Little Joe — твердотопливная ракета-носитель, использовавшаяся NASA для восьми запусков с 1959 по 1961 год с острова Уоллопс , штат Вирджиния, для тестирования системы аварийного покидания и теплового экрана для капсул проекта Mercury , а также название, данное программе испытаний с использованием ускорителя. Будучи первой ракетой, разработанной исключительно для квалификации пилотируемых космических кораблей, Little Joe также была одним из первых эксплуатируемых носителей, использующих принцип ракетного кластера.
Имя Little Joe приписывают Максиму Фаже из Исследовательского центра Лэнгли НАСА в Хэмптоне, Вирджиния. Он взял это имя из-за четырех больших плавников, которые напомнили ему жаргонное выражение, обозначающее бросок четырех в крэпсе . [1]
Преемник, Little Joe II , использовался для летных испытаний системы аварийного спасения при запуске Apollo с 1963 по 1966 год.
Когда NASA понадобился ускоритель для проекта Mercury , агентство обнаружило, что ракеты Atlas будут стоить около 2,5 миллионов долларов США каждая, и что даже Redstone будет стоить около 1 миллиона долларов за запуск. Руководители программы Mercury осознали, что многочисленные ранние испытательные полеты должны будут выполняться с помощью гораздо менее дорогой системы ускорителей, поэтому NASA разработало ракету Little Joe, которая стоила 200 000 долларов США каждая.
В январе 1958 года Макс Фаже и Пол Персер подробно проработали на бумаге, как объединить четыре твердотопливные ракеты Sergeant , которые стандартно использовались на летном комплексе Уоллопс в Вирджинии, для подъема пилотируемого носового конуса выше стратосферы . Краткосрочное предложение Фаже "High Ride" пострадало от сравнений с "Project Adam" в то время, но в августе 1958 года Уильям Бланд и Рональд Коленкевич вернулись к своим предварительным проектам дешевого кластера твердотопливных ракет для подъема полномасштабных и полновесных модельных капсул над атмосферой. Поскольку испытания на падение шаблонных капсул предоставили новые аэродинамические данные о динамической устойчивости конфигурации в свободном падении, потребность в сопоставимых данных о силовой фазе быстро стала очевидной. Поэтому в октябре 1958 года группа НАСА подготовила новые инженерные макеты и оценки для механического проектирования структуры ускорителя и подходящей пусковой установки.
По мере того, как чертежи этого кластера из четырех ракет начали появляться на чертежных досках, постепенно проект получил прозвище у конструкторов. Поскольку на их первых чертежах поперечного сечения было показано четыре отверстия, они назвали проект «Little Joe», от броска двойной двойки на игральных костях. [3] Хотя позже были добавлены четыре меньших круга, чтобы обозначить добавление ракетных двигателей Recruit, первоначальное название прижилось. Появление на инженерных чертежах четырех больших стабилизирующих килей, выступающих из его планера, также помогло увековечить название, которое приобрел Little Joe.
Основной целью этой относительно небольшой и простой системы ускорителей была экономия денег — путем проведения многочисленных испытательных полетов для проверки различных решений бесчисленных проблем, связанных с разработкой пилотируемых космических полетов, особенно проблемы спасения от взрыва при или во время запуска. Аэродинамика капсулы в реальных условиях возвращения была еще одной основной проблемой. Чтобы получить такой опыт как можно скорее, ее конструкторам пришлось сохранить кластерный ускоритель простым в концепции; он должен был использовать твердое топливо и существующее проверенное оборудование, когда это возможно, и должен был быть свободен от любых электронных систем наведения и управления.
Конструкторы создали сборку ускорителя Little Joe, которая примерно соответствовала бы производительности армейского ускорителя Redstone с полезной нагрузкой капсулы. Но в дополнение к тому, что Little Joe достаточно гибок для выполнения различных миссий, он мог бы быть изготовлен примерно за одну пятую базовой стоимости Redstone, имел бы гораздо более низкие эксплуатационные расходы и мог бы быть разработан и доставлен с гораздо меньшими затратами времени и усилий. И, в отличие от более крупных ракет-носителей, Little Joe мог бы запускаться с существующих объектов на острове Уоллопс.
Двенадцать компаний ответили в ноябре 1958 года на приглашения к участию в торгах по созданию планера Little Joe. Техническая оценка этих предложений проводилась примерно так же, как и для космического корабля, за исключением того, что сам Исследовательский центр Лэнгли нес большую часть административной нагрузки. Ракетное подразделение North American Aviation выиграло контракт 29 декабря 1958 года и немедленно приступило к работе в Дауни, Калифорния , над своим заказом на семь планеров ускорителей и одну мобильную пусковую установку.
Основными целями миссии Little Joe, как было видно в конце 1958 года (в дополнение к изучению динамики капсулы на все более высоких высотах), были испытание системы спасения капсулы при максимальном динамическом давлении, квалификация парашютной системы и проверка методов поиска и извлечения. Но поскольку каждая группа специалистов, работавших над проектом, стремилась получить надежные эмпирические данные как можно скорее, необходимо было установить более точные приоритеты. Первые полеты должны были обеспечить измерения полетных и ударных сил на капсуле; более поздние полеты должны были измерить критические параметры на все более высоких высотах 20 000, 250 000 и 500 000 футов (6, 75 и 150 км). Минимальные цели каждого спуска Little Joe могли время от времени дополняться исследованиями уровней шума, тепловых и давящих нагрузок, разделения теплозащитного экрана и поведения животных-наездников, при условии, что измерения можно было выполнить с минимальной телеметрией. Поскольку предполагалось, что все капсулы, выводимые на орбиту ракетами Little Joe, будут возвращены на Землю, бортовые методы регистрации также способствовали упрощению системы.
Первая из двух систем ускорителей, разработанных специально и исключительно для пилотируемых капсул, Little Joe также была одной из первых эксплуатируемых ракет-носителей, использующих принцип ракетного кластера. Поскольку четыре модифицированных Sergeant (называемых либо ракетами Castor , либо ракетами Pollux, в зависимости от модификации) и четыре дополнительных ракеты Recruit были организованы для запуска в различной последовательности, взлетная тяга сильно различалась, но максимальная расчетная тяга составляла почти 230 000 фунтов (1020 килоньютонов ). Теоретически достаточно, чтобы поднять космический корабль весом около 4000 фунтов (1800 кг) по баллистической траектории на высоту более 100 миль (160 км), толчок этих кластерных главных двигателей должен имитировать взлетный профиль в среде, которую будет испытывать пилотируемый Atlas. Кроме того, дополнительная мощная взрывная тяга системы аварийного покидания тягача-ракеты могла быть продемонстрирована в самых суровых условиях взлета, которые только можно себе представить. Инженеры, которые воспитывали Little Joe до зрелости, знали, что смотреть там особо не на что, но они надеялись, что их неуклюжая ракета докажет законность большинства концепций конструкции баллистической капсулы, тем самым заслужив свою собственную честь. Преемник, Little Joe II , позже будет использоваться для летных испытаний системы спасения экипажа Apollo.
По состоянию на 21 января 1960 года серия Little Joe из пяти реальных и предпринятых полетов израсходовала четыре из шести испытательных ускорителей, которые North American изготовила для NASA, и пять прототипов капсул, изготовленных в цехах Лэнгли. Основные цели испытаний для этих твердотопливных моделей были неотъемлемой частью программы опытно-конструкторских полетов, проводимой в NASA Космической целевой группой при поддержке Лэнгли и Уоллопса. Теперь для квалификационных летных испытаний оставалось только два ускорителя Little Joe. North American изготовила семь планеров Little Joe, но один из них был оставлен на заводе в Дауни, Калифорния, для статических нагрузочных испытаний. STG заказала восстановление этого седьмого планера, чтобы иметь три ускорителя Little Joe для программы квалификационных полетов. Успех Little Joe 1B в январе 1960 года означал, что следующий полет, шестой, который будет известен как Little Joe 5 , станет первым полетом настоящей капсулы Mercury с производственной линии McDonnell. Перейдя от летных испытаний на прототипах к квалификационным летным испытаниям с «настоящей капсулой Макдоннелла», Космическая целевая группа еще дальше отошла от исследований в области разработки и перешла к эксплуатации.
Официальное обозначение нумерации миссий Mercury представляло собой двухбуквенное обозначение, которое соответствовало типу ракеты-носителя, за которым следовал тире, затем цифра, указывающая на конкретный набор целей полета, и необязательная буква, используемая для различения дальнейших полетов для достижения этих целей. Таким образом, официальное обозначение первого полета Little Joe было "LJ-1". Полеты не выполнялись в числовой последовательности, поскольку график проекта корректировался по мере его реализации. Фактический порядок полетов был следующим:
