极轨卫星运载火箭
极轨卫星运载火箭（英语：Polar Satellite Launch Vehicle，PSLV）是由印度空间研究组织（ISRO）所研发制造的可抛弃式运载火箭，开发的目的是将印度自行研发的印度遥感卫星（制图卫星）送入太阳同步轨道和开发商用卫星发射市场，在此之前，市场上只有委托俄罗斯替其发射卫星的选择。除了像遥感卫星这些大型卫星外，极轨卫星运载火箭也能将小型卫星送入地球同步转移轨道。[3]
 PSLV-C8进行任务发射时的情况 | |
| 用途 | 中型运载火箭 |
|---|---|
| 制造者 | 印度空间研究组织 |
| 制造国家 |  印度 |
| 外型及质量参数 | |
| 高度 | 44 公尺 |
| 直径 | 2.8 公尺 |
| 质量 | 294,000 公斤 |
| 级数 | 4节 |
| 业载量 | |
| 至LEO有效载荷 | |
| 质量 | 3,800千克（8,400磅） [1] |
| 至SSO有效载荷 | |
| 质量 | 1,750千克（3,860磅）[2] |
| 至GTO有效载荷 | |
| 质量 | 1,200千克（2,600磅）[2] |
| 发射历史 | |
| 现状 | 现役 |
| 总发射次数 | 39 PSLV-G: 12 PSLV-CA: 11 PSLV-XL: 16 |
| 成功次数 | 37 PSLV-G: 10 PSLV-CA: 11 PSLV-XL: 16 |
| 失败次数 | 1次 |
| 部分失败 次数 | 1次 |
| 首次发射 | PSLV:1993年9月20日 PSLV-CA:2007年4月23日 PSLV-XL:2008年10月22日 |
| 助推器 | |
| 数量 | 6枚 |
| 发动机 | 1 固态引擎 |
| 单发推力 | 645-677千牛顿/枚(XL:720千牛顿/枚) |
| 比冲 | 262 秒 |
| 推进时间 | 44 秒(XL:49秒) |
| 燃料 | HTPB（固态火箭发动机） |
| 芯一级 | |
| 发动机 | 1 固态引擎 |
| 推力 | 4,860 千牛顿 |
| 比冲 | 269 秒 |
| 推进时间 | 105 秒 |
| 燃料 | HTPB（固态火箭发动机） |
| 芯二级 | |
| 发动机 | 1 颗Vikas引擎 |
| 推力 | 725 千牛顿 |
| 比冲 | 293 秒 |
| 推进时间 | 158 秒 |
| 燃料 | 四氧化二氮／联氨 |
| 芯三级 | |
| 发动机 | 1 固态引擎 |
| 推力 | 328 千牛顿 |
| 比冲 | 294 秒 |
| 推进时间 | 83 秒 |
| 燃料 | 固态火箭发动机 |
| 芯四级 | |
| 发动机 | 2颗液态引擎 |
| 推力 | 14 千牛顿 |
| 比冲 | 308 秒 |
| 推进时间 | 425 秒 |
| 燃料 | 四氧化二氮／联氨 |
2016年6月22日，印度成功进行任务代号为PSLV-C34的卫星发射任务，将二十颗包括制图卫星-2C和美国、德国等国的卫星送入轨道，成功更新了印度在2008年所创造的一箭十星纪录，并与中国于2015年9月20日创造的纪录持平。[4]2017年2月15日，印度成功进行代号为PSLV-C37的卫星发射任务，将达104颗的卫星送入轨道，超越俄罗斯在2014年所创造的37颗纪录，成为世界纪录以来最多。[5]
直至2016年9月26日，印度太空研究组织（ISRO）已经成功透过极轨卫星运载火箭将79颗分别属于包括加拿大、印尼、新加坡、英国、美国、日本、欧盟等国或组织的卫星送入轨道。在一系列发射任务中，比较著名的发射任务是PSLV-C11（月船1号）和PSLV-C25（火星轨道探测器）。[2]
发展
极轨卫星运载火箭（PSLV）的开发可追溯于二十世纪九十年代在维克拉姆·萨拉巴伊航天中心附近的喀拉拉邦锡鲁万纳塔普拉姆市，而惯性导航系统的开发则在同市的印度太空研究组织惯性系统部（IISU）开发。至于该型火箭的第二节和第四节引擎则由液体推进系统中心（LPSC）在邻近泰米尔纳德邦蒂鲁内尔维利市的马亨德拉山[注 1]（Mahendragiri）开发，固体燃料推进器则在位于安得拉邦斯里赫里戈达岛的萨迪什·达万航天中心（SHAR）进行开发与操作。
极轨卫星运载火箭的首次试验是在1993年9月20日进行，该次测试按预期计划进行第一节和第二节测试，但是该次试验遇上一种姿态控制（Attitude control）的问题，导致了第二节和第三节在分离时发生碰撞，使任务未能达成预期目标。[6]在初次尝试失败后，印度太空研究组织终于在1994年10月15日成功测试，[7]可是在第三次任务进行时，火箭发射遇上在离开有效载荷低于计划中的轨道问题而失败。从该次试射之后，极轨卫星运载火箭已经成功进行37次发射，没有任何故障。[8]
