Pegasus — это многоступенчатая ракета воздушного базирования, разработанная Orbital Sciences Corporation (OSC), а затем построенная и запущенная Northrop Grumman . Pegasus — первая в мире частная орбитальная ракета-носитель. [2] [3] Способная выводить небольшие полезные грузы весом до 443 кг (977 фунтов) на низкую околоземную орбиту , Pegasus впервые полетел в 1990 году и оставался активным по состоянию на 2021 год . Ракета состоит из трех твердотопливных ступеней и дополнительной монотопливной четвертой ступени. Pegasus отделяется от своего самолета-носителя на высоте примерно 12 000 м (39 000 футов) с помощью крыла первой ступени и хвоста для обеспечения подъемной силы и управления высотой в атмосфере. Первая ступень не имеет системы управления вектором тяги (TVC). [4][update]
Pegasus был разработан командой под руководством Антонио Элиаса. [5] Три твердотопливных двигателя Orion 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, изначально разработанных для прекращенной программы USAF Small ICBM. Конструкции крыла и стабилизаторов были разработаны Бертом Рутаном и его компанией Scaled Composites , которая изготовила их для Orbital.
Начатый весной 1987 года, [6] проект разработки финансировался Orbital Sciences Corporation и Hercules Aerospace и не получал государственного финансирования. Государственное финансирование было получено для поддержки эксплуатационных испытаний. [7] НАСА предоставило использование самолета-носителя B-52 на основе возмещения затрат во время разработки (испытания на переноску в заложниках) и первых нескольких полетов. Два внутренних проекта Orbital, созвездие связи Orbcomm и спутники наблюдения OrbView , выступили в качестве основных клиентов, чтобы помочь оправдать частное финансирование. [8]
Не было никаких испытательных запусков Pegasus до первого рабочего запуска 5 апреля 1990 года с летчиком-испытателем NASA и бывшим астронавтом Гордоном Фуллертоном в качестве командира самолета-носителя. Первоначально в качестве самолета-носителя служил принадлежащий NASA B-52 Stratofortress NB-008 . К 1994 году Orbital перешла на свой « Stargazer » L-1011 , переделанный авиалайнер, который ранее принадлежал Air Canada . Название «Stargazer» является данью уважения к телесериалу «Звездный путь: Следующее поколение» : персонаж Жан-Люк Пикар был капитаном корабля под названием «Stargazer» до событий сериала, а его первый офицер Уильям Райкер когда-то служил на борту корабля под названием «Pegasus» . [9]
За время своей истории из 45 запусков программа Pegasus имела три неудачных миссии (STEP-1, STEP-2 и HETI/SAC-B) и две частичные неудачи (USAF Microsat и STEP-2), за которыми последовали 30 последовательных успешных полетов с общим показателем успешности программы 89 процентов. [10] Первая частичная неудача 17 июля 1991 года привела к тому, что семь микроспутников USAF были доставлены на более низкую, чем планировалось, орбиту, что значительно сократило срок службы миссии. Последняя неудача миссии 4 ноября 1996 года привела к потере спутника идентификации гамма-всплесков HETE ( High Energy Transient Explorer ). [11]
Pegasus XL, представленный в 1994 году, имеет удлиненные ступени для повышения производительности полезной нагрузки. [12] В Pegasus XL первая и вторая ступени удлинены до Orion 50SXL и Orion 50XL соответственно. Более высокие ступени не изменились; летные операции аналогичны. Крыло немного усилено, чтобы выдерживать больший вес. Стандартный Pegasus был снят с производства; Pegasus XL все еще активен по состоянию на 2019 год. Pegasus выполнил 44 миссии в обеих конфигурациях, запустив 91 спутник по состоянию на 12 октября 2019 года. [13] [14]
Двойные полезные нагрузки могут быть запущены с контейнером, который закрывает нижний космический аппарат и монтирует верхний космический аппарат. Верхний космический аппарат раскрывается, контейнер открывается, затем нижний космический аппарат отделяется от адаптера третьей ступени. Поскольку обтекатель не меняется по соображениям стоимости и аэродинамики, каждый из двух полезных нагрузок должен быть относительно компактным. Другие многоспутниковые запуски включают конфигурации «самоукладывания», такие как космический аппарат ORBCOMM.
