美国联合发射联盟(ULA)的倒数第二次Delta IV重型火箭发射NROL-68任务

该任务被命名为NRO Launch 68(NROL-68),代表国家侦察局(NRO)执行。国家侦察局负责操作美国的侦察和情报收集卫星。与该机构的大多数航天器一样,NROL-68任务的真实性质和目的仍然属于机密,然而,以往任务的线索和随着时间泄露到公众领域的信息揭示了国家侦察局卫星的主要用途。
在NROL-68任务中,最显著的两个指标是使用Delta IV Heavy火箭和选择的发射场地。除了最近的SpaceX极地走廊任务外,佛罗里达州卡纳维拉尔角航天军事基地主要用于发射低轨道和中轨道的火箭,火箭沿着大西洋东行方向飞行。相比之下,加利福尼亚州范登堡空军基地处理大多数高轨道倾斜发射。发布的导航区域表明,这是一次低轨道任务,任务的危险区域指示火箭在升空后将向东飞行。
这表明该发射目标是地球同步或地球静止轨道,而使用Delta IV Heavy火箭——国家侦察局拥有的最强大火箭之一——则表明该任务需要较大的推力。这暗示目标轨道上的有效载荷相当重。

另一个表明NROL-68任务有效载荷为Orion卫星的指标是本次发射使用的有效载荷整流罩。它采用了由铝制成的三段式整流罩,这种整流罩是从Titan IV的整流罩改进而来,而不是为Delta IV项目开发的更现代的复合材料双段式整流罩。三段式整流罩与更常见的双段式整流罩不同之处在于它分为三个部分而不是两个部分。在此之前,曾有一次非国家侦察局任务携带了传统的Titan有效载荷,而该任务也使用了这种整流罩。由此可以推断,Orion卫星似乎需要这种整流罩,因为之前Delta IV发射的所有地球静止轨道国家侦察局任务都使用了它。
Orion卫星本身是为了取代一系列名为Rhyolite和后来是Aquacade的四颗较小卫星而引入的。这些较小卫星于1970年至1978年间在Atlas-Agena火箭上发射。Orion卫星本身似乎经历了至少两代,前两颗卫星分别于1985年和1989年在航天飞机发现号上借助惯性上面级在STS-51C和STS-33任务中部署。在国家安全任务回归一次性运载火箭之后,又有两颗卫星于1995年和1998年分别使用搭载Centaur上面级的Titan IV火箭发射。
2017年由新闻网站The Intercept公布的泄露文件显示,前四颗卫星被指定为7605至7608号任务,而后续卫星则以8301开始了一个新系列。这些文件还表明,8300系列卫星具有通信情报能力,使它们能够接替之前一系列专用卫星的角色,这些专用卫星被称为Chalet、Vortex和Mercury等多个代号。

这一新一代卫星中的第一颗于2003年9月发射,标志着Orion卫星在Titan IV火箭上的最后一次任务,之后任务转为使用Delta IV火箭。随后的发射分别在2009年1月、2010年11月、2012年6月、2016年6月和最近的2020年12月(NROL-44任务)进行。Delta IV Heavy的最后一次飞行计划于明年在卡纳维拉尔角进行,任务名称为NROL-70,很可能再次携带一颗Orion卫星。
NROL-68任务的任务徽章突出地展示了一条龙,这是之前几个国家侦察局信号情报任务以及特别是之前的Orion卫星发射任务徽章上出现过的符号。
Delta IV是美国空军当时的进化可耗尽运载火箭(EELV)计划下开发的两种火箭之一,该计划始于上世纪90年代,旨在用一对标准化设计取代当时为美国军方提供运载需求的火箭舰队。波音的Delta IV和洛克希德·马丁的Atlas V都是成功的火箭,首次飞行是在2002年,并提供了多种配置,以满足不同任务的不同要求。最初,这些配置包括火箭的小型、中型和重型版本,尽管两种火箭都从未以其"小型"配置飞行过,而Atlas V重型配置也从未到达发射台——这使得直到SpaceX的猎鹰重型(Falcon Heavy)出现之前,最大和最重的国家安全有效载荷完全由Delta IV Heavy独家承担。
联合发射联盟(United Launch Alliance,ULA)成立于2006年12月,将波音和洛克希德·马丁的Delta和Atlas计划合并为一个运营商,作为两家公司之间诉讼的和解的一部分。此前,波音被发现非法获取了洛克希德·马丁与Atlas V火箭和洛克希德·马丁的EELV投标相关的文件。
EELV计划后来更名为国家安全太空发射(National Security Space Launch,NSSL),现在由美国空军太空司令部(US Space Force)运营。NSSL第二阶段合同于2020年8月授予SpaceX的猎鹰火箭和ULA的下一代Vulcan运载火箭,用以取代Atlas V和Delta IV。其他两个提案被拒绝:诺斯罗普·格鲁曼(Northrop Grumman)已经放弃了其OmegA火箭项目,而蓝色起源(Blue Origin)则在该计划之外继续发展其新一代火箭New Glenn。

东海岸的Delta IV发射是在卡纳维拉尔角空军基地的37B号发射场(SLC-37B)进行的。这个发射台最初是在1960年代为阿波罗计划而建造的,但在Delta IV的首次飞行之前进行了全面重建。火箭在靠近发射台的水平整合设施中进行组装,然后被竖直放置在位置上。移动服务塔(MST)在火箭在发射台上时将其包围,并在火箭已经竖立起来并完成湿式试验后,支持安装已经封装在其护罩中的有效载荷。
Delta火箭的飞行编号,或称为Delta编号,可以追溯到1960年5月Thor-Delta火箭的首次飞行。尽管Delta IV与Delta系列的前任火箭非常不同,但它延续了这一传统,而这次任务的编号是Delta 388(D388)。

发射前的最后倒计时开始时,移动服务塔(MST)会从火箭上移开,并开始在CBC和DCSS上进行推进剂加载。由于极低的温度,推进剂会随着倒计时的进行不断汽化,因此直到几分钟前,油箱仍将持续加注推进剂,直到油箱被加压。
Delta IV Heavy的点火顺序开始于倒计时约T-7秒的时候,右舷CBC上的RS-68A发动机点燃。左舷和中间核心将在大约两秒后点火,错开启动时间可以燃烧掉火箭底部的氢气,减少之前发射中在该区域看到的火球现象。Delta IV Heavy在起飞时燃烧到后部的绝缘材料着火并不罕见,然而,这对任务并没有造成重大风险,随着火箭升空,火焰很快会熄灭。
预计在T0时点进行起飞,火箭在通过发射塔后约9.4秒进入姿态调整,进入朝向地球同步轨道的东方轨迹。之后不久,核心CBC的发动机将调整至部分推力模式。Delta 388将在起飞后约78.5秒达到音速(Mach 1)。两秒后,它将通过最大动压点(Max-Q),即飞行中受到空气动力力量最大压力的点。

DCSS将在分离后7秒点火其RL10C-2-1发动机,并展开其可伸缩喷管。NROL-68是第二次使用RL10C-2-1发动机进行的发射,该发动机在去年的NROL-91任务上首次亮相,取代了之前Delta IV任务上使用的RL10B-2发动机。RL10C提高了RL10系列发动机的标准化程度,RL10C-1已经取代了Atlas V单发动机上级的RL10A-4-2发动机。
预计在任务运行时间为6分37.5秒时,将进行有效载荷整流罩的分离。在NRO的发射任务中,整流罩分离是官方报道和更新结束的时点,任务进入媒体黑屏状态。由于Orion卫星需要直接进入地球同步轨道,本次任务将持续数小时,期间DCSS将进行三次燃烧。
根据首次Delta IV Heavy发射的时间,当时携带了一颗演示卫星,并旨在模拟将卫星送入地球同步轨道的国家安全发射,第一次燃烧预计将持续约七分钟,用于建立初始停泊轨道。短暂的滞空后,DCSS将重新点火约八分钟,以达到地球转移轨道。经过约五小时的长时间滞空,使其达到轨道的最高点(顶点),DCSS将进行第三次也是最后一次点火。这次燃烧大约持续三分一刻钟,将使轨道在地球同步高度上圆形化,并将其倾斜度降低至零度。

在本次任务之后,ULA仅剩下一次Delta IV发射任务:NROL-70计划于明年2月从同一发射台在卡纳维拉尔角升空。在此之前,ULA计划发射其Vulcan火箭的首次飞行,搭载商业的Peregrine月球着陆器。该公司还计划在今年晚些时候进行几次Atlas V任务,包括波音公司的Starliner宇宙飞船的首次载人任务。