除了本国卫星之外，极轨卫星运载火箭同时也兼顾了为印度打开特别针对于近地轨道（LEO）的卫星商用卫星发射的市场。而该型火箭也已经经历了多个版本的改进，特别针对于火箭推力、运载效率及重量的改进。[9]
火箭介绍
极轨卫星运载火箭有四节分别使用固体和液体推进系统。第一节具有一个能够为火箭提供逾4800千牛最大推力，承载达138吨的端羟基聚丁二烯推进剂（HTPB）的固体火箭发动机，而其直径2.8米的外壳是由马氏体时效钢作为材料制成，具有30,200公斤的空载质量。[10]除此之外，二次元推力矢量控制系统（SITVC）为了在第一节飞行期间提供俯仰（Pitch）和偏航（Yaw）的控制，就将“高氯酸锶盐水溶液”（Aqueous solution of strontium perchlorate）注入喷嘴（nozzle）中，可是这种做法会产生不对称的推力。因此，极轨卫星运载火箭便采用了一种将溶液存储在绑定在固体火箭发动机的两个圆柱体铝罐并用氮气加压和采用位于节两侧的两个小液体发动机提供侧倾控制（RCT）的解决方案。
在PSLV和PSLV-XL版本中，第一节均具备六支捆绑式的固体助推器，其中四支助推器是就地点燃，另外两支则在发射后在空中点燃25秒。在标准的PSLV版本中，每一支的助推器都能承载逾9吨的推进剂并产生达510千牛的推力，而在PSLV-XL版本中则使用了更大的助推器，可承载达12吨的推进剂并产生达719千牛的推力。[10]
在第二节中，则采用了能够产生800千牛的最大推力的维卡斯发动机和携带41.5吨的液体推进剂（UDMH）作为燃料和采用四氧化二氮（N2ö4）作为氧化剂。与第一节一样，第二节的发动机也提供了俯仰和偏航控制，而侧倾控制则由两个热气反应控制电机提供。
在第三节中，则采用了7吨基于端羟基聚丁二烯（HTPB）的推进剂，能够产生240千牛最大推力。这节的外壳采用了克维拉—聚酰胺的纤维制造，并且配备了“密封式柔性滚动轴承”（flex-bearing-seal）喷嘴（±2℃）的推力矢量发动机以作俯仰和偏航控制。而该节的侧倾控制则由第四节中的反推力系统提供。[10]
在第四节中，动力则由采用甲基肼（MMH）和氮的混合氧化物（MON）混合氧化物的双引擎提供，每个发动机均能产生7.4千牛的推力和摆动（±3°），以提供俯仰、偏航和侧倾控制。在PSLV和PSLV-XL中，该节拥有2,500公斤的推进剂，而在PSLV-CA版本，则拥有2100公斤的推进剂。[11]
| 第一节 | 第二节 | 第三节 | 第四节 | |
|---|---|---|---|---|
| 俯仰 | 二次注入矢量控制系统 | 发动机平衡环架 | 柔性滚动轴承喷嘴 | 发动机平衡环架 |
| 偏航 | 二次注入矢量控制系统 | 发动机平衡环架 | 柔性滚动轴承喷嘴 | 发动机平衡环架 |
| 侧倾 | 侧倾控制和二次注入矢量控制系统 | 热气反应控制电机 | PS4反推力系统 | PS4反推力系统 |
发展型
印度空间研究组织（ISRO）设想了多种极轨卫星运载火箭（PSLV）的改良版本以满足不同的任务要求。目前有三个版本正在服役，包括标准型（PSLV）、没有六支捆绑式固体助推器的单独核心型本（PSLV-CA）和放大型（PSLV-XL），其中放大型版本能够携带比标准型更多的固体燃料。[12] 这些版本中提供了在低地球轨道的有效载荷3,800公斤能力和在太阳同步轨道的有效载荷1,800公斤的能力。
PSLV-G
PSLV-G是PSLV的标准版本，具有四节用于交替使用的固体和液体推进系统和六支捆绑式助推器。该型火箭目前仍在服役中，并有能力进入太阳同步轨道622公里。
PSLV-CA
PSLV-CA[注 2]（PSLV-Core Alone）是极轨卫星运载火箭的首个衍生版本，于2007年4月23日首先试射，不过该型版本并不具备四节推动和六支捆绑式助推器。在第一节中两个侧倾控制和两个第一节电机推力推制仍然存在。[11]与标准版本相比，CA的第四节具有400公斤的推进剂，[11]有能力进入太阳同步轨道622公里。[13]
PSLV-XL
PSLV-XL是标准版本的增强型，具备了更强大的运载能力和配置了捆绑式助推器。[11]在升空时，PSLV-XL重约320吨，火箭亦捆绑了大型助助推器（PSOM-XL）以实现更高而有效的载荷能力。而该大型助推器直径约1米，长约13.5米，并且配置了12吨的固体推进剂而不是标准型的9吨。[14]在2005年12月29日，印度太空研究组织成功进行了捆绑了助推器的PSLV改良版本。其后在2008年10月22日，代号为PSLV-C11的卫星发射任务是PSLV-XL首次发射试验，也是印度首次进行的月球人造卫星发射任务。该改良版本的有效载荷能力为1,800公斤，而其他的改良版本只有1,600公斤。[13]同时，2011年7月15日代号为PSLV-C17和2012年4月26日代号为PSLV-C19的卫星发射任务也是PSLV-XL为数不多的比较重要的任务之一。[15]
