印度運載火箭：設計“奇葩”，但運力進步明顯

（原標題：高邊疆之謀㉞｜印度運載火箭：設計“奇葩”，但運力進步明顯）

印度國產火箭設計比較“奇葩”，這是大推力液體發動機技術不過關的結果。雖然與其他大國同級別火箭相比，目前印度火箭水平性能平平，但這些“奇葩”的火箭卻是支撐印度航天雄心的基礎。

11月7日被送上太空的RISAT-2BR2雷達遙感衛星由印度國產PSLV-DL型運載火箭發射。PSLV火箭可以說是印度航天的功臣，月球探測、火星探測、商業發射、國防載荷發射……PLSV火箭包攬了印度過去十幾年大部分的發射任務。隨着GSLV系列火箭的逐漸成熟，印度航天發射能力有了明顯的進步。

點火發射的PSLV火箭。

設計“奇葩”的PSLV火箭

1975年4月19日，印度的第一顆國產人造衛星“阿麗亞哈塔”號被送入太空，但借用的是蘇聯火箭發射。1980年，印度使用國產的SLV運載火箭將一顆35千克的衛星送入太空，成爲世界上第七個使用本國火箭將衛星送入太空的國家。SLV火箭全稱是“衛星運載器”（Satellite Launch Vehicle）,最大運載能力40千克左右，實用性很低，更多是解決有無問題。後面研製的運載能力更強的PSLV火箭才具備發射不同應用衛星的能力。

PSLV火箭是一款四級運載火箭，長約44米，芯一級採用了少見的固體火箭發動機，直徑2.8米，並捆綁了6個固體火箭助推器，第二級採用Vikas液體火箭發動機，第三級使用固體火箭發動機，直徑小一些（2米），第四級採用液體火箭發動機。這種有點“奇葩”的設計是印度液體火箭發動機當時不過關的結果，後果是導致其運載係數不高，近地軌道運載能力約3.7噸，太陽同步軌道運載能力約爲1.7噸。

PSLV火箭首飛是在1993年9月20日進行，但由於技術問題失敗。1994年10月15日，該火箭在第二次飛行試驗中獲得成功。爲了適應不同任務，PSLV火箭也不斷改進，衍生出了PLSV-CA、XL、DL等不同亞型號。

雖然PSLV火箭設計有點“奇葩”，性能也平平，但卻爲印度航天立下了汗馬功勞。月球探測、火星探測、商業發射、國內軍民兩用衛星發射、國防載荷發射……都有PSLV系列火箭的身影。2008年8月，印度首顆月球探測器“月船一號”由PSLV火箭發射成功，當年11月，探測器進入月球軌道，成爲世界上第六個成功開展探月的國家（組織）。

PSLV火箭是印度發射次數最多的運載火箭。

2013年11月5日，印度首顆火星探測器“曼加里安”由PSLV火箭發射升空，第二年9月，“曼加里安”號探測器成功進入火星軌道，印度成爲繼俄羅斯（蘇聯）、美國、歐空局之後第四個成功發射火星探測器的國家（組織）。

除了發射地外天體的探測器，PSLV火箭執行最多的任務是發射各類型的衛星，包括遙感衛星、導航衛星以及國防載荷等。在微小衛星快速發展的當下，PSLV火箭還“樂於”創造紀錄。2017年，PSLV火箭成功發射104顆衛星，打破了俄羅斯在2014年創造的“一箭37”星的世界紀錄。由於發射報價低，PSLV系列火箭也一直弄潮國際商業發射，爲美國、英國、加拿大、印度尼西亞等多個國家發射衛星。尤其是其一箭多星發射能力對很多小公司、高校以及科研部門發射微小衛星還是有很大的吸引力的。

從首飛至今，PSLV火箭已經進行了大概50次發射，其中47次獲得成功，最近的一次失敗是發生在2017年8月。當月，PSLV火箭執行印度區域衛星導航系統IRNSS-1H衛星的發射，整流罩未能成功分離。

