Атлас -Кентавр — одноразовая ракета-носитель США, созданная на основе ракеты SM-65 Atlas D. На корабле была установлена верхняя ступень «Кентавр» , первая такая ступень, в которой в качестве топлива использовался высокоэффективный жидкий водород. Запуски проводились со стартового комплекса 36 на базе ВВС на мысе Канаверал (CCAFS) во Флориде . После напряженной программы летных испытаний «Атлас-Кентавр» запустил несколько важных космических полетов для Соединенных Штатов, включая «Сервейор-1» , «Маринер-4» и «Пионер -10 / 11» . Автомобиль будет постоянно развиваться и улучшаться вплоть до 1990-х годов, последним прямым потомком которого стал весьма успешный Atlas II .
Convair , производитель Atlas, разработал верхнюю ступень Centaur специально для этого ускорителя, разделив его конструкцию бака со стабилизированным давлением.
«Кентавр» был первой ступенью ракеты, в которой в качестве топлива использовались жидкий водород (LH2) и жидкий кислород (LOX). Несмотря на высокую производительность, LH2 приходилось охлаждать до чрезвычайно низких температур (ниже, чем LOX), а его низкая плотность означала, что требовались большие топливные баки.
Первой попыткой использования двигателя на топливе LH2/LOX стала сверхсекретная программа ВВС США по созданию самолета-разведчика Lockheed CL-400 Suntan в середине 1950-х годов. Прогресс, достигнутый во время прерванного проекта, был использован Convair и другими для использования на ступенях ракеты. Первоначально Centaur задумывался как чисто экспериментальный проект по разработке опыта для более крупных и мощных ступеней ракет, чтобы не отвлекать внимание Convair от важнейшей ракетной программы SM-65 Atlas .
Convair разработала специально улучшенную версию автомобиля Atlas D для сопряжения со ступенями Centaur; «Атлас» был оснащен модернизированной ускорительной секцией МА-5 , которая имела по два турбонасоса на каждом разгонном двигателе, а также усиленной конструкцией для большой верхней ступени, а также удлиненными топливными баками. Разработка Centaur была несколько затруднена из-за того, что настаивали на модификации компонентов Atlas, а не на разработке совершенно новых. Это было сделано по соображениям времени и бюджета, а также потому, что это позволило производить Centaur на существующей сборочной линии Atlas в Convair. Двигатели производились компанией Pratt & Whitney .
Первоначально находившийся под наблюдением ARPA , «Кентавр» был передан НАСА в июле 1959 года, через одиннадцать месяцев после запуска программы. ВВС сохранили общий контроль отчасти потому, что они намеревались использовать «Кентавр» для запуска сети военных спутников связи, известных как «АДВЕНТ». Созвездие из десяти спутников обеспечит круглосуточную мгновенную связь для трех основных родов войск США. Первые три будут запущены на «Атлас-Агене», а остальные — на «Кентавре». «Адвент» так и не вышел на чертежную доску, но «Кентавр» быстро нашел применение для нескольких проектов планетарных зондов НАСА, а именно «Маринер» и «Сюрвейер» .
Из-за первоначальной нехватки средств проект занял гораздо больше времени, чем предполагалось. Согласно первоначальному расписанию, «Кентавр» должен был совершить свой первый полет в январе 1961 года.
_(2).jpg/1280px-Atlas_104D_Technicians_Readying_Booster_104D_for_Erection;_AMR_Complex_36._Date-_10-31-1961_(21061503084)_(2).jpg)
В октябре 1961 года первый «Атлас-Кентавр» (Vehicle Flight-1: Atlas 104D и Centaur F-1) прибыл на мыс Канаверал и был установлен на недавно построенном и специально построенном LC-36A. Технические проблемы привели к тому, что корабль простоял на стартовой площадке семь месяцев, наиболее серьезной из которых была утечка жидкого водорода через промежуточную переборку, разделяющую топливные баки, а также множество менее серьезных неисправностей систем наведения и двигательной установки.
Ракета была запущена в 14:49 по восточному стандартному времени (18:49 по Гринвичу ) 8 мая 1962 года с намерением выполнить одиночный запуск частично заправленного топливом «Кентавра». Чуть меньше чем через минуту после запуска ступень «Кентавра» взорвалась и распалась, унеся с собой Атлас за считанные секунды. Поначалу было неясно, что стало причиной сбоя, поскольку на кадрах камеры слежения было видно лишь большое белое облако, окутывающее ракету-носитель, за которым последовал взрыв всей ракеты-носителя. Первоначальные предположения заключались в том, что у Атласа произошел отказ бака LOX либо из-за проблемы с герметизацией, разрыва бака от летящих обломков, либо из-за изгиба конструкции / аэродинамических проблем, вызванных непроверенной комбинацией Атлас-Кентавр, и действительно, ранее было несколько случаев эти режимы отказа при запусках Атласа. До полета Скотта Карпентера « Меркурий » оставалось всего несколько дней, и если отказ был вызван Атласом, это могло означать значительные задержки этой миссии, в которой использовалась аналогичная ракета-носитель Atlas LV-3B, созданная на основе Atlas D. Однако анализ данных телеметрии и более внимательное изучение фильмов о запуске быстро подтвердили, что источником проблем является «Кентавр».
Было установлено, что причиной поломки стала изоляционная панель, которая оторвала «Кентавр» во время подъема, что привело к скачку давления в баке при перегреве LH2. Начиная с Т+44 секунды, пневматическая система отреагировала выпуском топлива, чтобы снизить уровни давления, но в конечном итоге они превысили структурную прочность бака LH2. В Т+54 секунды у «Кентавра» произошел полный разрушение конструкции и потеря телеметрии, бак LOX разорвался и произвел взрыв, смешавшись с водородным облаком. Две секунды спустя летящие обломки разорвали бак LOX «Атласа», после чего ракета-носитель была полностью разрушена. Панель должна была сбрасываться на высоте 49 миль (80 км), когда воздух был разреженным, но механизм, удерживающий ее на месте, был спроектирован неправильно, что привело к преждевременному отделению. Во время разработки «Кентавра» изоляционные панели уже считались потенциальной проблемной зоной, а возможность разрыва резервуара LH2 рассматривалась как сценарий отказа. Испытания были приостановлены, пока предпринимались попытки исправить конструктивные недостатки «Кентавра».
Расследование Конгресса в июне 1962 года назвало общее управление программой «Кентавр» «слабым», а Вернер фон Браун рекомендовал отменить ее в пользу Сатурна I с разгонным блоком Agena для планетарных миссий.
Кроме того, серийная ступень Centaur имела меньшую грузоподъемность, чем первоначально планировалось, что привело к отмене ARPA проекта ADVENT. НАСА передало разработку Centaur из MSFC в Исследовательский центр Льюиса в Огайо , где команда, возглавляемая Эйбом Сильверстайном, работала над исправлением проблем с изоляционными панелями и различными другими недостатками конструкции. [1]
В ноябре 1962 года президент Кеннеди предложил полностью отменить «Кентавр», но от него отговорили на том основании, что опыт, полученный с жидководородными ракетными двигателями, был жизненно важен для успеха программы « Аполлон» . Кроме того, фон Браун теперь предложил исключить «Сатурн-Агену» по соображениям стоимости: «Сатурн» был слишком дорогим, чтобы его можно было использовать в качестве ракеты-носителя для небольших беспилотных зондов, а «Агена» вызывала опасения как у ВВС, так и у НАСА по поводу своей надежности. [ нужна цитата ]
К концу 1964 года планировалось завершить восемь испытательных миссий «Атлас-Кентавр», после чего должен был состояться первый запуск программы «Сервейер» . «Кентавр» был повышен до высокоприоритетного проекта из-за его прямого отношения к «Аполлону». [2]
Тем временем Министерство обороны (DoD) остановило свой выбор на семействе «Титан» для запуска тяжелых грузов, и поэтому «Атлас-Кентавр» останется гражданской ракетой-носителем, используемой НАСА для запуска научных и коммерческих грузов. Также существовал конфликт между ВВС, которые осуществляли основной надзор за Атласом, и НАСА, поскольку этап «Кентавр» требовал различных модификаций базового Атласа. К 1962 году ВВС считали Атлас полностью разработанным и работоспособным и были против любых дальнейших существенных изменений в нем, которые потенциально могли поставить под угрозу программу межконтинентальных баллистических ракет. В конечном итоге спор был разрешен НАСА, согласившимся приобрести стандартные аппараты Atlas D , которые могли быть модифицированы по индивидуальному заказу для запусков Centaur. Однако, когда программа межконтинентальных баллистических ракет «Атлас» завершилась в 1965 году, Convair заменила все более ранние варианты стандартным ускорителем для всех космических запусков. [ нужна цитата ]
.jpg/1280px-Atlas-LV3C_Centaur-B_(Centaur-AC_2).jpg)
Более года спустя, 27 ноября 1963 года, в 19:03:23 по Гринвичу, AC-2 (Атлас 126D и Кентавр, этап № 2) произошел через пять дней после убийства президента Кеннеди. Модернизированная ступень «Кентавр» заработала без проблем и выполнила один выход на геостационарную переходную орбиту (ГТО) (орбита 474 х 1586 км, наклонение 30,4° и период 105,8 минут), где она останется и в 2021 году. Изоляционные панели были установлены на постоянной основе. прикреплен к сцене, поскольку проблема сброса все еще не была решена. Данные о вибрации показали, что панели отсоединились бы преждевременно, если бы их не прикрепили болтами. Окончательное решение проблемы с панелью увеличило сухую массу «Кентавра», что еще больше снизило его грузоподъемность. Эта ракета-носитель «Атлас-Кентавр 2» использовалась для испытаний характеристик и структурной целостности. Он нес полезную нагрузку 4621 кг и был оснащен 907 кг датчиков, оборудования и телеметрии. [3]
.jpg/1280px-Atlas_Negative_Collection_Image_(21675576522).jpg)
Полет АС-3 (Атлас 135D и Кентавр №3) стартовал 30 июня 1964 года в 14:04:22 по Гринвичу с полезной нагрузкой 4815 кг. Характеристики Атласа были близки к номинальным: маршевый двигатель работал с небольшим количеством LOX в течение первых 70 секунд полета, а траектория была более высокой, чем ожидалось. Впервые были испытаны сбрасываемые изоляционная панель и кожух полезной нагрузки. После включения «Кентавра» и запуска двигателя двигатель номер два (С-2) начал терять управление по крену. Двигатель С-1 смог какое-то время компенсировать это, но «Кентавр» в конце концов потерял управление и начал кувыркаться. Преждевременное отключение двигателя из-за нехватки топлива произошло в Т + 496 секунд, и «Кентавр» упал в Южной Атлантике . Послеполетное расследование установило, что неисправность связана с выходом из строя гидропривода подвеса двигателя «Кентавр-2». [4]
Полет AC-4 (Atlas 146D и Centaur #4) стартовал 11 декабря 1964 года в 14:25:02 по Гринвичу с полезной нагрузкой 2993 кг (нес массовую модель космического корабля Surveyor ). Он провел испытания двигательной установки и отделения ступеней [5] после двух попыток очистки из-за плохой погоды. Система наведения впервые работала по замкнутому контуру, и была предпринята попытка восстановить кожух полезной нагрузки, который был оснащен воздушным шаром, предназначенным для выброса зеленого маркерного красителя в океан. Спасательные бригады заметили кожух, но он затонул в океане, и его не удалось обнаружить. Фаза полета Атласа и начальная фаза полета Кентавра прошли без происшествий. Миссия провалилась, когда «Кентавр» не удалось перезапустить из-за непродуманной модификации конструкции — незаполненные ракеты были уменьшены в размерах для экономии веса, однако их оказалось недостаточно для осаждения топлива в баках. Впоследствии из-за выброса водорода автомобиль вышел из-под контроля. После десяти витков «Кентавр» снова вошел в южную часть Тихого океана 12 декабря 1964 года .
Полет АС-5 (Атлас 156D) 2 марта 1965 года в 13:25 по Гринвичу с мыса Кеннеди на высокоэллиптической орбите с полезной нагрузкой (Surveyor SD-1) массой 951 кг предназначался лишь для выполнения однократного сжигания Centaur C, и представители программы чувствовали себя уверенно. Эта миссия была разработана для отработки полного запуска верхней ступени Centaur в поддержку программы лунного спускаемого аппарата Surveyor. В номинальной миссии «Кентавр» должен был увеличить свою полезную нагрузку по прямой траектории восхождения на Луну . В этом испытательном полете НАСА планировало доставить полезную нагрузку, нефункциональную динамическую модель, известную как SD-1, на орбиту размером 167 × 926,625 км, которая имитировала траекторию полета к Луне.
Полет быстро закончился катастрофой, поскольку ускорительные двигатели «Атласа» отключились после подъема корабля на несколько футов, ракета упала обратно на LC-36A и взорвалась, а нагрузка LH2 «Кентавра» взорвалась огромным огненным шаром, что стало самым большим взрывом на площадке за всю историю. видели на мысе Канаверал. [7] Это был также первый Атлас-Кентавр, оснащенный усиленными разгонными двигателями МА-5 с тягой 165 000 фунтов (75 000 кг) после предыдущих испытаний в двух полетах Атлас-Агена. Повреждения LC-36A оказались не такими серьезными, как казалось, и ремонт в основном был завершен за три месяца, однако завершение строительства LC-36B также ускорилось. Большинство повреждений были термическими, а не структурными, а верхняя часть шлангокабеля, находившаяся в центре взрыва LH2, подверглась воздействию температуры 3315 °C. [1] Авария ознаменовала первый отказ ракеты-носителя «Атлас» при космическом запуске после полета «Мидас-8» в июне 1963 года, новый рекорд за время 26 последовательных полетов с неисправностями только верхних ступеней или полезной нагрузки. Это был последний взрыв на площадке на мысе Канаверал до 2016 года ( происшествие перед полетом SpaceX Falcon 9 ).
Послеполетное расследование выявило несколько возможных причин остановки двигателя-ускорителя, включая случайное закрытие разъединительного клапана ступени подачи топлива, открытый клапан залива/слива топлива или случайный сигнал BECO. Эти виды отказа были быстро исключены, и внимание быстро сосредоточилось на закрытии топливных клапанов ускорителя. Было обнаружено, что топливный канал усилителя низкого давления разрушился из-за внезапной потери потока топлива, но не разорвался. Расследование пришло к выводу, что топливные клапаны открылись лишь частично, а потока топлива было достаточно, чтобы закрыть их, что привело к истощению ускорительных двигателей РП-1 и остановке, богатой LOX . Запуск двигателя прошел нормально, и все системы повышения давления работали нормально, пока клапан не закрылся. Отключение усилителя произошло в момент Т+1,7 секунды, а машина врезалась в площадку в момент Т+2,8 секунды. Стендовые испытания подтвердили, что существует несколько возможных причин частичного открытия клапана, хотя точная причина не установлена. Этот режим отказа никогда не возникал при запусках 240 Атласов до AC-5, хотя он всегда был возможен. [ нужна цитата ]
Пока не было найдено более постоянное решение, для транспортных средств Atlas-Agena было сделано временное решение путем оснащения клапана ручной блокировкой, которая включалась бы во время обратного отсчета перед запуском. В качестве меры предосторожности также был установлен ручной маршевый предохранительный клапан серии E. Несвязанная сбой системы в AC-5 была обнаружена, когда проверка данных телеметрии показала, что в компьютере наведения произошел сбой питания. В качестве временного исправления для Atlas-Centaur AC-6, 7 и 8 из компьютера были удалены несколько неиспользуемых компонентов, чтобы уменьшить сложность системы и количество точек сбоя. [8]
Провал AC-5 привел к еще одному расследованию Конгресса, которое снова возглавил член палаты представителей Джозеф Карт , который утверждал, что на «Кентавр» было потрачено 600 миллионов долларов налогоплательщиков, и это мало что дало, и что Convair воспользовалась тем, что была единственный поставщик автомобиля «Атлас-Кентавр». Комитет предложил НАСА рассмотреть альтернативные варианты программы планетарных исследований, такие как Титан IIIC , или передать производство «Кентавра» другим подрядчикам. Представители НАСА утверждали, что это невозможно, поскольку ни одна другая аэрокосмическая компания не имеет опыта или технических возможностей для производства баллонов для воздушных шаров «Кентавр». [ нужна цитата ]
Площадку LC-36B спешно ввели в эксплуатацию, а успешный AC-6 (машина 151D) был запущен 11 августа 1965 года в 14:31:04 по Гринвичу. Хотя «Кентавр» казался готовым к полету, программа Surveyor была отложена. Транспортные средства AC-7 и AC-10 были предназначены для первых миссий Surveyor, а AC-8 - для проведения еще одного испытания, которое состоялось 8 апреля 1966 года в 01:00:02 по Гринвичу с полезной нагрузкой 771 кг, массовая модель Surveyor. М-1. [9] Двигатели «Кентавра» снова вышли из строя, потому что им не хватило топлива для миссии. Он распался 5 мая 1966 года. Было запущено семь зондов Surveyor, все на Атлас-Кентавр. [10]
Начиная с AC-13 ( Surveyor 5 ), машины Атлас-Кентавр перешли на стандартизированное ядро SLV-3 Atlas. [11]
Первоначально в качестве первой ступени использовался модифицированный Atlas D, получивший обозначение LV-3C. [12] Его быстро заменили SLV-3C, а затем и SLV-3D, которые произошли от стандартной ракеты Atlas SLV-3 . В двух космических полетах космических зондов «Пионер-10» и «Пионер-11 » к Юпитеру , Сатурну и за пределы Солнечной системы использовалась твердотопливная последняя ступень со стабилизированным вращением « Звезда-37Э », весом 2473 фунта и обеспечивающая скорость космического корабля 8000 миль в час. [13]
После вывода из эксплуатации этапа Аджены в 1978 году все полеты Атласов с этого момента выполнялись в паре с Кентаврами, за исключением нескольких военных полетов с участием списанных ракет Атлас E/F. [ нужна цитата ]
Первоначально спроектированный и построенный подразделением Convair компании General Dynamics в Сан-Диего , Калифорния , производство Atlas-Centaur в Convair закончилось в 1995 году, но было возобновлено на Lockheed Martin в Колорадо . Список идентификационных номеров Atlas-Centaur начинался с AC-1, запущенного 8 мая 1962 года, и заканчивался последним Atlas III (Centaur), AC-206, запущенным 3 февраля 2005 года .
«Атлас-Кентавр» с двигателем Rocketdyne иногда называли «Атлас-Кентавр» .+1 ⁄ ступенчатая ракета-носитель, потому что первая ступень Атласа (в большинстве случаев) отключала двухкамерный ускорительный двигатель до завершения горения первой ступени. Атлас-Кентавр с первой ступенью с двигателем Rocketdyne использовался для 167 запусков в период с 1962 по 2004 год, и к этому времени их заменил Атлас V с новой первой ступенью, оснащенной гораздо более мощнымсдвоенным двигателем РД-180, разработанным и построенным в России . камерный двигатель. (Атлас V обычно не называют «Атлас-Кентавр» и не имеет серийных номеров AC оригинального Атласа-Кентавра, у которого были первые ступени со стабилизацией давления . )
20 февраля 1975 года стартовал AC-33 со спутником связи Intelsat IV F-6 . Полет прошел полностью по плану вплоть до момента BECO в Т+140 секунд. Во время отделения ускорителя поворотный шнур, предназначенный для выдергивания электрической вилки, подающей питание на секцию ускорителя, не отсоединился, что вызвало скачок напряжения, который перезапустил компьютер наведения Атласа. В результате ракета-носитель сбилась с траектории полета. SECO был выполнен вовремя, в Т+401 секунда, после чего последовало отделение «Кентавра» и запуск двигателя, но стало ясно, что траектория приведет его в Атлантический океан, а не на орбиту, и поэтому офицер по безопасности полигона (RSO) отправил команду на уничтожение. в Т+413 секунд. Расследование показало, что шнур не только был неправильно спроектирован, но и представлял собой готовый компонент, предназначенный для морского оборудования, а не для ракет или самолетов. Строп был отмечен как потенциальная проблема еще в 1967 году, и хотя некоторые ПЛАВ Atlas, а также ракеты серий Atlas E/F были внесены исправления, не было предпринято всеобщих усилий по замене их более подходящим компонентом. Резервный Intelsat ( Intelsat IV F-1 ) был успешно запущен на AC-35 в мае 1975 года.
Два года спустя, 29 сентября 1977 года, на АС-43 состоялась еще одна попытка запуска спутника связи Intelsat ( Intelsat IVA F-5 ). Вскоре после старта в двигательной секции «Атласа» были обнаружены аномальные температуры, которые продолжали расти по мере подъема ракеты-носителя. Видимый пожар в секции тяги можно было увидеть начиная с Т+33 секунды, а гидравлическое давление управления вектором тяги маршевого двигателя было потеряно на Т+55 секунде, что привело к полной потере управления машиной. Обтекатель полезной нагрузки и спутник были сняты с ракеты-носителя, после чего «Атлас» взорвался, когда огонь в двигательной секции затронул топливные баки на Т + 60 секунд. «Кентавр» летел свободно, пока через несколько секунд его не уничтожил офицер безопасности полигона. Представители НАСА и ВВС США, уже занятые расследованием неудачного запуска ракеты-носителя «Дельта» тремя неделями ранее (OTS-1), вытащили двигатели «Атласа» со дна океана и отправили их в Convair для проверки. Был сделан вывод, что утечка газогенератора, вызванная неправильной пайкой трубы, привела к перегреву и возгоранию в упорном отсеке «Атласа». Труба также подверглась коррозии из-за шести лет простоя на складе в соленом воздухе вдоль побережья Флориды, и повреждение было обнаружено в области, не видимой во время предполетного осмотра. Атлас, использованный в этом полете, был доставлен на мыс в 1971 году и с тех пор находился на хранении необычно долгое время. После аварии НАСА проверило инвентарь транспортных средств «Атлас» и обнаружило еще несколько неправильно спаянных труб, которые требовали замены. [ нужна цитата ]
26 марта 1987 года AC-67 не смог запустить спутник FLTSATCOM ВМФ . Погодные условия в тот день были плохими: густые облака и осадки от умеренных до сильных. Погодные условия нарушили один из критериев запуска («Траектория полета аппарата не должна проходить через облака среднего уровня глубиной 6000 футов или более, когда в облаках уровень замерзания»), метеорологическая группа сообщила об этом как о проблеме с обледенением. , а не молниеносный риск. После обсуждения рисков, связанных со льдом, руководители программ НАСА дали добро. В «Атлас» ударила молния примерно через 48 секунд после запуска. Управление ракетой-носителем начало давать сбои, и на Т+50 секунде она развалилась от структурных нагрузок. Офицер безопасности полигона отправил команду на уничтожение, но не было никаких доказательств того, что ракета-носитель когда-либо ее получила. Обломки выпадали из облаков на площадку, береговую линию или на мелководье недалеко от нее и легко собирались. Было обнаружено, что в части обтекателя полезной нагрузки образовалось несколько небольших дыр из-за неоднократных ударов молнии. Ключевым доказательством стал бортовой компьютер Атласа, который был обнаружен в целости и сохранности и исследован. Было обнаружено, что последняя поданная команда была сигналом о резком повороте ускорительных двигателей вправо, что, по-видимому, было вызвано вызванным молнией электромагнитным импульсом , изменившим одно слово в программе наведения. [14] [15]
Запуск вызвал значительную переоценку погодных условий на мысе Канаверал. 45- я метеорологическая эскадрилья использует правила, разработанные после инцидента, чтобы определить, позволяют ли погодные условия выполнить запуск. [16]
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )Хотя «Кентавр» предназначался для запуска роботизированных зондов к Луне и внешним планетам, Уэбб утверждал, что НАСА также получит жизненно важный опыт работы с жидким водородом, построив «Кентавр», и сможет применить этот опыт к Аполлону.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .Эта статья включает текст из этого источника, который находится в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .Эта статья включает текст из этого источника, который находится в свободном доступе .