Pegasus — ракета - носитель воздушного базирования , разработанная Orbital Sciences Corporation (OSC), а в настоящее время построенная и запущенная компанией Northrop Grumman . Pegasus — первая в мире орбитальная ракета-носитель частной разработки. [1] [2] Способный доставлять небольшие полезные грузы массой до 443 кг (977 фунтов) на низкую околоземную орбиту , Pegasus впервые полетел в 1990 году и остается активным по состоянию на 2021 год . Ракета состоит из трех твердотопливных ступеней и дополнительной монотопливной четвертой ступени. Pegasus сбрасывается со своего самолета-носителя на высоте примерно 12 000 м (39 000 футов), а его первая ступень имеет крыло и хвостовое оперение, обеспечивающие подъемную силу и контроль высоты в атмосфере. Примечательно, что первая ступень не имеет системы управления вектором тяги (УВТ). [3][обновлять]
Pegasus был разработан командой под руководством Антонио Элиаса. [4] Три твердотопливных двигателя Orion для Pegasus были разработаны компанией Hercules Aerospace (позже Alliant Techsystems ) специально для ракеты-носителя Pegasus, но с использованием передовых технологий углеродного волокна, состава топлива и изоляции корпуса, первоначально разработанных для прекращенной программы малых межконтинентальных баллистических ракет ВВС США. Конструкции крыла и килей были разработаны Бертом Рутаном и его компанией Scaled Composites , которая производила их для Orbital.
Начавшийся весной 1987 года [5] проект разработки финансировался Orbital Sciences Corporation и Hercules Aerospace и не получил никакого государственного финансирования. Было получено государственное финансирование для поддержки эксплуатационных испытаний. [6] НАСА предоставило возможность использования самолета-носителя B-52 на компенсационной основе во время разработки (испытания на переноске) и первых нескольких полетов. Два внутренних проекта Orbital — коммуникационная группировка Orbcomm и спутники наблюдения OrbView — выступили в качестве основных клиентов, помогая оправдать частное финансирование. [7]
До первого оперативного запуска 5 апреля 1990 года, когда летчик-испытатель НАСА и бывший астронавт Гордон Фуллертон командовал самолетом-носителем, испытательных запусков «Пегаса» не было. Первоначально самолетом-носителем служил принадлежащий НАСА самолет B-52 Stratofortress NB-008 . К 1994 году Orbital перешла на свой « Stargazer » L-1011 , переоборудованный авиалайнер, который ранее принадлежал Air Canada . Название «Звездочет» является данью уважения к телесериалу «Звездный путь: Следующее поколение» : персонаж Жан-Люк Пикард был капитаном корабля под названием «Звездочет» до событий сериала, а его первый офицер Уильям Райкер однажды служил на борту корабль по имени Пегас . [8]
За свою 45-летнюю историю запусков программа Pegasus потерпела три неудачных полета (STEP-1, STEP-2 и HETI/SAC-B) и две частичные неудачи (USAF Microsat и STEP-2), за которыми последовало 30 последовательных успешных полетов для общий показатель успеха программы составил 89 процентов. [9] Первый частичный отказ 17 июля 1991 года привел к тому, что семь микроспутников ВВС США были доставлены на орбиту ниже запланированной, что значительно сократило срок службы миссии. Последняя неудача миссии 4 ноября 1996 года привела к потере спутника HETE ( High Energy Transient Explorer ), идентифицирующего гамма-всплеск. [10]
Pegasus XL, представленный в 1994 году, имел удлиненные ступени для повышения характеристик полезной нагрузки. [11] В Pegasus XL первая и вторая ступени удлинены до Orion 50SXL и Orion 50XL соответственно. Высшие ступени не изменились; полеты аналогичны. Крыло слегка усилено, чтобы выдержать больший вес. Стандартный Pegasus снят с производства; Pegasus XL все еще активен по состоянию на 2019 год. Pegasus выполнил 44 полета в обеих конфигурациях, запустив 91 спутник по состоянию на 12 октября 2019 года. [12] [13]
Можно запускать двойную полезную нагрузку: контейнер, в котором находится нижний космический корабль и на котором крепится верхний космический корабль. Верхний корабль разворачивается, контейнер открывается, затем нижний корабль отделяется от адаптера третьей ступени. Поскольку обтекатель не изменился по соображениям стоимости и аэродинамики, каждая из двух полезных нагрузок должна быть относительно компактной. Другие запуски нескольких спутников включают «самоскладывающиеся» конфигурации, такие как космический корабль ORBCOMM.
За работу по разработке ракеты команда Pegasus под руководством Антонио Элиаса была награждена в 1991 году Национальной медалью технологий от президента США Джорджа Буша-старшего.
Первоначальная предложенная цена запуска составляла 6 миллионов долларов США без опций и маневренной ступени HAPS (гидразиновая вспомогательная двигательная установка). С расширением до Pegasus XL и соответствующими улучшениями автомобиля базовые цены увеличились. Кроме того, клиенты обычно приобретают дополнительные услуги, такие как дополнительное тестирование, проектирование и анализ, а также поддержку на стартовой площадке. [14]
По состоянию на 2015 год последний приобретенный Pegasus XL — запланированный на июнь 2017 года запуск миссии НАСА Ionocphere Connection Explorer (ICON) — имел общую стоимость 56,3 миллиона долларов США, которые, как отмечает НАСА, включают «твердо фиксированные затраты на обслуживание запуска, космический корабль обработка, интеграция полезной нагрузки, отслеживание, данные и телеметрия и другие требования к поддержке запуска». [14] Серия технических проблем задержала этот запуск, который наконец состоялся 11 октября 2019 года.
В июле 2019 года было объявлено, что компания Northrop Grumman потеряла контракт на запуск спутника Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) компании SpaceX . Планировалось, что IXPE будет запущен с помощью ракеты Pegasus XL, и он был спроектирован так, чтобы соответствовать ограничениям ракеты Pegasus XL. Поскольку запуск IXPE удален из ракеты Pegasus XL, в настоящее время (по состоянию на 12 октября 2019 года, после запуска ICON) для ракеты Pegasus XL не объявлено ни одной миссии по космическому запуску. Будущую (строящуюся по состоянию на 2019 год) миссию «Поляриметр для объединения короны и гелиосферы» (PUNCH) в рамках программы NASA Explorer планировалось запустить с помощью Pegasus XL; но затем НАСА решило объединить запуски PUNCH и еще одной миссии Explorer, спутников Tandem Reconnection и Cusp Electrodynamics Reconnaissance Satellites (TRACERS) (также находящихся в стадии строительства по состоянию на 2019 год). Эти две космические миссии, состоящие в общей сложности из шести спутников, будут запускаться одной ракетой-носителем. Ожидается, что для этого запуска двойной миссии будет выбрана более крупная пусковая установка. [15] В августе 2022 года НАСА объявило, что 4 микроспутника группировки PUNCH будут запущены в качестве полезной нагрузки вместе со SPHEREx в апреле 2025 года на ракете SpaceX Falcon 9 . [16] [17]
В инвентаре Northrop остался один Pegasus XL. Оно ищет заказчиков для этих ракет. Northrop не планирует снимать с эксплуатации ракету Pegasus XL с октября 2019 года. [18]
При запуске Pegasus самолет-носитель взлетает с взлетно-посадочной полосы с вспомогательными и контрольно-пропускными пунктами. К таким местам относятся Космический центр Кеннеди / База ВВС на мысе Канаверал , Флорида; База ВВС Ванденберг и Центр летных исследований Драйден , Калифорния ; Летный комплекс Уоллопса , Вирджиния ; Хребет Кваджалейн в Тихом океане и Канарские острова в Атлантическом океане . Orbital предлагает запуски из Алькантары , Бразилия , но ни один из известных заказчиков их не осуществил.
По достижении заранее определенного времени подготовки, местоположения и скорости самолет выпускает «Пегас». После пяти секунд свободного падения первая ступень воспламеняется, и машина начинает крениться. Треугольное крыло с углом наклона 45 градусов (конструкция из углеродного композита и аэродинамический профиль с двойным клином) способствует повышению тангажа и обеспечивает некоторую подъемную силу. Хвостовое оперение обеспечивает рулевое управление при полете первой ступени, поскольку двигатель Orion 50S не имеет сопла изменения вектора тяги .