За работу по созданию ракеты команда Pegasus под руководством Антонио Элиаса была награждена в 1991 году Национальной медалью за технологии президентом США Джорджем Бушем-старшим.
Первоначальная предложенная цена запуска составляла 6 миллионов долларов США без опций или маневренной ступени HAPS (Hydrazine Auxiliary Propulsion System). С расширением до Pegasus XL и соответствующими улучшениями в аппарате базовые цены выросли. Кроме того, клиенты обычно приобретают дополнительные услуги, такие как дополнительное тестирование, проектирование и анализ, а также поддержку на стартовой площадке. [15]
По состоянию на 2015 год, последняя закупка Pegasus XL — запланированный на июнь 2017 года запуск миссии NASA Ionospheric Connection Explorer (ICON) — имела общую стоимость 56,3 млн долларов США, которая, как отмечает NASA, включает «твердо фиксированные расходы на обслуживание запуска, обработку космического аппарата, интеграцию полезной нагрузки, отслеживание, данные и телеметрию, а также другие требования по поддержке запуска». [15] Ряд технических проблем задержал этот запуск, который, наконец, состоялся 11 октября 2019 года.
В июле 2019 года было объявлено, что Northrop Grumman проиграла SpaceX контракт на запуск спутника Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) . IXPE планировалось запустить с помощью ракеты Pegasus XL, и он был спроектирован таким образом, чтобы соответствовать ограничениям ракеты Pegasus XL. После того, как запуск IXPE был удален с ракеты Pegasus XL, в настоящее время (по состоянию на 12 октября 2019 года, после запуска ICON) не было объявлено о каких-либо космических запусках для ракеты Pegasus XL. Будущая (находящаяся в стадии разработки с 2019 года) миссия программы NASA Explorer Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere (PUNCH) планировалась к запуску с помощью Pegasus XL; но затем NASA решила объединить запуски PUNCH и другой миссии Explorer, Tandem Reconnection and Cusp Electrodynamics Reconnaissance Satellites (TRACERS) (также находящаяся в стадии разработки с 2019 года). Эти две космические миссии, состоящие в общей сложности из 6 спутников, должны быть запущены одной ракетой-носителем. Ожидается, что для этого двойного запуска будет выбрана более крупная пусковая установка. [16] В августе 2022 года NASA объявило, что 4 микроспутника созвездия PUNCH будут запущены в качестве совместных полезных нагрузок вместе со SPHEREx в апреле 2025 года на ракете SpaceX Falcon 9. [17] [18] Внутренняя стоимость запуска SpaceX для многоразовой ракеты Falcon 9 составляет менее 20 миллионов долларов, [19] при этом она имеет значительно большую грузоподъемность, поэтому кажется вероятным, что SpaceX сможет выгодно перебить цену Pegasus XL для большинства запусков спутников.
Northrop имеет в запасе один Pegasus XL. Компания ищет клиентов для этих ракет. Northrop не планирует снимать ракету Pegasus XL с вооружения с октября 2019 года. [20]
При запуске Pegasus самолет-носитель взлетает с взлетно-посадочной полосы с вспомогательными и проверочными сооружениями. К таким местам относятся Космический центр Кеннеди / Станция ВВС на мысе Канаверал , Флорида; База ВВС Ванденберг и Исследовательский центр полетов Драйдена , Калифорния ; Полетный комплекс Уоллопс , Вирджиния ; Кваджалейн в Тихом океане и Канарские острова в Атлантическом океане . Orbital предлагает запуски из Алькантары , Бразилия , но ни один из известных клиентов не выполнил ни одного.
Достигнув заданного времени, места и скорости посадки, самолет выпускает Pegasus. Через пять секунд свободного падения зажигается первая ступень, и транспортное средство поднимается по тангажу. 45-градусное треугольное крыло (из углеродного композита и двухклинового аэродинамического профиля) способствует подъему по тангажу и обеспечивает некоторую подъемную силу. Хвостовые стабилизаторы обеспечивают управление полетом первой ступени, поскольку двигатель Orion 50S не имеет сопла с вектором тяги .
