Vega ( итал . Vettore Europeo di Generazione Avanzata , фр . Vecteur européen de génération avancée , букв. « Вектор европейского поколения передовых » ) [9] была одноразовой малолитражной ракетой-носителем , эксплуатируемой Arianespace , производимой Avio и совместно разработанной Итальянским космическим агентством (ASI) и Европейским космическим агентством (ESA). Разработка началась в 1998 году, а первый запуск состоялся с Гвианского космического центра 13 февраля 2012 года . [4] Это была 8-я по количеству запусков малолитражная ракета-носитель в истории. Последний полет ракеты состоялся 5 сентября 2024 года после замены на улучшенную Vega C , которая уже используется с 2022 года.
Он был разработан для запуска небольших полезных грузов, от 300 до 2500 килограммов (от 660 до 5510 фунтов) спутников для научных миссий и миссий по наблюдению за Землей на полярные и низкие околоземные орбиты. [10] Базовая миссия Vega представляла собой полярную орбиту, выводящую космический аппарат массой 1500 кг (3300 фунтов) на высоту 700 километров (430 миль).
Ракета, названная в честь Веги , самой яркой звезды в созвездии Лиры , [11] была однокорпусной ракетой-носителем (без дополнительных ускорителей) с тремя твердотопливными ступенями: первой ступенью P80 , второй ступенью Zefiro 23 и третьей ступенью Zefiro 9. Верхний модуль представлял собой жидкостную ракету под названием AVUM. Улучшенная версия ступени P80, P120C , также будет использоваться в качестве боковых ускорителей Ariane 6. Италия была ведущим участником программы Vega (65%), за ней следует Франция (13%). [12] Другими участниками являются Испания , Бельгия , Нидерланды , Швейцария и Швеция . [13]
Vega боролась за то, чтобы конкурировать на рынке коммерческих запусков за десятилетие своей службы. После первоначального успеха, двух неудач в полете и растущей конкуренции программы совместных поездок SpaceX , предлагавшие более низкие цены, низвели Vega до уровня обслуживания в первую очередь европейских правительственных агентств, готовых платить больше за поддержку независимого доступа в космос. [14]
В середине 1990-х годов французские фирмы Aérospatiale и SEP, вместе с итальянской фирмой Bombrini-Parodi-Delfino (BPD), начали обсуждение разработки предлагаемой дополнительной пусковой установки Ariane (ACL). Примерно в то же время Италия начала отстаивать концепцию новой твердотопливной спутниковой пусковой установки. [15] Эта предлагаемая пусковая установка, названная Vega , была представлена как функционирующая для расширения диапазона европейских возможностей запуска; Vega могла бы запускать полезную нагрузку массой 1000 кг на полярную орбиту высотой 700 км. С самого начала первая из трех ступеней должна была базироваться на твердотопливном ускорителе существующей одноразовой пусковой системы Ariane 5 , в то время как вторая и третья ступени должны были использовать находящийся в разработке ракетный двигатель Zefiro. [16] [17]
Однако было признано, что это дорогостоящий проект, и поэтому Италии сложно его финансировать в одиночку; соответственно, на раннем этапе были предприняты попытки привлечь международных партнеров для продолжения разработки. [15] В апреле 1998 года было публично заявлено, что программа Vega зависит от обеспечения промышленных инвестиций в размере около 70 миллионов экю, а также от наличия около 350 миллионов экю финансирования, которое было запрошено у заинтересованных государств-членов Европейского космического агентства (ЕКА) во главе с Францией и Италией. [18] В июне 1998 года было объявлено, что министры государств-членов Европейского космического агентства (ЕКА) согласились приступить к первой фазе программы разработки Vega; участвующими странами были Франция, Бельгия, Нидерланды, Испания и Италия — последняя взяла на себя 55% бремени финансирования программы. [19] [17]
К сентябрю 1998 года предполагалось, что при полном финансировании Vega выполнит свой первый запуск в 2002 году. [20] Однако к началу 1998 года Франция публично выразила недовольство программой, что привело к спорам о ее финансировании. [21] [22] Была предложена новая, более производительная версия Vega, но она не удовлетворила Францию в достаточной степени. В сентябре 1999 года Франция решила полностью выйти из программы Vega, что привело к опасениям за будущее ракеты-носителя. [23] В ноябре 1999 года Европейское космическое агентство (ESA) официально исключило Vega из числа одобренных программ, решение, которое в значительной степени было приписано выходу Франции; Италия заявила, что продолжит работу независимо от этого, и пригрозила перенаправить свои выделенные взносы на дальнейшее развитие Ariane 5, чтобы покрыть дефицит. [24] [25]
