Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Pegasus XL )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Pegasus - это ракета с воздушным запуском, разработанная Orbital Sciences Corporation, а теперь построенная и запущенная Northrop Grumman . Способный нести небольшие полезные нагрузки до 443 кг (977 фунтов) на низкую околоземную орбиту , Pegasus впервые поднялся в воздух в 1990 году и остается активным по состоянию на 2019 год . Машина состоит из трех ступеней твердого топлива и опциональной четвертой ступени на монотопливе . Pegasus выходит из самолета-носителя на высоте примерно 40 000 футов (12 000 м), а его первая ступень имеет крыло и хвост, чтобы обеспечить подъемную силу и контроль ориентации в атмосфере. Примечательно, что первая ступень не имеет векторного управления тяговым усилием.(TVC) система. [1] Pegasus - первая в мире космическая ракета-носитель частной разработки. [2]

История [ править ]

Pegasus был разработан командой под руководством Антонио Элиаса. [3] Три твердотопливных двигателя Orion для Pegasus были разработаны Hercules Aerospace (позже Alliant Techsystems ) специально для пусковой установки Pegasus, но с использованием передовых технологий углеродного волокна, состава топлива и изоляции корпуса, первоначально разработанных для завершенной программы USAF Small ICBM. Конструкции крыла и киля были спроектированы Бертом Рутаном и его компанией Scaled Composites , которая производила их для Orbital.

  • Масса: 18 500 кг (Pegasus), 23 130 кг (Pegasus XL) [1] : 3
  • Длина: 16,9 м (Pegasus), 17,6 м (Pegasus XL) [1] : 3
  • Диаметр: 1,27 м
  • Размах крыла: 6,7 м
  • Полезная нагрузка: 443 кг (диаметр 1,18 м, длина 2,13 м)

Начатый весной 1987 года [4] проект развития финансировался Orbital Sciences Corporation и Hercules Aerospace и не получал никакого государственного финансирования. [5] НАСА действительно обеспечило использование самолета-носителя B-52 на основе возмещения затрат во время разработки (испытания для перевозки в неволе) и первых нескольких полетов. Два внутренних проекта Orbital, спутниковая группировка Orbcomm и спутники наблюдения OrbView , служили якорными заказчиками, чтобы помочь оправдать частное финансирование. [6]

DARPA приобрело первый рейс и еще пять опционов, но исполнило только первый из пяти опционов. Контракт DARPA впоследствии был передан ВВС США, которые реализовали оставшиеся четыре варианта. В 1993 году НАСА выпустило запрос предложений для обслуживания малых расходных ракет-носителей (SELVS), требующих производительности немного выше, чем у оригинального Pegasus, в результате чего Orbital и Hercules разработали версию XL для удовлетворения требований NASA SELVS.

До первого оперативного запуска 5 апреля 1990 года с пилотом-испытателем НАСА и бывшим астронавтом Гордоном Фуллертоном, который командовал самолетом-носителем, не было никаких испытательных запусков "Пегаса" . Изначально авианосцем служил принадлежащий НАСА B-52 Stratofortress NB-008 . К 1994 году Orbital перешла на свой " Stargazer " L-1011 , переоборудованный авиалайнер, который ранее принадлежал Air Canada . Название «Звездочет» - дань уважения телесериалу « Звездный путь: Следующее поколение» : персонаж Жан-Люк Пикар был капитаном корабля по имени Звездочет.до событий сериала, и его первый офицер Уильям Райкер однажды служил на борту корабля по имени Пегас . [7]

За свою 44 историю запусков программа Pegasus имела три неудачных полета (STEP-1, STEP-2 и HETI / SAC-B) и два частичных отказа (USAF Microsat и STEP-2), за которыми последовало 30 последовательных успешных полетов для общий показатель успешности программы 89%. [8] Первый частичный отказ 17 июля 1991 года привел к тому, что 7 микроспутников ВВС США были доставлены на более низкую, чем планировалось, орбиту, что значительно сократило срок службы миссии. Последняя неудача миссии 4 ноября 1996 г. привела к потере в 1996 г. спутника HETE ( High Energy Transient Explorer ), идентифицирующего гамма-всплеск [9].

Подготовка к запуску Pegasus XL с космическим кораблем NASA Interstellar Boundary Explorer (IBEX).
Pegasus XL со снятым обтекателем, открывая отсек для полезной нагрузки и спутник IBEX.

Pegasus XL, представленный в 1994 году [ необходима цитата ], имеет удлиненные ступени, чтобы увеличить грузоподъемность. В Pegasus XL первая и вторая ступени удлиняются до Orion 50SXL и Orion 50XL соответственно. Высшие ступени неизменны; летные операции аналогичны. Крыло немного усилено, чтобы выдержать больший вес. Производство стандартного Pegasus прекращено; Pegasus XL все еще активен по состоянию на 2019 год. Pegasus выполнил 44 полета в обеих конфигурациях, запустив 91 спутник по состоянию на 12 октября 2019 года. [10] [11]

Могут быть запущены двойные полезные нагрузки с контейнером, который закрывает нижний космический корабль и устанавливает верхний космический корабль. Верхний космический корабль разворачивается, канистра открывается, затем нижний космический корабль отделяется от адаптера третьей ступени. Поскольку обтекатель не изменился по причинам стоимости и аэродинамики, каждая из двух полезных нагрузок должна быть относительно компактной. Другие запуски нескольких спутников включают в себя конфигурации "самоустанавливания", такие как космический корабль ORBCOMM.

За свою работу по разработке ракеты команда Pegasus во главе с Антонио Элиасом была награждена Национальной медалью в области технологий в 1991 году президентом США Джорджем Бушем.

Первоначальная предложенная цена запуска составляла 6 миллионов долларов США, без опций или ступени маневрирования HAPS (гидразиновая вспомогательная двигательная установка). После расширения до Pegasus XL и связанных с этим улучшений автомобиля базовые цены выросли. Кроме того, клиенты обычно приобретают дополнительные услуги, такие как дополнительное тестирование, проектирование и анализ, а также поддержку на стартовой площадке. [12]

По состоянию на 2015 год, самый последний Pegasus XL, который должен был быть приобретен - запланированный на июнь 2017 года запуск миссии NASA по исследованию ионосферных соединений (ICON) - имел общую стоимость 56,3 миллиона долларов, которая, как отмечает НАСА, включает «твердо фиксированные расходы на обслуживание запуска, обработку космического корабля. , интеграция полезной нагрузки, отслеживание, данные и телеметрия и другие требования к поддержке запуска ". [12] Выпуск, который в итоге состоялся 11 октября 2019 г., задержал из-за ряда технических проблем.

В июле 2019 года было объявлено, что Northrop потеряла контракт на запуск спутника IXPE с SpaceX . IXPE планировалось запускать с помощью ракеты Pegasus XL, и он был спроектирован таким образом, чтобы соответствовать ограничениям ракеты Pegasus XL. Поскольку запуск IXPE удален с ракеты Pegasus XL, в настоящее время (по состоянию на 12 октября 2019 года, после запуска ICON) не объявлено никаких космических запусков ракеты Pegasus XL. Будущую (строящуюся по состоянию на 2019 год) миссию программы NASA Explorer PUNCH планировал запустить с помощью Pegasus XL; но затем НАСА решило объединить запуски PUNCH и еще одной миссии Explorer, TRACERS.(также в стадии строительства с 2019 года). Эти две космические миссии, состоящие всего из 6 спутников, должны быть запущены одной ракетой. Ожидается, что для этого двойного запуска будет выбрана более крупная пусковая установка. [13]

В инвентаре Northrop осталось 2 Pegasus XL (по состоянию на 12 октября 2019 г.). Он ищет покупателей на эти ракеты. Northrop не планирует выводить из эксплуатации ракеты Pegasus XL с октября 2019 года [14].

Для многих малых спутников желательно быть основной полезной нагрузкой и размещаться на желаемой орбите, а не быть вторичной полезной нагрузкой, размещенной на компромиссной орбите. Например, «Пегас», запускаемый с экваториальных стартовых площадок, может выводить космические аппараты на орбиты, избегая Южно-Атлантической аномалии (область с высоким уровнем радиации над южной частью Атлантического океана), что желательно для многих научных космических аппаратов. Для некоторых полезных нагрузок это может оправдать более высокую стоимость Pegasus по сравнению со спутниками, запускаемыми в качестве второстепенных грузов на более крупных пусковых установках.

