北京时间4月10日0时53分，重型德尔塔4火箭成功执行美国国家侦察局NROL-70保密任务。这是重型德尔塔4火箭的最后一次发射，德尔塔系列火箭家族也完成了“谢幕演出”。

任务绝密  特色不少

德尔塔系列火箭原本是麦道公司的产品，后被波音公司收入囊中。自1960年首飞以来，该家族累计发射300多次，除重型德尔塔4火箭外，均已在2019年8月退役。

1994年，美国空军发起了“改进型一次性运载火箭计划”，希望扶植两款具备商业竞争力的新型火箭，满足军方特殊需求，互为备份，维持必要的国防发射能力，德尔塔4系列火箭应运而生。

重型德尔塔4火箭最后一次执行任务

重型德尔塔4火箭是该家族运力最强的构型，近地轨道运力达28.8吨，同步转移轨道运力为14.2吨。自2004年首飞以来，截至2018年“猎鹰重型”成功发射之前，重型德尔塔4火箭蝉联了现役运载能力最强火箭的“宝座”14年。

根据任务轨道不同，重型德尔塔4火箭可以选择使用卡纳维拉尔角的SLC-37B发射台和范登堡太空军基地的SLC-6发射台，本次任务使用前者。值得一提的是，重型德尔塔4火箭服役20年间，近9成任务是将昂贵且神秘的美国国家侦察局载荷直接送入地球同步轨道。当然，该火箭的任务也并非都是“见不得光”的。2014年，它执行了猎户座飞船首飞测试任务，2018年发射帕克号太阳探测器，帮助“帕克号”不断刷新人造物体飞行速度最快纪录。

在构型上，“重型德尔塔4”属于典型的通用芯级火箭，即3枚芯一级并联，其中两枚充当“助推器”。全箭起飞只使用3台RS-68氢氧发动机，也是罕见的全氢氧起飞级运载火箭。

在起飞阶段，3台RS-68发动机都以满推力工作。44秒后，芯一级节流至55%，直至助推器分离。助推器在起飞后242秒关机，并在芯一级恢复满推力时分离，再过86秒，芯一级分离，芯二级点火并托举载荷入轨。

不过，严格地说，德尔塔系列火箭仍未彻底退出航天领域。由于SLS重型火箭专用的“探索上面级”仍未交付，只好直接挪用技术成熟的德尔塔4火箭芯二级，但两级的直径差别太大，迫使SLS重型火箭早期型还要专门配备过渡段。未来SLS重型火箭的“探索上面级”应用后，德尔塔系列火箭的技术“遗产”才会从现役火箭上消失。

SLS重型火箭早期型采用德尔塔4火箭上面级

另外，航天史上首款氢氧发动机RL10改型装备在重型德尔塔4火箭的芯二级上。经过不断升级迭代，目前它仍是效率最高的氢氧发动机。

此外，重型德尔塔4火箭的上面级使用了如今航天界罕见的延伸喷管设计。所谓“延伸喷管”，就是设计一款超长的喷管，使发动机排气充分膨胀，以此获得更高的推进效率。但过长的喷管无法容纳在级间段内，因此将喷管分为两段，延伸段折叠在发动机周围。当两级分离后，芯二级点火，随后喷管延伸段会沿着轨道向下展开，直至和喷管前段合并成一个超长喷管。在德尔塔系列火箭退役后，这种喷管很可能会退出历史舞台。

说到重型德尔塔4火箭，就不得不提到“烈火熏黑箭”的特色，尤其是在紧急关机情况下，显得惊险万分。

2020年8月，发射NROL-44任务的重型德尔塔4火箭在点火阶段因异常紧急关机，直播上演“烈火焚身”的戏码。只见一团火焰从发射台底部腾空而起，瞬间包围整个箭体，仿佛火箭发生了爆炸……其实，火箭并无大碍，而重型德尔塔4火箭的飞行记录也值得信赖，除2004年首飞表现不够完美外，其余任务均获成功。

即使是正常发射，重型德尔塔4火箭也是火光冲天。先是一团烈焰包围箭身，随后火箭拖着被烧黑的尾部缓缓升空，观赏性极佳。究其原因，在倒计时的最后几秒内，预冷发动机的液氢流过发动机并逸散到箭体周围，迅速变成氢气。由于氢气密度很低，会沿着助推器向上流动。随着火箭正式点火，箭体周围的氢气就会发生爆燃。

重型德尔塔4火箭在烈焰中腾飞

为什么会出现“漏氢”现象？这其实是RS-68氢氧发动机权衡安全和成本后的“主动选择”。研制方洛克达因公司在吸取航天飞机的RS-25氢氧发动机有关经验教训后，在RS-68上采用了多种降低成本、提升可靠性的手段。相比昂贵复杂的RS-25，RS-68改用更简单可靠的燃气发生器循环，并配备烧蚀喷管，虽然比冲降低10%，但减少了80%的部件和92%的装配工作量，加上供应商减少、协调工作消耗下降，洛克达因公司曾宣称，RS-68的制造成本仅有RS-25的1/14。

通常，RS-68工作在102%推力状态下，真空推力3370千牛，海平面推力2950千牛，发动机干重6.6吨，推重比51.2，海平面比冲365秒，真空比冲410秒。虽然它的比冲不如RS-25，却是推力最大的氢氧发动机，而且推力节流可低至55%。至于改进型RS-68A，海平面推力达3100千牛。2022年底，最后一台RS-68A出厂，本次与重型德尔塔4火箭一起完成最终使命。

2006年，波音公司和洛克希德·马丁公司成立联合发射联盟，在一段时间内垄断了“市场竞争选择”的美国政府载荷发射任务，重型德尔塔4火箭的单发报价高达4亿美元上下。2006～2020年间，联合发射联盟每年不仅从美国军方获得大量发射合同，还有年均10亿美元的“发射能力维持补贴”，被外界戏称为“火箭躺着就能赚钱”。

然而，随着可回收复用的猎鹰9火箭“闯入”美国军用发射领域，联合发射联盟不再“轻松滋润”，好在重型德尔塔4火箭凭借强大运力，短期内不受威胁。不过，2018年运力更强的“猎鹰重型”首飞，报价仅有“前辈”的1/3，重型德尔塔4火箭风光不再。

其实，联合发射联盟长期以来商业竞争力不足，其传统的设计-采购-总装模式难以降低成本，早期无法与俄罗斯火箭在国际市场上竞争，后期更难与业务垂直整合出色的SpaceX公司争锋。以德尔塔4系列火箭为例，除首飞载荷为商业通信卫星外，其余发射任务均由美国政府订购。

今年初，火神-半人马座火箭首飞

面对“猎鹰重型”乃至“星舰”的步步紧逼，联合发射联盟全力开发的火神-半人马座火箭历经不断推迟首飞后，终于在今年初成功发射，却已难以挽回公司的颓势。有消息称，联合发射联盟很可能被出售给蓝色起源公司。

回顾历史，重型德尔塔4火箭起源于上一个航天热潮时代，但随后发射需求远逊于预期，导致研制者未能有效止损。于是，传统航天巨头组建“价格联盟”，依赖美国政府订单，希望通过非技术手段享受额外收益。不料，好景不长，新的航天热潮时代展现了鲜明的商业特色，采用新技术的“后辈”无情地淘汰了一些经典的传统火箭。虽然其技术“遗产”仍会延续下去，但重型德尔塔4火箭毕竟已不适应新时代，如今正式成为一段历史。

免责声明：如转载稿件涉及版权等问题，请与中国航空航天化工网联系删除。

分享

微信分享 复制链接

微信扫一扫分享

收藏