Примерно через 1 минуту и 17 секунд двигатель Orion 50S сгорает. Ракета находится на высоте более 200 000 футов (61 км) и имеет гиперзвуковую скорость . Первая ступень отваливается, захватывая крыло и хвостовое оперение, а вторая ступень зажигается. Orion 50 горит примерно 1 минуту и 18 секунд. Управление ориентацией осуществляется за счет направления вектора тяги двигателя Orion 50 вокруг двух осей , тангажа и рыскания; управление креном обеспечивается азотными двигателями на третьей ступени. [ необходима цитата ]
На полпути полета второй ступени пусковая установка достигла высоты, близкой к вакууму. Обтекатель разделяется и отваливается, обнажая полезную нагрузку и третью ступень. После сгорания двигателя второй ступени стек движется по инерции до достижения подходящей точки на своей траектории в зависимости от миссии. Затем Orion 50 отбрасывается, и зажигается двигатель третьей ступени Orion 38. Он также имеет сопло с вектором тяги, которому помогают азотные двигатели для крена. Примерно через 64 секунды третья ступень сгорает. [ необходима цитата ]
Иногда добавляется четвертая ступень для большей высоты, более точной высоты или более сложных маневров. HAPS (Hydrazine Auxiliary Propulsion System) питается от трех перезапускаемых, монотопливных гидразиновых двигателей. Как и в случае с двойными запусками, HAPS врезается в фиксированный объем, доступный для полезной нагрузки. По крайней мере в одном случае космический корабль был построен вокруг HAPS.
Наведение осуществляется с помощью 32-битного компьютера и IMU . Дополнительную информацию дает GPS- приемник. Из-за воздушного запуска и подъемной силы крыла алгоритм полета первой ступени разработан индивидуально. Траектории второй и третьей ступени являются баллистическими , а их наведение выводится из алгоритма Space Shuttle. [ необходима цитата ]
Самолет-носитель (первоначально NASA B-52 , теперь L-1011 , принадлежащий Northrop Grumman) служит в качестве ускорителя для увеличения полезной нагрузки при меньших затратах. Высота 12 000 м (39 000 футов) составляет всего около 4% от высоты низкой околоземной орбиты, а дозвуковой самолет достигает лишь около 3% орбитальной скорости, однако, доставляя ракету-носитель на эту скорость и высоту, многоразовый самолет заменяет дорогостоящий ускоритель первой ступени.
В октябре 2016 года Orbital ATK объявила о партнерстве с Stratolaunch Systems для запуска ракет Pegasus-XL с гигантского космодрома Scaled Composites Stratolaunch , который мог бы запустить до трех ракет Pegasus-XL за один полет. [21]
Компоненты Pegasus также были основой других пусковых установок Orbital Sciences Corporation. [22] Ракета Taurus наземного базирования размещает ступени Pegasus и более крупный обтекатель на первой ступени Castor 120 , созданной на основе первой ступени ракеты MX Peacekeeper . Первоначальные запуски использовали отремонтированные первые ступени MX.
Minotaur I , также запускаемый с земли, представляет собой комбинацию ступеней от пусковых установок Taurus и ракет Minuteman, отсюда и название. Первые две ступени от Minuteman II ; верхние ступени — Orion 50XL и 38. Из-за использования излишков военных ракетных двигателей, он используется только для правительственных и спонсируемых правительством США полезных нагрузок. [ почему? ]
Третий автомобиль называется Minotaur IV, несмотря на то, что не содержит ступеней Minuteman. Он состоит из отремонтированного MX с Orion 38, добавленным в качестве четвертой ступени.
Гиперзвуковые испытательные аппараты NASA X-43A были разогнаны первыми ступенями Pegasus. Верхние ступени были заменены открытыми моделями аппарата с ГПВРД . Ступени Orion разогнали X-43 до его скорости зажигания и высоты, а затем были отброшены. После запуска ГПВРД и сбора данных о полете испытательные аппараты также упали в Тихий океан.
Наиболее многочисленной модификацией Pegasus является ускоритель для перехватчика наземной обороны на среднем участке траектории (GBMD), по сути представляющий собой вертикально запускаемый (шахтный) Pegasus без крыла и стабилизаторов, а также с первой ступенью, модифицированной путем добавления системы управления вектором тяги (TVC).
В период с 1990 по 2021 год Pegasus совершил 45 миссий. [13]
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