Примерно через 1 минуту и 17 секунд сгорает мотор Орион 50С. Транспортное средство находится на высоте более 200 000 футов (61 км) и имеет гиперзвуковую скорость . Первая ступень отпадает, захватывая поверхности крыла и оперения, а вторая ступень воспламеняется. Orion 50 горит примерно 1 минуту 18 секунд. Управление ориентацией осуществляется путем изменения вектора тяги двигателя Orion 50 вокруг двух осей : тангажа и рыскания; управление по крену обеспечивается азотными двигателями третьей ступени. [ нужна цитата ]
В середине полета второй ступени пусковая установка достигла высоты, близкой к вакууму. Обтекатель раскалывается и падает, обнажая полезную нагрузку и третью ступень. При перегорании двигателя второй ступени стек движется по инерции, пока не достигнет подходящей точки своей траектории, в зависимости от миссии. Затем «Орион 50» выбрасывается, и зажигается двигатель «Орион 38» третьей ступени . Он также имеет сопло для изменения вектора тяги, которому помогают азотные двигатели для крена. Примерно через 64 секунды сгорает третья ступень. [ нужна цитата ]
Четвертая ступень иногда добавляется для большей высоты, большей точности высоты или более сложных маневров. HAPS (гидразиновая вспомогательная двигательная установка) приводится в движение тремя перезапускаемыми однотопливными гидразиновыми двигателями. Как и при двойных запусках, HAPS сокращает фиксированный объем, доступный для полезной нагрузки. По крайней мере, в одном случае космический корабль был построен на базе HAPS.
Управление осуществляется через 32-битный компьютер и IMU . GPS - приемник дает дополнительную информацию. За счет воздушного старта и подъемной силы крыла алгоритм полета первой ступени разработан индивидуально. Траектории второй и третьей ступеней являются баллистическими , а их наведение основано на алгоритме космического корабля "Шаттл". [ нужна цитата ]
Самолет-носитель (первоначально NASA B-52 , теперь L-1011, принадлежащий Northrop Grumman) служит ускорителем для увеличения полезной нагрузки при меньших затратах. 12 000 м (39 000 футов) — это всего лишь около 4% высоты низкой околоземной орбиты, а дозвуковой самолет достигает лишь около 3% орбитальной скорости, однако, доставив ракету-носитель на эту скорость и высоту, многоразовый самолет заменяет дорогостоящий первый -ступенчатый усилитель.
В октябре 2016 года компания Orbital ATK объявила о партнерстве с Stratolaunch Systems для запуска ракет Pegasus-XL с гигантской платформы Scaled Composites Stratolaunch , которая могла бы запускать до трех ракет Pegasus-XL за один полет. [19]
Компоненты Pegasus также легли в основу других ракет-носителей Orbital Sciences Corporation. [20] Ракета Taurus наземного базирования размещает ступени Pegasus и больший обтекатель на первой ступени Castor 120 , заимствованной из первой ступени ракеты MX Peacekeeper . При первых запусках использовались отремонтированные первые ступени MX.
«Минотавр I» , также запускаемый с земли, представляет собой комбинацию ступеней пусковых установок «Таурус» и ракет «Минитмен», отсюда и название. Первые две ступени взяты из Minuteman II ; верхние ступени - Orion 50XL и 38. Из-за использования излишков военных ракетных двигателей он используется только для полезной нагрузки правительства США и спонсируемой государством. [ почему? ]
Третья машина получила название Minotaur IV , несмотря на то, что в ней нет ступеней Minuteman. Он состоит из отремонтированного MX с добавленным Orion 38 в качестве четвертой ступени.
Гиперзвуковые испытательные аппараты НАСА X-43A были усилены первыми ступенями Pegasus. Верхние ступени были заменены открытыми моделями ГПВРД . Ступени Ориона разогнали Х-43 до скорости зажигания и высоты, но от них отказались. После запуска ГПВРД и сбора полетных данных испытательные машины также упали в Тихий океан.
Наиболее многочисленной модификацией Pegasus является ускоритель для наземного перехватчика Midcourse Defense (GBMD), по сути это Pegasus с вертикальным (шахтным) запуском без крыла и килей, а первая ступень модифицирована путем добавления управления вектором тяги (TVC). система.
В период с 1990 по 2021 год Pegasus совершил 45 миссий. [12]
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
