stringtranslate.com

Черная стрела

«Черная стрела» , официальное название «ЧЕРНАЯ СТРЕЛА» , [3] — британская одноразовая система запуска спутников .

«Черная стрела» возникла в результате исследований Королевским авиастроительным заводом ракет-носителей на основе более ранней ракеты «Черный рыцарь» ; [4] Проект был одобрен британским правительством в конце 1964 года. Разработка Black Arrow в основном осуществлялась генеральным подрядчиком, британской аэрокосмической компанией Saunders-Roe , а позднее в результате слияния была предпринята Westland Aircraft . И двигатели первой, и второй ступени производились компанией Bristol Siddeley на своем заводе в Ансти , Уорикшир . Сборка первой и второй ступеней осуществлялась в Ист-Каусе на острове Уайт . После изготовления каждая машина Black Arrow была доставлена ​​на корабле в Австралию перед запуском с полигона RAAF Woomera Range Complex .

«Черная стрела» представляла собой трехступенчатую ракету, питавшуюся парафином РП-1 (керосином) и перекисью высокой пробы , концентрированной формой перекиси водорода (85% перекиси водорода + 15% воды). [5] В то время как первые две ступени имели вектор тяги для обеспечения управления ориентацией, [4] третья ступень не имела системы управления ориентацией и вместо этого полагалась на стабилизацию вращения вместе с системой управления реакцией . Первая ступень была специально разработана для совместимости с Blue Streak , а также для взаимозаменяемости с Coralie . [2] Кроме того, было предложено несколько модификаций Black Arrow для увеличения грузоподъемности.

Всего с 1969 по 1971 год было выполнено четыре запуска Black Arrow, первые два были демонстрационными полетами для проверки возможностей ракеты-носителя. Хотя первый и третий полеты закончились неудачей, второй и четвертый полеты прошли успешно. Последний полет «Черной стрелы» вывел спутник Просперо на низкую околоземную орбиту , что сделало его первым и единственным успешным орбитальным запуском, проведенным Соединенным Королевством. [2] Британские официальные лица решили прекратить программу в пользу использования вместо нее американских ракет Scout , поскольку Министерство обороны посчитало, что этот вариант дешевле, чем продолжение использования Black Arrow. [6] Последняя «Черная стрела», которая так и не полетела, сохранилась нетронутой в Музее науки в Лондоне вместе с запасным спутником «Просперо» .

Разработка

«Черная стрела » возникла из предложения Королевского авиастроительного предприятия о ракете, способной вывести полезную нагрузку массой 317 фунтов (144 кг) на низкую околоземную орбиту [ необходимы высота и наклонение ] для тестирования систем, предназначенных для более крупных космических кораблей. [7] Осенью 1964 года программа была одобрена консервативным министром авиации Джулианом Эмери . [8] Затем, после всеобщих выборов в октябре, новое лейбористское правительство приостановило реализацию проекта, чтобы сократить расходы. [9] После очередных выборов британское правительство одобрило продолжение программы с некоторыми изменениями, включая сокращение программы испытаний с пяти до трёх запусков. Первый запуск был назначен на 1968 год. [10] [11]

Первоначальная разработка велась британским производителем аэрокосмической техники Saunders-Roe , который в 1964 году объединился с Westland Aircraft. [12] Впоследствии Westland была генеральным подрядчиком Black Arrow и собирала первую и вторую ступени в Ист-Каусе на острове Уайт. , позже испытывая ракеты с 1950-х годов вплоть до запуска ракеты 28 октября 1971 года. [13] Британский специалист по силовым установкам Бристоль Сиддели производил двигатели первой и второй ступеней на заводе в Ансти , Уорикшир . [14] Двигатели прошли испытательный запуск на заводе перед отправкой на остров Уайт, где они были интегрированы в ракету, а двигатели первой ступени снова были запущены в Хай-Дауне . [15] Компания Bristol Aerojet производила третью ступень в Сомерсете , а Центр исследований и разработок взрывчатых веществ производил твердое топливо в Уолтем-Эбби , Эссекс . [4] Компания Rocket Propulsion Estate , расположенная в Уэсткотте , Бакингемшир , отвечала за проектирование и интеграцию сцены. [4] [16]

