉號運載火箭
- 外文名：Angara
- 研製國家：俄羅斯
- 類型：新型運載火箭
- 用途：太空飛行器送入軌道
- 發射場：普列謝斯克東方港航天中心
- 首次發射：2014年7月9日
簡介,開發背景,租金問題,污染問題,優勢,火箭技術,型號,引擎,模組,設計特點,發射情況,特色,規格,
簡介
是俄羅斯赫魯尼切夫國家航天科研生產中心研製的一種新型運載火箭，該火箭通過使用不同類型的模組，由“安加拉”衍生出輕型、中型和重型三個級別。其性能可超過所有正在使用的同類型運載火箭。
安加拉運載火箭的用途是將太空飛行器送入低、中、高圓形及橢圓形軌道（包括地球靜止軌道）和飛向太陽系各行星的轉移軌道。為了將不同的有效載荷送入不同高度的軌道，安加拉運載火箭確定了三種配置方案：一是不帶上面級的二級火箭，二是帶上面級的三級火箭，三是用兩枚兩級安加拉組合成超大型的一種火箭。
俄成功發射了第一枚“安加拉-1.2BB”輕型火箭。而“安加拉-3”屬於中型，有效載荷15噸。“安加拉-A5”屬重型火箭，其發射重量達773噸，有效載荷達到24噸。未來還可能研發有效載荷達到35噸的“安加拉-7”。“安加拉”系列火箭投入使用後，俄羅斯將能夠在其境內發射所有的太空飛行器，從而保證國家對太空領域的獨立探索任務。俄航天部門打算用“安加拉”逐步替代目前俄商業發射的主力——“質子”運載火箭。
開發背景
租金問題
前蘇聯的主要太空發射中心設在哈薩克共和國境內的拜可努宇宙基地，在蘇聯解體後對俄羅斯的太空工業形成困擾。因為哈薩克獨立後，俄羅斯形同必須持續租用境外的火箭發射場，也因此每年至少必須付出1.15億美元的基本租借費用給哈薩克共和國，這對長期預算不足的俄羅斯航天局是筆不小的負擔。
污染問題
在拜科努發射搭載劇毒燃料的質子火箭時還存在額外的環境污染風險，萬一質子火箭升空失敗，劇毒的聯氨燃料將會污染髮射場的所在地，除引發哈薩克的不滿還要負擔額外的清理費用。安加拉火箭改使用比較環保的航空煤油(RP-1)作為發射燃料，此燃料與現行的民用噴射機使用的燃料較近似，對環境的負擔較小，發射失敗也只是燒毀，不至於產生生物毒性。
優勢
在安加拉火箭開發完成後，以後主要的發射作業將會移往遠東新建造的“東方港”(Vostochny Cosmodrome)宇宙基地，此發射場可發射的軌道傾角十分接近拜科努基地的參數，且發射軌道多經過自己境內的無人區或是北太平洋、極區，即便火箭發射失敗，也不會衍生索賠與清理問題。
因此安加拉火箭可一舉解決以上各項困擾多年的問題，且拜核心火箭模組可隨意增減的便利，同系列的火箭燃料箱與發動機均可通用，任務範圍最高可將75噸級的貨物推送到近地軌道(A7系列)，也一舉統一了從“宇宙”一直到“質子”等不同火箭家族所涵蓋的任務範圍。使得火箭的製造材料能夠通用，造價因此大大降低。
火箭技術
型號
KVSK和KVTK上面級
安加拉火箭由通用火箭模組(URM)所構成，類似於美國使用的EELV商用火箭發射模組。 當第一級推升火箭如只使用單一火箭與燃料箱的構型即稱為安加拉1型，使用三節燃料箱與三具主發動機並聯的構型即稱為安加拉3型，使用五具燃料箱與五具發動機的稱為5型、7具的稱為7型。代號縮寫為A1、A3、A5、A7。
引擎
安加拉火箭仍延續俄國慣例，發射時僅使用液體燃料火箭引擎作為第一級推力，與歐、美、日的商用火箭最大不同點在於，西方的商用火箭習慣在第一級液體主火箭外再捆綁固態火箭助推器(SRB)作為補充推進力的來源。因俄國傳統擅長開發強力的液體火箭引擎，故不採用西方商用火箭常因主引擎推力不足，需藉助固態火箭助推器才能獲得足夠的海平面堆力的混和使用慣例(例如太空梭、擎天神火箭系列)。
模組
通用火箭模組主要由一具液態氧氣槽(oxidizer)與一具煤油(RP-1)燃料槽，結合氣化室與RD-191主引擎所構成。藉由燃燒RP-1煤油與液態氧助燃劑產生推力。僅擁有單一燃燒室的RD-191主引擎是衍生自強力且擁有四具燃燒室的RD-171引擎。RD-170火箭引擎是有史以來所開發的最強力液體燃料火箭引擎，此前被用於發射蘇聯巨大的“能量號”火箭上，後衍生型仍使用於烏克蘭的“天頂號”火箭上。