| 发展型（改良版本） | 发射次数 | 成功次数 | 失败次数 | 部份失败次数 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| PSLV-G | 12 | 10 | 1 | 1 | |
| PSLV-CA | 11 | 11 | 0 | 0 | |
| PSLV-XL[2] | 15 | 15 | 0 | 0 |
PSLV-3S
PSLV-3S是印度空间研究组织（ISRO）正在建议或开发中的版本，亦是极轨卫星运载火箭的三节版本，它将不再具备六支捆绑式助推器与原有四节中的第二节助推器，该型火箭的设计目标是将少于500公斤的卫星发射到低地球轨道（LEO），是为PSLV小型改良火箭。[13][16]
发射历史
截至2022年2月14日，极轨卫星运载火箭已进行54次发射，其中51次成功到达轨道，两次完全失败，一次部分失败，成功率为94%（或96%，包括部分失败）。[17]
| 编号 | 型号 | 发射日期与时间 (UTC) | 发射地点 | 酬载卫星 | 酬载物质量 | 结果 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D1 | PSLV | 1993年9月20日 05:12 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
 IRS-1E
|
846 公斤 | 失败 | |
|
首次试射。发射过程中第二级发动机分离失败。[18] | |||||||
| D2 | PSLV | 1994年10月15日 05:05 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
IRS-P2
|
804 公斤 | 成功 | |
| D3 | PSLV | 1996年3月21日 04:53 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
IRS-P3
|
920 公斤 | 成功 | |
| C1 | PSLV | 1997年9月29日 04:47 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
IRS-1D
|
1250 公斤 | 部份失败 | |
|
首次不依赖俄罗斯援助下发射卫星。[21] | |||||||
| C2 | PSLV | 1999年5月26日 06:22 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
Oceansat-1 DLR-Tubsat KitSat 3
|
1050 公斤 45 公斤 107 公斤 |
成功 | |
| C3 | PSLV | 2001年10月22日 04:53 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
技术试验卫星（TES） 普罗巴卫星 BIRD
|
1108 公斤 94 公斤 92 公斤 |
成功 | |
| C4 | PSLV | 2002年9月12日 10:23 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
Kalpana-1
|
1060 公斤 | 成功 | |
| C5 | PSLV | 2003年10月17日 04:52 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
RESOURCESAT-1（IRS-P6）
|
1360 公斤 | 成功 | |
| C6 | PSLV | 2005年5月5日 04:45 |
萨迪什·达万航天中心 第二发射台 |
CARTOSAT-1 HAMSAT
|
1560 公斤 42.5 公斤 |
成功 | |
|
首次从第二发射台发射。[31] | |||||||
| C7 | PSLV | 2007年1月10日 03:54 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
CARTOSAT-2 SRE-1 LAPAN-TUBsat PEHUENSAT-1
|
680 公斤 500 公斤 56 公斤 6 公斤 |
成功 | |
| C8 | PSLV-CA | 2007年4月23日 10:00 |
萨迪什·达万航天中心 第二发射台 |
 伽玛射线轻型探测器 AAM
|
352 公斤 185 公斤 |
成功 | |
| C10 | PSLV-CA | 2008年1月21日 03:45 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
 TecSAR
|
295 公斤 | 成功 | |
| C9 | PSLV-CA | 2008年4月28日 03:53 |
萨迪什·达万航天中心 第二发射台 |
Cartosat-2A IMS-1 RUBIN-8 CanX-6 CanX-2 Cute-1.7+APD II Delfi-C3 SEEDS-2 COMPASS-1 AAUSAT-II
|
690 公斤 83 公斤 8 公斤 6.5 公斤 3.5 公斤 3 公斤 2.2 公斤 1 公斤 1 公斤 0.75 公斤 |
成功 | |
| C11 | PSLV-XL | 2008年10月22日 00:52 |
萨迪什·达万航天中心 第二发射台 |
月船1号
|
1380 公斤 | 成功 | |
| C12 | PSLV-CA | 2009年4月20日 01:15 |
萨迪什·达万航天中心 第二发射台 |
RISAT-2 ANUSAT
|
300 公斤 40 公斤 |
成功 | |
| C14 | PSLV-CA | 2009年9月23日 06:21 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
Oceansat-2  Rubin 9.1 Rubin 9.2 SwissCube-1 BeeSat UWE-2 ITUpSAT1
|
960 公斤 8 公斤 8 公斤 1 公斤 1 公斤 1 公斤 1 公斤 |
成功 | |
| C15 | PSLV-CA | 2010年7月12日 03:52 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
Cartosat-2B ALSAT-2A AISSat-1 TIsat-1 STUDSAT
|
694 公斤 117 公斤 6.5 公斤 1 公斤 0.95 公斤 |
成功 | |
| C16 | PSLV | 2011年4月20日 04:42 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
ResourceSat-2 X-Sat  YouthSat
|
1206 公斤 106 公斤 92 公斤 |
成功 | |
| C17 | PSLV-XL | 2011年7月15日 11:18 |
萨迪什·达万航天中心 第二发射台 |
GSAT-12
|
1410 公斤 | 成功 | |
| C18 | PSLV-CA | 2011年10月12日 05:31 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
 Megha-Tropiques
|
1000 公斤 10.9 公斤 3 公斤 28.7 公斤 |
成功 | |
| C19 | PSLV-XL | 2012年4月26日 00:17 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
RISAT-1
|
1850 公斤 | 成功 | |
| C21 | PSLV-CA | 2012年9月9日 04:23 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
SPOT-6 mRESINS
|
720 公斤 50 公斤 15 公斤 |
成功 | |
| C20 | PSLV-CA | 2013年2月25日 12:31 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
SARAL
|
409 公斤 148 公斤 74 公斤 14 公斤 14 公斤 6.5 公斤 0.8 公斤 |
成功 | |
| C22 | PSLV-XL | 2013年7月1日 18:11 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
IRNSS-1A
|
1425 公斤 | 成功 | |
|
印度首个区域导航（IRNSS）卫星。[65] | |||||||
| C25 | PSLV-XL | 2013年11月5日 09:08 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
火星轨道探测器
|
1350 公斤 | 成功 | |
| C24 | PSLV-XL | 2014年4月4日 11:44 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
IRNSS-1B
|
1432 公斤 | 成功 | |
| C23 | PSLV-CA | 2014年6月30日 04:22 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
SPOT-7 CanX-4 CanX-5 AISAT VELOX-1
|
714 公斤 15 公斤 15 公斤 14 公斤 7 公斤 |
成功 | |
| C26 | PSLV-XL | 2014年10月16日 20:02 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
IRNSS-1C
|
1425.4 公斤 | 成功 | |
| C27 | PSLV-XL | 2015年3月28日 11:49 |
萨迪什·达万航天中心 第二发射台 |
IRNSS-1D
|
1425 公斤 | 成功 | |
| C28 | PSLV-XL | 2015年7月10日 16:28 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
 UK-DMC3A UK-DMC3B UK-DMC3C CBNT-1 DeOrbitSail
|
447 公斤 447 公斤 447 公斤 91 公斤 7 公斤 |
成功 | |
| C30 | PSLV-XL | 2015年9月28日 04:30 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
Astrosat LAPAN-A2 exactView 9  Lemur-2 Joel Lemur-2 Peter Lemur-2 Jorean Lemur-2 Chris
|
1650 公斤 68 公斤 5.5 公斤 4 公斤 4 公斤 4 公斤 4 公斤 |
成功 | |
|
印度首次为美国发射卫星。[76] | |||||||
| C29 | PSLV-CA | 2015年12月16日 12:30 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
TeLEOS-1 VELOX-C1
|
400 公斤 123 公斤 13 公斤 78 公斤 |
成功 | |
| C31 | PSLV-XL | 2016年1月20日 04:01 |
萨迪什·达万航天中心 第二发射台 |
IRNSS-1E
|
1425 公斤 | 成功 | |
| C32 | PSLV-XL | 2016年3月10日 10:31 |
萨迪什·达万航天中心 第二发射台 |
IRNSS-1F
|
1425 公斤 |
成功 | |
| C33 | PSLV-XL | 2016年4月28日 07:20 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
IRNSS-1G
|
1425 公斤 |
成功 | |
| C34 | PSLV-XL | 2016年6月22日 03:56 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
|
|
成功 | |
| C35 | PSLV-G | 2016年9月26日 03:42 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
ScatSat-1 ALSAT-2B ALSAT-1B Pathfinder-1 Pratham IIT Bombay NLS-19 ALSAT-1N PISat
|
371 公斤 117 公斤 103 公斤 44 公斤 10 公斤 8 公斤 7 公斤 5.25 公斤 |
成功 | |
|
ISRO最长的PSLV卫星发射任务。 PSLV的第一个任务是将它的有效载荷发射到两个不同的轨道。[96][97][98][99][100][101] | |||||||
| C36 | PSLV-XL | 2016年12月7日 04:55 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
Resourcesat-2A
|
1235 公斤 | 成功 | |
| C37 | PSLV-XL | 2017年2月15日 03:58 |
萨迪什·达万航天中心 第一发射台 |
Cartosat-2D INS-1A INS-1B  Nayif-1  Al Farabi-1 PEASSS BGUSat DIDO-2 88 x Doves (Flock 3p) 8 x LEMUR Nano
|
730 公斤 8.4 公斤 9.7 公斤 1.1 公斤 1.7 公斤 3 公斤 4.3 公斤 4.2 公斤 88 x 4.7 公斤 8 x 4.6 公斤 |
成功 | |
| ...... | |||||||
| C52 | PSLV-XL | 2022年2月14日 00:29 |
萨迪什·达万航天中心 | RISAT-1A  INSPIRESat-1  INS-2TD
|
1710 公斤 8.7 公斤 17.5 公斤 |
成功 | |
| [114][115][116][117][118][119] | |||||||
发射结果
1
2
3
4
5
6
7
'93
1995
2000
2005
2010
2015
2020
- 失败
- 部分失败
- 成功
- 计划
参阅
脚注
参考资料
- ^ Access to Space (PDF). 2011 [2017-03-08]. （原始内容存档 (PDF)于2020-12-23）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Polar Satellite Launch Vehicle. [2009-10-02]. （原始内容存档于2014-11-03）.
- ^ Welcome To ISRO :: Launch Vehicles. [2014-04-08]. （原始内容存档于2014-10-29）.
- ^ 4.0 4.1 存档副本 (PDF). [2016-06-17]. （原始内容存档 (PDF)于2016-11-30）.
- ^ 存档副本. [2017-02-15]. （原始内容存档于2017-02-16）.
- ^ India (Launchers). Spacecraft Encyclopedia. [2014-11-12]. （原始内容存档于2016-05-20）.
- ^ PSLV (1). Gunter's Space Page. [2014-11-12]. （原始内容存档于2020-12-05）.
- ^ PSLV. Gunter's Space Page. [2014-11-12]. （原始内容存档于2011-08-02）.
- ^ Welcome To ISRO :: Mars Orbiter Mission. [2014-04-08]. （原始内容存档于2014-10-27）.
- ^ 10.0 10.1 10.2 PSLV Launch Vehicle Information. Spaceflight 101. [February 2015]. （原始内容存档于2015-09-24）.
- ^ 11.0 11.1 11.2 11.3 PSLV Datasheet. [2009-10-04]. （原始内容存档于2020-07-28）.
- ^ Subramanian, T.S. The PSLV is a proud symbol of ISRO's self-reliance. The Hindu (Chennai, India). 2011-07-15 [2017-01-07]. （原始内容存档于2012-10-26）.
- ^ 13.0 13.1 13.2 India's PSLV (PDF). （原始内容 (PDF)存档于2012-02-25）.
- ^ PSLV-C11 Successfully Launches Chandrayaan-1 互联网档案馆的存档，存档日期2008-10-25.
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- ^ IRS-P2. [2016-06-02]. （原始内容存档于2011-03-17）.
- ^ IRS-P3. [2016-06-02]. （原始内容存档于2011-03-20）.
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- ^ Ramakrishnan, S.; Somanath, S.; Balakrishnan, S. S. Multi-Orbit Mission by PSLV-C3 and Future Launch Opportunities. 2002-01-01 [2016-06-02]. （原始内容存档于2017-06-04）.
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