極軌衛星運載火箭

極軌衛星運載火箭（英語：Polar Satellite Launch Vehicle，PSLV）是由印度空间研究组织（ISRO）所研發製造的可拋棄式運載火箭，開發的目的是將印度自行研發的印度遙感衛星（製圖衛星）送入太阳同步轨道和開發商用衛星發射市場，在此之前，市場上只有委託俄羅斯替其發射衛星的選擇。除了像遙感衛星這些大型衛星外，極軌衛星運載火箭也能將小型衛星送入地球同步轉移軌道。[3]

-{H| }-
極軌衛星運載火箭
Polar Satellite Launch Vehicle（PSLV）
PSLV-C8進行任務發射時的情況
用途中型運載火箭
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
4節
量
至LEO有效载荷
质量3,800（8,400磅） [1]
至SSO有效载荷
质量1,750（3,860磅）[2]
至GTO有效载荷
质量1,200（2,600磅）[2]
发射历史
現役
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
数量6枚
1 固態引擎
推力645-677千牛頓/枚(XL:720千牛頓/枚)
比冲262 秒
推进时间44 秒(XL:49秒)
燃料HTPB（固態火箭發動機）
1 固態引擎
推力4,860 千牛頓
269 秒
推进时间105 秒
燃料HTPB（固態火箭發動機）
1 顆Vikas引擎
推力725 千牛頓
293 秒
推进时间158 秒
燃料四氧化二氮／聯氨
1 固態引擎
推力328 千牛頓
294 秒
推进时间83 秒
燃料固態火箭發動機
2顆液態引擎
推力14 千牛頓
308 秒
推进时间425 秒
燃料四氧化二氮／聯氨

2016年6月22日，印度成功進行任務代號為PSLV-C34的衛星發射任務，將二十顆包括製圖衛星-2C和美國、德國等國的衛星送入軌道，成功更新了印度在2008年所創造的一箭十星紀錄，並與中國於2015年9月20日創造的紀錄持平。[4]2017年2月15日，印度成功進行代號為PSLV-C37的衛星發射任務，將達104顆的衛星送入軌道，超越俄羅斯在2014年所創造的37顆紀錄，成為世界紀錄以來最多。[5]

直至2016年9月26日，印度太空研究組織（ISRO）已經成功透過極軌衛星運載火箭將79顆分別屬於包括加拿大、印尼、新加坡、英國、美國、日本、歐盟等國或組織的衛星送入軌道。在一系列發射任務中，比較著名的發射任務是PSLV-C11（月船1号）和PSLV-C25（火星軌道探測器）。[2]

發展

極軌衛星運載火箭（PSLV）的開發可追溯於二十世紀九十年代在維克拉姆·薩拉巴伊航天中心附近的喀拉拉邦錫魯萬納塔普拉姆市，而惯性导航系统的開發則在同市的印度太空研究組織慣性系統部（IISU）開發。至於該型火箭的第二節和第四節引擎則由液體推進系統中心（LPSC）在鄰近泰米尔纳德邦蒂魯內爾維利市的馬亨德拉山[注 1]（Mahendragiri）開發，固體燃料推進器則在位於安得拉邦斯里赫里戈达岛的萨迪什·达万航天中心（SHAR）進行開發與操作。

極軌衛星運載火箭的首次試驗是在1993年9月20日進行，該次測試按預期計劃進行第一節和第二節測試，但是該次試驗遇上一種姿態控制（Attitude control）的問題，導致了第二節和第三節在分離時發生碰撞，使任務未能達成預期目標。[6]在初次嘗試失敗後，印度太空研究組織終於在1994年10月15日成功測試，[7]可是在第三次任務進行時，火箭發射遇上在離開有效載荷低於計劃中的軌道問題而失敗。從該次試射之後，極軌衛星運載火箭已經成功進行37次發射，沒有任何故障。[8]

除了本國衛星之外，極軌衛星運載火箭同時也兼顧了為印度打開特別針對於近地轨道（LEO）的衛星商用衛星發射的市場。而該型火箭也已經經歷了多個版本的改進，特別針對於火箭推力、運載效率及重量的改進。[9]