第二級火箭則依據構型的不同，而有搭載微風-KM模組(安加拉1.1)或URM-2模組(使用RD-0124A引擎)或KVRB模組等數種不同的搭配方式，大型的5型與7型(A5, A7)則會有第三級甚至第四級推進模組，以適應高同步軌道或深太空探測衛星的發射需求。而衍生型號5P型與7P型則可用來發射最新型CSTS載人太空船(研發中)，一舉取代老舊且只能搭載3人的聯合號(soyuz spacecraft)太空船。
設計特點
統一的設計概念
以液體火箭技術作為基礎，採用統一的模組式設計結構，儘可能採用成熟技術，並引入部分重複使用概念。
模組式設計結構
赫魯尼切夫國家研究與生產空間中心將安加拉系列火箭稱之為“新概念”火箭，這主要是因為他們在設計安加拉火箭時採用了“真正意義上”的模組式設計結構。每種安加拉火箭都是在通用模組的基礎上組裝而來的，即一子級公共芯級助推器，一子級全部採用以RD-191M型發動機作為推力裝置，液氧/RG-1作為推進劑的公用模組。二子級採用以RD-0124型發動機作為推力裝置，液氧/RG-1作為推進劑的二子級通用模組。或是採用以KVI-1M型發動機作為推力裝置，液氫/液氧作為燃料的新型二子級。前者的真空推力為357t，後者的真空推力為461t。上面級根據不同的任務需要可以從微風-KM,微風-MCU、微風-M和KVRB等幾種上面級中進行選擇。這樣設計的好處是不僅簡化了研製與生產過程，而且也有效地降低了研製成本。
先進的成熟技術
套用成熟技術是降低研製成本的有效方法之一，而且赫魯尼切夫國家研究與生產空間中心在火箭研製技術方面具有豐富的經驗，因而他們在研製新型安加拉系列運載火箭過程中採用了大量的先進成熟技術。例如，一子級公共芯級助推器上使用的RD-191M型液體火箭發動機，這種發動機是在RD-170/171型發動機基礎上改進而來的；發射準備過程採用了自動發射準備技術；上面級選用了具有軌道機動能力的微風-KM上面級（這種上面級的性能在隆聲號火箭的一首次商業驗證飛行中已被驗證）和可提高運載能力的微風-M上面級；整流罩選擇舊型火箭上使用的現成整流罩，如安加拉-1.1使用了隆聲號火箭整流罩，安加拉-1.2使用了聯盟2火箭整流罩，安加拉-A3、A5使用了質子號和質子號-M火箭整流罩。
可重複使用的公共芯級助推器
火箭系統可以部分或完全重複使用是降低成本的另I種有效方法。“安加拉”火箭的一子級公共芯級助推器即採用了可重複使用技術。這種可重複使用的一子級助推器是在返回式吃行器的技術基礎上設計而成的，它的助推性能與非重複使用一子級助推器的相似。不同的是：當一子級與二子完成分離動作後，一子級公共助推器在反作用姿態控制系統與導航系統等的控制下，向普列謝茨克航天發射場飛行，最後藉助旋轉翼和吸氣式噴氣發動機等裝置在地面上水平著陸。
發射情況
安加拉火箭的首次飛行日期是一推再推，俄羅斯航天部門的官員曾經宣布在2003年進行安加拉火箭的第一次發射，但是由於資金的缺少沒有實現。
2004年，赫魯尼切夫航天科研生產中心向銀行借貸了60億盧布用於“安加拉”項目，隨後於12月9日和10日，安加拉火箭的URM-1運到了測試工廠，準備進行測試。22日，俄羅斯和哈薩克斯坦同意在拜科努爾建造發射場。
2006年，俄羅斯航天部門的官員說，輕型的安加拉火箭將於2010年到2011年發射。
2007年12月6日，動力機械科研生產聯合體對RD-191發動機進行了測試，此次測試使用了液氧供應並裝上了轉向裝置。12月27日，化工自動化設計局（KBKhA design bureau）設計局對RD-0124A發動機進行了點火測試，結果非常正常。
2009年1月19日，動力機械科研生產聯合體宣布經過了97次、20,789秒的測試，已經完成最後的點火測試工作。在其中的12次測試中，RD-191發動級的最長工作時間可以達到3,635秒。此時，動力機械科研生產聯合體已經可以給“安加拉”火箭提供發動機進行整體火箭的測試。
