Атлас-Кентавр

Атлас-Кентавр

Атлас-Кентавр, запускающий Surveyor 1 (1966)
Функция	Расходуемая пусковая система
Производитель	Convair Division of General Dynamics
Страна происхождения	Соединенные Штаты
История запуска
Положение дел	На пенсии
Запустить сайты	Мыс Канаверал , LC-36
Всего запусков	197
Успех (а)	181
Отказ (ы)	13
Частичный отказ (ы)	3
Первый полет	8 мая 1962 г.
Последний полет	31 августа 2004 г.

« Атлас-Кентавр» - американская ракета-носитель одноразового использования, созданная на базе ракеты SM-65 «Атлас D. Пуски производились с пускового комплекса 36 на авиабазе Кейп Канаверал во Флориде.

Раннее развитие [ править ]

Convair , производитель Atlas, разработал верхнюю ступень Centaur специально для этого ускорителя, разделяя конструкцию бака со стабилизированным давлением.

Технические [ править ]

Кентавр был первой ступенью ракеты, которая использовала жидкий водород (LH2) и жидкий кислород (LOX) в качестве топлива. Несмотря на высокие характеристики, LH2 приходилось охлаждать при чрезвычайно низких температурах (ниже, чем LOX), а его низкая плотность означала необходимость больших топливных баков.

Первой попыткой использования двигателя, работающего на LH2 / LOX, была программа сверхсекретных самолетов- разведчиков Lockheed CL-400 Suntan, разработанная ВВС в середине 1950-х годов. Прогресс, достигнутый во время прерванного проекта, был подхвачен Convair и другими для использования на ступенях ракет. Первоначально Centaur задумывался как чисто экспериментальный проект по разработке опыта для более крупных и мощных ступеней ракеты, чтобы не отвлекать внимание Convair на чрезвычайно важную ракетную программу SM-65 Atlas .

Компания Convair разработала специально усовершенствованную версию машины Atlas D для стыковки со ступенями Centaur; Атлас был оснащен усиленной силовой установкой МА-5 с двумя турбонасосами на каждом бустерном двигателе, а также усиленной конструкцией большой верхней ступени и удлиненными топливными баками. Разработка Centaur была несколько затруднена из-за того, что требовалось модифицировать компоненты Атласа, а не разрабатывать совершенно новые. Это было сделано из соображений времени и бюджета, а также потому, что это позволило производить Centaur на существующей сборочной линии Atlas в Convair. Двигатели были произведены Pratt and Whitney.. Интеграция двух машин вызвала значительные трудности, особенно потому, что Atlas-Centaur будет почти на 30% длиннее, чем межконтинентальная баллистическая ракета Atlas, и возникли сомнения в ее аэродинамической устойчивости в полете. ^{[ необходима цитата ]}

Программа [ править ]

Хотя первоначально под наблюдением ARPA, Centaur был передан НАСА в июле 1959 года, через одиннадцать месяцев после начала программы. Тем не менее, ВВС сохранили общий контроль отчасти потому, что они намеревались использовать Centaur для запуска сети военных спутников связи, известной как ADVENT. Созвездие из десяти спутников обеспечит круглосуточную мгновенную связь для трех основных родов войск США. Первые три будут запущены с «Атлас-Агена», а остальные - с «Кентавра». ADVENT так и не сошел с чертежной доски, но Centaur быстро нашел применение в нескольких проектах NASA по созданию планетарных зондов, а именно Mariner и Surveyor .

Первоначальная нехватка средств привела к тому, что проект затянулся намного дольше, чем предполагалось. Согласно первоначальному расписанию, «Кентавр» должен был совершить свой первый полет в январе 1961 года. В апреле директор НАСА по лунным и планетным программам Оран Никс высказал предположение, что вместо этого, возможно, потребуется использовать Атлас-Агену для «Маринера». В апреле 1962 года, за месяц до первого испытательного запуска Centaur, выяснилось, что грузоподъемность ступени ракеты была примерно на 400 фунтов меньше, чем предполагалось, а это означало, что Surveyor не может провести столько экспериментов, сколько планировалось изначально. ^{[ необходима цитата ]}

Полеты на НИОКР [ править ]

Первый полет [ править ]

В октябре 1961 года первый Atlas-Centaur (Flight-1: Atlas 104D и Centaur F-1) прибыл на мыс Канаверал и был установлен на недавно построенном и специально построенном LC-36A. Технические проблемы привели к тому, что аппарат простоял на стартовой площадке в течение семи месяцев, наиболее серьезной из которых была утечка жидкого водорода через промежуточную переборку, разделяющую топливные баки, в сочетании с многочисленными менее серьезными проблемами с системами наведения и двигательной установки.

Ошибка [ править ]

Аппарат был спущен на воду 8 мая 1962 года с намерением произвести единичный поджог частично заправленным топливом Centaur. В момент времени T + 53 секунды сцена «Кентавр» разорвалась и распалась, забрав с собой Атлас за считанные секунды.

Сначала было неясно, что вызвало сбой, поскольку кадры с камеры слежения просто показали большое белое облако, окутывающее ракету-носитель, за которым последовал взрыв всей ракеты-носителя. Первоначальные предположения заключались в том, что у Atlas произошел отказ танка LOX, либо из-за проблемы с повышением давления, разрыва танка из-за разлетающихся обломков, либо из-за изгиба конструкции / аэродинамических проблем, вызванных недоказанной комбинацией Atlas-Centaur, и действительно, было несколько предыдущих случаев эти режимы отказа на запусках Атласа. До полета Скотта Карпентера « Меркурий» оставалось всего несколько дней, и если отказ был вызван Атласом, это могло означать значительные задержки для этой миссии, в которой использовался аналогичный Атлас D, производный от Атласа LV-3B.бустер. Однако анализ данных телеметрии и более тщательное изучение фильмов о запуске быстро подтвердили, что «Кентавр» является источником проблем.

Причиной отказа была изоляционная панель, оторвавшаяся от «Кентавра» во время подъема, что привело к скачку давления в баллоне при перегреве LH2. Пневматическая система отреагировала выпуском топлива, чтобы снизить уровни давления, но в конечном итоге они превысили конструктивную прочность бака LH2. Затем он разорвался, в результате чего летающие обломки также разорвали танк LOX Атласа, за которым последовало полное разрушение ракеты-носителя. Панель должна была сбрасываться на высоте 80 км, когда воздух был разреженным, но механизм, удерживающий ее на месте, был спроектирован неадекватно, что привело к преждевременному отделению. Изоляционные панели уже подозревались во время разработки Centaur как потенциальная проблемная зона, и возможность разрыва резервуара LH2 рассматривалась как сценарий отказа.Испытания были приостановлены, пока были предприняты усилия по исправлению недостатков конструкции «Кентавра».

Расследование [ править ]

Расследование Конгресса в июне 1962 года назвало общее руководство программой «Кентавр» «слабым», и Вернер фон Браун рекомендовал отменить его в пользу Сатурн I с разгонной ступенью Аджена для планетарных миссий. Комитет Конгресса возглавил представитель Джозеф Карт (штат Миннесота), который выразил мнение, что «Кентавр» - бесполезный проект. ^{[ необходима цитата ]}

Кроме того, у производственной сцены Centaur была меньшая грузоподъемность, чем планировалось изначально, что привело к отмене проекта ARPA Project Advent. НАСА передало разработку Centaur из MSFC в Исследовательский центр Льюиса в Огайо, где команда во главе с Эйбом Сильверстайном работала над исправлением проблем с изоляционной панелью и различных других недостатков конструкции. ^[1]

В ноябре 1962 года президент Кеннеди предложил полностью отказаться от «Кентавра», но от него отказались на том основании, что опыт, накопленный с жидкостными ракетными двигателями, был жизненно важен для успеха программы «Аполлон». Вдобавок фон Браун предложил исключить Сатурн-Агену из соображений стоимости - Сатурн был слишком дорог, чтобы оправдывать его использование в качестве ракеты-носителя для небольших беспилотных зондов. Агена оказалась кошмаром надежности как в программах ВВС, так и в НАСА. ^{[ необходима цитата ]}

