Agena Target Vehicle ( / ə ˈ dʒ iː n ə / ; ATV ), также известный как Gemini-Agena Target Vehicle ( GATV ), был беспилотным космическим аппаратом, который использовался NASA во время программы Gemini для разработки и отработки методов сближения и стыковки в орбитальном пространстве , а также для выполнения больших изменений орбиты в рамках подготовки к лунным миссиям программы Apollo . [1] Космический аппарат был основан на верхней ступени ракеты Agena-D компании Lockheed Aircraft , оснащенной стыковочной мишенью, изготовленной McDonnell Aircraft . Название «Agena» произошло от звезды Бета Центавра , также известной как Agena. Объединенный космический аппарат представлял собой цилиндр длиной 26 футов (7,92 м) и диаметром 5 футов (1,52 м), выведенный на низкую околоземную орбиту с помощью ракеты-носителя Atlas-Agena . На старте он нес около 14 000 фунтов (6400 кг) топлива и газа [2] и имел общую массу при выводе на орбиту около 7200 фунтов (3300 кг).
ATV для Gemini 6 потерпел неудачу при запуске 25 октября 1965 года, что заставило NASA разработать резервную копию: Augmented Target Docking Adapter (ATDA), меньший космический аппарат, состоящий из стыковочной цели с двигательной системой управления ориентацией , но без ракеты Agena для изменения орбиты. ATDA использовался один раз на Gemini 9A после второго неудачного запуска ATV 17 мая 1966 года, но не смог стать стыковочной целью, поскольку его пусковой кожух не отделился.
Каждый ATV состоял из производной от Agena-D верхней ступени ракеты, построенной Lockheed Aircraft , и стыковочного адаптера, построенного McDonnell Aircraft . Agena была запущена с пускового комплекса 14 на мысе Кеннеди на вершине ускорителя Atlas , построенного подразделением Convair компании General Dynamics . Первое включение Agena должно было произойти вскоре после сброса кожуха и отделения от Atlas над Атлантическим океаном . Над островом Вознесения второе включение должно было вывести Agena на низкую круговую орбиту. [1]
Затем космический корабль McDonnell Gemini будет запущен с пускового комплекса 19 , всего через 90 минут. Оба отсчета будут идти параллельно и потребуют тесной синхронизации. Gemini состыкуется и состыкуется с Agena, как только Gemini выйдет на первую орбиту к концу программы. [1] Ричард Ф. Гордон-младший из Gemini 11 сравнил стыковку с Agena с дозаправкой в воздухе : [3]
Вы выстраиваетесь, может быть, на расстоянии от пяти до десяти футов. И если все выглядит хорошо, и вы смотрите на стыковочный конус, все, что вам нужно сделать, это добавить немного тяги с помощью трансляционного контроллера . И если кажется, что вы движетесь слишком быстро, вы немного отрываетесь с помощью трансляционного контроллера. И так же, как и при дозаправке в воздухе, вы все это делали только с помощью старого глазного яблока Mark-VIII.
После стыковки астронавт в правом кресле мог управлять двигателями и двигателями Agena. [3] Они должны были управлять объединенным космическим аппаратом в стабилизированном режиме и провести ряд экспериментов:
После отделения от соответствующих капсул Gemini целевые транспортные средства Agena продолжили выполнять операции после миссии под контролем Земли. Например, GATV 5003 после отделения от Gemini 8 прошел обширные системные испытания. Его главный двигатель был запущен девять раз, и он выполнил 5000 команд, превзойдя контрактное требование в 1000. Это позволило провести детальную оценку его систем управления и связи. В конечном итоге транспортное средство было помещено на круговую орбиту распада 220 морских миль (410 км; 250 миль), что облегчило его наблюдение во время миссии Gemini 10. [4] : 238–239 Аналогичным образом, GATV 5005 выполнил три орбитальных маневра после отделения Gemini 10, включая корректировки для изучения температурных эффектов на различных орбитах и выполнение 1700 команд, некоторые из которых были переданы с Gemini 10. [4] : 252
Первый целевой корабль Gemini-Agena (GATV) был запущен 25 октября 1965 года, в то время как астронавты Gemini 6 ждали на стартовой площадке. В то время как Atlas работал нормально, двигатель Agena взорвался во время орбитального вывода. Поскольку сближение и стыковка были основной целью, миссия Gemini 6 была отменена и заменена альтернативной миссией Gemini 6A , которая сблизилась (но не смогла состыковаться) с Gemini 7 в декабре.