Около 2000 года альтернативное использование Vega было изучено в качестве ракеты-носителя среднего класса для использования в сочетании с улучшенной, модернизированной моделью тяжелой ракеты-носителя Ariane 5. [26] В октябре 2000 года было объявлено, что Франция и Италия урегулировали свой годовой спор по программе Vega; Франция и Италия согласились предоставить 35% и 52% соответственно финансирования полностью композитного ускорителя P80 для Ariane 5 — работы, которая будет включена в программу Vega. [27] В марте 2001 года FiatAvio и Итальянское космическое агентство (ASI) создали новую компанию, European Launch Vehicle (ELV), чтобы взять на себя ответственность за большую часть опытно-конструкторских работ по программе Vega. [28] К 2003 году возникли опасения, что недавнее принятие Европейским космическим агентством (ESA) российской ракеты-носителя «Союз» будет напрямую конкурировать с находящейся в разработке Vega; Спрос на такие пусковые установки снизился из-за спада на рынке мобильных телекоммуникационных спутников и сомнений относительно европейской спутниковой навигационной системы Galileo . [29]
В марте 2003 года контракты на разработку ракеты-носителя Vega были подписаны Европейским космическим агентством (ESA) и Национальным центром космических исследований (CNES), французским космическим агентством; Италия предоставила 65% финансирования, а шесть дополнительных стран внесли оставшуюся часть. [30] В мае 2004 года сообщалось, что был подписан контракт между коммерческим оператором Arianespace и генеральным подрядчиком ELV на выполнение интеграции транспортного средства в Куру , Французская Гвиана . [31] В ноябре 2004 года началось строительство новой специальной стартовой площадки для ракеты-носителя Vega в Куру, которая включала бункер и самоходную конструкцию для помощи в сборке ступеней; эта площадка была построена над первоначальной стартовой площадкой для списанной ракеты -носителя Ariane 1. [32] [33] В сентябре 2005 года было сообщено об успешном завершении ключевых испытаний воспламенителей твердотопливного ракетного двигателя Vega, что стало ключевым этапом. [34]
В ноябре 2005 года Европейское космическое агентство (ЕКА) заявило о своем желании разработать и развернуть модуль с электроприводом для работы совместно с ракетой-носителем Vega; этот предполагаемый модуль будет перемещать полезные грузы между низкой околоземной орбитой (LEO) и геостационарной орбитой (GEO). [35] В ноябре 2005 года сообщалось, что и Израиль, и Индия проявили формальный интерес к программе Vega. [36] В декабре 2005 года ракета-носитель Vega, наряду с ракетами-носителями Ariane и Soyuz, были одобрены в качестве признанных платформ «первого выбора» для полезных грузов ЕКА. [37] 19 декабря 2005 года первый испытательный запуск третьей ступени Vega был успешно завершен в Сальто-ди-Квирра , Сардиния . [38] В течение нескольких лет дальнейшие испытания будут проводиться на площадке в Сардинии. [39] [40] Прогресс в проекте «Вега» был задержан из-за неудачного испытания третьей ступени 28 марта 2007 года. [41] [42]
В январе 2007 года Европейское космическое агентство (ЕКА) объявило, что агентство изучает возможность использования навигации Глобальной системы позиционирования (GPS) для поддержки запусков Vega и Ariane. [43] На Парижском авиасалоне 2009 года было выявлено, что принятие более экономически эффективного двигателя для замены верхних ступеней Vega было отложено из-за неспособности снизить общую стоимость ракеты-носителя, что сделало его гораздо менее выгодным для продолжения. [44] Несмотря на это открытие, усилия по повышению эффективности третьей ступени продолжались. [45] На тот момент ожидалось, что сертификация всех четырех ступеней запуска Vega будет достигнута до конца 2009 года, в то время как первый запуск был запланирован на 2010 год. [46] Первый полет планировалось осуществить с научной полезной нагрузкой, а не с «фиктивным» заполнителем; [47] [48] но намеренно избежали дорогостоящего коммерческого спутника. [49] К концу 2010 года первый полет был отложен до 2011 года. [50]
В октябре 2011 года все основные компоненты первой ракеты Vega были отправлены морем с объекта Avio в Коллеферро , недалеко от Рима , в Куру. На тот момент первый запуск должен был состояться в декабре 2011 года или январе 2012 года. [51] [52] В начале января 2012 года сообщалось, что дата запуска переместится на следующий месяц. [48] [53] 13 февраля 2012 года состоялся первый запуск ракеты Vega с Куру; сообщалось, что это был «очевидно идеальный полет». [54] [55]
В середине 2011 года было высказано предположение, что в среднесрочной и долгосрочной перспективе может быть разработана усовершенствованная «европеизированная» модернизация ракеты Vega. [56] После успешного первого запуска были высказаны предположения о различных усовершенствованиях для Vega. Как сообщается, Немецкий аэрокосмический центр (DLR) с энтузиазмом воспринял перспективы разработки европейской альтернативы последней, четвертой ступени Vega; однако широко распространено мнение, что не следует вносить никаких изменений в аппаратную часть Vega в течение примерно 10 лет, чтобы консолидировать операции и избежать ненужных расходов на раннем этапе. [57] Европейское космическое агентство (ESA) также стремилось воспользоваться потенциальными общими чертами между Vega и предлагаемой тяжелой ракетой-носителем Ariane 6. [58]
После первого запуска было проведено еще четыре полета в рамках программы VERTA (Vega Research and Technology Accompaniment), в ходе которой наблюдательные или научные полезные нагрузки выводились на орбиту, в то время как ракета Vega проходила проверку и подготавливалась к более прибыльным коммерческим операциям. [59] Второй запуск, проведенный 6 мая 2013 года, который следовал значительно более сложному профилю полета и нес первую коммерческую полезную нагрузку этого типа, также был успешным. [60] После этого второго запуска Европейское космическое агентство (ESA) объявило ракету Vega «полностью функциональной». [61] Промежуток более чем в один год между первым и вторым полетами был в основном обусловлен тем, что итальянскому производителю пришлось полностью переработать программное обеспечение управления полетом из-за ограничений французского экспортного контроля, наложенных на программное обеспечение, используемое в первом полете. [62]
С момента ввода в коммерческую эксплуатацию Arianespace продвигает Vega как систему запуска, предназначенную для миссий на полярные и солнечно-синхронные орбиты. [63] Во время своего квалификационного полета Vega вывела свою основную полезную нагрузку массой 386,8 кг, спутник LARES , на круговую орбиту высотой 1450 км с наклонением 69,5°. [64]
Arianespace указала, что ракета-носитель Vega способна вывести 1500 кг (3300 фунтов) на круговую полярную орбиту высотой 700 км (430 миль). [67]
Обтекатель полезной нагрузки Vega был разработан и изготовлен швейцарской компанией RUAG Space . [68] Он имеет диаметр 2,6 метра, высоту 7,8 метра и массу 400 кг. Цилиндрическая часть обтекателя имеет внешний диаметр 2,6 м и высоту 3,5 м. [69]
Первые три ступени представляют собой твердотопливные двигатели, произведенные компанией Avio , которая была генеральным подрядчиком по ракете-носителю Vega через свою компанию ELV. [70]
По состоянию на 2011 год [обновлять], проектирование и процесс производства трех типов двигателей, предназначенных для трех ступеней Vega, планировалось проверить в ходе двух наземных испытательных запусков — одного для оценки конструкции и одного в окончательной полетной конфигурации. [71] [72] [ требуется обновление ]
P80 была первой ступенью VEGA, ее название произошло от веса топлива на этапе проектирования в 80 тонн, который позже был увеличен до 88 тонн. P80 включает в себя систему управления вектором тяги (TVC), разработанную и изготовленную в Бельгии компанией SABCA , состоящую из двух электромеханических приводов, которые управляют подвижным соплом с гибким соединением с использованием литий-ионных батарей. [73] Корпус диаметром 3 м состоял из графитового эпоксидного намотанного корпуса, а для внутренней изоляции использовалась резина низкой плотности. Сопло было изготовлено из легкого недорогого углеродно-фенольного материала; для воспламенителя использовался расходуемый корпус. Загруженное твердое топливо имеет низкое содержание связующего и высокий процент алюминия ( HTPB 1912 ). [74]
Первые испытательные запуски двигателя P80 состоялись 30 ноября 2006 года в Куру , и испытания завершились успешно. [75]
Второе испытательное включение двигателя первой ступени P80 состоялось 4 декабря 2007 года в Куру. Обеспечивая среднюю тягу 190 тонн в течение 111 секунд, поведение двигателя соответствовало прогнозам. [76]
Будущая версия ступени, P120C , также получившая свое название от веса топлива на этапе проектирования в 120 тонн, увеличит массу топлива до 141–143 тонн. [77]
Разработка двигателя Zefiro была инициирована Avio , частично финансировалась компанией и частично финансировалась по контракту с Итальянским космическим агентством (ISA). Zefiro 23 образует вторую ступень Vega. Его углеродно-эпоксидный корпус был намотан нитью , а его углеродно-фенольное сопло включает углеродно-углеродную вставку горловины. Загрузка топлива составляла 23 тонны. [73]
Двигатель второй ступени Zefiro 23 впервые был запущен 26 июня 2006 года в Сальто-ди-Квирра . Испытание прошло успешно. [78]
Второе испытательное включение двигателя второй ступени Zefiro 23 состоялось 27 марта 2008 года также в Сальто-ди-Квирра. Это успешное испытание подтвердило квалификацию ракетного двигателя. [79]
Первым завершенным двигателем был Zefiro 9, двигатель третьей ступени. Первый испытательный запуск был проведен 20 декабря 2005 года на межвидовом испытательном полигоне Сальто-ди-Квирра на побережье Средиземного моря на юго-востоке Сардинии . Испытание прошло полностью успешно. [80]
После критического анализа конструкции на основе проведенных первых испытательных запусков [81] 28 марта 2007 года в Сальто-ди-Квирра состоялся второй испытательный запуск Zefiro 9. Через 35 секунд произошло внезапное падение внутреннего давления двигателя, что привело к увеличению времени сгорания. [82] Никакой публичной информации об этом внезапном падении внутреннего давления, а также о том, были ли какие-либо недостатки в конструкции двигателя, не было.
23 октября 2008 года была успешно испытана усовершенствованная версия Zefiro 9 с измененной конструкцией сопла — Zefiro 9-A. [83]
28 апреля 2009 года на испытательном полигоне Сальто-ди-Квирра в Сардинии , Италия , состоялись финальные квалификационные стрельбы Zefiro 9-A . [84]
Верхняя ступень Attitude Vernier Upper Module (AVUM) , разработанная Avio , была разработана для размещения полезной нагрузки на требуемой орбите и для выполнения функций управления креном и ориентацией. AVUM состоит из двух модулей: AVUM Propulsion Module (APM) и AVUM Avionics Module (AAM). [85] Двигательный модуль использует украинский ракетный двигатель РД-843 [7] (РД-868П) [8] , жидкотопливный ракетный двигатель , сжигающий под давлением НДМГ и тетраоксид азота в качестве топлива. Модуль авионики AVUM содержит основные компоненты подсистемы авионики транспортного средства. [86]
Было проведено концептуальное исследование новой ракеты-носителя среднего размера на основе элементов Vega и Ariane 5. Эта ракета-носитель будет использовать первую ступень Ariane 5 P230, вторую ступень Vega P80 и третью ступень Ariane 5, используя либо хранимое, либо криогенное топливо. [73]
Будущая модернизированная Vega ( программа LYRA ) превзошла технико-экономическое обоснование и была запланирована для замены текущих третьей и четвертой ступеней одной дешевой ступенью LOX/Liquid metano с новой системой наведения . Целью программы было повышение производительности примерно на 30% без значительного увеличения цены. [87]
14 февраля 2012 года, на следующий день после успешного первого запуска Vega, Немецкий аэрокосмический центр (DLR) подал заявку на включение в программу. Иоганн-Дитрих Вёрнер, в то время глава DLR , заявил, что Германия хочет присоединиться к проекту. Германия предоставит замену двигателю RD-843 на четвертой ступени AVUM, в настоящее время производимому в Украине . Менеджер по запуску Vega заявил, что он не полетит в ближайшем будущем, поскольку его разработка занимает некоторое время, но он подтвердил, что этот вопрос будет включен в повестку дня следующей встречи министров в конце 2012 года. Таким образом, все компоненты ракеты будут производиться внутри Европейского союза (ЕС), за исключением произведенных в Швейцарии . [13]
Переработанная первая ступень Vega-C, переименованная в P120C (Common), была выбрана в качестве ускорителя для первой ступени ракеты следующего поколения Ariane 6 на заседании Совета Европейского космического агентства (ESA) на уровне министров в декабре 2014 года. [88]
Avio также рассматривала «Vega Light», которая исключила бы первую ступень Vega-C или Vega-E и была бы нацелена на пополнение спутниковых созвездий. Ракета могла бы запускать от 250 до 300 кг или от 400 до 500 кг в зависимости от того, была ли она получена из Vega-C или Vega-E соответственно. [89] [90]
Vega C была усовершенствованной версией оригинальной ракеты-носителя Vega, обеспечивающей лучшую производительность и гибкость запуска. [91] Разработка началась после заседания Совета министров ЕКА в декабре 2014 года с целью удовлетворения изменившихся потребностей в полезной нагрузке, как в отношении увеличения средних институциональных полезных нагрузок, так и для конкуренции с более дешевыми поставщиками услуг запуска. [92]
Эта новая эволюция включает в себя различные изменения в стеке Vega. Двигатель первой ступени P80 будет заменен на P120C , тот же ускоритель, который должен использоваться на ракете-носителе Ariane 6 , а вторая ступень Zefiro 23 также будет заменена на Zefiro 40. Более крупная AVUM+ заменит четвертую ступень AVUM, в то время как третья ступень Zefiro 9 будет перенесена из базовой версии ракеты-носителя. [91]
Эти модификации позволят использовать новые параметры миссии с использованием различных адаптеров полезной нагрузки и верхних ступеней. Новая ракета сможет нести двойную полезную нагрузку с помощью адаптера полезной нагрузки Vespa-C или один большой спутник в дополнение к меньшим полезным нагрузкам с помощью Vampire и многофункционального распределителя полезной нагрузки SMSS. Возможность орбитального перехода также была доступна с верхней ступенью Vega Electrical Nudge, или VENUS. [93]
Возвращение на Землю также возможно с использованием многоразового корабля Space Rider , который в настоящее время разрабатывается ЕКА и должен быть запущен на ракете Vega-C не ранее июля 2025 года.