Запустить профиль [ править ]

Lockheed L-1011 Stargazer компании Orbital запускает Pegasus с тремя спутниками Space Technology 5 , 2006 г.
Двигатель Pegasus загорелся после выхода из строя его хозяина, Boeing B-52 Stratofortress , 1991 г.

При запуске Pegasus самолет-носитель взлетает с взлетно-посадочной полосы с оборудованием для обслуживания и проверки. К таким местам относятся Космический центр Кеннеди / станция ВВС на мысе Канаверал , Флорида; База ВВС Ванденберг и Центр летных исследований Драйден , Калифорния; Полетное средство Уоллопса , Вирджиния; Хребет Кваджалейн в Тихом океане и Канарские острова в Атлантике. Orbital предлагает запуски из Алькантары , Бразилия, но ни один из известных заказчиков их не выполнял.

По достижении заранее определенного времени, местоположения и скорости полета самолет выпускает Пегас. После пяти секунд свободного падения первая ступень зажигается, и автомобиль трогается с места. Дельта-крыло с углом наклона 45 градусов (конструкция из углеродного композита и двухклиновый профиль) способствует увеличению тангажа и некоторой подъемной силе. Хвостовые оперения обеспечивают рулевое управление на первой ступени полета, так как двигатель Orion 50S не имеет сопла для управления вектором тяги .

Примерно через 1 минуту 17 секунд двигатель Orion 50S перегорает. Автомобиль находится на высоте более 200 000 футов (61 км) и имеет гиперзвуковую скорость . Первая ступень отваливается, забирая поверхности крыла и оперения, вторая ступень зажигается. Orion 50 горит примерно 1 минуту 18 секунд. Управление ориентацией осуществляется путем направления двигателя Orion 50 вектором тяги вокруг двух осей , тангажа и рыскания; управление креном осуществляется азотными двигателями на третьей ступени. [ необходима цитата ]

В середине второго этапа полета пусковая установка достигла высоты, близкой к вакуумной. Обтекатель раскалывается и падает, обнажая полезную нагрузку и третью ступень. При сгорании двигателя второй ступени стопка движется по инерции, пока не достигнет подходящей точки на своей траектории, в зависимости от миссии. Затем Orion 50 выбрасывается, и двигатель Orion 38 третьей ступени зажигается. У него также есть сопло с вектором тяги, которому помогают азотные подруливающие устройства для крена. Примерно через 64 ​​секунды сгорает третья ступень. [ необходима цитата ]

Четвертый этап иногда добавляется для большей высоты, большей точности высоты или более сложных маневров. В HAPS (гидразин Auxiliary Propulsion System) питаются от трех перезапускаемых, монотоплива гидразина движителей. Как и в случае двойных запусков, HAPS сокращает фиксированный объем, доступный для полезной нагрузки. По крайней мере, в одном случае космический корабль был построен вокруг HAPS.

Управление осуществляется через 32-битный компьютер и IMU . GPS приемник дает дополнительную информацию. Благодаря воздушному запуску и подъемной силе крыла алгоритм полета первой ступени разработан специально. Траектории второй и третьей ступени являются баллистическими , и их наведение осуществляется с помощью алгоритма космического челнока. [ необходима цитата ]

Авианосец [ править ]

Самолет-носитель (первоначально NASA B-52 , теперь L-1011, принадлежащий Orbital) служит ускорителем для увеличения полезной нагрузки при меньших затратах. 40000 футов (12000 м) - это всего лишь около 4% высоты низкой околоземной орбиты, а дозвуковой самолет достигает только около 3% орбитальной скорости, однако, доставив ракету-носитель на эту скорость и высоту, многоразовый самолет заменяет первый дорогостоящий -сценический бустер.

