Ракета Атлас-5



Ракета Атлас-5


Галерея РН Атлас-5

Разработчик ULA, Lockheed Martin
Статус Эксплуатируется
Первый полет 2002
Произведено пусков 61 (2016)

 

Atlas 5 (Атлас 5) — американская ракета-носитель, разработанная компанией Lockheed Martin и применяемая в рамках консорциума United Launch Alliance (ULA) ULA c 2000-хх годов.

 

История ракет Атлас-5


В конце 1990-хх годов рынок космических запусков стал значительно уплотняться: европейцы стали предлагать свои высокоэффективные хоть и дорогие ракеты, Китай уже начинал активно осваивать космос, и, в первую очередь, Россия стала активно использовать свои ракеты Союз и Протон в коммерческих целях.

Для поддержания конкурентоспособности компания Lockheed Martin начала работу над новой эффективной ракетой. Была инициирована программа развития одноразовых ракет-носителей EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle) для запуска коммерческих спутников и спутников ВВС США. Общей целью программы было сокращение стоимости запуска полезной нагрузки на орбиту.

Для экономии средств было решено отказаться от идеи создания носителя с нуля и провести глубокую и всестороннюю модернизацию крайних версий ракет семейства Атлас, не первое десятилетие применяемое США для коспических полетов. Так появился проект Атлас-5.

Большую часть конструкции, силовых установок и авионики Атлас-5 унаследовал от своих предшественников: ракет Атлас-2 и Атлас-3. Значительной переработке подверглась первая ступень с новыми баками и отказом от идеологии Lockheed «1,5» ступени, когда  в процессе полета отстреливались «лишние» по тяге двигатели. Были применены технологии и опыт создания элементов кораблей Space Shuttle.

Первый запуск ракеты Lockheed Martin осуществила в августе 2002 года. Ракета успешно забросила коммерческий спутник связи Hot Bird на геопереходную орбиту (ГПО). Атлас-5 показал свою высокую надежность: на начало 2016 года было осуществлено более 60 успешных запусков, лишь 1 из которых можно отнести к «частично» успешным.

 

Конструкция ракет Атлас-5


Атлас-5 двухступенчатая ракета-носитель среднего класса, оснащенная дополнительными твердотопливными ускорителями по пакетной схеме.

Первая ступень ракеты представляет собой переработанный универсальный ракетный модуль. Идеология универсального модуля распространена на современных ракетах (Дельта-4, Ангара) и позволяет использовать его в качестве главного блока в легкой версии ракеты и одного из дополнительных в тяжелых.

Ступень оснащена двухкамерным двигателем РД-180 (НПО Энегромаш, Россия). В качестве топлива применяется керосин, в качестве окислителя – жидкий кислород. Баки с окислителем расположены в ступени над баками с топвилом. В зависимости от режима полета, двигатель может работать до 253 секунд.

Вторая ступень – модернизированный разгонный блок Центавр, активно применявшийся в ракетах Титан-4 и сейчас использующийся для ракет Атлас-5 и Дельта-4. Ступень использует криогенные компоненты в качестве топлива: жидкий водород и, в качестве окислителя, жидкий кислород.

Силовая установка: 1 или 2 (в зависимости от модификации) двигатель RL-10A-4-2 (с 2014 года RL-10C-1). Двигатель имеет возможность многократного запуска, что крайне полезно для маневрирования в космосе при выводе полезных нагрузок. Общее время работы двигателя – до 842 секунд

Так же, Центавр оснащен восемью малыми маневровыми двигателями для пространственной ориентации.

Твердотопливные ускорители устанавливаются по бокам к первой ступени ракеты Атлас-5. Количество ускорителей: от 1 до 5 монтируется в зависимости от модификации и требований миссии. Каждый блок это твердотопливный ускоритель AJ-60A, разработанный компанией Aerojet.

Каждый ускоритель запускается на старте ракеты для придания начального ускорения и действует в течение 94 секунд (еще 10 секунд двигатель работает после отстрела от первой ступени).

Головной обтекатель ракеты Атлас-5 представлен двумя типами. Первый обтекатель – алюминиевый, диаметом 4,2 метра является классическим для ракет семейства Атлас. Вытянутый обтекатель имеет длину от 12 до 13,8 метров и устанавливается непосредственно над разгонным блоком. Применяется на ракетах серии 400.

Второй обтекатель – более совершенный, применяется на ракетах серии 500. Он разработан швейцарской RUAG Space, имеет диаметр 5,4 метра и составлен из ячеистого алюминия и карбона. Длина обтекателя: от 20,7 метров до 26,5 метров в зависимости от модификации. Обтекатель крепится через промежуточный адаптер и разгонный блок, фактически, оказывается внутри него. В связи с этим, при запусках модификаций Атлас V серии 500, обтекатель отделяется приблизительно на 1 минуту раньше, чем при запусках серии 400, еще до остановки двигателя первой ступени и расстыковки ступеней.

Модификации

У ракет Атлас-5 имеется трехзначная кодификация версий ракет. Из трех цифр:

Первая зависит от обтекателя (4 для малого и 5 для широкого от RUAG).

Вторая цифра зависит от количества монтированных к ракете твердотопливных ускорителей. Всего ускорителей может быть от 1 до 5. Соотвественно, на ракету с узким обтекателем устанавливается от 0 (их может и вовсе не быть) до 3 ускорителей, а на ракету с широким обтекателем до 5 ускорителей.