13 июля 2022 года Vega-C совершил свой дебютный полет, в ходе которого он вывел на орбиту LARES 2 и шесть других спутников. [94] Этот запуск стал способом заполнить пробел после того, как российские ракеты стали недоступны из-за вторжения в Украину . [95] 21 декабря 2022 года (UTC) Vega-C потерпел неудачу при запуске из-за аномалии со второй ступенью Zefiro 40, что привело к потере двух космических аппаратов для спутниковой группировки Airbus Pléiades Neo для получения изображений Земли . [96]
После неудачи следующий запуск был отложен до конца 2024 года, чтобы провести модернизацию сопла ракетного двигателя. [97]
Vega E (или Vega Evolution) — это дальнейшее развитие Vega-C. Двигатель первой ступени P120C будет заменен на P160C, тот же ускоритель, который будет использоваться на ракете-носителе Ariane 6 Block 2.
Третья и четвертая ступени Zefiro 9 и AVUM+ будут заменены криогенной верхней ступенью, работающей на жидком кислороде и жидком метане . Этот вариант обеспечивает еще большую гибкость, чем Vega-C, с возможностью доставки нескольких спутников на разные орбиты за один запуск. [98]
По состоянию на март 2021 года [обновлять]Avio завершала разработку нового метанового двигателя М10 , используемого в новой верхней ступени. Проект двигателя стал результатом сотрудничества Avio и Конструкторского бюро химической автоматики (КБХА), завершившегося в 2014 году. [99]
Avio успешно провела первую серию испытаний двигателя M10 в период с мая по июль 2022 года [100], а первый полет Vega-E запланирован на 2027 год. [101]
Расходы на разработку ракеты Vega составили в общей сложности 710 миллионов евро, при этом ЕКА потратило дополнительно 400 миллионов евро на спонсирование пяти опытно-конструкторских полетов в период с 2012 по 2014 год. [102] Оценки расходов на коммерческие запуски в 2012 году прогнозировались на уровне 32 миллионов евро, включая расходы на маркетинг и обслуживание Arianespace, или 25 миллионов евро только для каждой ракеты, предполагая частоту запусков 2 в год. В 2012 году управляющий директор ELV подсчитал, что если бы постоянная частота полетов увеличилась до четырех полетов в год, цена каждой отдельной ракеты-носителя могла бы потенциально снизиться до 22 миллионов евро. [103] [ требуется обновление ] В этом случае к ноябрю 2020 года Vega ни разу не совершала более трех полетов за один год, при средней частоте полетов чуть менее двух запусков в год.
«Мы были уверены, что можем взимать на 20% больше за запуск, чем наши крупнейшие конкуренты, и при этом выигрывать бизнес за счет ценности, которую мы предоставляем в космическом центре здесь и с помощью Arianespace»
— Франческо Де Паскуале, управляющий директор ELV SpA, 2012 г., SpaceNews [103]
Ракета Vega итальянского производства была названа в честь второй по яркости звезды в северном полушарии.
разрабатывала уменьшенную версию Vega C, названную Vega C Light. Эта ракета не будет оснащена P120 C, а будет состоять только из ступеней Zefiro 40, Zefiro 9 (улучшенная) и AVUM plus.