Самая большая причина традиционных задержек запуска - погода. Перевозка на высоту 40000 футов переносит "Пегас" над тропосферой в стратосферу . Обычная погода ограничена тропосферой, а на высоте 40 000 футов боковой ветер намного слабее. Таким образом, Pegasus в значительной степени невосприимчив к задержкам, вызванным погодными условиями, и связанным с ними расходам, когда он находится на высоте. (Плохая погода по-прежнему является фактором при взлете, подъеме и переходе к месту стоянки). [ необходима цитата ]

Запуск с воздуха снижает затраты на дальность полета. Никакой противовзрывной подушки, сруб или сопутствующего оборудования не требуется. Это позволяет выполнять взлет с самых разных площадок, что обычно ограничивается требованиями к поддержке и подготовке полезной нагрузки. Дальность полета самолета позволяет выполнять запуски на экваторе, что увеличивает летно-технические характеристики и является требованием для некоторых орбит миссий. Запуск над океаном также снижает расходы на страхование, которые часто бывают большими для транспортного средства, заправленного летучим топливом и окислителем. [ необходима цитата ]

Запуск на высоте позволяет использовать сопло первой ступени большего размера, более эффективное и в то же время более дешевое. Его степень расширения может быть рассчитана на низкое давление окружающего воздуха без риска отрыва потока и нестабильности полета во время полета на малой высоте. Дополнительный диаметр высотного сопла будет трудно подвесить. Но с уменьшенным боковым ветром плавники могут обеспечить достаточное рулевое управление на первой ступени. Это позволяет использовать фиксированное сопло, что снижает стоимость и вес по сравнению с горячим соединением.

Одноимпульсный запуск приводит к выходу на эллиптическую орбиту с высоким апогеем и низким перигеем . Использование трех ступеней плюс период побережья между запусками второй и третьей ступеней помогает сделать орбиту круговой, обеспечивая прохождение перигея атмосферы Земли. Если бы запуск «Пегаса» начался на малой высоте, период берега или профиль тяги ступеней пришлось бы изменить, чтобы предотвратить скольжение атмосферы после одного прохода.

Для запусков, которые происходят не с базы ВВС Ванденберг , самолет-носитель также используется для переброски собранной ракеты-носителя на стартовую площадку. Для таких миссий полезная нагрузка может быть установлена ​​на базе и переброшена ракетой-носителем или установлена ​​на стартовой площадке.

В октябре 2016 года Orbital ATK объявила о партнерстве со Stratolaunch Systems для запуска ракет Pegasus-XL с гигантского Scaled Composites Stratolaunch , который может запускать до трех ракет Pegasus-XL за один полет. [15]

Связанные проекты [ править ]

Pegasus XL в Центре Стивена Ф. Удвар-Хейзи

Компоненты Pegasus также были основой других ракет-носителей Orbital Sciences Corporation. [16] Наземная ракета Taurus размещает ступени Pegasus и больший обтекатель на первой ступени Castor 120, созданной на основе первой ступени ракеты MX Peacekeeper . При первых запусках использовались отремонтированные первые ступени MX.

Minotaur I , также запускаемые с земли, представляет собой комбинацию из этапов Таурус пусковых установок и ракет Минитмен, отсюда и название. Первые две ступени взяты из Minuteman II ; верхние ступени - это Orion 50XL и 38. Из-за использования избыточных военных ракетных двигателей он используется только для полезных нагрузок, спонсируемых правительством США. [ почему? ]

Третий автомобиль получил название Minotaur IV, несмотря на то, что в нем нет ступеней Minuteman. Он состоит из отремонтированного MX с добавлением Orion 38 в качестве четвертой ступени.

Гиперзвуковые испытательные аппараты NASA X-43A были усилены первыми ступенями Pegasus. Верхние ступени были заменены на открытых моделей ГПВРД Приведено автомобиля. Ступени Orion увеличили X-43 до его скорости зажигания и высоты и были отброшены. После запуска ГПВРД и сбора данных о полете испытательные машины также упали в Тихий океан.

Самая многочисленная производная Pegasus - это ускоритель для перехватчика наземной защиты на средней дистанции (GBMD), в основном вертикальный (шахтный) запускаемый Pegasus без крыла и оперения, и с первой ступенью, модифицированной добавлением вектора тяги (TVC). система.

Статистика запуска [ править ]

Конфигурации ракет [ править ]

1
2
3
4
5
6
1990 г.
1995 г.
2000 г.
2005 г.
2010 г.
2015 г.
  •   Стандарт
  •   XL
  •   Гибридный

Запустить сайты [ править ]

1
2
3
4
5
6
1990 г.
1995 г.
2000 г.
2005 г.
2010 г.
2015 г.
  •   Эдвардс AFB
  •   Космический центр Кеннеди
  •   мыс Канаверал
  •   Ванденберг
  •   База Aerea de Gando
  •   Уоллопс Летный Центр
  •   Атолл Кваджалейн

Результаты запуска [ править ]

1
2
3
4
5
6
1990 г.
1995 г.
2000 г.
2005 г.
2010 г.
2015 г.
  •   Отказ
  •   Частичный отказ
  •   Успех
  •   Планируется

Самолет-перевозчик [ править ]

1
2
3
4
5
6
1990 г.
1995 г.
2000 г.
2005 г.
2010 г.
2015 г.
  •   В-52
  •   L-1011

История запуска [ править ]

С 1990 по 2019 год Pegasus совершил 44 вылета. [10]

Запланированные запуски [ править ]

Ошибки при запуске [ править ]

  • Рейс F-6, 27 июня 1994 г .: Аппарат потерял управление через 35 секунд полета, нисходящий канал телеметрии потерял 38 секунд полета, безопасность по дальности приказала прекратить полет через 39 секунд полета. Вероятной причиной потери управления было неправильное аэродинамическое моделирование более длинной (XL) версии, полет которой был первым. На борту «Пегаса» находился спутник Программы космических испытаний Министерства обороны США - Платформа космических испытаний, миссия 1 (ЭТАП-1).
  • Полет F-9, 22 июня 1995 г .: Межступенчатое кольцо между 1-й и 2-й ступенями не разделилось, что ограничивало движение сопла 2-й ступени. В результате ракета отклонилась от намеченной траектории и в конечном итоге была уничтожена из-за безопасности дальности. На борту «Пегаса» находился спутник программы космических испытаний Министерства обороны США - Платформа космических испытаний, миссия 3 (STEP-3).
  • Рейс F-14, 4 ноября 1996 г .: Не удалось разделить полезную нагрузку из-за разряженной батареи, предназначенной для запуска поджигателя разделения. Вероятной причиной было повреждение аккумулятора во время запуска.

Частичные успехи [ править ]

  • Полет F-2, 17 июля 1991 г .: Неисправная пиротехническая система привела к отклонению ракеты от курса во время отделения 1-й ступени, в результате чего из-за беспорядочных маневров ракета не вышла на правильную орбиту, и срок службы, запланированный на 3 года, был сокращен. сокращено до 6 месяцев [31]
  • Полет F-5, 19 мая 1994 г .: Ошибка программного обеспечения навигации привела к преждевременному отключению верхней ступени HAPS, в результате чего орбита оказалась ниже запланированной. На борту «Пегаса» находился спутник Программы космических испытаний Министерства обороны США - Платформа космических испытаний, миссия 2 (STEP-2).

См. Также [ править ]

  • Воздушный запуск на орбиту
  • Сравнение семейств орбитальных ракет-носителей
  • Сравнение орбитальных систем запуска
  • Пегас II (ракета)