Третья цифра отображает модификацию разгонного блока Центравр, т.е. от количества двигателей. Соотвественно, если двигатель 1, то и цифра 1, если 2, то 2.

Например: в соответствии с классификацией ракета Атлас-5 вариант 542 означает, что это ракета с широким обтекателем, четырьмя твердотопливными ускорителями и разгонным блоком Центавр, оснащенным двумя двигателями.

Запуск и полет ракеты-носителя Атлас-5

 

Эксплуатация ракет Атлас-5


Ракеты запускаются с двух стартовых площадок:

  • первый – SLC-41, на мысе Канаверал, Флорида,
  • второй – SLC-3E на базе Вандернберг, Калифорния.

На начало 2016 года был осуществлен 61 запуск ракет Атлас-5, все признаны успешными (во время одного из пусков спутник не вышел на заданную орбиту, но все равно эксплуатируется – запуск признан частично успешным).

Проекты

Атлас-5 CTS (Crew Transportation System)

С 2006 года Lockheed Martin и концерн ULA работают над созданием версии ракеты для обеспечения пилотируемых полетов.

Lockheed Matin и Bigelow Aerospace заключили соглашение о модернизации ракеты с доведением безопасности до уровня, требуемого для пилотируемых полетов. В 2011 году подразделение NASA COTS предоставило компании заказ на коммерческие запуски. В том же году Boeing  в рамках консорциума ULA выбрала ракету Атлас-5 в качестве носителя своего перспективного корабля CST-100. А в 2014 году Sierra Nevada Corp. так же выбрала эту ракету для доставки на орбиту своего пилотируемого корабля Dream Chaser. Таким образом, в случае успеха, Атлас-5 станет носителем сразу двух типов пилотируемых космических кораблей.

Замена двигателя РД-180

Развитие геополитического конфликта США и России, а так же начало санкционного противостояния заставили концерн ULA искать замену российскому двигателю РД-180, ранее успешно применявшемся на первых ступенях ракет. Рассматриваются варианты вплоть до создания новой ракеты на замену Атлас-5 и Дельта-4 (проект Вулкан).

Так же рассматривается возможность установки двигателя Aerojet AR-1, который разрабатывается с 2015 года для ремоторизации ракет Атлас-5.

Новые твердотопливные ускорители

В 2015 году ULA объявило о разработке для ракеты Атлас-5 нового ускорителя GEM 63 от Orbital ATK для замены ускорителей AJ-60A фирмы Aerojet Rocketdyne.

Проект Вулкан (Vulcan)

Ракета-носитель Вулкан предполагается, как замена нынешних носителей концерна ULA: ракет Атлас-5, Дельта-2 и Дельта-4.

Изначально, для ракет Атлас-5 на замену двигателям РД-180 был предложен кислородно-метановый двигатель BE-4 компании Blue Origin. Однако, ракета была разработана под керосин, а не метан и переход на новый двигатель фактически означает создание новой первой ступени. Второй ступенью предполагается разгонный блок Центавр, прошедший модернизацию. Твердотопливные ускорители GEM 60XL от Orbital ATK. Первые запуски ракеты Вулкан предполагаются с 2019-2020 года.

Атлас-5 HLV

В 2006 году ULA анонсировало создание тяжелой версии ракеты HLV (Heavy Lift Vehicle). В качестве первой ступени предполагалось применять три универсальных ракетных модуля (первая ступень обычной Атлас-5). Ракета имела расчетную возможность заброски до 29,4 тонн нагрузки на низкую орбиту. Однако, низкая потребность в носителях такой мощности (при их высокой стоимости) не дали проекту реализоваться. Модификация HLV никогда не летала, а ресурсы по разработке перенаправлены на ракету Вулкан.

Фаза 2

После объединения космических подразделений Lockheed Martin и Boeing в рамках консорциума ULA появилась возможность применять некоторые узлы и методики совместно по ракетам обеих фирм (широкий обтекатель Атлас-5 получил как раз от боинговской Дельта-4). С появившейся возможностью улучшения производства возникла идея создания обновленной ракеты на базе Атлас-5 – так называемой Фазы 2 (Atlas Phase 2 или PH2).

Ракета GX

В конце 2000-хх годов Lockheed Martin заключило контракт с рядом японских компаний по созданию для Японии новой ракеты под наименованием GX. Универсальный ракетный модуль ракеты Атлас-5 предлагался в качестве первой ступени этой ракеты. Запуски был запланирован в 2012 года с космодрома Ванденберг. В 2009 году проект был свернут правительством Японии.

Конструкция ракеты Атлас-5



ХАРАКТЕРИСТИКИ РАКЕТ АТЛАС-5 (модель 542)
Тип ракета-носитель среднего класса
Топливо Керосин + жидкий кислород, твердотопливные ускорители
I ступень 1 РД-180 + 5 ускорителей AJ-60A
II ступень 2 RL-10C-1
Стартовая масса 546,7 т.
Тяга (на уровне земли) 1250,7 тс. (390,2 тс. УРМ + 860,5 тс. ускорители)
Полезная нагрузка (НОО) 18,8 т.
Длина ракеты 58,3 м.