Ушла эпоха: в США завершили эксплуатацию ракет семейства Delta. Чем американцы заменят самую мощную из них? Видео последнего пуска.
Компания United Launch Alliance (ULA) в последний раз запустила ракету-носитель (РН) тяжёлого класса Delta IV Heavy, которая до 2018 года была мощнейшей ракетой среди находящихся в эксплуатации. Также это была последняя эксплуатируемая РН семейства Delta, пуски которых начались ещё в 1960 году.
Как прошёл последний старт Delta IV Heavy, как она устроена и чем запомнились её пуски, почему она уходит в историю вместе со всем семейством Delta и чем американцы её заменят (спойлер: замена уже давно есть, и даже не одна)?
Содержание:
- Последний запуск
- 64 года полётов Delta
- Особенности Delta IV Heavy
- Причины отказа от РН семейства Delta
- Чем заменят Delta IV Heavy?
Запуск Delta IV Heavy, архивный снимок. Credit: ULA/Mike Killian.
Author: Колпаксиди Александр Павлович.
Запуск Delta IV Heavy с NROL-70, отрывок с трансляции. Credit: ULA/Moter World.
Последний запуск Delta IV Heavy был произведён 9 апреля 2024 года в 19:53 по московскому времени с космодрома на мысе Канаверал. На 4 минуте отделились боковые ускорители, через 5 минут и 40 секунд отделилась первая ступень, а через 6 минут и 40 секунд отделились створки бокового обтекателя. Дальше точная циклограмма полёта неизвестна, однако полезная нагрузка должна быть выведена на геостационарную орбиту.
Это был уже 16 пуск РН Delta IV Heavy, 389 пуск ракеты семейства Delta, 45 для Delta IV, 2 пуск компании ULA в 2024 году и 38 успешный запуск в США с начала года.
Запуск должен был состояться ещё в конце марта, но был перенесён из-за проблем с подачей азота (газ наддува, необходим для безкавитационной работы турбонасосов двигателей и обеспечения жёсткости баков). Хотя проблема была довольно быстро устранена, специалисты ULA решили дополнительно перенести пуск для более полной проверки ракеты.
Delta IV Heavy вывела в космос секретный спутник, о нём нет какой-либо информации в открытых источниках. Однако запуск на геостационарную орбиту позволит аппарату как бы «зависнуть» над определённым регионом и вести непрерывные наблюдения за ним. Предполагается, что был запущен очередной спутник радиотехнической разведки серии Mentor (также известны как Orion или Advanced Orion). Обозначение запуска NROL-70 означает следующее: запуск (L) в интересах Национального управления военно-космической разведки США (NRO), 70 — номер миссии (не порядковый). Девиз миссии: Advantage through knowledge — Преимущество благодаря знаниям.
Запущенная сегодня РН Delta IV Heavy перед пуском. Credit: ULA.
Первый старт РН семейства Delta — Thor-Delta или просто Delta I, был совершён 13 мая 1960 года, но был неудачным. Однако уже через 3 месяца американцы смогли успешно запустить эту ракету, все остальные пуски в этой модификации тоже были безаварийными. Эта РН была создана на основе баллистической ракеты PGM-17 Thor и планировалась как временная альтернатива для запусков перед созданием новых РН. Однако в дальнейшем Delta I получила множество модификаций и эксплуатировалась до конца 80-х. Нет ничего более постоянного, чем временное! На смену пришла Delta II, первый пуск которой состоялся 24 января 1990 года. Она осуществила 148 успешных пусков, последний из которых состоялся 15 сентября 2018 года, и лишь 2 аварийных. Delta III толком не летала, её запустили 3 раза (в 1998, 1999 и 2000 годах), но все пуски окончились аварией. Delta IV была представлена в двух версиях: средней (Medium и её подтипах) и тяжёлой (Heavy). Первый пуск Delta IV Medium был осуществлён 20 ноября 2002 года, Heavy же полетела 21 декабря 2004 года, но из-за сбоя она не смогла доставить полезную нагрузку на заданную орбиту. Delta IV Medium в последний раз взлетела 22 августа 2019 года.
Стоит отметить, что история семейства Delta могла закончиться намного раньше, так как вместо них планировалось использовать «Спейс Шаттлы». Но быстро стало понятно, что это непрактично, а после катастрофы «Челленджера» NASA пересмотрело подходы к выбору полезной нагрузки для челноков, и для запуска многих аппаратов было решено использовать только классические РН.
Созданием первых РН семейства Delta занималась компания Douglas Aircraft, в 1967 году вошедшая в состав McDonnell-Douglas, которая стала частью Boeing в 1997 году. А ULA, будучи совместным предприятием Boeing и Lockheed Martin, осуществляет пуски РН Delta с момента своего образования в 2006 году.
Как видно, у РН семейства Delta большая история, которая включала в себя носители как лёгкого, так среднего и тяжёлого классов. Всего ракеты Delta запускались 389 раз, процент успешных пусков составляет 95%.
Некоторые из ракет семейства Delta, первые 4 из них — модификации Delta I. Credit: Encyclopædia Britannica.
Особенности Delta IV Heavy
Конструкция
Delta IV Heavy состоит из центрального двухступенчатого блока и двух боковых ускорителей. Максимальная высота РН составляет 72 м (высота 24-этажного дома) в конфигурации с наибольшим головным обтекателем, максимальный диаметр одного блока — 5 метров, максимальная ширина всей ракеты — 15 м. Delta IV Heavy может вывести на низкую околоземную орбиту до 28,8 т полезной нагрузки.
Строение Delta IV Heavy. Credit: ULA.
Сравнительные размеры различных носителей. Credit: SKRABEK.
