Межконтинентальные баллистические ракеты семейства Atlas. Новые твердотопливные ускорители
Которая первоначально производилась компанией Lockheed Martin, а затем альянсом United Launch Alliance (ULA), сформированным совместно компаниями Lockheed Martin и Boeing. Твердотопливные ускорители для ракеты-носителя Атлас V разрабатывает и производит компания Aerojet.
Производится в Денвере (Колорадо, США) и имеет несколько конфигураций, отличающихся размером головного обтекателя и количеством твердотопливных ускорителей.
В зависимости от версии, стоимость запуска ракеты-носителя Атлас V составляет от 110 до 230 млн $.
История
На 2009 год ракета-носитель Атлас V является последним по времени членом семейства Атлас и является развитием ракеты-носителя Атлас II и, в особенности, ракеты-носителя Атлас III. Большинство силовых установок, авионики и структурных элементов идентичны или являются непосредственным развитием использованных ранее на ракетах-носителях семейства. Наиболее заметное внешнее отличие состоит в баках первой ступени - больше не используются баки диаметром 3,1 м из нержавеющей стали с общей переборкой в качестве несущей конструкции под давлением, также произошел отказ от идеологии «1,5 ступени», которая состояла в сбросе двух двигателей в середине полёта, в то время как третий продолжал работу в течение всего полёта вплоть до достижения первой космической скорости. Вместо этого используется сварная конструкция диаметром 3,8 м, выполненная из алюминиевого сплава во многом аналогичная той, что использовалась на ракетах-носителях семейства Титан и в топливном баке МТКК Спейс Шаттл.
Ракета Атлас V была разработана компанией Lockheed Martin в рамках программы развития одноразовых ракет-носителей Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV ), для запуска коммерческих и спутников ВВС США. Общей целью программы было сокращение стоимости запуска полезной нагрузки на .
В сентябре 2006 года компании Lockheed Martin и Bigelow Aerospace достигли соглашения о развитии варианта ракеты-носителя Атлас V, пригодного по уровню безопасности для пилотируемых полетов.
В июле 2011 года ULA и НАСА подписали соглашение о развитии пилотируемого варианта ракеты-носителя в рамках программы коммерческих полетов COTS .
В августе 2011 года компания Боинг объявила о выборе Атлас V в конфигурации 422 в качестве ракеты-носителя для разрабатываемого корабля CST-100.
В 2014 году компания Sierra Nevada Corporation сообщила, что планирует использовать ракету-носитель Атлас V в конфигурации 402 для тестовых орбитальных запусков пилотируемой версии космического корабля Dream Chaser.
Конструкция
Первая ступень
Первая ступень ракеты-носителя являет собой универсальный ракетный модуль Атлас (Common Core Booster), высотой 32,46 м, диаметром 3,81 м, с сухим весом 21 054 кг.
На ступень установлен один двухкамерный жидкостный ракетный двигатель РД-180 производства российской компании НПО Энергомаш. Двигатель использует керосин RP-1 в качестве топлива и жидкий кислород в качестве окислителя. Компоненты топлива находятся в сварных алюминиевых топливных баках, расположенных друг над другом, общей вместимостью до 284 т. Бак с окислителем находится над баком с топливом, от него по внешней стенке бака с топливом протянут трубопровод для доставки жидкого кислорода к двигателю. Стабилизация содержимого топливных баков во время полёта осуществляется повышением давления при помощи сжатого гелия, который находится в баллонах под высоким давлением, расположенных внутри топливных баков. Для зажигания двигателя используется триэтилалюминий (TEA).
На уровне моря тяга двигателя составляет 3827 кН, удельный импульс равен 311,3 с. В вакууме тяга повышается до 4152 кН, удельный импульс - 337,8 с.
Время работы двигателя зависит от конфигурации и профиля полёта ракеты-носителя, может достигать 253 секунд.
Твердотопливные ускорители
Испытания бокового твердотопливного ускорителя
В зависимости от модификации, по бокам первой ступени может быть установлено до 5 твердотопливных ускорителей AJ-60A компании Аэроджет. Добавление твердотопливных ускорителей увеличивает показатели подъёмной силы ракеты-носителя на старте.
Длина ускорителя составляет 20 метров, диаметр - 1,58 м. Сухая масса ускорителя - 5740 кг. Вмещает около 41 тонны топлива на основе HTPB.
Тяга каждого ускорителя составляет 1688,4 кН на уровне моря, удельный импульс - 279,3 с.
Стартовая масса одного ускорителя составляет 46 697 кг, ускорители работают в течение 94 секунд после запуска и спустя 10 секунд после выключения отсоединяются от первой ступени с помощью пироболтов.
Промежуточные адаптеры
Промежуточные адаптеры позволяют соединить первую и вторую ступени, которые имеют разный диаметр (3,81 и 3,05 м соответственно).
На ракетах-носителях серии 400 используется 2 промежуточных адаптера. Композитный адаптер 400-ISA (400 series Interstage Adapter) вмещает сопло двигателя верхней ступени и состоит из двух секций: конической - диаметром 3,81 м и высотой 1,61 м; и цилиндрической - диаметром 3,05 м и высотой 2,52 м, вес адаптера составляет 947 кг. Над ним установлен алюминиевый адаптер ASA (Aft Stub Adapter), диаметром 3,05 м, высотой 0,65 м и весом 181,7 кг, который крепится непосредственно к и содержит механизм расстыковки ступеней FJA (Frangible Joint Assembly).
На ракетах-носителях серии 500 используется другие промежуточные адаптеры. К первой ступени примыкает цилиндрическое алюминиевое кольцо диаметром 3,83 м, высотой 0,32 м и весом 285 кг. На него крепится композитный адаптер C-ISA (Centaur Interstage Adapter) диаметром 3,83 м, высотой 3,81 м и весом 2212 кг. Кроме того, что адаптер вмещает двигатель второй ступени и механизмы расстыковки, к нему же присоединяется при помощи конусного адаптера (Boittail) и головной обтекатель.
Вторая ступень
В качестве второй ступени используется разгонный блок Центавр. Диаметр его составляет 3,05 м, высота - 12,68 м, сухая масса - 2243 кг. Ступень использует криогенные компоненты топлива жидкий водород и жидкий кислород, стабилизация содержимого топливных баков во время полёта осуществляется повышением давления при помощи сжатого гелия. Топливные баки вмещают до 20 830 кг топлива.
На Центавр может быть установлен один или два жидкостных ракетных двигателя RL-10A-4-2, конструкция блока позволяет менять количество двигателей без сложных модификаций. Тяга одного двигателя в вакууме составляет 99,2 кН, удельный импульс - 451 с. Двигатели способны многократно запускаться в вакууме, что позволяет последовательно выполнять маневры выхода на низкую опорную орбиту (НОО), перехода на геопереходную орбиту (ГПО) и выхода на геостационарную орбиту (ГСО). Суммарное время работы двигателя - до 842 секунд.
Начиная с конца 2014 года используется двигатель RL-10C-1, с тягой 106,3 кН и удельным импульсом 448,5 с.
Во время фазы свободного полёта на промежуточных орбитах, для контроля ориентации разгонного блока используется система маленьких гидразиновых ракетных двигателей (8 × 40 Н и 4 × 27 Н).
Разгонный блок Центавр имеет наибольшее соотношение массы топлива к общей массе среди современных разгонных блоков, что позволяет выводить большую полезную нагрузку.
Головной обтекатель
На ракете-носителе Атлас V могут использоваться головные обтекатели двух типов. Алюминиевый обтекатель с диаметром 4,2 м используется, начиная с ракеты-носителя Атлас II, и имеет в данном случае более вытянутую форму. Доступно три варианта таких обтекателей: LPF (12 м, 2127 кг), EPF (12,9 м, 2305 кг) и XEPF (13,8 м, 2487 кг). Этот тип обтекателя используется для модификаций серии 400 (401, 411, 421 и 431) и крепится непосредственно на верхней части разгонного блока Центавр.
Для модификаций серии 500 (501, 521, 531, 541 и 551) используется головной обтекатель швейцарской компании RUAG Space (бывшая Contraves) с диаметром 5,4 м, из которых 4,57 м - доступно для использования. Обтекатель состоит из ячеистой, сотовидной алюминиевой основы с многослойным карбоновым покрытием и представлен в трёх вариантах: Short (20,7 м, 3524 кг), Medium (23,4 м, 4003 кг) и Long (26,5 м, 4379 кг). Обтекатель крепится на промежуточный адаптер C-ISA с использованием конусного адаптера (Boittail) и полностью скрывает разгонный блок Центавр и полезную нагрузку. В связи с этим, при запусках модификаций Атлас V серии 500, обтекатель отделяется приблизительно на 1 минуту раньше, чем при запусках серии 400, еще до остановки двигателя первой ступени и расстыковки ступеней.
Бортовые системы
Полётный компьютер и система инерциальной навигации (Inertial Navigation Unit, INU ), установленные на разгонном блоке Центавр, обеспечивают управление и навигацию, как его собственных систем, так и систем первой ступени Атлас V.
Многие системы Атлас V модернизировались как до первого его полёта на предыдущих версиях ракет-носителей семейства, так и в ходе эксплуатации ракеты-носителя. Последняя известная модернизация системы инерциальной навигации с названием «Стойкая к сбоям СИН» (Fault Tolerant INU, FTINU ) была предназначена для увеличения надежности ракеты-носителя в ходе полёта.
Варианты и их обозначения
Варианты ракеты и расположение ускорителей
Каждая ракета-носитель Атлас V имеет трехзначное численное обозначение, которое определяется особенностями использованной конфигурации.
- Первая цифра соответствует диаметру использованного головного обтекателя и всегда равняется 4 или 5 .
- Вторая цифра соответствует числу установленных твердотопливных ускорителей и может изменяться в диапазоне от 0 до 3 для четырёхметрового обтекателя и от 0 до 5 в случае пятиметрового обтекателя.
- Последняя цифра указывает на версию используемого разгонного блока Центавр, а именно, сколько двигателей использует этот блок и может быть либо 1 , либо 2 .
Таблица обозначения версий:
Версия | Обтекатель | Ускорители | Верхняя ступень |
ПН на НОО | ПН на ГПО | ПН на ГСО | Число запусков |
---|---|---|---|---|---|---|---|
401 | 4,2 м | – | 1 ЖРД | 9 797 кг | 4 750 кг | - | 37 |
411 | 4,2 м | 1 ТТУ | 1 ЖРД | 12 150 кг | 5 950 кг | - | 4 |
421 | 4,2 м | 2 ТТУ | 1 ЖРД | 14 067 кг | 6 890 кг | 2 850 кг | 7 |
431 | 4,2 м | 3 ТТУ | 1 ЖРД | 15 718 кг | 7 700 кг | 3 290 кг | 3 |
501 | 5,4 м | – | 1 ЖРД | 8 123 кг | 3 775 кг | - | 6 |
511 | 5,4 м | 1 ТТУ | 1 ЖРД | 10 986 кг | 5 250 кг | - | 0 |
521 | 5,4 м | 2 ТТУ | 1 ЖРД | 13 490 кг | 6 475 кг | 2 540 кг | 2 |
531 | 5,4 м | 3 ТТУ | 1 ЖРД | 15 575 кг | 7 475 кг | 3 080 кг | 3 |
541 | 5,4 м | 4 ТТУ | 1 ЖРД | 17 443 кг | 8 290 кг | 3 530 кг | 5 |
551 | 5,4 м | 5 ТТУ | 1 ЖРД | 18 814 кг | 8 900 кг | 3 850 кг | 7 |
Heavy (HLV, 5H1)* | 5,4 м | 2 УРМ | 1 ЖРД | - | 13 000 кг | - | 0 |
Heavy (HLV, 5H2)* | 5,4 м | 2 УРМ | 2 ЖРД | 29 400 кг | - | - | 0 |
(* ) - запуски ракеты-носителя в данной конфигурации не планируются.
Стартовые площадки
Запуски ракеты-носителя Атлас V производятся с двух стартовых площадок:
- - стартовый комплекс SLC-41, восточное побережье США
- - стартовый комплекс SLC-3E, западное побережье США.
Перспективы развития
Существовавший проект носителя с общим названием Атлас V Heavy (HLV) (Heavy - тяжёлый ), предполагавший использование соединённых в пакет трёх универсальных ракетных модулей (блоков первой ступени), в дальнейшем был отменён; запуск ракеты-носителя в данной конфигурации не планируется.
Универсальный ракетный модуль ракеты-носителя Атлас V был выбран для использования в качестве первой ступени на совместной американо-японской ракете GX , которая должна была выполнить свой первый полет в 2012 году. Запуски ракеты-носителя GX должны были осуществляться на базе Ванденберг, ВВС США, стартовый комплекс SLC-3E. В настоящее время данный проект отменён ввиду экономической несостоятельности.
13 апреля 2015 года была представлена ракета-носитель , призванная в будущем заменить все ныне действующие ракеты компании ULA (Атлас V, Дельта IV и Дельта-2). Первый запуск новой ракеты-носителя планируется не ранее 2019 года.
В сентябре 2015 года стало известно, что с 2019 года на ракете-носителе Атлас V будут использоваться новые твердотопливные ускорители GEM-63 , производства компании Orbital ATK. - две исследовательские программы NASA, первая посвящена изучению , вторая - изучению и его системы спутников с пролетной траектории. 18 июня 2009 года ракета-носитель Атлас V 401 использовалась для запуска (LRO).
В ходе полёта 15 июня 2007 года со спутником военной разведки США NROL-30, произошла неисправность при функционировании второй ступени, приведшая к её более раннему отключению, в результате чего полезная нагрузка не вышла на расчетную орбиту. Тем не менее, заказчик классифицировал выполнение этого полета как удачное.
«Зарубежное военное обозрение» №7.2004 г. (стр. 51-55)
РАКЕТЫ-НОСИТЕЛИ СЕМЕЙСТВА «АТЛАС-5»
Полковник В. ПАУКОВ
Семейство американских ракет-носителей (РН) «Атлас» фирмы «Локхид-Мартин» занимает второе место в США после носителей семейства «Дельта» компании «Боинг». Доля запусков РН серии «Атлас» составляет около 40 проц. всех осуществляемых в стране. В настоящее время в США в эксплуатации находятся РН «Атлас-2А, -2AS», «Атлас-ЗА, -3В», успешно проведены три первых запуска новой РН типа «Атлас-5».
Компания «Локхид-Мартин» приступила к созданию ракет-носителей серии «Атлас-5» в 1995 году в рамках программы EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle), направленной на разработку недорогих и удобных в эксплуатации РН. Данный тип носителей предназначен для вывода средних и тяжелых спутников на низкие околоземные, переходные к геостационарной и геостационарные орбиты.
Особенностью ракет «Атлас-5» является использование в качестве основного двигателя первой ступени жидкостного ракетного двигателя РД-180 российской разработки. Американская сторона уже закупила партию таких двигателей вместе с лицензией на их производство. При этом фирма «Пратт энд Уитни», выполняя требование контракта на использование в серийных РН комплектующих только отечественного производства, ведет подготовку к организации собственного производства указанного ЖРД. Она планирует произвести 25 таких двигателей для запусков в интересах МО США.
Предусматривается эксплуатировать несколько модификаций ракет-носителей, обозначаемых «Атлас-5/ NXY». Последние три символа наименования: N=4, 5 - диаметр переднего отсека в метрах, Х=0...5 - число твердотопливных ускорителей, Y=l ...2 - число двигателей второй ступени. Ракеты «Атлас-5/SXY» будут способны выводить спутники непосредственно на геостационарные орбиты. Данные о массе полезной нагрузки, выводимой на орбиты с помощью различных модификаций РН этого типа, приведены в табл. 1.
Для вывода на геостационарные орбиты полезной нагрузки массой около 6 350 кг предполагалось разработать РН «Атлас-5/Хэви». В ракете-носителе предусматривалось использование двух боковых ускорителей, представляющих собой аналог первой ступени. Однако в 2003 году реализация проекта временно приостановлена.
Первая ступень ракеты-носителя выполнена из алюминиевого сплава. Для большей прочности стенки топливных баков армированы в виде обечайки, каждый бак имеет независимое днище. Для стыковки со следующей ступенью предусмотрены три типа переходных отсеков. Переходный отсек конической формы массой 420 кг обеспечивает в ракетах-носителях серии «Атлас-5/4ХУ» стыковку со ступенью «Центавр», диаметр которой на 0,75 м меньше, чем у первой ступени. В ракетах-носителях серии «Атлас-5/ 5XY» используется переходный отсек массой 270 кг цилиндрической формы, поскольку первая и вторая ступени имеют одинаковый диаметр.
Второй ступенью служит одна из двух модификаций ступени «Центавр-3». В первой модификации, имеющей внешний диаметр 3,05 м, используется один жидкостной кислородно-водородный двигатель RL10A-4-2 и электромеханический привод поворота сопла, а во второй, имеющей внешний диаметр 3,8 м, - два ЖРД RL10A-4-2 с гидравлическим приводом поворота сопел.
Элементы системы управления полетом РН размещены как на ступени «Центавр-3», так и на первой ступени. В состав элементов системы управления первой ступени входят: блок системы обеспечения безопасности полета, блок управления подачей топлива, вспомогательный блок телеметрии, двухстепенной гироскоп и аккумуляторная батарея. Указанные блоки объединены в общий контейнер, который находится с наружной стороны в верхней части ступени. Наличие двухстепенного гироскопа обусловлено необходимостью точного отслеживания вращения РН по крену и тангажу для обеспечения высокой устойчивости во время полета. Исполнительные элементы системы подачи топлива находятся в топливных магистралях ЖРД РД-180 и обеспечивают возможность дросселирования тяги двигателя, а также создание необходимого наддува баков окислителя и горючего. Управление вектором тяги двигателя по каналам тангажа и рыскания осуществляется гидравлической системой поворота сопел, а по каналу вращения - жидкостным однокомпонентным двигателем многоразового включения, имеющим пару диаметрально расположенных противоположно направленных сопел, размещенных в верхней части первой ступени.
Таблица 1
ДАННЫЕ О МАССЕ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ, ВЫВОДИМОЙ НА ОРБИТЫ С ПОМОЩЬЮ РАЗЛИЧНЫХ МОДИФИКАЦИЙ РН ТИПА «АТЛАС-5»
Таблица 2
ОСНОВНЫЕ ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТОВ РН ТИПА «АТЛАС-5»
В состав элементов системы управления ступени «Центавр-3» входят бортовой вычислительный комплекс на основе процессора 1750А, инерциальная навигационная система на основе кольцевых лазерных гироскопов, блок коммутаторов, основной и вспомогательный блоки телеметрии, блок системы обеспечения безопасности полета, аккумуляторные батареи. Они размещены в приборном отсеке верхней части ступени. Включение и выключение двигателей осуществляются с помощью системы клапанов, расположенных в топливных магистралях. Управление вектором тяги по каналам рыскания, тангажа и вращения в процессе работы основных ЖРД ступени «Центавр-3» двухдвигательной компоновки осуществляется гидравлической системой поворота сопел. При однодвигательной компоновке ступени «Центавр-3» управление по каналам тангажа и рыскания осуществляется электромеханической системой поворота сопла ЖРД, а управление по каналу вращения - с помощью четырех однокомпонентных жидкостных гидразиновых двигателей малой тяги. В процессе точного размещения полезной нагрузки на заданной орбите после окончания работы маршевых двигателей управление по каналам рыскания, тангажа и вращения осуществляется с помощью 12 (четыре на каждый канал) однокомпонентных жидкостных гидразиновых двигателей малой тяги.
Полезная нагрузка размещается в переднем отсеке РН, который имеет обтекатели четырех типов. Обтекатели ракет-носителей «Атлас-5/4ХУ» выполнены из алюминиевого сплава, а «Атлас-5/5ХУ» - из композитного материала.
По состоянию на июнь 2004 года осуществлено три запуска РН типа «Атлас-5»: два - модификации 401 (рис.1) и один - 521. Стоимость каждого запуска составляет 75-90 млн долларов.
Первый запуск РН «Атлас-5/431» ожидается в конце 2004 года. Внешний вид разрабатываемых РН типа «Атлас-5» представлен на рис. 2, а основные тактико-технические характеристики элементов приведены в табл. 2.
Зависимость массы полезной нагрузки, выводимой на переходную к геостационарной орбиту, от наклонения этой орбиты для РН «Атлас-5/5ХУ» приведена на рис. 3, а основные этапы полета таких РН показаны на рис. 4.
Помимо высоких летных характеристик ракета-носитель типа «Атлас-5» имеет и хорошие эксплуатационные показатели. Так, полный цикл производства данной РН около 15 месяцев, а цикл подготовки к старту всего от 15 до 21 сут (из них на стартовой площадке около 2 сут). Аналогичные показатели для ракет типа «Титан-4» составляли 36 месяцев и 150-240 сут (в том числе около 90 сут непосредственно на стартовой площадке), а для РН «Атлас-2А8» составляют соответственно 24 месяца и 42-57 сут (в том числе около 38 сут на стартовой площадке).
Запуск ракет-носителей типа «Атлас-5» может осуществляться как с Восточного, так и с Западного (в ближайшей перспективе) ракетного полигона США. На Западном ракетном полигоне для этих целей будет переоборудован стартовый комплекс SLC-3E (Space Launch Complex), a на Восточном уже функционирует SLC-41 (рис. 5).
Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте
ТАСС-ДОСЬЕ /Инна Климачева/. 23 марта 2016 г. США осуществили запуск с космодрома на мысе Канаверал ракеты-носителя Atlas V 401 ("Атлас-5-401") с автоматическим грузовым кораблем Cygnus ("Сигнус"). Корабль доставит на Международную космическую станцию около 3,6 т различных грузов.
Atlas V ("Атлас-5") - американская одноразовая ракета космического назначения. Принадлежит к семейству ракет Atlas, которое было создано в 1960-х гг. на базе первой американской межконтинентальной баллистической ракеты SM-65 Atlas (находилась на вооружении США до 1965 г.). Предназначена для запуска различных космических аппаратов, в том числе военного назначения (около 70% запусков - правительственные заказы).
Разработана корпорацией Lockheed Martin ("Локхид- Мартин"; Бетесда, шт. Мэриленд) в конце 1990-х гг. в рамках программы EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle - "усовершенствованная одноразовая ракета-носитель") по заказу Министерства обороны США. Сумма контракта составила около 500 млн долларов США.
Изготовитель - United Launch Alliance ("Юнайтед лонч эллайенс"; ULA; "Ю-эл-эй"; Сентенниал, шт. Колорадо), совместное предприятие Lockheed Martin и Boeing ("Боинг"; Чикаго), создано в 2006 г.
Выпускается в двух сериях - 400-й и 500-й.
Характеристики
Представляет собой двухступенчатую ракету-носитель среднего или тяжелого класса (в зависимости от конфигурации).
Максимальная длина - 61 м, диаметр - 3,75 или 4,572 м, стартовая масса - от 334,5 до 546,7 т.
Первая ступень, центральный ракетный блок CCB ("Си-си- би"), оснащена российским кислородно-керосиновым жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) РД-180 (НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко; г. Химки Московской обл.). Конкурс на разработку двигателя для американских ракет был выигран российским предприятием в 1996 г., впервые РД-180 был установлен на Atlas III (первый запуск - в 2000 г.).
Летом 2001 г. РД-180 был сертифицирован для использования на Atlas V. Также предусмотрено дооснащение первой ступени боковыми стартовыми твердотопливными ускорителями AJ-60A компании Aerojet Rocketdyne ("Аэроджет рокетдин"; Сакраменто, шт. Калифорния) - от одного до пяти.
Вторая ступень - разгонный блок Centaur ("Центавтр"; разрабатывался для Atlas II и Atlas III) с одним или двумя (в зависимости от конфигурации) кислородно-водородными ЖРД RL10A-4-2 (Aerojet Rocketdyne).
Atlas V 400-й серии может выводить полезный груз массой до 7,7 т на геопереходную орбиту (ГПО) и до 15,13 т на низкую опорную (НОО). Atlas V 500-й серии - до 8,9 т на ГПО и до 18,51 т на НОО.
Запуски и инциденты
Запуски проводятся с пусковых площадок баз Военно- воздушных сил США на мысе Канаверал (шт. Флорида) и Ванденберг (шт. Калифорния). Стоимость одного запуска ракеты в 2009 г. оценивалась в 170 млн долларов США.
Впервые Atlas V стартовал 21 августа 2002 г. с мыса Канаверал с европейским спутником связи Hot Bird ("Хот Берд"). 15 июня 2007 г. из-за преждевременного отключения двигателя второй ступени (Centaur) не удалось вывести на расчетную орбиту два американских военных спутника, однако они смогли достичь нужной орбиты при помощью собственных двигательных установок (заказчик классифицировал выполнение полета как штатное).
Всего до 23 марта 2016 г. был осуществлен 61 запуск ракеты - 60 успешных и один частично успешный. Предыдущий запуск состоялся 5 февраля 2016 г.: стартовавшая с мыса Канаверал ракета Atlas V 401 вывела на орбиту навигационный спутник GPS IIF ("Джи-пи-эс-2-эф").
Планы замены российского РД-180 на двигатель американского производства
В декабре 2014 г. Конгресс США принял законодательный акт, запрещающий с 2019 г. использование российских ЖРД РД-180 на ракетах Atlas V для вывода на орбиту военных спутников (ограничения были введены в связи с конфликтом на Украине). Одновременно законодатели потребовали от американских компаний разработать к 2019 г. новый ракетный двигатель, который составил бы конкуренцию российскому (на это планируется выделить 220 млн долларов). В настоящее время работы по созданию нового американского ракетного двигателя ведут компании ULA, Blue Origin ("Блю ориджин"; Кент, шт. Вашингтон) и Aerojet Rocketdyne.
Первоначальный контракт на поставку в США двигателей РД-180 был заключен в 1997 г., тогда Lockheed Martin заявила о намерении приобрести 101 двигатель РД-180 на сумму 1 млрд долларов США. В том же году НПО "Энергомаш" и Pratt and Whitney ("Пратт энд Уитни", США) образовали совместное предприятие RD AMROSS ("РД АМРОСС"), на которое была возложена реализация соглашения. В декабре 2012 г. был подписан еще один контракт на 29 двигателей, а в декабре 2015 г. заключено дополнительное соглашение на поставку до 2019 г. еще 20 двигателей для Atlas V.
Atlas 5 (Атлас 5) — американская ракета-носитель, разработанная компанией Lockheed Martin и применяемая в рамках консорциума United Launch Alliance (ULA) ULA c 2000-хх годов.
История ракет Атлас-5
В конце 1990-хх годов рынок космических запусков стал значительно уплотняться: европейцы стали предлагать свои высокоэффективные хоть и дорогие ракеты, Китай уже начинал активно осваивать космос, и, в первую очередь, Россия стала активно использовать свои ракеты Союз и Протон в коммерческих целях.
Для поддержания конкурентоспособности компания Lockheed Martin начала работу над новой эффективной ракетой. Была инициирована программа развития одноразовых ракет-носителей EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle) для запуска коммерческих спутников и спутников ВВС США. Общей целью программы было сокращение стоимости запуска полезной нагрузки на орбиту.
Для экономии средств было решено отказаться от идеи создания носителя с нуля и провести глубокую и всестороннюю модернизацию крайних версий ракет семейства Атлас, не первое десятилетие применяемое США для коспических полетов. Так появился проект Атлас-5.
Большую часть конструкции, силовых установок и авионики Атлас-5 унаследовал от своих предшественников: ракет Атлас-2 и Атлас-3. Значительной переработке подверглась первая ступень с новыми баками и отказом от идеологии Lockheed «1,5» ступени, когда в процессе полета отстреливались «лишние» по тяге двигатели. Были применены технологии и опыт создания элементов кораблей Space Shuttle.
Первый запуск ракеты Lockheed Martin осуществила в августе 2002 года. Ракета успешно забросила коммерческий спутник связи Hot Bird на геопереходную орбиту (ГПО). Атлас-5 показал свою высокую надежность: на начало 2016 года было осуществлено более 60 успешных запусков, лишь 1 из которых можно отнести к «частично» успешным.
Конструкция ракет Атлас-5
Атлас-5 двухступенчатая ракета-носитель среднего класса, оснащенная дополнительными твердотопливными ускорителями по пакетной схеме.
Первая ступень ракеты представляет собой переработанный универсальный ракетный модуль. Идеология универсального модуля распространена на современных ракетах ( , ) и позволяет использовать его в качестве главного блока в легкой версии ракеты и одного из дополнительных в тяжелых.
Ступень оснащена двухкамерным двигателем РД-180 (НПО Энегромаш, Россия). В качестве топлива применяется керосин, в качестве окислителя – жидкий кислород. Баки с окислителем расположены в ступени над баками с топвилом. В зависимости от режима полета, двигатель может работать до 253 секунд.
Вторая ступень – модернизированный разгонный блок Центавр, активно применявшийся в ракетах Титан-4 и сейчас использующийся для ракет Атлас-5 и Дельта-4. Ступень использует криогенные компоненты в качестве топлива: жидкий водород и, в качестве окислителя, жидкий кислород.
Силовая установка: 1 или 2 (в зависимости от модификации) двигатель RL-10A-4-2 (с 2014 года RL-10C-1). Двигатель имеет возможность многократного запуска, что крайне полезно для маневрирования в космосе при выводе полезных нагрузок. Общее время работы двигателя – до 842 секунд
Так же, Центавр оснащен восемью малыми маневровыми двигателями для пространственной ориентации.
Твердотопливные ускорители устанавливаются по бокам к первой ступени ракеты Атлас-5. Количество ускорителей: от 1 до 5 монтируется в зависимости от модификации и требований миссии. Каждый блок это твердотопливный ускоритель AJ-60A, разработанный компанией Aerojet.
Каждый ускоритель запускается на старте ракеты для придания начального ускорения и действует в течение 94 секунд (еще 10 секунд двигатель работает после отстрела от первой ступени).
Головной обтекатель ракеты Атлас-5 представлен двумя типами. Первый обтекатель – алюминиевый, диаметом 4,2 метра является классическим для ракет семейства Атлас. Вытянутый обтекатель имеет длину от 12 до 13,8 метров и устанавливается непосредственно над разгонным блоком. Применяется на ракетах серии 400.
Второй обтекатель – более совершенный, применяется на ракетах серии 500. Он разработан швейцарской RUAG Space, имеет диаметр 5,4 метра и составлен из ячеистого алюминия и карбона. Длина обтекателя: от 20,7 метров до 26,5 метров в зависимости от модификации. Обтекатель крепится через промежуточный адаптер и разгонный блок, фактически, оказывается внутри него. В связи с этим, при запусках модификаций Атлас V серии 500, обтекатель отделяется приблизительно на 1 минуту раньше, чем при запусках серии 400, еще до остановки двигателя первой ступени и расстыковки ступеней.
Модификации
У ракет Атлас-5 имеется трехзначная кодификация версий ракет. Из трех цифр:
Первая зависит от обтекателя (4 для малого и 5 для широкого от RUAG).
Вторая цифра зависит от количества монтированных к ракете твердотопливных ускорителей. Всего ускорителей может быть от 1 до 5. Соотвественно, на ракету с узким обтекателем устанавливается от 0 (их может и вовсе не быть) до 3 ускорителей, а на ракету с широким обтекателем до 5 ускорителей.