Большинство технологий и систем, использованных на «Черной стреле», уже были разработаны или проверены в полете на ракете «Черный рыцарь» или ракете «Синяя сталь» . [4] Black Arrow была разработана для повторного использования как можно большего количества технологий из более ранних программ, чтобы снизить затраты и упростить процесс разработки. [17] Многие старшие сотрудники программы «Черный рыцарь» перешли непосредственно в «Черную стрелу», в том числе главный ученый-ракетчик Рой Доммет , главный инженер-конструктор Рэй Уилер и заместитель главного инженера Джон Андервуд. [18] Несмотря на эти усилия, программа столкнулась с большими трудностями и большими затратами, чем первоначально предполагалось. [19] Этот результат был в немалой степени обусловлен строгим бюджетом, который был предоставлен правительством в размере 3 миллионов фунтов стерлингов в год. [11] [20]

Название «Черная стрела» произошло от политики Министерства снабжения по присвоению обозначений, состоящих из цвета и существительного, неофициально известных как « Радужные коды» , исследовательским программам, проводимым Вооруженными силами . [3] [21] Несмотря на такое соглашение об именах, программа официально считалась гражданским предприятием. [22] Ее неофициально прозвали «Помадной ракетой», так как обтекатель, окрашенный в ярко-красный цвет для наглядности, делал ракету похожей на тюбик помады . [23]

Транспортное средство

Схема в разрезе, показывающая расположение баков с топливом и окислителем, двигателей и третьей ступени внутри обтекателя.

«Черная стрела» была относительно компактной ракетой-носителем, особенно тонкой, а также, возможно, самой короткой ракетой, когда-либо выводившей спутник на орбиту. [24] Первая и вторая ступени «Черной стрелы» питались парафином RP-1 (керосином), сожженным с использованием перекиси с высоким содержанием проб в качестве окислителя . [5] [25] Поскольку оптимальное соотношение смеси составляло около 7, требовался бак окислителя большего размера по сравнению со многими современными пусковыми системами. [26] Баки с окислителем были расположены под топливными баками, следуя практике размещения более плотного топлива вверху, чтобы переместить центр тяжести выше и сделать ракету более устойчивой в полете, [27] и, следовательно, легче. контролировать. [4] Эта схема была впервые использована в Германии и США, тогда как в Советском Союзе баки с окислителем размещались над топливными баками, что облегчало заполнение нижнего бака в первую очередь. [28]

Вектор тяги использовался для обеспечения ориентации на первых двух ступенях. [4] Восемь камер сгорания первой ступени были расположены парами, которые могли вращаться в любом направлении вдоль одной оси. [4] Две пары были расположены перпендикулярно двум другим, и когда все четыре пары использовались вместе, они обеспечивали контроль крена, тангажа и рыскания . [4] Вторая ступень имела две камеры сгорания, которые могли вращаться по двум осям, обеспечивая одинаковый уровень управления. На этапе выбега после отключения второй ступени ракета управлялась системой управления реакцией . [4] Третья ступень не имела системы ориентации и вместо этого была стабилизирована по вращению . [2] Используемая система наведения была заимствована из списанного бомбардировщика BAC TSR-2 . [24]

Первая ступень была оснащена одним двигателем Gamma 8 , который работал 127 секунд. [2] Gamma 8 представлял собой восьмикамерный двигатель, созданный на основе двигателя Gamma 301, использовавшегося на Black Knight. [29] Его длина составляла 6,9 метра (23 фута), а диаметр - 2 метра (6 футов 7 дюймов), такой же диаметр, как у французской Корали . [2] Корали использовалась в качестве второй ступени ракеты Европа , и решение придать Черной Стреле того же диаметра, что и Корали, было принято для того, чтобы сделать ее совместимой с Blue Streak , которая использовалась в качестве первой ступени Европы. [30] Это позволило бы увеличить грузоподъемность «Черной стрелы», а также позволило бы Британии использовать первую ступень «Черной стрелы» в качестве резервной для «Корали». [31] По этой причине все размеры в исходной спецификации были указаны в британских единицах , за исключением диаметра первой ступени, который был указан в метрических единицах . [30]

Первая и вторая ступени были соединены межступенчатой ​​конструкцией , содержащей четыре двигателя разделения и контроля незаполненного объема Siskin IB , которые отделялись и воспламенялись через семь секунд после отключения первой ступени. [4] [32] Промежуточная ступень отделилась от второй ступени шестью секундами позже. Вторая ступень длиной 2,9 метра (9 футов 6 дюймов) и диаметром 1,37 метра (4 фута 6 дюймов) была оснащена двухкамерным двигателем Gamma 2 [33] , который загорелся вскоре после отделения двигателей, и продолжал гореть 123 секунды. [2] Через три минуты после запуска, во время горения второй ступени, обтекатель полезной нагрузки отделился. [2]

Первые две ступени и открытый обтекатель полезной нагрузки R4 выставлены в Музее науки в Лондоне.

Примерно на 257 секунде полета вторая ступень отключилась, и ракета вошла в фазу выбега к апогею . [2] Сразу после отключения система ориентации второй ступени оказалась под давлением. Во время движения правильная ориентация для отделения третьей ступени поддерживалась с помощью системы ориентации. [2] К концу периода выбега третья ступень была раскручена до скорости 3 герц (180 об/мин) с помощью шести ракет Imp. [2] Через пять секунд третья ступень отделилась, [4] и после еще десяти секунд движения по инерции она загорелась. Третьей ступенью был твердотопливный ракетный двигатель Waxwing , который работал 55 секунд. [2]

Спустя чуть более минуты после того, как третья ступень сгорела, полезная нагрузка была освобождена, и газогенераторы были использованы для раздвигания космического корабля и отработанной верхней ступени. [2] Задержка между выгоранием и отделением была призвана снизить риск повторного контакта верхней ступени с полезной нагрузкой из-за остаточной тяги. Несмотря на это, после отделения космического корабля при запуске R3 разгонный блок столкнулся со спутником Просперо [2] , повредив одну из антенн связи космического корабля. [34] Несмотря на это, космический корабль все же смог успешно выполнить свою миссию. [34] При запуске R3 подъем занял 710 секунд (11,8 минуты) от старта до отделения космического корабля. [2]

Хотя ни один из них так и не был построен, также было предложено несколько модификаций Black Arrow, обычно ориентированных на увеличение его грузоподъемности. [35] В своей стандартной конфигурации «Черная стрела» не была способна запускать некоторые современные спутники на высоту, достаточную для достижения геостационарной орбиты . [36] Соответственно, одно из предложений заключалось в том, чтобы добавить к первой ступени в качестве ракет-носителей восемь твердотопливных ракетных двигателей Raven из программы Skylark . [4] Другое предложение заключалось в установке всей ракеты на ракету Blue Streak, [37] [38] , а третье предложение включало замену двигателей «Гамма» на более мощные «Ларч» . [4]

Запускает

Цветовая схема, используемая на всех рейсах, кроме R0, с полосами на первой ступени для определения угла крена и цветным обтекателем для улучшения видимости.

Четыре «Черных стрелы» были запущены в период с 1969 по 1971 год. [39] Первые два запуска были демонстрационными полетами с третьими ступенями линкора и стандартной полезной нагрузкой. Во время первого полета из-за неисправности электрической системы пара камер сгорания первой ступени стала поворачиваться вперед и назад. [40] Прежде чем покинуть стартовую площадку, ракета катилась хаотично и примерно через минуту начала распадаться. После того как двигатель первой ступени вышел из строя и ракета начала падать обратно на землю, она была уничтожена дальнобойщиком . [41] [42] Эта первоначальная неудача стала значительным ударом по программе, особенно потому, что не было достаточных финансовых резервов для размещения второго неудачного запуска. Вторая машина Black Arrow была возвращена в Великобританию для проверки и ремонта перед следующим запуском. [43]

Второй запуск, осуществленный 4 марта 1970 года, оказался полностью успешным. [43] 2 сентября 1970 года состоялся третий запуск «Черной стрелы»; это был первый полноценный запуск, а также первая попытка Великобритании запустить спутник. Этот запуск не удался из-за утечки в системе наддува окислителя второй ступени, что привело к ее преждевременному отключению. Третья ступень сработала, но ракета не достигла орбиты и снова вошла в атмосферу над заливом Карпентария . [44] После третьего запуска был проведен обширный анализ программы, который установил, что конструкция «Черной стрелы» не имеет фундаментальных недостатков и что требуются лишь незначительные модификации. [45]

Четвертый запуск, осуществленный 28 октября 1971 года, успешно вывел на орбиту спутник «Просперо» (до миссии R2 он назывался «Пак»), что сделало Соединенное Королевство шестой страной , выведшей спутник на орбиту с помощью ракеты-носителя собственной разработки. Спутник, также известный как X-3, был назван Просперо в честь персонажа Просперо из шекспировской «Бури» . Название было выбрано как отсылка к событиям пьесы, в которых колдун Просперо отказывается от своих сил. [46] До отмены программы «Черная стрела» спутник должен был быть назван в честь Пака из «Сна в летнюю ночь» . [5]

Все четыре запуска были проведены из стартовой зоны 5B на полигоне RAAF Woomera в Австралии, который ранее использовался в качестве испытательного полигона для ракеты Black Knight . [47] В ходе программы развития также рассматривались стартовые площадки на Барбадосе , Уисте и Норфолке . Пусковые площадки в Уисте и Норфолке были отвергнуты, поскольку первая была слишком удалена, при этом существовал риск того, что ракета, запущенная со второй, может уронить отработавшие ступени на нефтяную вышку в Северном море . [24] [48]

Отмена

Black Arrow R4 выставлена ​​в Музее науки с отделенными ступенями и обтекателем, а также запасной частью спутника Просперо.

Государственный министр торговли и промышленности Фредерик Корфилд объявил об отмене проекта «Черная стрела» в Палате общин 29 июля 1971 года. [50] [45] Вместо этого Британия сосредоточит свою космическую деятельность на создании спутников и будет полагаться на иностранные Вместо этого ракеты-носители. [51] Поскольку ракета Р3 уже была доставлена ​​на стартовую площадку, а вторая ступень прибыла тремя днями ранее, разрешение на ее запуск было дано. [2]

Программа была отменена по экономическим соображениям, поскольку в Минобороны решили, что для будущих пусков будет дешевле использовать американскую ракету Scout, имевшую аналогичную грузоподъемность. [6] [52] [53] До отмены проекта «Черная стрела» НАСА предлагало бесплатно запускать британские полезные нагрузки; однако это предложение было отозвано после решения об отмене Black Arrow. [2]

Последней завершенной «Черной стрелой» был R4, который не летал и хранится в Музее науки в Лондоне вместе с запасным модулем для спутника Просперо . [54] [55] Точная копия ракеты «Черная стрела» стоит в Ракетном парке в Вумере. Кроме того, останки первой ступени Black Arrow R3 были обнаружены на животноводческой станции Анна-Крик и выставлены в Мемориальном парке Уильям-Крик . [56] Из-за повреждений, вызванных погодными условиями и вандализмом, первая ступень была возвращена Соединенному Королевству по инициативе Скайроры по сохранению артефакта. [57] Он был выставлен в Пеникуике , Шотландия, в начале 2019 года; с 2021 года ракета передана в аренду Трастовому музею авиационных наук Фарнборо до 2024 года. [58]

Первая ступень Black Arrow R3, выставленная в Уильям-Крик после ее возвращения на Землю.

