美国国家安全太空发射任务介绍

国家安全空间发射(National Security Space Launch，NSSL)是美国太空军(USSF)的一个项目，旨在确保美国国防部和其他美国政府的有效载荷进入太空。NSSL项目由美国太空军的空间系统司令部(SSC)的空间进入确保理事会(SSC/AA)和美国国家侦察局NRO合作管理。

该项目起源于1994年，最早称为“改进型一次性运载火箭发射系统”计划（the Evolved Expendable Launch Vehicle launch system，即EELV），最初的计划目标是使政府的太空发射更经济和可靠，这促进了波音的德尔塔四系列火箭和洛克希德·马丁宇宙神5系列火箭的发展。这些火箭仍然是美国军用卫星的主要发射火箭，后来太空探索技术公司的猎鹰九号也加入了这一行列。

2019年3月1日，EELV项目名称改为国家安全空间发射(National Security Space Launch ,NSSL) ，以更好地反映不断增长的商业发射市场和发射合同性质的变化，包括可重复使用运载火箭的潜力。

NSSL项目发射美国最昂贵的军事卫星，而低价值有效载荷的发射合同，例如空间测试计划STP，则使用不同的方法授予合同（Rocket System Launch Program, RSLP，提供小型载荷的发射和搭乘发射服务、亚轨道或试验飞行任务等）。

（一）发展历程

在多年来由政府资助改进发射系统和架构的研究基础上，美国空军1994年启动 EELV 计划。目的是取代传统的发射工具，包括德尔塔 II，宇宙神 II 和泰坦 IV等火箭。EELV火箭通过使用标准的整流罩、液体核心级，上面级和固体火箭助推器来降低成本。EELV火箭还提出了一种标准载荷接口总线，作为一种节省资金和提高效率的方法。

降低发射成本和确保国安载荷进入太空是美国空军启动EELV项目的两个主要目标。第40号国家总统令阐述了 “确保进入太空必须置于首要地位”的一些原因，其内容如下:

为军事卫星发射而采购的EELV运载火箭逐步发展到更加符合商业应用。最初的申请来自四大国防承包商: 洛克希德·马丁公司、波音公司、麦克唐纳-道格拉斯公司和阿连特科技系统（Alliant Techsystems）。每个投标商都包含了各种各样的概念。波音公司最初甚至提议使用航天飞机的主发动机RS-25。

1998年10月，签订了两份初步启动服务合同(称为 Buy 1)。加上两项开发协议，合同总金额超过30亿美元。波音公司获得了28次发射中的19次，合同13.8亿美元，洛克希德·马丁公司获得了其他9次发射合同，合同6.5亿美元。波音公司和洛克希德·马丁公司在最后一轮竞标还分别获得5亿美元。

波音公司开发了基于通用核心级和低温上面级的德尔塔IV系列火箭，而洛克希德·马丁公司开发了基于通用核心级和半人马上面级的宇宙神V火箭。

2003年，波音公司被发现持有洛克希德·马丁公司的机密文件。美国空军将7次发射从德尔塔IV转移到宇宙神V。为了结束有限市场的诉讼和竞争，两家公司同意组建联合发射联盟(ULA)合资企业（实现了军星发射市场的垄断）。两家公司各自拥有 ULA 50% 的股份。

在2012年之前，美国空军开始推进另一个项目，可重复使用火箭系统（RBS）和其他后续技术，到2012年初，各个方面签订了多项合同，但该项目于2012年10月被取消。

2012年12月，美国国防部宣布重新开放EELV运载火箭市场，同时授权美国空军继续从 ULA 购买多达36枚火箭。

与此同时，从2015年开始将竞争性地采购另外14枚火箭，这14枚火箭将于2017年开始发射。

当时，美国空军与太空探索技术公司签署了一份合同，在2014年和2015年进行两次作为发射认证的飞行，检验猎鹰九号V1.1和猎鹰重型火箭的成色。

2014年4月，在发射合同签订后，太空探索技术公司起诉美国空军，称俄罗斯国有企业生产的 RD-180发动机被宇宙神V火箭使用，违反了对俄罗斯政府的制裁。2015年1月，美国空军和太空探索技术公司达成一致，将更多的国家安全发射任务进行竞标。