火箭介紹

極軌衛星運載火箭有四節分別使用固體和液體推進系統。第一節具有一個能夠為火箭提供逾4800千牛最大推力，承載達138噸的端羟基聚丁二烯推進劑（HTPB）的固體火箭發動機，而其直徑2.8米的外殼是由马氏体时效钢作為材料製成，具有30,200公斤的空載質量。[10]除此之外，二次元推力矢量控制系統（SITVC）為了在第一節飛行期間提供俯仰（Pitch）和偏航（Yaw）的控制，就將「高氯酸锶鹽水溶液」（Aqueous solution of strontium perchlorate）注入噴嘴（nozzle）中，可是這種做法會產生不對稱的推力。因此，極軌衛星運載火箭便採用了一種將溶液存儲在綁定在固體火箭發動機的兩個圓柱體铝罐並用氮氣加壓和採用位於節兩側的兩個小液體發動機提供側傾控制（RCT）的解決方案。

在PSLV和PSLV-XL版本中，第一節均具備六支捆綁式的固體助推器，其中四支助推器是就地點燃，另外兩支則在發射後在空中點燃25秒。在標準的PSLV版本中，每一支的助推器都能承載逾9噸的推進劑並產生達510千牛的推力，而在PSLV-XL版本中則使用了更大的助推器，可承載達12噸的推進劑並產生達719千牛的推力。[10]

在第二節中，則採用了能夠產生800千牛的最大推力的維卡斯發動機和攜帶41.5噸的液體推進劑（UDMH）作為燃料和採用四氧化二氮（N2ö4）作為氧化劑。與第一節一樣，第二節的發動機也提供了俯仰和偏航控制，而側傾控制則由兩個熱氣反應控制電機提供。

在第三節中，則採用了7噸基於端羟基聚丁二烯（HTPB）的推進劑，能夠產生240千牛最大推力。這節的外殼採用了克維拉—聚酰胺的纖維製造，並且配備了「密封式柔性滾動軸承」（flex-bearing-seal）噴嘴（±2℃）的推力矢量發動機以作俯仰和偏航控制。而該節的側傾控制則由第四節中的反推力系统提供。[10]

在第四節中，動力則由採用甲基肼（MMH）和氮的混合氧化物（MON）混合氧化物的雙引擎提供，每個發動機均能產生7.4千牛的推力和擺動（±3°），以提供俯仰、偏航和側傾控制。在PSLV和PSLV-XL中，該節擁有2,500公斤的推進劑，而在PSLV-CA版本，則擁有2100公斤的推進劑。[11]

第一節 第二節 第三節 第四節
俯仰 二次注入矢量控制系統 發動機平衡環架 柔性滾動軸承噴嘴 發動機平衡環架
偏航 二次注入矢量控制系統 發動機平衡環架 柔性滾動軸承噴嘴 發動機平衡環架
側傾 側傾控制和二次注入矢量控制系統 熱氣反應控制電機 PS4反推力系统 PS4反推力系统

發展型

印度空间研究组织（ISRO）設想了多種極軌衛星運載火箭（PSLV）的改良版本以滿足不同的任務要求。目前有三個版本正在服役，包括標準型（PSLV）、沒有六支捆綁式固體助推器的單獨核心型本（PSLV-CA）和放大型（PSLV-XL），其中放大型版本能夠攜帶比標準型更多的固體燃料。[12] 這些版本中提供了在低地球軌道的有效載荷3,800公斤能力和在太陽同步軌道的有效載荷1,800公斤的能力。

PSLV-G

PSLV-G是PSLV的標準版本，具有四節用於交替使用的固體和液體推進系統和六支捆綁式助推器。該型火箭目前仍在服役中，並有能力進入太陽同步軌道622公里。

PSLV-CA

PSLV-CA[注 2]（PSLV-Core Alone）是極軌衛星運載火箭的首個衍生版本，於2007年4月23日首先試射，不過該型版本並不具備四節推動和六支捆綁式助推器。在第一節中兩個側傾控制和兩個第一節電機推力推制仍然存在。[11]與標準版本相比，CA的第四節具有400公斤的推進劑，[11]有能力進入太陽同步軌道622公里。[13]