Расследование отказа пришло к выводу, что он, скорее всего, был вызван конструктивными изменениями GATV по сравнению со стандартной ступенью Agena D. Agena D была разработана для перезапуска двигателя только один раз, в то время как GATV требовалось перезапускать пять раз. В то время как стандартная Agena D сначала закачивала окислитель в камеру сгорания, а затем топливо, GATV была модифицирована для выполнения обратного процесса, поскольку обычный метод запуска имел тенденцию к утечке окислителя. Хотя это не было бы проблемой для Agena D с ее однократным перезапуском, GATV с многократным перезапуском в конечном итоге потерял бы весь свой окислитель до того, как срок службы ступени (который длился бы недели вместо часов) мог бы быть завершен. К сожалению, закачка топлива в камеру сгорания сначала привела к обратному выгоранию двигателя и разрыву от механического удара. Было обнаружено, что инженеры Lockheed не провели должным образом испытания GATV, чтобы устранить эту проблему (он был испытан на имитированной высоте 21 миля, тогда как фактический запуск двигателя Agena происходил бы на высоте около 75 миль). Решением проблемы стало возвращение к нормальному запуску двигателя с подачей окислителя первым, а также тестирование GATV в соответствующих условиях. Bell Aerosystems, производителю двигателя Agena, также было поручено провести дополнительные наземные испытания.
После неудачи первого GATV НАСА поручило Макдоннеллу разработать резервную стыковочную цель без ракеты Lockheed Agena, расширенный стыковочный адаптер цели [5] (ATDA). Он состоял из стыковочного кольца Gemini и двигательной установки управления ориентацией на основе системы управления входом в атмосферу Gemini. ATDA имел длину 10,9 футов (3,3 м) и массу 1750 фунтов (794 кг). [6] Было поднято несколько вопросов о совместимости ATDA с ускорителем Atlas, поскольку он имел гораздо меньшую массу, чем GATV, что потенциально нарушало аэродинамику ракеты-носителя и калиброванные настройки. Однако Convair заверила Макдоннелла, что это не вызовет никаких технических проблем с ускорителем.
Вторая неудача запуска GATV произошла 17 мая 1966 года, когда астронавты Gemini 9 Том Стаффорд и Юджин Сернан сидели на своей площадке в ожидании запуска. Atlas–Agena плавно поднялся в облачное небо, исчезнув из виду около T+50 секунд. Незадолго до выключения двигателя ускорителя (BECO) офицер управления наведением сообщил, что потерял связь с ускорителем.
Телеметрия показала, что ступенчатая установка Agena прошла по графику в T+300 секунд. Agena продолжала передавать сигналы до T+436 секунд, когда вся телеметрия прекратилась. Скрытый за облаками двигатель B-2 Atlas резко переместился вправо, начиная с T+120 секунд, и оставался зафиксированным в этом положении, перевернув ракету-носитель на 216° и отправив ее обратно к мысу Кеннеди. Это вращение сделало невозможным захват с земли. Радиолокационные станции на Багамах отслеживали ее движение на север и снижение. Устойчивость ракеты постепенно восстанавливалась после BECO, однако она отклонилась примерно на 231° от предполагаемой траектории полета. Оба аппарата нырнули в Атлантический океан в 107 морских милях (198 км) вниз по дальности. Двигатель Agena не активировался, поскольку не были достигнуты надлежащие высота и скорость, что не позволило системе наведения отправить команду на запуск. Хотя точная причина потери управления подвесом двигателя не была найдена, телеметрия показала, что произошло замыкание на землю в цепи выходного командного сигнала сервоусилителя, что могло быть вызвано утечкой криогенной жидкости в секции тяги. Подтверждением этой теории были аномально низкие температуры секции тяги, начинающиеся с T+65 секунд. Источник утечки криогенной жидкости не был идентифицирован. Потеря блокировки на земле помешала передаче обычных сигналов отключения двигателя на Atlas; BECO был сгенерирован резервным акселерометром ступени, SECO в T+273 секунды из-за истощения LOX, а VECO и ступень Agena — резервной командой, сгенерированной программистом ракеты. За исключением системы управления полетом, все системы Atlas функционировали нормально. [7] [8]
В то время как Convair взяла на себя ответственность за неудачный запуск, инженеры Lockheed выразили обеспокоенность по поводу данных телеметрии, которые указывали на отказ сервопривода в Agena, что привело к сомнениям относительно того, работала бы ступень должным образом, если бы Atlas не вышел из строя. Однако истинная причина отказа всплыла, когда ВВС опубликовали пленку, снятую камерами слежения в Мельбурн-Бич, Флорида, на которой было видно, как Atlas переворачивается и падает. Затем было установлено, что отказ сервопривода Agena был вызван прохождением через ионизированный выхлопной след Atlas.
Запуск модифицированной миссии Gemini 9A был перенесен на 1 июня 1966 года с использованием ATDA. Однако кожух , защищавший стыковочный адаптер во время запуска, не отделился из-за неправильно закрепленных ремней с помощью клейкой ленты. Gemini 9A был запущен 3 июня, и, находясь на орбите, экипаж заметил, что кожух ATDA частично открылся и был описан Стаффордом как «похожий на разъяренного аллигатора». Стыковка была невозможна, но вместо этого был отработан маневр сближения. [9] [10]
Стыковка «Джемини -8» с «Адженой» была показана в первом эпизоде «Можем ли мы это сделать?» мини-сериала HBO 1998 года «С Земли на Луну » , а также в биографическом фильме 2018 года « Первый человек » о Ниле Армстронге .
Стыковка Gemini 8 с Agena показана в короткометражной научно-фантастической драме DARKSIDE, снятой nrgpix в рамках Лондонского фестиваля научно-фантастических фильмов 2020 года.
В статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .