Космический запуск национальной безопасности ( NSSL ) — это программа Космических сил США (USSF), призванная обеспечить доступ в космос для Министерства обороны США и других полезных нагрузок правительства США . Программой управляет Управление гарантированного доступа в космос (SSC/AA) Командования космических систем (SSC) Космических сил [1] в партнерстве с Национальным разведывательным управлением . [2]
Начавшаяся в 1994 году как программа запуска системы запуска Evolved Expendable Launch Vehicle , первоначальная цель программы заключалась в том, чтобы сделать правительственные космические запуски более доступными и надежными , что привело к разработке семейств Boeing Delta IV и Lockheed Martin Atlas V EELV. Они оставались основными ракетами-носителями для американских военных спутников , а позже к ним присоединился Falcon 9, разработанный SpaceX . [3] [4]
1 марта 2019 года название программы было изменено с EELV на «Космический запуск национальной безопасности» (NSSL), чтобы лучше отражать растущий рынок коммерческих запусков и меняющийся характер контрактов на запуск, включая потенциал многоразовых ракет-носителей. [5] [6]
Программа NSSL запускает самые ценные военные спутники страны; Контракты на запуск полезной нагрузки меньшей стоимости, например, в рамках Программы космических испытаний , заключаются с использованием различных методологий. [7]
ВВС США начали программу EELV в 1994 году после многих лет финансируемых государством исследований усовершенствованных систем и архитектуры. Целью было заменить устаревшие автомобили, включая Delta II , Atlas II и Titan IV . EELV должны были снизить затраты за счет использования стандартизированных обтекателей, транспортных средств с жидкостным сердечником , верхних ступеней и твердотопливных ракетных ускорителей . Шина стандартного интерфейса полезной нагрузки также была предложена как способ сэкономить деньги и повысить эффективность.
Снижение стоимости запусков и обеспечение национального доступа к космосу были двумя основными целями программы космических запусков/EELV ВВС США. [8] Некоторые из причин, по которым гарантированный доступ к космосу является приоритетом для Соединенных Штатов, изложены в Национальной президентской директиве № 40, которая гласит:
Доступ в космос через космические транспортные возможности США необходим для:
- разместить в космосе критически важные активы и возможности правительства США;
- своевременно наращивать возможности космического базирования в случае возросших оперативных потребностей или минимизировать сбои из-за сбоев на орбите спутников, неудачных запусков или преднамеренных действий против космических средств США;
- поддерживать правительственные и коммерческие полеты человека в космос.
Поэтому Соединенные Штаты должны поддерживать надежные, быстро реагирующие и устойчивые возможности космических транспортных средств США, чтобы обеспечить доступ в космос. [9]
Закупка ускорителей EELV для военных космических запусков должна была развиваться, чтобы более точно соответствовать коммерческой практике. [10] Первоначальные предложения поступили от четырех крупных оборонных подрядчиков: Lockheed Martin , Boeing , McDonnell Douglas и Alliant Techsystems . Каждая из заявок включала в себя множество концепций. Изначально компания Boeing предлагала использовать главный двигатель космического корабля RS-25 . [11]