К концу 1964 года планировалось завершить восемь испытательных миссий «Атлас-Кентавр», после чего последовал первый запуск программы « Сюрвейор». «Кентавр» был повышен до высокоприоритетного проекта из-за его прямого отношения к «Аполлону». ^{[ необходима цитата ]}

Между тем, министерство обороны остановилось на семействе Titan для запуска тяжелых грузов, и поэтому Atlas-Centaur останется гражданской ракетой-носителем, используемой НАСА для запуска научных и коммерческих грузов. Конфликт между ВВС, которые в первую очередь контролировали Атлас, и НАСА также существовал, поскольку этап Кентавра требовал различных модификаций базового Атласа. К 1962 году ВВС считали Атлас полностью разработанным и действующим и были против любых дальнейших существенных изменений в нем, которые потенциально могли поставить под угрозу программу межконтинентальных баллистических ракет. Спор был в конечном итоге разрешен НАСА, согласившимся закупить стандартные машины Atlas D, которые можно было модифицировать для запусков Centaur. Однако, когда программа межконтинентальных баллистических ракет Атлас завершилась в 1965 году,Convair заменил все предыдущие варианты стандартизированным ускорителем для всех космических запусков.^{[ необходима цитата ]}

Второй полет [ править ]

Более года спустя, 27 ноября 1963 года в 18:57 по Гринвичу, AC-2 произошел через пять дней после убийства президента Кеннеди. Модернизированная сцена «Кентавр» работала без каких-либо проблем и выполнила один проход на геосинхронную переходную орбиту (орбита 474 x 1586 км, наклон 30,4 ° и период 105,8 минут), где она останется в 2020 году. Изоляционные панели были постоянно прикреплены к стадии, так как проблема выброса так и не решена. Данные о вибрации доказали, что панели были бы преждевременно отсоединены, если бы они не были закреплены болтами. Окончательное решение проблемы панели добавило к Centaur больше сухой массы, что еще больше снизило его полезную нагрузку. Эта ракета-носитель Атлас-Кентавр 2 использовалась для испытаний на эксплуатационные характеристики и структурную целостность. Он нес полезную нагрузку 4620,8 кг и оснащен 907,2 кг датчиками, оборудованием,и телеметрия.^[2]

Третий полет [ править ]

Полет АС-3 стартовал 30 июня 1964 года с полезной нагрузкой 4815 кг. В течение первой минуты полета у Атласа двигатель работал немного с повышенным содержанием LOX, но это не повлияло на общие характеристики. Впервые испытаны отводы изоляционной панели и кожуха полезной нагрузки. После включения Centaur и запуска двигателя двигатель номер два (C-2) начал терять контроль по крену. Двигатель C-1 смог компенсировать время, но Centaur в конце концов потерял управление и начал кувыркаться. Преждевременное отключение двигателя из-за нехватки топлива произошло в момент T + 496 секунд, и «Кентавр» упал в Южной Атлантике. Послеполетное расследование выявило неисправность в отказе гидравлического карданного привода двигателя С-2. ^[3]

Четвертый полет [ править ]

Полет АС-4 был запущен 11 декабря 1964 года в 14:24 по Гринвичу с полезной нагрузкой 2993 кг (с массовой моделью космического корабля Surveyor). После двух попыток очистки из-за плохой погоды он провел испытания силовой установки и разделения ступеней ^[4] . Впервые система наведения работала по замкнутому циклу, и была предпринята попытка восстановить кожух полезной нагрузки, который был оборудован воздушным шаром, предназначенным для выпуска зеленой маркерной краски в океан. Кожух был замечен спасательными бригадами, но затонул в океане и не мог быть обнаружен. Фаза полета Атласа и начальная фаза полета Кентавра прошли без происшествий. Миссия пошла наперекосяк, когда «Кентавр» не удалось перезапустить из-за непродуманной модификации конструкции - незаполненных ракет.были уменьшены в размерах для экономии веса, однако их оказалось недостаточно для оседания пороха в баках. Впоследствии выброс водорода привел к тому, что транспортное средство вышло из-под контроля. После десяти витков "Кентавр" снова вошел в зону южной части Тихого океана 12 декабря 1964 г. ^[5]