相對低廉的發射成本、“一箭多星”技術以及很高的成功率，未來很長一段時間，這型火箭在印度航天中還將扮演重要角色。

GSLV-MK2火箭。

GSLV系列火箭運力大幅提升

雖然PSLV系列火箭發射成本低，成功率也非常高，但運力實在太小，太陽同步軌道最大運載能力只有大概1.7噸，發射一些中小型衛星還能勝任，重量更大一些的衛星就無能爲力了，並且還缺乏發射地球同步軌道衛星的能力。爲了滿足發射高軌道衛星的需求，印度在上世紀90年代開始研製GSLV火箭。

這是一款發射重量約400噸級的中型三級運載火箭，箭長約49米。GSLV運載火箭的大部分主要部件都是通過PSLV系列火箭的實用驗證的，比如芯一級也是採用S125/S139固體助推器（直徑2.8米，攜帶大約129至138噸HTPB燃料），最大的不同是助推器使用了液體助推器和氫氧發動機，每個助推器安裝了一臺Vikas液體火箭發動機。

GSLV-MK1火箭在2001年4月進行了首飛，但衛星並未進入預定軌道，只能算部分成功。2003年5月，GSLV-MK1火箭發射成功，印度正式具備地球同步軌道衛星發射能力。之後，印度研製了國產氫氧發動機替代俄羅斯的RD-56M發動機，火箭命名也發生變化——GSLV-MK2。

和PSLV火箭一樣，GSLV-MK1/2火箭設計也有些“奇葩”，捆綁4個單發Vikas發動機的液體助推器，出現了液體助推器比固體芯級燃燒時間更長的問題，把本來可以實現的“一級半”設計變成了一級設計，降低了運載係數。而且火箭表現也一般，GSLV-MK1火箭6次發射2次失敗，2次部分失敗，GSLV-MK2首飛也遭遇失敗，後面幾次發射獲得成功，表現尚可。

運載能力不足也制約該型火箭的市場。GSLV火箭也只有不到2.5噸，而印度自行研製的同步軌道通信衛星早已不乏三四噸的質量了，它們不得不使用歐洲阿麗亞娜公司的“阿里安”-5火箭發射，直到GSLV-MK3火箭出現，才一部分緩解這種境況。

2017年6月5日，GSLV-MK3火箭發射成功，2018年，第二次軌道發射任務將一顆國產通信衛星送入預定軌道，2019年，該火箭成功發射“月船二號”探測器，雖然探測器最終沒有完成任務，但火箭的任務還是圓滿成功。未來該火箭還將承擔印度載人航天任務。

GSLV-MK3火箭將印度航天發射能力提升至一個新的臺階。

GSLV-MK3火箭採用液體芯一級加大推力固體助推器，再外加氫氧上面級的構型設計，總體構型類似美國的“大力神”-3E火箭。芯一級安裝了兩臺並聯的Vikas液體火箭發動機。這是印度在運載火箭上首次嘗試和突破大推力液體發動機並聯技術。

S200固體助推器由GSLV-MK2等火箭的基礎上發展而來，S200表示固體推進劑裝藥量約200噸，單發最大推力可達500多噸，兩臺S200固體助推器賦予火箭更大的推力。GSLV-MK3火箭氫氧上面級使用CE-20氫氧發動機，發動機推力20噸，真空比衝443秒，總體水平在上面級氫氧發動機中還是不錯的。

GSLV-MK3火箭高43.43米，芯級直徑4米，整流罩直徑5米，起飛重量達到640噸，火箭的地球同步轉移軌道運載能力爲4噸，近地軌道運載能力爲8噸，運載係數不高，與國外同級別火箭差距較大。比如中國的長三乙火箭最大起飛重量456噸，但地球同步轉移軌道運載能力達到5.5噸，超過起飛重量比自己更大的GSLV-MK3火箭。現在普遍大型通信衛星重量都達到5噸左右，GSLV-MK3火箭就無能爲力。

所以說，通過研製GSLV-MK3火箭，印度將本國火箭運載能力提高到一個新的臺階，但與其他航天大國相比，印度火箭整體水平還有較大的差距。