PSLV-XL

PSLV-XL是標準版本的增強型，具備了更強大的運載能力和配置了捆綁式助推器。[11]在升空時，PSLV-XL重約320噸，火箭亦捆綁了大型助助推器（PSOM-XL）以實現更高而有效的載荷能力。而該大型助推器直徑約1米，長約13.5米，並且配置了12噸的固體推進劑而不是標準型的9噸。[14]在2005年12月29日，印度太空研究組織成功進行了捆綁了助推器的PSLV改良版本。其後在2008年10月22日，代號為PSLV-C11的衛星發射任務是PSLV-XL首次發射試驗，也是印度首次進行的月球人造衛星發射任務。該改良版本的有效載荷能力為1,800公斤，而其他的改良版本只有1,600公斤。[13]同時，2011年7月15日代號為PSLV-C17和2012年4月26日代號為PSLV-C19的衛星發射任務也是PSLV-XL為數不多的比較重要的任務之一。[15]

發展型（改良版本） 發射次數 成功次數 失敗次數 部份失敗次數 備註
PSLV-G 12 10 1 1
PSLV-CA 11 11 0 0
PSLV-XL[2] 15 15 0 0

PSLV-3S

PSLV-3S是印度空間研究組織（ISRO）正在建議或開發中的版本，亦是極軌衛星運載火箭的三節版本，它將不再具備六支捆綁式助推器與原有四節中的第二節助推器，該型火箭的設計目標是將少於500公斤的衛星發射到低地球軌道（LEO），是為PSLV小型改良火箭。[13][16]

發射歷史

截至2022年2月14日，極軌衛星運載火箭已进行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]

編號型號發射日期與時間 (UTC)發射地點酬載衛星酬載物質量結果
D1 PSLV 1993年9月20日
05:12		 萨迪什·达万航天中心
第一发射台		 印度 IRS-1E 846 公斤 失敗

首次試射。發射過程中第二級發動機分離失敗。[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		 印度 IRS-P2 804 公斤 成功

[19]

D3 PSLV 1996年3月21日
04:53		 萨迪什·达万航天中心
第一发射台		 印度 IRS-P3 920 公斤 成功

[20]

C1 PSLV 1997年9月29日
04:47		 萨迪什·达万航天中心
第一发射台		 印度 IRS-1D 1250 公斤 部份失敗

首次不依賴俄羅斯援助下發射衛星。[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		 印度 Oceansat-1
德国 DLR-Tubsat
大韩民国 KitSat 3		 1050 公斤
45 公斤
107 公斤		 成功

首次為外國發射衛星和首次試驗一箭多星技術。[22][23]

C3 PSLV 2001年10月22日
04:53		 萨迪什·达万航天中心
第一发射台		 印度 技術試驗衛星（TES）
歐洲 普罗巴卫星
德国 BIRD		 1108 公斤
94 公斤
92 公斤		 成功

[24][25]

C4 PSLV 2002年9月12日
10:23		 萨迪什·达万航天中心
第一发射台		 印度 Kalpana-1 1060 公斤 成功

[26][27][28]

C5 PSLV 2003年10月17日
04:52		 萨迪什·达万航天中心
第一发射台		 印度 RESOURCESAT-1（IRS-P6） 1360 公斤 成功

[29][30]

C6 PSLV 2005年5月5日
04:45		 萨迪什·达万航天中心
第二發射台		 印度 CARTOSAT-1
印度 HAMSAT		 1560 公斤
42.5 公斤		 成功

首次從第二發射台發射。[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		 印度 CARTOSAT-2
印度 SRE-1
印度尼西亚 LAPAN-TUBsat
阿根廷 PEHUENSAT-1		 680 公斤
500 公斤
56 公斤
6 公斤		 成功

首次發射太空返回艙。[32]

C8 PSLV-CA 2007年4月23日
10:00		 萨迪什·达万航天中心
第二發射台		 義大利 伽玛射线轻型探测器
印度 AAM		 352 公斤
185 公斤		 成功