Пятый полёт [ править ]

Полет AC-5 (Atlas-C # 156D) 2 марта 1965 года в 13:25 по Гринвичу с мыса Кеннеди по высокоэллиптической орбите с полезной нагрузкой (Surveyor SD-1) 951 кг был предназначен только для выполнения полета. единственное горение Centaur C, и руководители программы чувствовали себя уверенно. Эта миссия была разработана, чтобы отрепетировать полный ожог верхней ступени Centaur в поддержку программы лунного посадочного модуля Surveyor. При номинальном задании «Кентавр» будет увеличивать полезную нагрузку по прямой траектории восхождения к Луне. В этом испытательном полете НАСА планировало доставить полезную нагрузку, нефункциональную динамическую модель, известную как SD-1, на орбиту размером 167 × 926 625 км, которая имитировала траекторию перехода на Луну.

Ошибка [ править ]

Ракета-носитель отключилась менее чем через 2 секунды после старта, и ракета упала на LC-36A и взорвалась после того, как неисправный клапан, который неправильно закрылся, вызвала остановку обоих основных двигателей Atlas. ^[6] Тем не менее, это был также первый Atlas-Centaur, оснащенный разгонными двигателями MA-5 с тягой 165 000 фунтов после предыдущих испытаний на двух рейсах Atlas-Agena. Повреждение LC-36A было не таким серьезным, как казалось, и ремонт был в основном завершен за три месяца, но завершение LC-36B также было ускорено. Большинство повреждений были тепловыми, а не структурными, а верхняя часть шлангокабеля, которая находилась в центре взрыва LH2, была подвергнута воздействию температур 3315 ° C. ^[1]Авария ознаменовала собой первый отказ ракеты-носителя Atlas при космическом запуске с момента запуска Midas 8 в июне 1963 года, новый рекорд за время 26 последовательных полетов с неисправностями только верхних ступеней или полезной нагрузки. Это будет последний взрыв на площадке на мысе Канаверал до 2016 года ( предполетная неудача SpaceX Falcon 9 ).

Послеполетное расследование изучило несколько возможных причин остановки двигателя ускорителя, при этом внимание быстро сосредоточилось на закрытии топливного клапана ускорителя. Было обнаружено, что топливопровод бустера низкого давления разрушился из-за внезапной потери потока топлива, но не разорвался. Расследование пришло к выводу, что топливный клапан открылся только частично и потока топлива было достаточно, чтобы закрыть их, что привело к неработающему двигателю РП-1 и остановке с высоким содержанием LOX. Запуск двигателя происходил нормально, и все системы ускорителей работали нормально до закрытия клапана, все другие системы ракеты-носителя работали нормально до этого момента. Стендовые испытания подтвердили, что существует несколько возможных причин, по которым клапан открывается только частично, хотя точная причина не установлена.Такого отказа никогда не было в 240 запусках Атласа до AC-5, несмотря на то, что он всегда был возможен.^{[ необходима цитата ]}

Пока не удалось найти более постоянное решение, для транспортных средств Atlas-Agena было внесено временное исправление путем оснащения клапана ручной блокировкой, которая будет включена во время предпускового обратного отсчета. Кроме того, не связанная с этим системная неисправность в AC-5 была обнаружена, когда проверка данных телеметрии показала, что в компьютере наведения произошел сбой питания. В качестве временного исправления для Atlas-Centaur AC-6, 7 и 8 несколько неиспользуемых компонентов были удалены из компьютера, чтобы уменьшить сложность системы и уменьшить количество точек отказа. ^{[ необходима цитата ]}

Расследование [ править ]