Стартовые комплексы в Вумере были снесены в течение года после последнего полета, [4] и половина инженеров, работавших над программой, были уволены. [41] Спутник X-4 , который был готов к запуску с помощью Black Arrow R4, в конечном итоге был запущен 9 марта 1974 года американской ракетой Scout D-1, летевшей со стартового комплекса 5 на базе ВВС Ванденберг в Калифорнии. . [59]

По состоянию на 2022 год Великобритания является единственной страной, которая успешно разработала, а затем отказалась от возможности запуска спутников. [60] Все остальные страны, разработавшие такой потенциал, сохранили его либо посредством своей собственной космической программы, либо, как в случае Франции, благодаря участию в программе «Ариан» . [60]

Смотрите также

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Черной стрелой .

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ abcdefgh Уэйд, Марк. "Черная стрела". Энциклопедия космонавтики. Архивировано из оригинала 6 декабря 2007 года . Проверено 9 марта 2009 г.
  2. ^ abcdefghijklmnopqrs Hill 2006, [ необходима страница ] .
  3. ^ Аб Гибсон и Баттлер 2007, [ необходима страница ] .
  4. ^ abcdefghijklmnop Millard 2001, [ необходима страница ] .
  5. ^ abc «Британская космическая гонка». Сдвиг времени . Би-би-си . BBC Четыре .
  6. ^ ab Hill, CN «Отмена Black Arrow». Космическая Великобритания. Архивировано из оригинала 7 июня 2009 года . Проверено 29 марта 2009 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  7. ^ Хилл 2006, с. 188.
  8. ^ Хилл 2006, с. 227.
  9. ^ «Сессия 4». Черная стрела: британское ракетостроение и холодная война . Музей науки. Архивировано из оригинала 25 октября 2007 года . Проверено 9 марта 2009 г.
  10. ^ «Сессия 5». Черная стрела: британское ракетостроение и холодная война . Музей науки. Архивировано из оригинала 7 июня 2007 года . Проверено 9 марта 2009 г.
  11. ^ аб Харви 2003, с. 84.
  12. ^ Хилл 2006, стр. 22, 193.
  13. ^ «ВИДЕО На острове Уайт исполняется 50 лет со дня исторической ракетной программы космической гонки» . Пресса округа Остров Уайт . Проверено 21 февраля 2022 г.
  14. ^ Хилл 2006, стр. 29-30.
  15. ^ Рис, Билл. «Высоко вниз, остров Уайт». Хенгистбери-Хед: Введение. Архивировано из оригинала 24 июля 2009 года . Проверено 9 марта 2009 г.
  16. ^ Харви 2003, с. 20.
  17. ^ Харви 2003, с. 37.
  18. ^ Одно шоу . 5 августа 2009 г., 17 минут. BBC One .
  19. ^ Хилл 2006, с. 213.
  20. ^ Хилл 2006, с. 52.
  21. ^ Хилл 2006, с. 16.
  22. ^ Хилл 2006, стр. 16, 197.
  23. ↑ Шиллито, Пол (8 октября 2017 г.). «Черная стрела: ракета-помада - очень британская космическая программа». Любопытный дроид . Проверено 14 июня 2023 г.
  24. ^ abc Харви 2003, с. 86.
  25. ^ Харви 2003, стр. 84-86.
  26. ^ Уэйд, Марк. «H2O2/Керосин». Энциклопедия космонавтики. Архивировано из оригинала 22 октября 2009 года . Проверено 29 июля 2009 г.
  27. ^ «Ракетная стабильность». www.grc.nasa.gov .
  28. ^ Уэйд, Марк. «Союз». Энциклопедия космонавтики. Архивировано из оригинала 7 января 2010 года . Проверено 29 июля 2009 г.
  29. ^ Хилл 2006, с. 38.
  30. ^ ab Hill 2006, стр. 131.
