Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США

Ракеты семейства «Афина»

Во второй половине 1980-х годов компания Lockheed приступила к осуществлению планов по выходу на рынок пусковых услуг. Будучи головным разработчиком ряда баллистических ракет подводного базирования («Поларис», «Посейдон» и «Трайдент»), компания изучила в первую очередь их возможности для запусков КА.

^{Ракеты семейства «Афина»}

Однако результаты исследования выявили высокую сложность и стоимость доработок для обеспечения требуемого на рынке уровня надежности (90—95%). Кроме того, реализации подобных планов препятствовали законодательные нормы, запрещавшие широкое применение снимаемых с вооружения баллистических ракет в коммерческих целях. Каждый такой проект требовал утверждения на правительственном уровне. В результате компания «Lockheed» приняла решение о самостоятельной разработке транспортной системы «с чистого листа».

В 1993 г. компания «Lockheed» объявила о планах создания семейства ракет-носителей LLV («Lockheed Launch Vehicle»); в 1995 г. новые транспортные системы были названы LMLV («Lockheed Martin Launch Vehicle»), а позднее получили собственное имя «Афина». Три модели семейства предназначались для выведения на низкую околоземную орбиту грузов массой 1—4 т при стоимости запуска 14—20 млн долл. (в ценах 1993 г.).

Основным элементом ракет «Афина» стал твердотопливный двигатель «Кастор-120», созданный фирмой «Thiokol» на базе первой ступени МБР М-Х (общая стоимость разработки составила 50 млн долл.). Данный РДТТ с тягой 181,6 т сразу же проектировался как универсальный ракетный блок, который можно применять в составе различных РН— и на первых, и на верхних ступенях, а также в качестве стартовых ускорителей. В этих целях узлы крепления, передние и хвостовые юбки РДТТ рассчитывались на различные по величине и направлению нагрузки. Кроме того, фирма «Thiokol» предусмотрела возможности изменения формы и массы топливного заряда путем фрезерования.

Важной особенностью двигателя «Кастор-120», впервые испытанного в 1992 г., является широкое использование композиционных материалов. Корпус изделия длиной 9 м и диаметром 2,36 м изготовляется из углерод-эпоксидного композита, что снизило его массу до 1 т (стальной аналог весил бы 3,85 т). Для сопла применяется фенол-углеродный материал, а для критического сечения — трехмерная углерод-углеродная матрица. Управление вектором тяги РДТТ осуществляется за счет поворотов сопла в пределах ±5° пневмоприводами.

Трехступенчатая ракета «Афина-1» высотой 18,9 м комплектуется РДТТ «Кастор-120», твердотопливным двигателем «Op6ac-21D» тягой 19,6 т (в вакууме) и жидкостным блоком довыведения ОАМ (Orbit Adjust-Module). Детальное описание многофункционального двигателя «Орбас-2Ш» будет представлено в разделе «Разгонные блоки "Бернер" и IUS» корпорации «Boeing». Верхняя же ступень ОАМ была спроектирована компанией «Olin Aerospace» (прежнее название— «Rocket Research») специально для ракет «Афина».

Разгонный блок ОАМ предназначается для непосредственной доставки полезного груза на рабочую орбиту. Кроме того, с его помощью контролируется положение ракеты по каналу крена на этапе работы нижних ступеней, а также ее стабилизация на пассивных участках полета. Для пространственной ориентации ракеты используются шесть двигателей тягой по 11,3 кг, довыведение обеспечивают четыре ЖРД тягой по 22,6 кг, ориентированные по оси изделия. Все двигатели ступени ОАМ — однокомпонентные и работают на гидразине, который подается из бачков вместительностью по 59 кг под давлением наддува в 31 атм. В зависимости от задач полета в блоке может быть установлено 2, 4 и 6 таких емкостей. В результате чего общая масса ступени варьируется в пределах .607—818 кг.

В блоке ОАМ также размещаются основные элементы управления ракетой «Афина». Система наведения включает в себя автопилот, три лазерных гироскопа и три акселерометра. Точность формирования круговой орбиты высотой 1100 км составляет ±5,4 км.

Стандартный головной обтекатель ракет «Афина-1» диаметром 2,34 м и массой 792 кг имеет полезный объем 10,6 м3. Зона для монтажа выводимого объекта определяется высотой 4,3 м и диаметром 1,98 м.

При стартовой массе 66,35 т ракета «Афина-1» позволяет доставлять на орбиту высотой 200 км и наклонением 28,5° грузы массой 800 кг, на солнечно-синхронную орбиту около 300 кг.

Первый (неудачный) полет ракеты «Афина-1» состоялся в августе 1995 г. с территории базы Ванденберг. Запуск производился со стартового комплекса SLC-6, построенного для МТКС «Спейс Шаттл». Пусковое устройство ракеты было смонтировано на опорах крепления одного из ТТУ системы. Полеты ракеты «Афина-1» также проводились и с м. Канаверал — с коммерческой стартовой площадки LC-46.

Работы по предполетной подготовке ракеты «Афина-1» занимают 14 дней с персоналом численностью в 20—25 человек. После установки на пусковом устройстве первой ступени к ней (за 10 дней до старта) пристыковывается двигатель «Орбас-21D». На следующий день производится монтаж заправленной ступени ОАМ. Установка головного обтекателя с полезным грузом выполняется за 3 дня до полета.

Управление запуском ракеты «Афина-1» осуществляется операторами из фургона, отстоящего от стартовой площадки на 2,7 км. Передача команд производится по двусторонним оптико-волоконным линиям связи.

Четырехступенчатая ракета «Афина-2» отличается от предшественницы наличием второго РДТТ «Кастор-120». Кроме того, для этой модели был спроектирован головной обтекатель диаметром 3,05 м и с полезным объемом 29,5 м3. С таким обтекателем высота ракеты составляет 30,2 м, со стандартным — 28,2 м.

При стартовой массе 120,2 т ракета «Афина-2» позволяет доставлять на круговую орбиту высотой 500 км и наклонением 28,5° грузы массой 1,75 т, на полярную орбиту высотой 1200 км спутники массой 0,96 т, а на траекторию полета к Луне — аппараты массой 450 кг.Именно с запуска лунного зонда «Lunar Prospector», принадлежащего NASA, и началась эксплуатация ракеты «Афина-2» в январе 1998 г. (см. рис. в Главе 9). Стоимость проведения старта модели составила около, 20 млн долл.В целях повышения грузоподъемности ракеты «Афина-2» в ее составе предлагалось использовать несколько (2, 4 или 6) стартовых ускорителей «Кастор-4А» тягой по 44,2 т каждый. Наиболее мощная модель «Афина-3» при стоимости запуска 26 млн долл. должна была обеспечить выведение на низкую орбиту спутников массой 3,2 т.

Однако наблюдаемое в последнее время снижение спроса на запуски КА легкого класса не позволило в полной мере реализовать подобные планы. В связи с этим в 2001г. компания «Lockheed Martin» была вынуждена приостановить производство ракет «Афина» до получения конкретных заказов на запуск.

Принятое решение повлекло за собой расформирование группы технического персонала (50 специалистов). Консервация технологического и контрольного оборудования со сборочных линий позволила сократить расходы на поддержание их в рабочем состоянии с нескольких тысяч до нескольких долларов в день.

В целом за период эксплуатации семейства с 1995 по 2001 г. было осуществлено четыре старта ракеты «Афина-1» и три модели «Афина-2», причем на каждую из этих ракет пришлось по одной аварии.

<<<Назад Страница 79 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz