Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США

Ракета «Таурус»

Еще на этапе разработки ракеты «Пегас» корпорация OSC приступила к изучению возможностей ее модернизации. В качестве одного из вариантов, отличавшегося незначительными капиталовложениями, рассматривался аналог ракеты наземного старта. Основными отличиями данной модели, названной «Лебедь», было отсутствие крыла на первой ступени и вдвое меньшая грузоподъемность.

Позднее был предложен проект более мощной ракеты «Пе-гас-XLS» со стартовой массой 38,6 т. Помимо новых РДТТ эта система должна была комплектоваться крылом размахом 7,9 м; но ее запуски также предполагалось осуществлять с самолета «Тристар».

Однако дальнейшее развитие проекта «Пегас» пошло по пути, предложенному первым заказчиком РН — Управлением DARPA. Значимость, которая придавалась выполняемой этим ведомством программе «Lightsat», была такова, что практически одновременно с заказом на разработку ракеты «Пегас» Управление объявило конкурс на создание еще одной ТКС грузоподъемностью 450 кг на полярной орбите высотой 740 км (в 1991 г. этот параметр был увеличен до 815 кг).

Другими требованиями, предъявленными к будущей ракете наземного, кстати говоря, базирования, стали традиционные — высокая мобильность и оперативность запуска. Нетрадиционными были жесткие показатели данных характеристик: проектом предусматривалась транспортировка компонентов ракетного комплекса автомобильными средствами на расстояние до 1600 км, старт осуществляется с простой бетонированной площадки, продолжительность сборки изделия не должна превышать 5 суток, а на проведение запуска отводится 72 ч. Подобные требования были определены исходя из задач оперативного развертывания спутников связи и разведки в чрезвычайных ситуациях при невозможности использования обычных космодромов.

По итогам конкурса SSLV («Standard Small Launch Vehicle» — «Стандартная РН легкого класса») наилучшей была признана ракета «Таурус» (Taurus) корпорации OSC. Заключенный с компанией контракт стоимостью Пмлн-долл. предусматривал только оплату первого старта в 1991 г. и предварительный заказ на закупку еще пяти изделий. Затраты на разработку ТКС (около 10 млн долл.) опять оплачивались подрядчиком.

Четырехступенчатая ракета «Таурус» высотой 27,5 м представляет собой сборку РДТТ «Кастор-120» и трех ступеней ракеты «Пегас» (вкл. 48). Во избежание путаницы в нумерации ступеней этих ТКС нижняя ступень ракеты «Таурус» получила обозначение нулевой.

Двигатель «Кастор-120» нулевой ступени создан фирмой «Thiokob на базе двигателя TU-903 с первой ступени МБР М-Х. Подготовленная для новой РН ступень имеет массу — 53 т, длину — 7,72 м и диаметр — 2,36 м; ее средняя тяга в вакууме определяется — 173,8 т, максимальная— 198,2 т. Корпус РДТТ выполнен методом намотки графитовой ткани с эпоксидной пропиткой, нижнее днище и критическое сечение изготовлены единым узлом из трехмерного углерод-углеродного композита, поворачиваемое сопло из армированного углерод-фенольного материала с абляционными свойствами. Двигатель снаряжается топливом НТРВ массой 49 т, рассчитанным на горение в течение 83 с.

При запусках по военным программам ракета «Таурус» иногда комплектуется оригинальным РДТТ с боевой системы. Двигатель TU-903 массой 49 т рассчитан на работу в течение 56 с при средней тяге 225 т и максимальной 263,6 т. Высокие тяговые показатели этого изделия существенно увеличивают стартовые перегрузки и требуют усиления конструкции верхних ступеней и полезного груза РН. В связи с различцыми характеристиками РДТТ, применяемыми на нулевой ступени, общая масса ракеты «Таурус» варьируется в пределах 68—73 т.

Верхние ступени ракеты «Таурус», заимствованные с ракеты «Пегас», остались практически без изменений (лишь на первой ступени отсутствует крыло и установлено качающееся сопло для управления в полете). Незначительные доработки были проведены с элементами систем управления и навигации.

Для ракеты «Таурус» спроектировано два головных обтекателя диаметрами 1,6 м и 2,3 м;.длина зоны полезного груза у первого составляет 3,96 м, у второго, допускающего размещение двух аппаратов, — 5,74 м. Изделия имеют слоистую структуру — между внешней и внутренней поверхностями, изготовленными из графито-эпоксидного материала, помещена сотовая конструкция из алюминия. При подготовке к старту внутри обтекателей поддерживается температура в пределах 9—20 °С, влажность 20—65%.

Несмотря на необычные требования к наземному комплексу ракеты «Таурус», многие его комплектующие элементы были взяты из прежних проектов, таких как М-Х и «Пегас». В составе средств обеспечения запуска РН насчитывается 22 транспортные единицы, среди которых наиболее крупными являются крытые трейлеры для перевозки ступеней, головного обтекателя, вспомогательного оборудования и пускового устройства, сборочно-монтажный трейлер, вагон обеспечения старта, контрольно-испытательный вагон, подъемные краны, прицепы с кабельными катушками, разборная башня обслуживания, электрогенераторы и прочее. (Все эти компоненты также допускают транспортировку грузовыми самолетами.)

^{Стартовый комплекс ракеты «Таурус»: 1 — фургон для транспортировки и предполетной подготовки головного обтекателя и электронного оборудования, 2 — контрольно-из-мерительный вагон, 3 — сборочно-монтажный трейлер, 4 — стартовое устройство, 5 — кабельные катушки, б — вагон со стартовой аппаратурой, 7 — вагон обеспечения запуска}

В соответствии с проектом предусмотрена следующая последовательность этапов подготовки ракеты «Таурус» при численности занятых в ней специалистов 25—30 человек.

В первый день после прибытия комплекса к месту старта производится разгрузка оборудования, его размещение на стартовой площадке и подготовка к работе. В течение второго дня на сухой бетонированной площадке закрепляется пусковое устройство, осуществляются прокладка кабелей, подключение и проверка пультов управления. Следующий день начинается с монтажа на нулевой ступени переходного отсека, а затем с помощью двух кранов блок устанавливается на стартовый стол и накрывается защитным материалом. В течение четвертого дня на монтажном трейлере производится сборка верхних ступеней РН. Работы выполняются под крытым тентом вблизи от стартового устройства для возможности прокладки временных коммуникаций между нулевой и верхними ступенями. Пятый день отводится на комплексные испытания всех систем ракеты и наземного оборудования с проведением имитации предстартового отсчета.

В таком состоянии ракетный комплекс может находиться достаточно длительное время до прибытия полезного груза и поступления приказа на запуск. После получения такового предстартовая подготовка п-роводится в течение 72 ч.

Заключительный этап работ начинается с пристыковки КА к сборке верхних ступеней и проверки выполненных соединений. После монтажа обтекателя и тестирования бортовых систем вся сборка с помощью кранов устанавливается на нулевую ступень. Затем у ракеты фиксируется башня обслуживания, работы на которой прекращаются за семь часов до запуска. После отвода башни начинается предстартовый отсчет.

Первый старт ракеты «Таурус» был осуществлен в марте 1994 г. со значительным отставанием от ранее оговоренного срока. В ходе запуска, произведенного с территории базы Ван-денберг, ракета в штатном режиме вывела в космос два военных спутника.

К началу эксплуатации ракеты «Таурус» программа «Lightsat» была закрыта, и, возможно, поэтому второй полет системы состоялся только в 1998 г. При этом помимо спутника «Geosat», принадлежащего ВМС, на борту ракеты находились небольшие коммерческие грузы.

В связи с падением спроса на эту ТКС у военных организаций компании OSC удалось привлечь к ней внимание NASA и других гражданских ведомств. При стоимости запуска 18— 20 млн долл. ракета «Таурус» позволяет выводить на орбиту высотой 180 км и наклонением 28° грузы массой 1,4 т, то есть по грузоподъемности занимает промежуточное положение между ракетами «Пегас» и «Титан-2» (после прекращения полетов последней значимость описываемой системы должна возрасти).

Для повышения энергетических характеристик ракеты «Таурус» компания OSC одновременно с базовым вариантом проектировала еще две модели. В составе ракеты «Таурус-XL» было предложено использовать удлиненные первую и вторую ступени с ракеты «Пегас-XL»; за счет чего возможности модели по выведению грузов с м. Канаверал возрастут до 1,55 т. Ракета «Таурус-XLS» грузоподъемностью 1,95 т должна оснащаться двумя стартовыми ускорителями «Кастор-4В».

В 1994 г. корпорация OSC для участия в конкурсе NASA подготовила проект целого семейства ракет «Таурус-2». На первых двух ступенях базовой модели серии планировалось применять двигатели «Кастор-120», на третьей — жидкостной разгонный блок с двумя маршевыми ЖРД. В качестве наиболее подходящего варианта комплектации силовой установки верхней ступени рассматривался европейский двигатель «Aestus», проектировавшийся для ракеты «Ариан-5». Этот ЖРД, работающий на Монометилгидразине и азотном тетроксиде, развивает тягу 2,8 т. В такой конфигурации модель «Таурус-2» обеспечивала бы доставку на низкую орбиту грузов массой 2,3 т.

В дальнейшем базовую модель планировалось оснащать несколькими ускорителями «Кастор-4В». При восьми ТТУ (максимально допустимом количестве) грузоподъемность ракеты составила бы 5 т. Для запусков стационарных спутников массой до 1,83 т, то есть соответствующих по классу ракете «Дельта-2», на модели намечалось использовать дополнительный РДТТ «Стар-48».

Однако за десять лет реализации программы компания «Orbital Sciences» смогла подготовить к эксплуатации только модель «Таурус-XL», первый старт которой состоялся в мае 2004 г. При запуске с базы Ванденберг новая транспортная система вывела на полярную орбиту высотой 735 км спутник «ftocsat-2» массой 742 кг.

Осуществленный старт стал седьмым для ракет семейства. Единственной неудачей в их истории оказался предыдущий запуск, проводившийся в сентябре 2001 г., — тогда из-за отказа системы поворота сопла первой ступени полезный груз был доставлен на нерасчетно низкую орбиту и вскоре сгорел в атмосфере.

<<<Назад Страница 136 Далее>>>