На первой ступени центрального блока и на боковых ускорителях установлены жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) RS-68A, на второй ступени установлен RL10B-2. Оба двигателя изготавливаются компанией Aerojet Rocketdyne и работают на водороде.
RS-68 (слева) и RL10. Credit: Aerojet Rocketdyne.
При старте все три блока работают на полной тяге, а через примерно 45 секунд работа ЖРД центрального блока дросселируется (уменьшается) до мощности 55% с целью экономии топлива. После отделения боковых ускорителей ЖРД центрального блока вновь увеличивает мощность.
Работа RS-68A во время запуска Delta IV Heavy. Credit: ULA.
Боковой ускоритель Delta IV Heavy. Credit: ULA.
Вторая ступень соединяется с первой через промежуточную ступень.
Вторая ступень Delta IV Heavy. Credit: ULA.
Для заказчиков пусков предлагалось два вида головных обтекателя. Оба имели диаметр 5 м, но разную высоту: 14 и 19,1 м.
Из 16 запусков только 3 пришлись на мирные миссии: спутники Three Corner Satellite (первый пуск, аппараты были выведены в космос, но не на заданную орбиту), космический корабль Orion (первый тестовый полёт вокруг Земли в беспилотном режиме) и зонд для изучения Солнца Parker Solar Probe. Всё, остальные пуски были в интересах военных: спутники радиотехнической разведки Mentor (Orion или Advanced Orion, не имеют ничего общего с упомянутым ране кораблём), спутники видовой разведки Key Hole 11 (KH-11), минимум один спутник системы предупреждения о ракетном нападении DSP, а также несколько аппаратов, даже цели которых не раскрываются.
Запуск любой ракеты — зрелище завораживающее! Но запуски Delta IV Heavy ещё более захватывающие из-за огненного шоу, что она устраивает. «Ракета-файерболл», т. е. «ракета-огненный шар», — такое прозвище дали ей любители космонавтики. Одна из характерных особенностей этой РН, придающая её стартам особую зрелищность, заключается в том, что за несколько секунд до пуска её окружает огненное облако, из-за чего может показаться, что произошла авария. Подобная особенность связана с тем, что Delta IV Heavy использует топливную пару «жидкий водород — жидкий кислород». За пять секунд до отрыва ракеты от стартового стола в её двигатели RS-68A первой ступени и боковых ускорителей подаётся жидкий водород с температурой около -250 °С, что необходимо для захолаживания магистралей и элементов силовых агрегатов. Он быстро испаряется и поднимается из-за малой плотности по внешней стороне РН, смешиваясь с воздухом. Через две секунды после этого начинается подача жидкого кислорода, а после происходит зажигание. Смесь водорода и воздуха воспламеняется, что приводит к возникновению характерного огненного шара, либо кажется, будто ракету обуял пожар. Естественно, возникновение этого явления учтено в конструкции РН, поэтому угрозы оно не представляет. Зато создаёт отличные кадры, особенно если пуск производился ночью!
Delta IV Heavy в последний раз устроила своё незабываемое огненное шоу, чтобы навсегда уйти в историю...
РН Delta IV Heavy во время запуска NROL-82 26 апреля 2021 года. Credit: ULA.
Причины отказа от РН семейства Delta
Последние РН этого семейства больше не могли конкурировать с более дешёвыми носителями. Долгое время ULA была фактически монополистом рынка запусков США, но после появилась компания SpaceX Илона Маска, что предложила дешёвую Falcon 9. Первоначально государственные заказчики игнорировали новичка, доходило даже до судов, когда контракты отдавали ULA, хотя SpaceX предлагала более выгодные условия. Но постепенно ситуация изменилась, ULA начала терять заказы. Это привело к внутренней реорганизации предприятия, сокращением издержек, но полностью изменить ситуацию не удалось. Первыми «пали» РН среднего класса — их главным конкурентом была Falcon 9. А в феврале 2018 года SpaceX запустила Falcon Heavy, в этом же году она была сертифицирована военными. Для Delta IV Heavy это стало началом конца, ведь стоимость её пуска составляет не менее 350 млн долларов, в то время как Falcon Heavy даже в одноразовой конфигурации обходится заказчикам почти в два раза дешевле.
Кстати, SpaceX, победив монополиста, сама стала монополистом: в прошлом году в США было совершенно 103 успешных космических пуска, из них 93% приходятся на РН SpaceX.
Менее значимая причина — появление и внедрение новых технологий, в то время как Delta IV — ракеты начала нулевых.
Как уже упоминалось, замен несколько.
Замена от ULA
ULA будет предлагать заказчикам свою новую РН Vulcan Centaur, которая, правда, создавалась больше для замены Atlas-V с российскими ЖРД РД-180 на первой ступени. Она будет предлагаться в нескольких конфигурациях и способна вывести в мощнейшей из них на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой до 27,2 т. На Vulcan Centaur можно установить боковые твердотопливные ускорители, на первой ступени используется жидкий метан, а вторая ступень Centaur V использует жидкий водород. Подробнее об этой ракете было написано в статье, посвящённой её первому пуску.
Запуск РН Vulcan Centaur. Credit: ULA.
Как уже упоминалось, заказчики могут обратиться не только к ULA, но и к SpaceX. Она может предложить свою сверхтяжёлую (в полностью одноразовом исполнении) РН Falcon Heavy. Она впервые полетела в 2018 году, с тех пор было осуществлено ещё 8 пусков, все старты были успешными.
Кстати, внешне Falcon Heavy похожа на Delta IV Heavy, но на этом их сходство заканчивается, так как и конструкционно, и по своим возможностям это совершенно разные ракеты.
Falcon Heavy во время запуска. Credit: SpaceX.
Также заказчики ограничены не только США, но могут воспользоваться тяжёлыми РН других стран.