Vulcan-Centaur пошел!
UPD: С полезной нагрузкой уже после отделения от носителя возникли проблемы. Данные уточняются, но похоже речь идет об утечке в топливной системе «Перегрина», вызвавшей критическую потерю топлива. Вероятна потеря модуля.
Сегодня, 8 января 2024 года в 10:18 по московскому времени (07:18 UCT) состоялся первый запуск ракеты-носителя «Вулкан-Центавр», новой ракеты консорциума ULA (англ. United Launch Alliance - Объединенный Пусковой Союз). Ракета стартовала с пусковой площадки SLS-41 космодрома Канаверал; обе ступени отработали успешно, выведя полезную нагрузку на заданную траекторию.
Ракета «Вулкан-Центавр» является новым поколением ракет-носителей ULA - консорциума аэрокосмических гигантов «Lockheed Martin Space» и «Boeing Defense, Space & Security», сформированного в 2006 году. Она должна заменить устаревающие ракеты-носители семейства «Atlas V» (Локхид) и «Delta IV» (Боинг).
Основным стимулом к разработке новой ракеты-носителя для ULA стали два фактора:
* Во-первых, проблемы с имеющимися носителями. Ракета «Атлас V» использовала на первой ступени импортные российские двигатели РД-180, производства НПО «Энергомаш». Ввиду ухудшения отношений между США и Россией с 2014 года поставки этих двигателей оказались под вопросом; хотя Конгресс США в итоге разрешил ULA импорт ракетных двигателей, подобная зависимость от иностранного поставщика была сочтена неприемлемой.
* Во-вторых, нарастающая конкуренция со стороны «молодого космоса», в первую очередь компании «SpaceX». Которая не просто «втиснулась» в нишу коммерческих пусков, но практически выпихнула аэрокосмических гигантов из занимаемого ими сегмента рынка. В 2023 году ULA выполнила всего три (3) запуска - против девяноста шести (96) запусков SpaceX.
Первоначально ULA рассматривала возможность организовать лицензионное производство РД-180 в США. Но в итоге осенью 2014 было принято иное решение; разработать полностью новую первую ступень в сотрудничестве с компанией «Blue Origin». «Blue Origin» (созданная Джеффом Безосом) к этому моменту уже три года работала над двигателем BE-4 (Blue Engine-4) для своего проекта орбитальной ракеты «New Glenn». Соглашение между ULA и «Blue Origin» позволило консорциуму «старых» аэрокосмических корпораций использовать этот двигатель на новой первой ступени.
Первоначальные планы предполагали, что новая ракета-носитель будет готова к 2019 году. Однако уже в 2018 году сроки сдвинулись на «не ранее 2021». Значительной проблемой стали попытки компании «Aeroject Rocketdyne», имевшей солидную поддержку ВВС США, пропихнуть свой финансируемый правительством двигатель AR-1 вместо BE-4. В конечном итоге окончательное решение использовать двигатели BE-4 было принято только в 2018 году - когда стало ясно, что AR-1 не может быть готов к сроку.
Ракета «Vulcan-Centaur» является двухступенчатым, одноразовым (хотя у компании есть наработки по поводу придания ей частичной многоразовости) носителем тяжелого класса. Ее длина - 61,6 метра, диаметр - 5,4 метра (обеих ступеней), стартовый вес - от 546 тонн. Полезная нагрузка ракеты зависит от количества нацепленных на первую ступень твердотопливных ускорителей - от 0 до 6. В «максимальной» конфигурации с шестью ускорителями, «Vulcan-Centaur» может доставить до 27,2 тонн на низкую околоземную, и до 14,5 тонн на геопереходную орбиту.
Конструктивно, ракета выглядит следующим образом:
* Нулевая ступень - от нуля до трех пар твердотопливных стартовых ускорителей GEM-63XL (англ. Graphite-Epoxide Motor - Графитно-Эпоксидный Двигатель). Производимые фирмой «Northrop Grumman», ускорители представляют собой удлиненную версию предшествующего GEM-63, в свою очередь являющегося частью семейства твердотопливных моторов, созданных «Orbital ATK» еще в 1980-ых. Использование полимерного композитного корпуса и смесевого топлива на перхлорате аммония (скрепленного жидким полимером HTPB) позволяет ускорителю при весе 53,4 тонны развивать тягу до 2200 кН в течении 84 секунд.
* Первая ступень - «Вулкан» с двумя двигателями «Blue Origin» BE-4, работающими на металоксе (топливной паре жидкий метан - жидкий кислород). Хотя в данный момент первая ступень «Вулкана» является одноразовой, двигатель BE-4 ориентирован на многоразовое применение, воплощая философию «двигатель средней производительности на архитектуре двигателя высокой производительности». Каждый BE-4 развивает тягу до 2,45 мН; при этом тяга может регулироваться и понижаться до 40% от максимальной.
