Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США

Ракеты «Атлас-Центавр» (Часть 2)

Сложности с созданием криогенной ступени «Центавр» поставили лунную программу на грань срыва. Однако отсутствие другой транспортной системы, сопоставимой по грузоподъемности с ракетой «Атлас-Центавр», а также необходимость проведения в кратчайшие сроки исследований Луны перед запусками, кораблей «Аполлон» вынудило продолжить разработку этого разгонного блока. Более того, программа получила наивысший приоритет — DX, предполагавший незамедлительное предоставление всех необходимых ресурсов; а в целях улучшения руководства работами проект был передан Центру Льюиса.

После реорганизации программы значительные финансовые средства были израсходованы на стендовую отработку элементов ступени, в первую очередь двигательной установки, а также на натурные эксперименты по изучению поведения жидкого водорода в условиях невесомости (в этих целях осуществлялись запуски МБР «Атлас» со специально оборудованными криогенными емкостями).

Уже ко второму экспериментальному полету был подготовлен новый маршевый ЖРД модели RL-10A-3-1, а к седьмому старту, выполненному в 1966 г., двигатель RL-10A-3-3. Тяговые характеристики этих ЖРД остались без изменений, усилия разработчиков были направлены на повышение эффективности силовых установок — удельный импульс у первого образца составил 433 с, а у второго, оснащавшегося соплом со степенью расширения 57:1, — 444 с. В конструктивном отношении последнее изделие оказалось настолько удачным, что с незначительными изменениями эксплуатировалось в течение 17 лет.

Существенным доработкам подверглась и конструкция ступени «Центавр». В частности, толщина стенок баков была увеличена до 0,35 мм, а теплоизолирующих панелей с 1 до 2,5 см.

Одновременно велись работы и по усовершенствованию ракет «Атлас», получивших в рамках программы «Центавр» обозначение LV-3C. Если при первых стартах применялись модифицированные МБР «Атлас» с сужающейся носовой частью, которая закрывалась переходником, то затем ступень стала оснащаться топливным отсеком цилиндрической формы. С 1965 г. на ракетах «Атлас» LV-3C используется модернизированная двигательная установка МА-5 с увеличенной до 176,5 т тягой.

Летная отработка РН «Атлас-Центавр» выполнялась по двум направлениям. В целях сокращения периода подготовки к запускам лунных зондов было принято решение использовать упрощенную программу полета с одним включением ступени «Центавр». Такая схема выведения выдвигала жесткие требования по срокам проведения старта и по траекторным параметрам, но в то же время она позволяла параллельно и независимо проводить натурные эксперименты с повторными запусками блока.

В итоге первый эксплуатационный полет ракеты «Атлас-Центавр» (восьмой по счету) состоялся в мае 1966г. Входе его проведения на поверхность Луны был доставлен аппарат «Сервейер-1». Штатный запуск ракеты с повторным включением ступени «Центавр» был проведен год спустя.

Завершив летную отработку ракеты, NASA приступило к реализации проекта SLV-3C, направленного на повышение энергетических характеристик новых транспортных систем и стан-дартйзацию их бортового оборудования. Наиболее важными отличиями ракет «Атлас» SLV-3C от прежних моделей стали новая первая ступень с двигательной установкой тягой 180 т и удлиненный на 1,3 м топливный отсек (приращение массы топлива составило 9,5 т).

В результате проведенных мероприятий ракета «Атлас-Центавр» SLV-3C со стартовой массой 146 т стала выводить на орбиту высотой 640 км грузы массой 4,5 т, на переходную орбиту спутники массой до 1,8 т, а на траекторию межпланетных перелетов аппараты массой 0,8 т. За годы эксплуатации (1967— 1972) эта модель использовалась для запусков различных грузов, среди которых следует отметить орбитальные обсерватории ОАО (Orbiting Astronomical Observatory), межпланетныеаппараты «Маринер-9», который стал первым искусственным спутником Марса, и «Пионер-10» — выведенный в 1972 г. он до сих пор продолжает полет за пределами Солнечной системы (при запуске аппарату была сообщена рекордная для того времени скорость 14,3 км/с, но при этом использовался дополнительный твердотопливный двигатель ТЕ-М-364-4 фирмы «Thiokol»).

Изначально спроектированная для обеспечения межпланетных перелетов ракета «Атлас-Центавр» с 1968 г. стала постепенно использоваться для выведения стационарных спутников связи. В настоящее время подобные аппараты являются основными грузами этого семейства.

В 1973 г. начались полеты ракет «Атлас» с разгонным блоком «Центавр-D-IA». Внешний облик новой транспортной системы мало чем отличался от предыдущей, но бортовое оборудование ее обеих ступеней подверглось существенным изменениям.

Доработки первой ступени, обозначенной SLV-3D, были направлены на увеличение энергетических характеристик стартовых ЖРД, в результате чего, общая тяга силовой установки достигла 195,7 т. При модернизации разгонного блока основное внимание уделялось электронному оборудованию и служебным системам.

Ступень «Центавр-D-IA» оснащалась новым компьютером фирмы «Teledyne», которой при вдвое меньших габаритах имел в пять раз больший объем памяти, чем предшествующий образец. Эта БЦВМ обеспечивала полный контроль за работой бортовых систем обеих ступеней на всех этапах предстартовой Подготовки и полета РН (такие возможности позволили отказаться от ряда блоков на первой ступени, в частности от автопилота, программного устройства, элементов системы телеметрических измерений).

Также был видоизменен и приборный отсек ступени «Центавр». Теперь оборудование размещалось в закрытом двухсекционном модуле высотой 1,4 м, закрепленном на баке водорода. Этот модуль состоял из цилиндрической части высотой 0,64 м и переходника в виде усеченного конуса. На его верхнем шпангоуте диаметром 1,6 м находились узлы крепления Полезного груза.

Для ракет «Атлас» SLV-3D было подготовлено два типа головных обтекателей, выполненных из стекловолокна. Стандартный образец высотой 9 м и с длиной цилиндрической части около 4 м мог наращиваться дополнительной вставкой до 9,9 м. При установке .любого из обтекателей использовалась алюминиевая монтажная секция высотой 1,42 м, крепившаяся на приборном отсеке.

В комплектации со стандартным обтекателем модель «Атлас» SLV-3D имела высоту 39,9 м. Энергетические характеристики РН позволяли доставлять на переходную орбиту спутники массой 2,2 т, а на траекторию межпланетных перелетов аппараты массой 1,2 т.

Наиболее интенсивно ракеты «Атлас-Центавр» эксплуатировались в 1978 г., когда было осуществлено семь успешных полетов. В последующие годы частота полетов существенно снизилась, что было связано как с авариями (в 1977—1987 гг. их произошло четыре), так и с другими причинами.

В конце 1970-х годов по мере завершения разработки МТКС «Спейс Шаттл» NASA постепенно начало сокращать объемы заказов РН. Это привело к тому, что основными грузами ракет «Атлас-Центавр» стали стационарные спутники связи, в первую очередь коммерческие.

Однако вскоре в данном сегменте рынка у американских компаний появился серьезный конкурент — европейский консорциум «Arianespace», предложивший ракеты «Ариан». Поэтому у владельцев коммерческих спутников утвердилась практика конкурсного отбора транспортных систем для своих аппаратов. И все чаще заказы стали передаваться европейцам.

Так, например, если в 1965—1978 гг. все спутники связи «Интелсат» одноименной международной организации выводились ракетами «Дельта» или «Атлас-Центавр» (в зависимости от массы КА), то в 1978 г. контракты на запуски двух из девяти спутников модели «Интелсат-5» были заключены с консорциумом «Arianespace», а в 1985—1989 гг. ракеты «Ариан» использовались для развертывания трех из шести аппаратов «Интелсат-5А».

Остальные спутники «Интелсат-5А» массой 1,95 т выводились ракетами «Атлас-Центавр». Однако для получения этого заказа компании «General Dynamics» потребовалось создать новую модель семейства— «Атлас-G», существенно отличавшуюся от предыдущей (вкл. 36).

Топливный отсек первой ступени этой РН был удлинен на 2 м, а доработки двигательной установки увеличили тягу до 199 т. Ступень «Центавр» также оснащалась новыми ЖРД — и маршевыми, и вспомогательными. Для обеспечения стабилизации и ориентации на блоке стали применяться более эффективные гидразинные двигатели (вместо ЖРД, работавших на перекиси водорода). Основная же силовая установка комплектовалась двумя ЖРД модели RL-ЮА-З-ЗАс тягой 7,5 т и удельным импульсом 444,4 с при степени расширения сопла 61:1. Важной особенностью этих двигателей явилось отсутствие бустерных насосов, что значительно упростило конструкцию ступени.

В результате выполненных работ грузоподъемность ракеты «Атлас-G» со стартовой массой 162 т достигла требуемого показателя 2—2,3 т на переходной орбите. Несмотря на высокие энергетические характеристики, за весь период эксплуатации 1984—1989 гг. ракета «Атлас-G» применялась всего семь раз.

Вторая половина 1980-х годов стала переломным временем для всей аэрокосмической промышленности США. В целях повышения рентабельности МТКС «Спейс Шаттл» NASA практически полностью отказалось от использования РН среднего и тяжелого классов. В то же время, учитывая интересы отечественных компаний, в 1984 г. правительством был принят закон о коммерческих запусках, позволивший им самостоятельно проводить старты своих ракет. Однако до конца 1980-х годов ни одного такого запуска в США не состоялось — слишком сильна была конкуренция- со стороны МТКС, поддерживаемой правительством, и ракет «Ариан», разработка которых также финансировалась европейским сообществом.А после катастрофы «Челленджера» и последовавшего за ней затишья на американских космодромах бесспорным лидером на рынке пусковых услуг стал консорциум «Arianespace». Однако возникший в США кризис не следует считать единственной причиной успешной деятельности этой организации. Высокие энергетические характеристики ракет «Ариан», активная маркетинговая политика, создание эффективных структур взаимодействия с заказчиками, включая учреждение собственных страховых и инвестиционных компаний, проведение комплексного предполетного обслуживания полезного груза на космодроме Куру (Французская Гвиана) — вот благодаря чему консорциум «Arianespace» многие годы контролировал свыше 50% рынка коммерческих запусков.

<<<Назад Страница 83 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