經典落幕，德爾塔系列火箭完成最後一飛_風聞

來源：中國航天報

北京時間4月10日0時53分，重型德爾塔4火箭成功執行美國國家偵察局NROL-70保密任務。這是重型德爾塔4火箭的最後一次發射，德爾塔系列火箭家族也完成了“謝幕演出”。

任務絕密

特色不少

德爾塔系列火箭原本是麥道公司的產品，後被波音公司收入囊中。自1960年首飛以來，該家族累計發射300多次，除重型德爾塔4火箭外，均已在2019年8月退役。

1994年，美國空軍發起了“改進型一次性運載火箭計劃”，希望扶植兩款具備商業競爭力的新型火箭，滿足軍方特殊需求，互為備份，維持必要的國防發射能力，德爾塔4系列火箭應運而生。

重型德爾塔4火箭最後一次執行任務

重型德爾塔4火箭是該家族運力最強的構型，近地軌道運力達28.8噸，同步轉移軌道運力為14.2噸。自2004年首飛以來，截至2018年“獵鷹重型”成功發射之前，重型德爾塔4火箭蟬聯了現役運載能力最強火箭的“寶座”14年。

根據任務軌道不同，重型德爾塔4火箭可以選擇使用卡納維拉爾角的SLC-37B發射台和范登堡太空軍基地的SLC-6發射台，本次任務使用前者。值得一提的是，重型德爾塔4火箭服役20年間，近9成任務是將昂貴且神秘的美國國家偵察局載荷直接送入地球同步軌道。當然，該火箭的任務也並非都是“見不得光”的。2014年，它執行了獵户座飛船首飛測試任務，2018年發射帕克號太陽探測器，幫助“帕克號”不斷刷新人造物體飛行速度最快紀錄。

在構型上，“重型德爾塔4”屬於典型的通用芯級火箭，即3枚芯一級並聯，其中兩枚充當“助推器”。全箭起飛只使用3台RS-68氫氧發動機，也是罕見的全氫氧起飛級運載火箭。

在起飛階段，3台RS-68發動機都以滿推力工作。44秒後，芯一級節流至55%，直至助推器分離。助推器在起飛後242秒關機，並在芯一級恢復滿推力時分離，再過86秒，芯一級分離，芯二級點火併託舉載荷入軌。

不過，嚴格地説，德爾塔系列火箭仍未徹底退出航天領域。由於SLS重型火箭專用的“探索上面級”仍未交付，只好直接挪用技術成熟的德爾塔4火箭芯二級，但兩級的直徑差別太大，迫使SLS重型火箭早期型還要專門配備過渡段。未來SLS重型火箭的“探索上面級”應用後，德爾塔系列火箭的技術“遺產”才會從現役火箭上消失。

SLS重型火箭早期型採用德爾塔4火箭上面級

另外，航天史上首款氫氧發動機RL10改型裝備在重型德爾塔4火箭的芯二級上。經過不斷升級迭代，目前它仍是效率最高的氫氧發動機。

此外，重型德爾塔4火箭的上面級使用瞭如今航天界罕見的延伸噴管設計。所謂“延伸噴管”，就是設計一款超長的噴管，使發動機排氣充分膨脹，以此獲得更高的推進效率。但過長的噴管無法容納在級間段內，因此將噴管分為兩段，延伸段摺疊在發動機周圍。當兩級分離後，芯二級點火，隨後噴管延伸段會沿着軌道向下展開，直至和噴管前段合併成一個超長噴管。在德爾塔系列火箭退役後，這種噴管很可能會退出歷史舞台。

烈焰騰飛

有驚無險

説到重型德爾塔4火箭，就不得不提到“烈火燻黑箭”的特色，尤其是在緊急關機情況下，顯得驚險萬分。

2020年8月，發射NROL-44任務的重型德爾塔4火箭在點火階段因異常緊急關機，直播上演“烈火焚身”的戲碼。只見一團火焰從發射台底部騰空而起，瞬間包圍整個箭體，彷彿火箭發生了爆炸……其實，火箭並無大礙，而重型德爾塔4火箭的飛行記錄也值得信賴，除2004年首飛表現不夠完美外，其餘任務均獲成功。

即使是正常發射，重型德爾塔4火箭也是火光沖天。先是一團烈焰包圍箭身，隨後火箭拖着被燒黑的尾部緩緩升空，觀賞性極佳。究其原因，在倒計時的最後幾秒內，預冷發動機的液氫流過發動機並逸散到箭體周圍，迅速變成氫氣。由於氫氣密度很低，會沿着助推器向上流動。隨着火箭正式點火，箭體周圍的氫氣就會發生爆燃。

重型德爾塔4火箭在烈焰中騰飛

為什麼會出現“漏氫”現象？這其實是RS-68氫氧發動機權衡安全和成本後的“主動選擇”。研製方洛克達因公司在吸取航天飛機的RS-25氫氧發動機有關經驗教訓後，在RS-68上採用了多種降低成本、提升可靠性的手段。相比昂貴複雜的RS-25，RS-68改用更簡單可靠的燃氣發生器循環，並配備燒蝕噴管，雖然比衝降低10%，但減少了80%的部件和92%的裝配工作量，加上供應商減少、協調工作消耗下降，洛克達因公司曾宣稱，RS-68的製造成本僅有RS-25的1/14。

通常，RS-68工作在102%推力狀態下，真空推力3370千牛，海平面推力2950千牛，發動機乾重6.6噸，推重比51.2，海平面比衝365秒，真空比衝410秒。雖然它的比衝不如RS-25，卻是推力最大的氫氧發動機，而且推力節流可低至55%。至於改進型RS-68A，海平面推力達3100千牛。2022年底，最後一台RS-68A出廠，本次與重型德爾塔4火箭一起完成最終使命。

強手競爭

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告別時代

2006年，波音公司和洛克希德·馬丁公司成立聯合發射聯盟，在一段時間內壟斷了“市場競爭選擇”的美國政府載荷發射任務，重型德爾塔4火箭的單發報價高達4億美元上下。2006～2020年間，聯合發射聯盟每年不僅從美國軍方獲得大量發射合同，還有年均10億美元的“發射能力維持補貼”，被外界戲稱為“火箭躺着就能賺錢”。

然而，隨着可回收複用的獵鷹9火箭“闖入”美國軍用發射領域，聯合發射聯盟不再“輕鬆滋潤”，好在重型德爾塔4火箭憑藉強大運力，短期內不受威脅。不過，2018年運力更強的“獵鷹重型”首飛，報價僅有“前輩”的1/3，重型德爾塔4火箭風光不再。

其實，聯合發射聯盟長期以來商業競爭力不足，其傳統的設計-採購-總裝模式難以降低成本，早期無法與俄羅斯火箭在國際市場上競爭，後期更難與業務垂直整合出色的SpaceX公司爭鋒。以德爾塔4系列火箭為例，除首飛載荷為商業通信衞星外，其餘發射任務均由美國政府訂購。

今年初，火神-半人馬座火箭首飛

面對“獵鷹重型”乃至“星艦”的步步緊逼，聯合發射聯盟全力開發的火神-半人馬座火箭歷經不斷推遲首飛後，終於在今年初成功發射，卻已難以挽回公司的頹勢。有消息稱，聯合發射聯盟很可能被出售給藍色起源公司。

回顧歷史，重型德爾塔4火箭起源於上一個航天熱潮時代，但隨後發射需求遠遜於預期，導致研製者未能有效止損。於是，傳統航天巨頭組建“價格聯盟”，依賴美國政府訂單，希望通過非技術手段享受額外收益。不料，好景不長，新的航天熱潮時代展現了鮮明的商業特色，採用新技術的“後輩”無情地淘汰了一些經典的傳統火箭。雖然其技術“遺產”仍會延續下去，但重型德爾塔4火箭畢竟已不適應新時代，如今正式成為一段歷史。