В октябре 1998 года были заключены два первоначальных контракта на услуги по запуску (известные как «Купить 1»). Вместе с заключением двух соглашений о развитии общая сумма составила более 3 миллиардов долларов. [12] Боинг получил контракт на 19 из 28 запусков; Контракт на остальные девять получила компания Lockheed Martin. Компания Boeing получила за запуски 1,38 миллиарда долларов, а Lockheed Martin — 650 миллионов долларов. [13] Boeing и Lockheed Martin получили по 500 миллионов долларов США на заключительном этапе торгов. Компания Boeing разработала Delta IV на основе ускорителей Common Core и второй криогенной ступени Delta , а Lockheed Martin разработала Atlas V на основе ускорителей Common Core и верхней ступени Centaur . [12]
В 2003 году было обнаружено, что у Boeing имеются патентные документы Lockheed Martin. [14] ВВС США перенесли 7 запусков с Delta IV на Atlas V. [15] Чтобы положить конец судебным разбирательствам и конкуренции за ограниченный рынок, обе компании согласились создать совместное предприятие United Launch Alliance (ULA). [16] Каждая компания имеет 50% акций ULA. [17]
До 2012 года ВВС США продвигали еще одну программу, многоразовую бустерную систему и другие последующие технологии, и до начала 2012 года выдавали контракты на различные ее аспекты [18] , прежде чем программа была отменена в октябре 2012 года. [19] ]
В декабре 2012 года Министерство обороны объявило о повторном открытии рынка ракет-носителей класса EELV для конкуренции , разрешив ВВС США приступить к закупке «до» 36 ускорителей у ULA. При этом еще 14 ракет-носителей должны были быть закуплены на конкурсной основе начиная с 2015 г., а первые пуски должны были быть осуществлены в 2017 г. [20]
Тогда ВВС США подписали контракт с SpaceX на два запуска в 2014 и 2015 годах, которые будут служить проверочными полетами для поддержки процесса сертификации Falcon 9 v1.1 и Falcon Heavy . [21] В апреле 2014 года, после заключения контракта на запуски, SpaceX подала в суд на ВВС США, [22] [23] утверждая, что двигатели РД-180 , произведенные в России государственным НПО «Энергомаш» и используемые на Atlas V , нарушил санкции против российского правительства. [24] ВВС США и SpaceX урегулировали иск в январе 2015 года, открыв конкурсные торги на новые запуски. [25] [26] ВВС США сертифицировали Falcon 9 в мае 2015 года, [27] а в 2016 году SpaceX выиграла контракт в рамках программы EELV на запуск полезной нагрузки спутника GPS Block III на MEO . [28]
ВВС США начали процесс конкурсного выбора машин NSSL следующего поколения в 2018 году. Объявленные требования к характеристикам включают: [29] [30]
Полезная нагрузка категории A помещается в зону полезной нагрузки диаметром 4 м , полезная нагрузка категории B помещается в зону полезной нагрузки диаметром 5 м, а полезная нагрузка категории C требует расширенной оболочки диаметром 5 м.
ВВС США и Космические силы США (USSF) планируют использовать ракеты-носители следующего поколения NSSL как минимум до 2030 года. [31]
С 2019 года для проведения запусков NSSL Министерством обороны сертифицировано четыре машины : Atlas V, Delta IV Heavy, Falcon 9 и Falcon Heavy. [5] Delta IV Medium была снята с производства в августе 2019 года. После двухлетнего процесса подачи предложений и конкурса в 2018–2020 годах в августе 2020 года USSF выбрала SpaceX (F9 и FH) и еще не сертифицированный ULA Vulcan Centaur для обеспечить потребности США в военных запусках в 2022–2027 годах.