2009年4月29日，在俄羅斯化工機械製造研究院（NIIKhimmash）的工廠對URM-1的箭體進行了液氧的“致冷”測試，6月18日，又對URM-1進行了填充燃料和氧化劑的測試，7月30日，對URM-1進行了點火測試，燃燒了232秒，此次點火測試是按照正式地發射順序來進行的，沒有出現大的問題，隨後進行的2次點火測試也達到期望值。URM-2的測試工作於2009年11月進行，但是沒有進行點火測試，只是進行了一些安裝調試工作，其次還對隔熱系統進行了測試。
2010年3月4日，URM-2進行了液氧的“致冷”測試，6月17日，對URM-2進行了填裝燃料和氧化劑的測試。
特色
安加拉運載火箭兩級之間採用串聯方式連線。兩級的6個貯箱中有4個置於箭體外側，兩兩呈串列排列。
由於火箭的最大截面取決於第一級，外貯箱串列排列後其最大截面保持不變，所以這種配置不會增加火箭的正面阻力。外貯箱不承載，可減輕火箭重量；避開了笨重的箱間段，也大大縮短了低溫推進劑輸送管路的長度，而且不再需要使用縱向振動阻尼器。與貯箱按常規縱向配置的運載火箭相比，安加拉具有更多的優越性。
韓國運載火箭羅老號的第一節使用的就是安加拉的URM 。安加拉火箭被設計作為無人空間運載工具，它能提供2000kg至40500kg的能力以進入低地球軌道。
規格
| 版本 | 安加拉 1.1(已取消) | 安加拉 1.2 | 安加拉 A3 | 安加拉 A5P | 安加拉 A5 | 安加拉 A5/KVRB | 安加拉 A7P | 安加拉 A7V | 安加拉 A100 (計畫) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
第一級 | 1xURM, RD-191 | 1xURM, RD-191 | 3xURM, RD-191 | 5xURM, RD-191 | 5xURM, RD-191 | 5xURM, RD-191 | 7xURM, RD-191 | 7xURM, RD-191 | 4xURM, RD-170M |
第二級 | Breeze-KM | Block I, RD-0124A | Block I, RD-0124A | -- | Block I, RD-0124A | Block I, RD-0124A | -- | -- | 1x RD-180 |
第三級（近地軌道任務不搭載） | -- | –- | Briz-M/KVSK | -- | Briz-M/KVTK | KVRB | KVTK-A7 | KVTK-A7 | 1x RD-0122 |
推力（地面） | 196 Mgf (1.92 MN) | 196 Mgf (1.92 MN) | 588 Mgf (5.77 MN) | 980 Mgf (9.61 MN) | 980 Mgf (9.61 MN) | 980 Mgf (9.61 MN) | 1,372 Mgf (13.44 MN) | 1,372 Mgf (13.44 MN) | ? |
發射重量 | 149 t | 171.5 t | 478 t | 713 t | 759 t | 776 t | 1,125 t | 1,184 t | ? |
高度（最大） | 34.9 m | 41.5 m | 45.8 m | ? | 55.4 m | 64 m | ? | ? | ? |
有效荷載（近地軌道 200公里） | 2.0 t | 3.7 t | 14.6 t | 18.0 t | 24.5 t | 28.5 t | 36.0 t | 40.5 t | 110 t |
有效荷載（地球同步軌道） | -- | -- | 2.4/3.7 t | -- | 5.4/7.3 t | ? | ? | -- | ? |
有效荷載（地球靜止軌道） | –- | –- | 1.0/2.0 t | -- | 2.9/4.5 t | 5.7 t | 7.5 t | -- | ? |