Третья цифра отображает модификацию разгонного блока Центравр, т.е. от количества двигателей. Соотвественно, если двигатель 1, то и цифра 1, если 2, то 2.
Например: в соответствии с классификацией ракета Атлас-5 вариант 542 означает, что это ракета с широким обтекателем, четырьмя твердотопливными ускорителями и разгонным блоком Центавр, оснащенным двумя двигателями.
Запуск и полет ракеты-носителя Атлас-5
Эксплуатация ракет Атлас-5
Ракеты запускаются с двух стартовых площадок:
- первый – SLC-41, на мысе Канаверал, Флорида,
- второй – SLC-3E на базе Вандернберг, Калифорния.
На начало 2016 года был осуществлен 61 запуск ракет Атлас-5, все признаны успешными (во время одного из пусков спутник не вышел на заданную орбиту, но все равно эксплуатируется – запуск признан частично успешным).
Проекты
Атлас -5 CTS (Crew Transportation System)
С 2006 года Lockheed Martin и концерн ULA работают над созданием версии ракеты для обеспечения пилотируемых полетов.
Lockheed Matin и Bigelow Aerospace заключили соглашение о модернизации ракеты с доведением безопасности до уровня, требуемого для пилотируемых полетов. В 2011 году подразделение NASA COTS предоставило компании заказ на коммерческие запуски. В том же году Boeing в рамках консорциума ULA выбрала ракету Атлас-5 в качестве носителя своего перспективного корабля CST-100. А в 2014 году Sierra Nevada Corp. так же выбрала эту ракету для доставки на орбиту своего пилотируемого корабля Dream Chaser. Таким образом, в случае успеха, Атлас-5 станет носителем сразу двух типов пилотируемых космических кораблей.
Замена двигателя РД-180
Развитие геополитического конфликта США и России, а так же начало санкционного противостояния заставили концерн ULA искать замену российскому двигателю РД-180, ранее успешно применявшемся на первых ступенях ракет. Рассматриваются варианты вплоть до создания новой ракеты на замену Атлас-5 и Дельта-4 (проект Вулкан).
Так же рассматривается возможность установки двигателя Aerojet AR-1, который разрабатывается с 2015 года для ремоторизации ракет Атлас-5.
Новые твердотопливные ускорители
В 2015 году ULA объявило о разработке для ракеты Атлас-5 нового ускорителя GEM 63 от Orbital ATK для замены ускорителей AJ-60A фирмы Aerojet Rocketdyne.
Проект Вулкан (Vulcan)
Ракета-носитель Вулкан предполагается, как замена нынешних носителей концерна ULA: ракет Атлас-5, Дельта-2 и Дельта-4.
Изначально, для ракет Атлас-5 на замену двигателям РД-180 был предложен кислородно-метановый двигатель BE-4 компании Blue Origin. Однако, ракета была разработана под керосин, а не метан и переход на новый двигатель фактически означает создание новой первой ступени. Второй ступенью предполагается разгонный блок Центавр, прошедший модернизацию. Твердотопливные ускорители GEM 60XL от Orbital ATK. Первые запуски ракеты Вулкан предполагаются с 2019-2020 года.
Атлас-5 HLV
В 2006 году ULA анонсировало создание тяжелой версии ракеты HLV (Heavy Lift Vehicle). В качестве первой ступени предполагалось применять три универсальных ракетных модуля (первая ступень обычной Атлас-5). Ракета имела расчетную возможность заброски до 29,4 тонн нагрузки на низкую орбиту. Однако, низкая потребность в носителях такой мощности (при их высокой стоимости) не дали проекту реализоваться. Модификация HLV никогда не летала, а ресурсы по разработке перенаправлены на ракету Вулкан.
Фаза 2
После объединения космических подразделений Lockheed Martin и Boeing в рамках консорциума ULA появилась возможность применять некоторые узлы и методики совместно по ракетам обеих фирм (широкий обтекатель Атлас-5 получил как раз от боинговской Дельта-4). С появившейся возможностью улучшения производства возникла идея создания обновленной ракеты на базе Атлас-5 – так называемой Фазы 2 (Atlas Phase 2 или PH2).
Ракета GX
В конце 2000-хх годов Lockheed Martin заключило контракт с рядом японских компаний по созданию для Японии новой ракеты под наименованием GX. Универсальный ракетный модуль ракеты Атлас-5 предлагался в качестве первой ступени этой ракеты. Запуски был запланирован в 2012 года с космодрома Ванденберг. В 2009 году проект был свернут правительством Японии.
Конструкция ракеты Атлас-5