Ступень "Центавр-V"
* Вторая ступень - «Центавр-V», с двумя двигателями «Aeroject Rocketdyne» RL10-С-1-1 на криогенной топливной паре жидкий водород - жидкий кислород. Эта ступень является продуктом эволюции чрезвычайно успешного семейства криогенных разгонных блоков «Центавр», созданного еще в 1960-ых. Подобно предшествующим моделям, «Центавр-V» использует «надувные» баки из нержавеющей стали толщиной 0,5 миллиметра - прочность конструкции ступени поддерживается исключительно внутренним давлением в баках, что позволяет свести ее вес к минимуму. Новая модель имеет диаметр, увеличенный до 5,4 метров, два ее двигателя развивают тягу в 106 кН каждый при удельном импульсе 453 с.
Нетрудно отметить, что общая архитектура «Вулкан-Центавр» является, своего рода, комбинацией концепций ракет-носителей от «Локхида» (криогенная верхняя ступень предельно облегченной конструкции) и «Боинга» (модульная нижняя ступень с навесными твердотопливными GEM, ранее применявшимися на «Дельте»). В перспективе, ULA рассматривает возможность увеличения продолжительности функционирования криогенных верхних ступеней «в сотни раз», что сделает возможным использование их в длительных миссиях. Также компания рассматривает возможность спасения и повторного использования твердотопливных ускорителей и двигательной секции (без баков) первой ступени.
Лунный посадочный модуль "Перегрин" - полезная нагрузка первого запуска.
Первый запуск «Вулкан-Центаур» проводился с полезной нагрузкой в виде лунного посадочного модуля «Перегрин» (англ. Peregrine Mission One/Peregrine Lunar Lander). Разработанный фирмой «Astobotic Technology» в рамках контракта НАСА, модуль представляет собой универсальную посадочную платформу, способную доставить на поверхность Луны несколько десятков килограмм неспециализированной нагрузки.
«Перегрин» оснащен пятью двигателями на монометилгидразине и 25% азотной кислоте, развивающими каждый тягу в 667 Н. Запас топлива составляет 450 кг, т.е. примерно треть от общей массы аппарата (1283 кг). Для маневрирования, он использует систему из двенадцати маневровых двигателей на том же топливе. Питание электросистемы аппарата осуществляется от литий-ионной батареи, подзаряжаемой от солнечных панелей. Первые - тестовые - модели «Перегрина» не рассчитаны на длительное пребывание на Луне и не имеют системы подогрева для лунной ночи; последующие модели будут оснащены таковой.
Полезная нагрузка «Перегрина» в его первом полете ограничена 90 кг (от максимума в 265 кг) и состоит из:
Луноходы "Ирис" (слева) и "Колмена" (справа)
* Лунохода «Iris» (США), разработанного частным университетом Карнеги-Миллона. Этот очень компактный (2 кг) аппарат представляет собой попытку создать луноход в чрезвычайно популярном сейчас формате миниатюрного «CubeSat».
* Пяти миниатюрных лухоходов «Colmena» (Мексика), разработанных Мексиканским космическим агентством. Эти 60-граммовые миниатюрные аппараты будут разбросаны по лунной поверхности для проверки концепции изучения Луны с помощью «роя» совместно действующих микромашин.
* Лазерный отражатель нового поколения (США), предназначенный для экспериментов с точной навигацией космических аппаратов на орбите Луны.
* Медицинский радиационный датчик Linear Energy Transfer Spectrometer (США), предназначенный для определения возможного влияния галактического излучения на здоровье космонавтов при длительных полетах.
* Медицинский радиационный датчик М-42 (Германия), предназначенный для точного определения дозы радиации, которую человек получит при длительном пребывании на поверхности Луны.
* Навигационный допплеровский лидар (США) для проверки работоспособности технологии при посадке зондов на поверхность Луны и других небесных тел.
* Нейтронный спектрометр (США) для определения содержания воды и летучих веществ в реголите.
* Масс-спектрометр на основе ионной ловушки PITMS (англ. Peregrine Ion-Trap Mass Spectrometer) предназначенный для изучения лунной атмосферы и ионосферы, установления ее состава и изучения процесса выделения плазмы и газов из нагретого Солнцем лунного грунта.
* Система высокоточной навигации Terrain Relative Navigation (США), разработанная компанией «Astobotic Technology» в рамках контракта НАСА для особо точной посадки космических аппаратов на Луну.
* Wi-Fi модем (2,4 Ггц) для высокоскоростной связи с луноходами.
* «Капсулы времени» от частных заказчиков из США, Канады, Венгрии и других стран, желающих оставить на Луне объекты для потомков. В число таковых входят книги (в электронной форме), произведения искусства, частицы праха людей, пожелавших достичь Космоса хотя бы после смерти.
Запущенный ракетой «Вулкан-Центавр» на прямую траекторию полета к Луне, «Перегрин» проведет в пути 46 дней, включая маневры перехода на окололунную орбиту и постепенное понижение высоты окололунной орбиты для посадки. Посадка на Луну назначена на 23 февраля 2024 года.