印度首次為外國商業機構發射衛星。[33][34]

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		 以色列 TecSAR 295 公斤 成功

[35][36]

C9 PSLV-CA 2008年4月28日
03:53		 萨迪什·达万航天中心
第二發射台		 印度 Cartosat-2A
印度 IMS-1
德国 RUBIN-8
加拿大 CanX-6
加拿大 CanX-2
日本 Cute-1.7+APD II
荷兰 Delfi-C3
日本 SEEDS-2
德国 COMPASS-1
丹麦 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

印度首次完成一箭十星發射，創造亞洲紀錄。 [37][38]

C11 PSLV-XL 2008年10月22日
00:52		 萨迪什·达万航天中心
第二發射台		 印度 月船1号 1380 公斤 成功

印度首個月球探測器。[39][40]

C12 PSLV-CA 2009年4月20日
01:15		 萨迪什·达万航天中心
第二發射台		 印度RISAT-2
印度 ANUSAT		 300 公斤
40 公斤		 成功

[41][42]

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		 印度 Oceansat-2
德国卢森堡 Rubin 9.1
德国卢森堡Rubin 9.2
瑞士 SwissCube-1
德国 BeeSat
德国 UWE-2
土耳其 ITUpSAT1		 960 公斤
8 公斤
8 公斤
1 公斤
1 公斤
1 公斤
1 公斤		 成功

[43][44][45][46][47]

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		 印度 Cartosat-2B
阿尔及利亚 ALSAT-2A
挪威 AISSat-1
瑞士 TIsat-1
印度 STUDSAT		 694 公斤
117 公斤
6.5 公斤
1 公斤
0.95 公斤		 成功

[48][49][50][51][52][53][54]

C16 PSLV 2011年4月20日
04:42		 萨迪什·达万航天中心
第一发射台		 印度 ResourceSat-2
新加坡 X-Sat
印度俄罗斯 YouthSat		 1206 公斤
106 公斤
92 公斤		 成功

[55]

C17 PSLV-XL 2011年7月15日
11:18		 萨迪什·达万航天中心
第二發射台		 印度 GSAT-12 1410 公斤 成功

[56][57]

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		 印度法國 Megha-Tropiques

印度 SRMSAT
印度 Jugnu
卢森堡 VesselSat-1

 1000 公斤
10.9 公斤
3 公斤
28.7 公斤		 成功

[58][59]

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		 印度RISAT-1 1850 公斤 成功

[60]

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		 法國 SPOT-6
印度 mRESINS

日本 PROITERES

 720 公斤
50 公斤
15 公斤		 成功

[61]

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		 印度法國 SARAL

加拿大 Sapphire
加拿大 NEOSSat
奥地利 TUGSAT-1
奥地利 UniBRITE-1
英国 STRaND-1
丹麦 AAUSAT3

 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

[62][63][64]

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		 印度 IRNSS-1A 1425 公斤 成功

印度首個區域導航（IRNSS）衛星。[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		 印度 火星軌道探測器 1350 公斤 成功

印度首個火星探測器。[66][67]

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		 印度 IRNSS-1B 1432 公斤 成功

[68][69]

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		 法國 SPOT-7
加拿大 CanX-4
加拿大 CanX-5
德国 AISAT
新加坡 VELOX-1		 714 公斤
15 公斤
15 公斤
14 公斤
7 公斤		 成功

[70]

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		 印度 IRNSS-1C 1425.4 公斤 成功

[71][72]

C27 PSLV-XL 2015年3月28日
11:49		 萨迪什·达万航天中心
第二發射台		 印度 IRNSS-1D 1425 公斤 成功

[73]

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		 英国 UK-DMC3A
英国 UK-DMC3B
英国 UK-DMC3C
英国 CBNT-1
英国 DeOrbitSail		 447 公斤
447 公斤
447 公斤
91 公斤
7 公斤		 成功

[74][75]

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		 印度 Astrosat
印度尼西亚 LAPAN-A2
加拿大 exactView 9
美國 Lemur-2 Joel
美國 Lemur-2 Peter
美國 Lemur-2 Jorean
美國 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