2015年5月，美国空军完成猎鹰九号火箭的认证；并在2016年，太空探索技术公司在 EELV 项目中赢得了向MEO轨道发射GPS III 卫星的合同。

美国空军从2018年开始竞争性地选择下一代 NSSL运载火箭。火箭发射的要求包括:

A 类载荷封装在直径4米的整流罩内，B 类载荷封装在直径5米的整流罩内，C 类载荷需要封装在直径5米加长的整流罩内。

美国空军和美国太空军计划在2030年前使用下一代 NSSL 运载火箭。

（二）主要火箭

自2019年以来，美国国防部认证了可以进行 NSSL 发射的四种运载火箭: 宇宙神V、 德尔塔IV重型、 猎鹰九号和猎鹰重型。德尔塔IV中型已于2019年8月退役。

经过2018-2020年两年的招标和竞争过程，2020年8月，美国太空军选择 SpaceX (猎鹰九号和猎鹰重型)和 ULA 尚未获得认证的火神-半人马火箭来满足美国2022-2027年的军事发射需求。

德尔塔IV中型

德尔塔IV中型火箭有一个通用核心级，可捆绑两枚或四枚固体助推器。德尔塔IV中型低温上面级有4米直径和5米直径的版本，直径与整流罩相匹配。德尔塔IV中型火箭一级和低温上面级在运送到发射台之前是水平集成的。

宇宙神V

宇宙神V火箭一级火箭基于单台俄罗斯 RD-180发动机（有两个燃烧室），半人马上面级由一台或两台洛克达因的 RL10A-4-2发动机。最多还可挂载多达五台喷气飞机-洛克达因的石墨-环氧固体火箭助推器，能够显著提高运载性能；提供4.2米和5.4米两个直径的整流罩可选。

宇宙神V火箭采用三位数字(XYZ)用于标识配置。第一个数字X为4或5，分别代表4.2或 5.4米整流罩直径；第二个数字Y代表固体火箭助推器的个数，取值0-5；第三个数字Z代表半人马上面级RL-10发动机台数，取值1-2。例如，宇宙神V 551代表5.4 m 直径整流罩、5个固体火箭助推器和1台RL-10的半人马上面级。

2021年8月，ULA 宣布宇宙神V将退役，库存的29台运载火箭已全部订购。截至2023年10月，宇宙神V剩余十七次发射。剩下的唯一一次为 NSSL的发射于2024年3月进行；其余十六次分配给非国防部的（商业）发射。

德尔塔IV重型

德尔塔 IV 重型火箭使用三台通用核心级并联（CBC构型），每个核心级由普拉特和惠特尼·洛克达因的 RS-68A 发动机提供动力，低温上面级由单台 RL-10提供动力，配置一个5米直径整流罩。德尔塔IV重型火箭一级和低温上面级在运送到发射台之前是水平集成的。2020年，ULA 宣布德尔塔IV重型火箭再发射5次退役，目前还剩余最后一次发射，安排在2024年初。

猎鹰九号

猎鹰九号火箭包含两级，两级火箭均由液氧和煤油RP-1为动力，一级火箭由9台梅林1D发动机并联，二级为一台梅林1D真空发动机；猎鹰九号火箭的一级火箭和整流罩可以复用，从而降低了每次任务的成本。

猎鹰九号火箭执行的第一个NSSL任务为GPS-IIIA的发射任务，于2018年12月23日发射。

猎鹰重型火箭

猎鹰重型火箭是由 SpaceX 公司开发和生产的重型火箭。在2019年6月25日 STP-2发射完成后，猎鹰重型火箭获得了 NSSL 项目的认证。NSSL认证的要求之一就是至少执行三次飞行任务。2018年2月猎鹰重型火箭试飞、2019年4月发射Arabsat-6A，2019年6月 STP-2发射，都满足了要求。

截至2023年7月，猎鹰重型火箭已经执行了两次机密国家安全飞行任务，2022年11月执行了 USSF-44飞行任务，2023年1月执行了 USSF-67飞行任务。

2018年，联合发射联盟(ULA)、诺斯洛普·格鲁门创新系统公司(nGIS)、蓝色起源公司（Blue Origin）和太空探索技术公司(SpaceX)签订了发射国家安全航天器的竞争性合同。

第一阶段: 详细设计的改进

选择两个供应商将航天器发射到若干类型轨道。

2018年10月，美国空军向 ULA、 NGIS 和 Blue Origin 授予开发/改进资金，以便在随后的运载火箭制造合同竞赛开始之前进一步改进他们的火箭设计。而SpaceX 公司没有获得资金来改进他们的设计，因为猎鹰九号和猎鹰重型已经完成了开发、并且已经在飞行了。

①蓝色起源——新格伦火箭

蓝色起源公司在第一阶段获得了5亿美元的资金，用于进一步开发新格伦火箭，使其成为未来合同的潜在竞争对手。在2019年，蓝色起源预计新格伦火箭将于2021年首次发射。

在2020年8月 ULA和 SpaceX两家公司被空军选中后，美国政府没有再给蓝色起源提供第二阶段的资金。蓝色起源公司被认为有可能继续建造和测试新格伦火箭，部分原因是因为在空军的NSSL项目竞争之前，新格伦火箭已经在私人资助下开发。

②诺格——欧米茄

诺斯洛普·格鲁门在2018年、第一阶段获得7.92亿美元的资金，用于欧米茄火箭的开发。欧米茄火箭有两个主要的固体级，一个低温上面级，以及额外的固体捆绑式助推器。截至2019年，诺斯洛普·格鲁门公司公布的首次飞行预计在2021年。

在2020年8月 ULA和 SpaceX两家公司被空军选中后，美国政府没有提供第二阶段的资金。2020年，诺斯洛普·格鲁门宣布取消欧米茄火箭项目。

③ULA——火神半人马

ULA 获得了第一阶段9.67亿美元的资金，用于进一步开发火神半人马火箭，作为未来合同的潜在竞争者。2019年8月12日，ULA 向美国空军发射服务竞赛第二阶段提交了火神半人马火箭概念。那时，火神半人马火箭计划在2021年发射。

第二阶段: 选择两个供应商，蓝色起源和诺格落选

2019年8月12日，四家公司中至少有三家提交了发射服务竞标的最终投标书。SpaceX 以现役的猎鹰九号和猎鹰重型投标，蓝色起源以新格伦火箭投标，ULA以火神半人马火箭投标，诺格的投标状态未知。蓝色起源还对征求投标书通告提出了抗议，认为其要求含糊不清。

2020年8月7日，美国空军宣布了价值约35亿美元的国家安全空间发射第二阶段发射服务采购的结果。SpaceX 和 ULA 是通过竞争选出的两家供应商，将在2022-2026年期间向美国军方提供发射服务。

美国太空军计划在这五个财政年度进行30-34次发射。ULA 预计获得60% 的发射， SpaceX 获得剩余的40% 。根据最新的报道，NSSL第二阶段的发射项目调整为48项，联合发射联盟得到了其中的26项，占比54%，太空探索技术公司得到了22项任务，占比46%。

NSSL第二阶段合同的新的类型，它将是一个“固定价格，不确定交付”的发射合同类型。2020年8月的合同是“国家安全发射计划向利用商业创新和私人投资运载火箭过渡”的重要组成部分。

第三阶段

2023年，美国太空军发布了NSSL第三阶段征求建议书草案，涵盖2025-2029五个财政年度。与早期的 NSSL 合同不同，第3阶段分为两个通道。第1通道覆盖要求较低的任务，其结构鼓励新的发射供应商（商业创企有所作为，火箭实验室、萤火虫航天、ASTRA等）。第2通道更类似于第2阶段的任务，要求每个供应商能够处理NSSL发射需求。但是，第2通道允许增加至最多三个供应商，蓝色起源似乎还有机会。

截止至目前所有的NSSL任务