Провал AC-5 привел к еще одному расследованию Конгресса, которое снова возглавил член палаты представителей Джозеф Карт, который утверждал, что 600 миллионов долларов налогоплательщиков были потрачены на Centaur до сих пор, мало что можно было показать, и что Convair пользуется преимуществом того, что единственный поставщик автомобиля Атлас-Кентавр. Комитет предложил, чтобы НАСА рассмотрело альтернативные варианты программы планетарных зондов, такие как Titan IIIC, или поручило производство Centaur другим подрядчикам. Однако представители НАСА утверждали, что это невозможно, так как ни у одной другой аэрокосмической компании не было опыта или технических возможностей для производства баллонов-шаров Кентавра. ^{[ необходима цитата ]}

Более поздние рейсы [ править ]

Планшет LC-36B был поспешно введен в эксплуатацию, и 11 августа 1965 года был запущен полностью успешный AC-6. Хотя Centaur казался готовым к полету, программа Surveyor была отложена. Транспортные средства AC-7 и AC-10 были предназначены для первых миссий Surveyor, с AC-8 для проведения еще одного испытания, которое состоялось 7 апреля 1966 года в 08:01 по Гринвичу с полезной нагрузкой 784,7 кг. Незаполненные двигатели «Кентавра» снова вышли из строя, потому что у них не было достаточно топлива для миссии. Он распадается 5 мая 1966 года. Было запущено семь зондов Surveyor, все на Атлас-Кентавр. ^{[ необходима цитата ]}

Начиная с AC-13 ( Surveyor 5 ), машины Atlas-Centaur перешли на стандартизированное ядро ​​SLV-3 Atlas. ^{[ необходима цитата ]}

Оперативные запуски [ править ]

Первоначально в качестве первой ступени использовался модифицированный Atlas D, получивший обозначение LV-3C ^[7]. Он был быстро заменен на SLV-3C, а затем на SLV-3D, обе производные от стандартной ракеты Atlas SLV-3 . В двух космических полетах с космическими зондами Pioneer 10 и Pioneer 11 к Юпитеру, Сатурну и выходу из Солнечной системы использовалась последняя ступень твердотопливного топлива Star-37E со стабилизированным вращением, весящая 2473 фунта и обеспечивающая 8000 миль в час скорости космического корабля. ^[8]

После вывода из эксплуатации ступени Agena в 1978 году все летавшие с этого момента Атласы были спарены с Кентаврами, за исключением нескольких военных полетов с участием списанных ракет Атлас E / F. ^{[ необходима цитата ]}

Первоначально спроектированный и построенный подразделением Convair компании General Dynamics в Сан-Диего, Калифорния, производство Atlas-Centaur в Convair закончилось в 1995 году, но было возобновлено в Lockheed-Martin в Колорадо. Список номеров Atlas-Centaur ID началось с AC-1 запущен 8 мая 1962 и закончился последний Atlas III (Centaur), AC-206, запущенный 3 февраля 2005 года ^{[ править ]}

Atlas-Centaur с двигателем Rocketdyne иногда называли двухступенчатой ​​ракетой-носителем, потому что на первой ступени Atlas (в большинстве случаев) был сброшен двухкамерный ускорительный двигатель до завершения работы первой ступени. Atlas-Centaur с Рокетдайн питанием первого этапом был использован для 167 запусков между 1962 и 2004 к этому времени они были вытеснены Atlas V с новой первой ступенью с питанием от гораздо более мощной Россией, спроектированные и построенным RD-180 twin- камерный двигатель. (Атлас V обычно не упоминается как «Атлас-Кентавр» и не имеет серийных номеров AC оригинального Атласа-Кентавра, у которого было стабилизировано давление на первых ступенях.) ^{[ Необходима цитата ]}

Ошибка AC-33 [ править ]