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c «Руководство пользователя Pegasus» (PDF) . orbitalatk.com. Октябрь 2015. Архивировано из оригинального ( PDF ) 13 января 2016 года.
  2. ^ "Ракета Пегас" . Northrop Grumman . Проверено 28 июля 2020 .
  3. ^ Браун, Стюарт (май 1989 г.), "Winging it into Space" , Popular Science , Bonnier Corporation , p. 128, ISSN 0161-7370 , проверено 27 июня 2013 г. 
  4. Томпсон, Дэвид (2007), Приключение начинается - первые 25 лет Orbital, Orbital Sciences Corporation
  5. ^ Мозье, Марти; Харрис, Гэри; Ричардс, Боб; Ровнер, Дэн; Кэрролл, Брент (1990). "Результаты полета первой миссии Пегаса" . Материалы 4-й конференции AIAA / USU по малым спутникам .
  6. ^ Rebecca Hackler (3 июня 2013). "Проект устной истории космического центра НАСА им. Джонсона, коммерческий отдел программы экипажа и грузов отредактировал стенограмму устной истории" . НАСА.
  7. ^ "startrek.com" . startrek.com .
  8. ^ НАСА рассматривает доступ в космос после второй неудачи Пегаса
  9. Пегас цепляется за свой спутник .
  10. ^ a b "История миссии Пегаса" (PDF) . Northrop Grumman.
  11. ^ https://www.northropgrumman.com/Capabilities/Pegasus/Pages/Pegasus-Missions.aspx
  12. ^ a b «НАСА награждает контракт на оказание услуг по запуску ионосферного исследователя связи» . НАСА.
  13. Кларк, Стивен (8 июля 2019 г.). «SpaceX выигрывает контракт НАСА на запуск рентгеновского телескопа на повторно используемой ракете» . Космический полет сейчас . Проверено 10 июля 2019 .
  14. ^ https://spaceflightnow.com/2019/10/10/rockets-purchased-by-stratolaunch-back-under-northrop-grumman-control/
  15. ^ Фауст, Джефф (6 октября 2016). «Стратоланч для запуска ракет« Пегас »» . SpaceNews . Проверено 7 июня 2018 года .
  16. ^ Barron Beneski (6 декабря 2011). «Письмо:« Безоговорочный успех »продает Пегас шорт» . Космические новости.
  17. ^ a b «Руководство пользователя Pegasus Payload» (PDF) . Northrop Grumman . Сентябрь 2020. С. 111–113.
  18. ^ а б ЕКА. «AIM (Аэрономия льда в мезосфере)» . Проверено 31 марта 2020 года .
  19. ^ а б ЕКА. «C / NOFS (Система прогнозирования сбоев связи / навигации)» . Проверено 31 марта 2020 года .
  20. ^ "IBEX - eoPortal Directory - спутниковые миссии" . directory.eoportal.org . Проверено 31 марта 2020 .
  21. ^ "Ядерная спектроскопическая матрица телескопов, или NuSTAR" (PDF) . Июнь 2012 . Проверено 16 июня 2012 года .
  22. ^ "NuSTA" (PDF) . Декабрь 2010. Архивировано из оригинального (PDF) 17 июля 2011 года.
  23. ^ «Сводный график запуска НАСА» . НАСА. 2013-05-14.
  24. ^ a b «Покрытие запуска IRIS» . НАСА. 27 июня 2013 г.
  25. ^ "НАСА запускает награду за ракету" Пегас "компании Orbital" . Орбитальный пресс-релиз. 1 апреля 2014 г.
  26. ^ "Pegasus запускает созвездие CYGNSS после выпуска Stargazer" . NASASpaceFlight.com . 2016-12-15 . Проверено 29 марта 2020 .
  27. ^ Грэм, Уильям (15 декабря 2016 г.). «Pegasus запускает созвездие CYGNSS после релиза Stargazer» . NASASpaceFlight . Проверено 16 декабря +2016 .
  28. ^ Кларк, Стивен. «Запуск ионосферного зонда НАСА отложен для изучения проблемы ракеты - Spaceflight Now» . Проверено 29 марта 2020 .
  29. ^ а б «ЗНАЧОК Быстрые факты» . icon.ssl.berkeley.edu . Проверено 29 марта 2020 .
  30. Гебхардт, Крис (11 октября 2019 г.). «Миссия НАСА ICON запускается на ракете Northrop Grumman Pegasus XL» . NASASpaceFlight . Проверено 11 октября 2019 года .
  31. ^ Международное справочное руководство по космическим стартовым системам, четвертое издание, стр. 290, ISBN 1-56347-591-X 

Внешние ссылки [ править ]

  • Веб-сайт Pegasus / ICON в Northrop Grumman
  • Пегас в энциклопедии астронавтики
  • Ракета Pegasus XL