Delta IV Medium летала с двумя или четырьмя SRB на одном общем ускорительном ядре . [32] DCSS имел версии диаметром 4 и 5 м с обтекателями полезной нагрузки соответствующего диаметра. CBC и DCSS Delta IV интегрируются горизонтально перед транспортировкой на стартовую площадку. DCSS диаметром 4 м был снят с эксплуатации вместе с Delta IV Medium после запуска 22 августа 2019 года спутника GPS-III на двух SRB Delta IV M+(4,2), а также DCSS диаметром 4 м и обтекателя полезной нагрузки.[33] [34]
Каждая ракета-носитель Atlas V создана на базе ракеты -носителя Common Core с одним двигателем НПО Энергомаш РД-180 с двумя камерами сгорания и разгонным блоком Centaur с одним или двумя двигателями Pratt & Whitney Rocketdyne RL10A-4-2. Для повышения производительности автомобиля можно добавить до пяти твердотопливных ракетных ускорителей Aerojet Rocketdyne Graphite-Epoxy Motor , а также доступны два диаметра обтекателя полезной нагрузки. [35]
Для идентификации конфигурации Atlas V используется трехзначное соглашение об именах (XYZ) . Atlas V XYZ будет иметь обтекатель полезной нагрузки X диаметром 4,2 или 5,4 метра (14 или 18 футов) , твердотопливные ракетные ускорители Y (0-5) и Z RL-10 на верхней ступени Centaur (1-2). . Например, Atlas V 551 имеет обтекатель полезной нагрузки длиной 5,4 м, 5 SRB и 1 RL-10. [35]
В августе 2021 года ULA объявила о прекращении эксплуатации Atlas V, а все 29 оставшихся запусков были проданы. [36] По состоянию на 8 октября 2023 года [обновлять]осталось семнадцать запусков. Один оставшийся запуск NSSL запланирован на март 2024 года [37] , а остальные шестнадцать предназначены для запусков, не связанных с Министерством обороны.
Ракета-носитель Delta IV Heavy использует три общих ускорительных ядра (CBC), каждый из которых приводится в действие двигателем Pratt and Whitney Rocketdyne RS-68A, 5-метровую криогенную вторую ступень Delta (DCSS) с приводом от RL10 и 5-метровый обтекатель полезной нагрузки. CBC и DCSS Delta IV интегрируются горизонтально перед транспортировкой на стартовую площадку. [32] В 2020 году ULA объявила о снятии с производства Delta IV после еще пяти запусков. [38] По состоянию на июнь 2023 года [обновлять]осталась одна миссия, в начале 2024 года. [39]
Основные особенности Falcon 9 в версии Block 5 включают две ступени , обе с приводом от LOX и RP-1 , с девятью двигателями Merlin 1D на первой ступени и одним двигателем Merlin 1D Vacuum на второй ступени. [40] Эта пусковая установка имеет многоразовую первую ступень и обтекатели, что снижает стоимость миссии. [41]
GPS-IIIA USA-289 был первым запуском ракеты Falcon 9 типа NSSL B5. Запуск произошел 23 декабря 2018 года. [42]
Falcon Heavy — сверхтяжелая ракета, разработанная и производимая SpaceX. Он был сертифицирован для программы NSSL после завершения запуска STP-2 25 июня 2019 года, что подтвердил командующий Центром космических и ракетных систем ВВС генерал-лейтенант Томпсон. [43] Он пояснил: «Я сертифицировал их для участия в соревнованиях в прошлом году» и «одним из требований сертификации является выполнение трех миссий». Это требование было удовлетворено испытательным полетом Falcon Heavy в феврале 2018 года, Arabsat-6A в апреле 2019 года и запуском STP-2 в июне 2019 года. Falcon Heavy был сертифицирован для работы на двух эталонных орбитах фазы 1A, и по состоянию на 2019 год «это не сертифицирован для всех наших наиболее напряженных космических орбит, связанных с национальной безопасностью», — сказал Томпсон. [44] ВВС США работают с SpaceX над усовершенствованием конструкции Falcon Heavy. [ нужно обновить ]
По состоянию на декабрь 2023 года он совершил три засекреченных рейса национальной безопасности: USSF-44, [45], USSF-67, [46] и USSF-52. [47]
В 2018 году конкурсный контракт на запуск космического корабля национальной безопасности был заключен между United Launch Alliance (ULA), Northrop Grumman Innovation Systems (NGIS), Blue Origin и SpaceX.
Для запуска космических аппаратов на ряд опорных орбит необходимо было выбрать двух поставщиков. В октябре 2018 года ВВС США выделили ULA, NGIS и Blue Origin финансирование на разработку для дальнейшего проектирования их ракет перед последующим конкурсом на создание ракет-носителей. [48] SpaceX не получила никакого финансирования для разработки своих проектов, поскольку разработка Falcon 9 и Falcon Heavy уже завершилась и уже летали.
Blue Origin получила финансирование в размере 500 миллионов долларов США на этапе 1 для дальнейшего развития New Glenn в качестве потенциального конкурента в будущих контрактах. [48] По состоянию на 2019 год Blue Origin ожидала, что первый запуск New Glenn состоится в 2021 году. В этом случае финансирования второго этапа от правительства США не последовало после августа 2020 года, когда ULA Vulcan и SpaceX были выбраны ВВС. [49] Предполагается, что Blue Origin продолжит строительство и испытания New Glenn, отчасти потому, что они уже финансировали разработку в частном порядке до конкурса Air Force NSSL. [50]
В 2018 году компания Northrop Grumman получила финансирование в размере 792 миллионов долларов США в рамках первого этапа разработки OmegA. [48] OmegA представляла собой конструкцию ракеты с двумя основными твердотопливными ступенями, криогенной верхней ступенью и возможностью установки дополнительных навесных твердотопливных ускорителей. По данным NGIS на 2019 год, первый полет ожидается в 2021 году. [51] В действительности, после августа 2020 года, когда ВВС выбрали ULA Vulcan и SpaceX, финансирования второго этапа от правительства США не последовало. [49] В 2020 году Northrop Grumman объявила об отмене OmegA. [52]
ULA получила финансирование в размере 967 миллионов долларов США на этапе 1 для дальнейшего развития Vulcan Centaur в качестве потенциального конкурента в будущих контрактах. [48] 12 августа 2019 года ULA представила Vulcan Centaur на второй этап конкурса ВВС США по пусковым услугам. На тот момент запуск Vulcan Centaur был запланирован на 2021 год. [53]
12 августа 2019 года как минимум три из четырех компаний подали окончательные заявки на участие в конкурсе пусковых услуг. SpaceX предложила цену на существующие Falcon 9 и Falcon Heavy , в то время как Blue Origin, как ожидалось, предложила цену на New Glenn, ULA предложила Vulcan Centaur, а о статусе заявки NGIS не сообщалось. Blue Origin также подала предварительный протест на запрос предложений, утверждая, что требования были двусмысленными. [54] [ нужно обновить ]
7 августа 2020 года Министерство ВВС США объявило о результатах закупки услуг по запуску фазы 2 космического запуска национальной безопасности на сумму примерно 3,5 миллиарда долларов США. SpaceX и ULA были двумя поставщиками, выбранными на конкурсе для поставок запусков для вооруженных сил США в Срок 2022–2026 гг. [50] [49] Космические силы США (USSF) планируют провести 30–34 запуска в течение этих пяти финансовых лет. Ожидается, что ULA будет осуществлять 60 процентов запусков, а SpaceX — 40 процентов запусков за пятилетний период. [49] [50]
Тип контракта для контрактов фазы 2 является новым для запусков NSSL, поскольку это будет тип контракта на запуск с «твердой фиксированной ценой и неопределенной поставкой». [55] Награды, полученные в августе 2020 года, являются важной частью «перехода программы запуска национальной безопасности на использование коммерческих инноваций и частных инвестиций в ракеты-носители». [49]
В 2023 году USSF опубликовал проект запроса предложений для «Фаза 3» NSSL, который охватывает пять финансовых лет (2025–2029). В отличие от более ранних контрактов NSSL, Фаза 3 разделена на две «полосы». Полоса 1 охватывает менее требовательные миссии и создана для поощрения новых поставщиков запусков. Этап 2 больше похож на этап 2 и требует от каждого поставщика возможности удовлетворить все требования NSSL. Тем не менее, полоса 2 позволяет использовать до трех поставщиков вместо двух поставщиков, как на этапе 2. [56] Предложения должны были быть поданы 15 декабря 2023 года, а вознаграждение ожидается в середине-конце 2024 года. [57]
таблица 10 на стр. 27