20 февраля 1975 года был запущен АС-33 со спутником связи Intelsat-IV. Примерно через две минуты полет сорвался. Во время отделения двигателя ускорителя поворотный шнур, предназначенный для вытаскивания электрической вилки, подающей питание на секцию ускорителя, не отсоединился, что вызвало скачок напряжения, который перезагрузил компьютер наведения Atlas. Управление ускорителем начало давать сбой, и Range Safety послал сигнал разрушения примерно через 403 секунды после запуска. Расследование показало, что строп был не только неправильно спроектирован, но и являлся стандартным компонентом, предназначенным для морского оборудования, а не для ракет или самолетов. Транспортные средства Atlas летали с ними в течение многих лет, но никто не заметил и не подумал об этом потенциальном отказе. Резервный Intelsat был успешно запущен на AC-35 в мае следующего года. ^{[цитата необходима ]}

АС-43 отказ [ править ]

Два года спустя, 29 сентября 1977 года, на AC-43 была предпринята еще одна попытка запуска спутника связи Intelsat . Вскоре после старта в секции тяги Атласа были обнаружены аномальные температуры, которые продолжали расти по мере подъема ракеты-носителя. Видимый огонь секции тяги можно было увидеть, начиная с Т + 33 секунды и маршевого управления вектором тяги.гидравлическое давление было потеряно при T + 55 секунд, что привело к полной потере управления автомобилем. Обтекатель полезной нагрузки и спутник были сняты с ускорителя, после чего произошел взрыв «Атласа», когда огонь секции тяги коснулся топливных баков на Т + 60 секунд. «Кентавр» улетел, пока через несколько секунд не был уничтожен офицером безопасности полигона. Представители НАСА и ВВС, уже занятые расследованием неудачного запуска ракеты-носителя Delta тремя неделями ранее, вытащили двигатели Atlas со дна океана и отправили их в Convair для изучения. Был сделан вывод о том, что утечка газа генератора, вызванные неправильной пайки трубы привело к перегреву и возгоранию в разделе тяги атласа.Труба также пострадала от коррозии в результате шести лет простоя на складе в соленом воздухе на побережье Флориды, и повреждения были нанесены в зоне, невидимой во время предполетного осмотра. Атлас, использовавшийся в этом полете, был доставлен на мыс в 1971 году и с тех пор хранился на хранении необычно долгое время. После аварии НАСА проверило свой инвентарь автомобилей Atlas и обнаружило еще несколько неправильно спаянных труб, которые требовали замены.^{[ необходима цитата ]}

Ошибка AC-67 [ править ]

26 марта 1987 года AC-67 не смог запустить FLTSATCOM ВМФ.спутник. Погодные условия в тот день были плохими, с густыми облаками и осадками от умеренного до сильного. Погодные условия нарушили один критерий запуска («Траектория полета транспортного средства не должна проходить через облака среднего уровня на глубине 6000 футов или более, когда уровень замерзания находится в облаках»), метеорологическая группа сообщила об этом как о проблеме обледенения. , а не опасность молнии. После обсуждения рисков, связанных со льдом, руководители программ НАСА дали добро. Атлас поразила молния примерно через 38 секунд после запуска. Управление ускорителем начало выходить из строя, и он вышел из строя из-за нагрузок на конструкцию при Т + 50 секунд. Офицер безопасности полигона послал команду на уничтожение, но не было никаких доказательств того, что ракета-носитель когда-либо получила ее. Обломки сыпались из облаков на площадку, береговую линию,или на мелководье рядом с ним, и его легко восстановить. Было обнаружено, что в части обтекателя полезной нагрузки в результате неоднократных ударов молнии прожгли несколько небольших дырок. Ключевым доказательством был бортовой компьютер Атласа, который был восстановлен и исследован. Было обнаружено, что последняя отданная команда была сигналом к ​​повороту ускорительных двигателей вправо, по-видимому, вызванным молнией.Электромагнитный импульс (ЭМИ), изменяющий одно слово в программе наведения. ^{[9] [10]}

Эта авария стала кульминацией череды катастроф, обрушившихся на космическую программу США после крушения Титана 34D в августе 1985 года, и вызвала значительную переоценку прогнозов погоды на мысе Канаверал. ^{[ необходима цитата ]}

Варианты [ править ]

Ссылки [ править ]