文|刘明 知名航空撰稿人
韩国宇宙厅近日证实,韩国"世界号"运载火箭将于10月7日在全罗南道高兴郡罗老宇宙中心执行第五次发射任务。按照公布的方案,这枚三级液体火箭将一次把15颗卫星送入500公里高度的太阳同步轨道,其中包括5颗NEONSAT系列超小型对地观测卫星和10颗立方体卫星。这是世界号火箭自2021年首飞以来,单次搭载卫星数量最多的一次任务,也将是韩国航天史上首次实现卫星星座组网入轨。
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【韩联社的报道】
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【世界号运载火箭】
自主研制的三级液体火箭
世界号是韩国首款完全自主研发的轨道级运载火箭,由韩国航空宇宙研究院主导研制,韩华航天承担生产制造。该火箭全长47.2米,起飞质量约200吨,第一级直径3.3米,配备四台KRE-075海平面型液氧煤油发动机,四机并联总推力约300吨,海平面比冲289.1秒。
第二级直径2.6米,采用单台KRE-075真空优化型发动机,真空比冲315.4秒。第三级同样直径2.6米,使用一台KRE-007型7吨级液氧煤油发动机,真空比冲325.1秒。三级均采用Jet A航空煤油作为燃料、液氧作为氧化剂,这一推进剂组合具有成本较低、毒性小、比冲适中等特点。
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【采用三级液体构造】
在运载能力方面,世界号可将约1500公斤有效载荷送入700公里高度的太阳同步轨道,大致相当于中国长征二号丁或长征二号丙的运力水平。不过两者在技术路线上存在较大差异,长征二号丁/丙系列采用四氧化二氮和偏二甲肼有毒推进剂,发动机技术可追溯至上世纪60年代,虽然成熟可靠,但比冲较低且推进剂具有强腐蚀性。
世界号采用的液氧煤油发动机则在推进剂环保性和比冲性能上更为先进,KRE-075真空型315.4秒的比冲明显高于常规肼类发动机约290秒的水平。当然,长征二号丁自1992年首飞以来已成功执行上百次发射任务,而世界号目前仅有四次轨道发射记录,在成熟度和可靠性方面仍处于验证阶段。
只能说,世界号代表了韩国在液体火箭发动机领域的最高成就,但放在全球范围内仍属于起步阶段的小型运载火箭类型。
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【我国的长征二号丁】
从受制于人到自主可控
韩国运载火箭的发展经历了从合作引进到自主研发的漫长过程。其首款运载火箭"罗老号"的第一级由俄罗斯提供,韩国仅负责第二级固体发动机,因此并非完全自主设计的火箭。正是在主要动力系统技术受制于人的背景下,韩国于2010年前后正式启动世界号的研制计划,目标是实现包括液体火箭发动机在内的全部主要技术自主化。
研制过程中,KRE-075发动机的燃烧不稳定性问题曾一度成为技术难题。研发团队在2016年先后完成1.5秒点火、75秒长程试车和145秒额定工作时间试车,随后又在2016年至2021年间进行了超过184次第二批次原型发动机的燃烧试验。2018年11月,世界号单级试验火箭发射成功,主发动机工作151秒,最大飞行高度209公里,以此验证了KRE-075发动机的飞行性能。
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【韩国首款火箭罗老号曾经连续失败】
2021年10月,世界号首次以完整构型轨道发射,却因第三级氦气储罐脱落导致发动机提前关机而失败。但2022年6月的第二次发射任务成功,将性能验证卫星送入轨道,由此标志着韩国成为世界上第七个具备独立将一吨级卫星送入轨道能力的国家。
随后2023年5月第三次发射将新一代小型卫星和七颗立方体卫星送入轨道,2025年11月第四次发射则将CAS500-3卫星和12颗立方体卫星送入601公里太阳同步轨道,这次任务也是韩华航天首次作为主承包商承担总装和发射运营工作。
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【韩国的KRE-075发动机】
一箭15星的载荷构成
即将进行的第五次发射任务,在有效载荷构成方面具有标志性意义。五颗NEONSAT-2至NEONSAT-6卫星由韩国科学技术院卫星技术研究中心研制,是韩国首个采用批量生产模式制造的政府卫星项目。与此前"阿里郎"系列和CAS500系列采用定制化设计及单星独立鉴定的模式不同,NEONSAT五颗卫星采用完全相同的设计方案,且大量使用商用现货组件,旨在验证韩国批量制造卫星的可行性。
NEONSAT星座完整规划为10颗卫星,预计2027年通过第六次发射部署第二批5颗后完成组网工作,届时可对朝鲜半岛及周边海域实现空间分辨率1至4米、每天至少三次重访的对地观测能力。同时,NEONSAT的光学成像能力与韩国军方"425项目"的合成孔径雷达卫星可形成互补,后者可在云层和夜间条件下成像,而NEONSAT则可提供更高重访频率的日光光学影像。
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【NEONSAT卫星】
同步送入太阳同步轨道的10颗立方体卫星则包括电离层监测、国产电子元器件在轨验证及洋流分析等任务。本次发射目标轨道高度为500公里,低于此前常用的600至700公里,目的是使NEONSAT的光电相机处于特定晨间光照几何条件下,以确保不同日期过境同一目标时太阳高度角一致,从而保证影像在变化检测分析中的可比性。
值得一提的是,第五次发射任务的筹备工作曾历经延期。该任务最初计划2026年6月执行,后推迟至8月,最终定档10月,直接原因是部分纳米卫星的推进器性能未达到规格要求,不过韩国宇宙厅方面目前表示已将不达标产品更换为同一制造商的新品并已完成额外验证。
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【世界号运载火箭】
长远布局与体系建设
从长远规划来看,韩国并未将世界号作为终极型号。此前规划的KSLV-IIA改进型于2021年被取消,政府决定直接研制KSLV-III重型运载火箭,并计划于2030年首飞。同时,韩国还在推进K-LEO低轨通信星座计划,计划2035年前部署128至512颗通信卫星,其也被称为"韩式星链",而NEONSAT项目的目的,正是为了验证韩国是否具备批量制造卫星的能力。
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综上所述,世界号的价值不在于单次发射的运力指标,而在于通过该项目建立起的自主发动机研制能力、批量卫星制造体系和商业发射运营模式。10月7日的一箭15星任务,正是这一长期进程中的关键一步。
对于韩国航天而言,从"能发射"到"能组网"再到"能批量制造",每一步都在为后续的重型火箭和低轨星座计划积累基础。这次发射能否成功,不仅关系到NEONSAT星座的组网进度,更将检验韩国航天体系从试验验证向工程化应用过渡的实际能力。
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