  31. ^ Хилл, CN "BA Секция". Космическая Великобритания. Архивировано из оригинала 2 января 2008 года . Проверено 8 марта 2009 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  32. ^ Хилл, Китай, «Твердотопливные двигатели». Космическая Великобритания. Архивировано из оригинала 18 января 2005 года . Проверено 29 июля 2009 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  33. ^ "Двигатель Гамма 2" . Королевский авиастроительный завод «Черная стрела» в разрезе . Воздушное пространство. Архивировано из оригинала 31 января 2009 года . Проверено 4 марта 2009 г.
  34. ^ Аб Паркин, LW (апрель 1975 г.). «Работа Черной Стрелы при запуске спутника Просперо». Журнал Британского межпланетного общества . 28 : 263. Бибкод : 1975JBIS...28..263P.
  35. ^ Хилл 2006, с. 189.
  36. ^ Хилл 2006, стр. 127, 202.
  37. ^ Хилл 2006, стр. 131-132, 232.
  38. ^ Харви 2003, с. 38.
  39. ^ Харви 2003, стр. 86-89.
  40. ^ Харланд и Лоренц 2006, стр. 97-98.
  41. ^ abc Стрейси, Мэтью; Майерскоу, Джо. Однажды у нас была ракета (документальный фильм). Space.co.uk. Архивировано из оригинала (flv) 14 февраля 2009 года . Проверено 9 марта 2009 г.
  42. ^ Харви 2003, стр. 86-87.
  43. ^ аб Харви 2003, с. 87.
  44. ^ Хилл, штат Коннектикут, "Черная стрела". SpaceUK. Архивировано из оригинала 25 декабря 2007 года . Проверено 9 марта 2009 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  45. ^ аб Харви 2003, с. 88.
  46. ^ О'Брайен, Стивен. "Черная стрела". Британия в космосе. Архивировано из оригинала 29 августа 2009 года . Проверено 9 марта 2009 г.
  47. ^ Хилл 2006, с. 13.
  48. ^ Хилл, CN «Северное море». Черная стрела . SpaceUK. Архивировано из оригинала 23 декабря 2007 года . Проверено 9 марта 2009 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  49. ^ аб Кроу, Коннектикут (5 ноября 1971 г.). «Информация, предоставленная в соответствии с резолюцией 1721 B (XVI) Генеральной Ассамблеи государствами, запускающими объекты на орбиту или за ее пределы». Комитет по мирному использованию космического пространства . Объединенные Нации . Архивировано из оригинала (pdf) 28 сентября 2011 года . Проверено 14 марта 2009 г.
  50. ^ Хилл 2006, с. 14.
  51. ^ Харви 2003, стр. 90-91.
  52. ^ Харви 2003, с. 90.
  53. ^ Хилл 2006, с. 340.
  54. ^ "Ракета-носитель Black Arrow R4, 1971" . Музей науки . Проверено 5 мая 2020 г.
  55. ^ Харви 2003, с. 89.
  56. ^ О'Брайен, Стивен. «Архив изображений». Британия в космосе. Архивировано из оригинала 12 августа 2005 года . Проверено 9 марта 2009 г.
  57. ^ «Черная стрела: Британская космическая ракета возвращается домой из Австралии» . Новости BBC . 21 января 2019 года . Проверено 21 января 2019 г.
  58. ^ "История британской ракетной программы Black Arrow" . Скирора . 26 мая 2021 г. Проверено 19 июля 2021 г.
  59. ^ Уэйд, Марк. «Разведчик». Энциклопедия космонавтики. Архивировано из оригинала 27 апреля 2009 года . Проверено 9 марта 2008 г.
  60. ^ Аб Уилер, Брайан (12 января 2004 г.). «Первые британские пионеры космоса». Журнал . Новости BBC онлайн. Архивировано из оригинала 12 октября 2007 года . Проверено 9 марта 2009 г.

Библиография

Внешние ссылки