印度首次為美國發射衛星。[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		 新加坡 TeLEOS-1
新加坡 VELOX-C1

新加坡 VELOX-II
新加坡 Kent Ridge-1
新加坡 Galassia
新加坡 Athenoxat-1[77]

 400 公斤
123 公斤
13 公斤

78  公斤
3.4 公斤
-

 成功

[78][79][80]

C31 PSLV-XL 2016年1月20日
04:01		 萨迪什·达万航天中心
第二發射台		 印度 IRNSS-1E 1425 公斤 成功

[81][82][83]

C32 PSLV-XL 2016年3月10日
10:31		 萨迪什·达万航天中心
第二發射台		 印度 IRNSS-1F 1425 公斤
 成功

[84][85]

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		 印度 IRNSS-1G 1425 公斤
 成功

印度区域导航卫星系统最後一顆衛星，意味著印度首個自主研發的導航系統已完成搭建。[86][87][88][89][90]

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
  • 印度 Cartosat-2C
  • 印度尼西亚 LAPAN-A3
  • 德国 BIROS
  • 美國 SkySat Gen2-1
  • 加拿大 GHGSat-D
  • 加拿大 M3MSat
  • 印度 Swayam
  • 印度 SathyabamaSat
  • 美國 12 × Flock-2P Dove nanosatellites
  • 727.5 公斤
  • 120 公斤
  • 130 公斤
  • 110 公斤
  • 25.5 公斤
  • 85 公斤
  • 1 公斤
  • 1.5 公斤
  • 12 × 4.7 公斤
 成功

印度首次進行的一箭二十星發射試驗。[4][91][92][93][94][95]

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		 印度 ScatSat-1
阿尔及利亚 ALSAT-2B
阿尔及利亚 ALSAT-1B
美國 Pathfinder-1
印度 Pratham IIT Bombay
加拿大 NLS-19
阿尔及利亚 ALSAT-1N
印度 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最長的PSLV衛星發射任務。 PSLV的第一個任務是將它的有效載荷發射到兩個不同的軌道。[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		 印度 Resourcesat-2A 1235 公斤 成功

[102][103][104][105][106][107]

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		 印度 Cartosat-2D
印度 INS-1A
印度 INS-1B
阿拉伯联合酋长国 Nayif-1
哈萨克斯坦 Al Farabi-1
荷兰 PEASSS
以色列 BGUSat
瑞士 DIDO-2
美國 88 x Doves (Flock 3p)
美國 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

印度首次實施的一箭一百零四星的計劃，同時亦刷新了世界紀錄。[108][109][110][111][112][113]

......
C52 PSLV-XL 2022年2月14日
00:29		 萨迪什·达万航天中心 印度 RISAT-1A
美國 臺灣地區 INSPIRESat-1
印度 不丹 INS-2TD		 1710 公斤
8.7 公斤
17.5 公斤		 成功
[114][115][116][117][118][119]

發射結果
1
2
3
4
5
6
7
'93
1995
2000
2005
2010
2015
2020
  •   失敗
  •   部分失敗
  •   成功
  •   計劃

参阅

腳注
  1. 馬亨德拉山是印度太空研究組織測試運載火箭和衛星推進系統的地方，由於這裡位於西高止山脉最南端，擁有達1,645米海拔，因此是印度測試運載火箭系統的理想地方。
  2. CA是指獨立的核心，意指只有一支火箭作為動力，並不如標準型具備助推器。

參考資料
  1. (PDF). 2011 [2017-03-08]. （原始内容存档 (PDF)于2020-12-23）.
  2. . [2009-10-02]. （原始内容存档于2014-11-03）.
  3. . [2014-04-08]. （原始内容存档于2014-10-29）.
  4. (PDF). [2016-06-17]. （原始内容存档 (PDF)于2016-11-30）.
  5. . [2017-02-15]. （原始内容存档于2017-02-16）.
  6. . Spacecraft Encyclopedia. [2014-11-12]. （原始内容存档于2016-05-20）.
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