Ракета Дельта-4

Ракета Дельта-4


Галерея Дельта-4

Разработчик ULA, Boeing
Статус Эксплуатируется
Первый полет 2002
Произведено пусков 31 (2016)

 

Delta-4 (Дельта-4) – семейство американских ракет-носителей, разработанная компанией Boeing в конце 1990-хх и применяемая в рамках консорциума United Launch Alliance (ULA) c 2000-хх годов.

 

История ракет Дельта-4


История семейства ракет-носителей Дельта начинается в 1958 году. Именно тогда на вооружение США была принята баллистическая ракета PGM-17 Тор. 60 таких ракет средней дальности было развернуто на территории Великобритании для дежурства в случае войны с СССР. Однако, прогресс ракетостроения в то время двигался огромными темпами и, уже к 1963 году ракеты устарели и были сняты с вооружения. Тем не менее, забыта она не была и стала основной для созданной в 1960 году первой ракеты Дельта – основы семейства, потомки которого действуют до сих пор.

К началу XXI века в эксплуатации находятся две ракеты семейства: Дельта-2 и Дельта-4.

Разработка ракеты семейства в компании Boeing была начата в 1990-х годах. Целью было создание семейства ракет, базирующихся на архитектуре модульного типа: созданием универсальных ракетных модулей и их перекомпоновка в зависимости от задачи.

Первый полет ракета Дельта-4 совершила в 2002 году, успешно забросив на орбиту спутник Eutelsat W5.

 

Конструкция ракет Дельта-4


Дельта-4 – двухступенчатая ракета-носитель среднего и тяжелого класса. Опционально может оснащаться боковыми ускорителями пакетной схемы.

Первая ступень – универсальный ракетный модуль – основа комплекса. УРМ является общим для всех модификаций ракеты Дельта-4. Модуль состоит из двигательного отсека, баков топлива и окислителя, а так же промежуточного адаптера.

Одной из особенностей ракет является то, что у первой ступени двигатель всего один. Двигатель RS-68 производства Aerojet Rocketdyne является наследником двигателя RS-25, созданного для космического челнока Space Shuttle. У RS-25 было множество достоинств: высокое давление в камере сгорания и лучший в мире показатель удельного импульса, но и был недостаток – двигатель оказался очень дорогим и сложным в обслуживании. RS-68 стал работой над ошибками – по характеристикам его нельзя назвать непревзойденным, но время разработки, стоимость комплектующих и работ по обслуживанию были значительно сокращены по сравнению с RS-25, несмотря на гораздо больший размер RS-68.

Номинальное время работы двигателя первой ступени составляет 245 секунд для модификаций Medium и 328 cекунд для модификации Heavy.

Выше двигателя находится выполненный из алюминия топливный бак и бак окислителя. Сверху конструкция заканчивается композитным адаптером, который вмещает в себя двигатель второй ступени и оборудование для расстыковки ступеней. Вдоль всего модуля проходит кабельный туннель для обеспечения электропитанием и связью, а окислитель достигает двигателя через внешний трубопровод, проходящий по внешней стенке топливного бака. Стенки модуля покрыты изоляционным материалом, который препятствует нагреванию топлива и образованию льда на внешней поверхности топливных баков.

Топливо криогенное: в качестве топлива применяется жидкий водород, а в качестве окислителя – жидкий кислород.

Вторая ступень ракеты Дельта 4 создана на базе верхней ступени снятой с эксплуатации ракеты Дельта 3 с увеличенным объемом топливных баков. Существует 2 варианта второй ступени по диметрам: 4-метровый и увеличенный 5-метровый.

Четырехметровая версия используется в модификациях Medium и Medium+. Длиной в 12,2 метра она вмещает почти 20,5 тонн топлива и действует в течение 850 секунд (14 минут).

Пятиметровая версия используется в модификациях Medium+ и Heavy. Имеет длину 13,7 метров и вмещает 27,2 тонны топлива. Время работы: до 1125 секунд (почти 19 минут).

Вторая ступень осщащается двигателем RL-10B-2 производства Pratt&Whitney. Так же вторая ступень оснащена 12 малыми маневровыми двигателями MR-106D.

Промежуточный адаптер между ступенями различается в зависимости от модификации ракеты-носителя. Существует два вида адаптеров: первый конический для версий Medium и Medium+ (4,2) (вторая ступень меньше в диаметре, чем первая ступень). Для Medium+ (5,2), Medium+ (5,4) и Heavy используется цилиндрический адаптер (диаметры ступеней почти равны).

При расстыковке ступеней промежуточный адаптер отстреливается пироболтами и ступени расталкиваются встроенными пружинами.

Ускорители на ракетах Дельта 4 используются в двух вариантах. На модификациях Дельта IV Medium+ используются твердотопливные ускорители GEM-60 компании Orbital ATK. Время действия ускорителей — 91 секунда.

Для модификации Дельта IV Heavy используются 2 универсальных ракетных модуля, закреплённые по бокам центрального модуля первой ступени. На верхнем конце ускорителей устанавливаются конические обтекатели из композитных материалов. Боковые ускорители работают в течение 242 секунд, после чего отсоединяются. На ракетах Delta 4 Heavy твердотопливные ускорители не применяются.

Головные обтекатели так же имеют несколько вариантов в зависимости от ракеты. Для версий Medium и Medium+ (4,2) используется композитные обтекатель диаметром 4 метра. Это удлинённая модификация обтекателя, ранее используемого на ракете-носителе Дельта III.

Для Medium+ (5,2), Medium+ (5,4) используется композитный обтекатель диаметром 5 м.

Для Дельта IV Heavy используется композитный обтекатель диаметром 5 м, а также может использоваться алюминиевый обтекатель длиной 19,8 метров, который раньше использовался на ракете-носителе Titan IV.

Видео первого испытательного запуска ракеты Дельта-4 с кораблем Орион

 

Модификации

Дельта 4 является семейством ракет. Ракета Дельта 4 версии Medium является базовой, на основе которой модульно создаются другие версии.

Delta 4 Medium составлена из: одного универсального ракетного модуля, четырехметровой второй ступени и четырехметрового обтекателя. Стартовая масса — 249 тонн.

Delta 4 Medium+ (4,2) – базовая версия с двумя пристыкованными твердотопливными ускорителями. Стартовая масса ракеты-носителя — 292 тонны.

Delta 4 Medium+ (5,2) – вторая ступень пятиметровая, так же пятиметровый головной обтекатель. Так же пристыкованы два твердотопливных ускорителя.

Delta 4 Medium составлена из: одного универсального ракетного модуля, четырехметровой второй ступени и четырехметрового обтекателя.

Delta 4 Medium+ (4,2) – базовая версия с двумя пристыкованными твердотопливными ускорителями.

Delta 4 Medium+ (5,2) – вторая ступень пятиметровая, так же пятиметровый головной обтекатель. Так же пристыкованы два твердотопливных ускорителя. Стартовая масса ракеты-носителя — 404 тонны.

Delta 4 Heavy – самая тяжелая версия ракеты (так же является самой мощной ракетой в мире на данный момент). К центральному универсальному ракетному модулю пристыкованы два таких же модуля, используемых в качестве ускорителей. Вторая ступень пятиметровая, так же применяется удлиненный пятиметровый головной обтекатель. Стартовая масса 733 тонны – более чем вдвое тяжелее базовой версии.

Так же рассматривался вариант создания легкой версии ракеты Delta 4 Small. Вторая ступень и головной обтекатель от ракеты Дельта-2, а так же возможность создания трехступенчатого варианта. Однако, эта версия становилась конкурентом ракете Дельта-2 и была отклонена.

Сборка и стартовые площадки

Универсальные ракетные модули Дельта 4 собираются на заводе Boeing в штате Алабама и по воде доставляются к космодромам. Там, в горизонтальном расположении к первой ступени пристыковывается вторая (в версии Heavy так же монтируются боковые ускорители). Далее, уже на стартовом столе к ракетам, в случае необходимости, пристыковываются твердотопливные ускорители, а так же, устанавливается полезная нагрузка.

Ракета Дельта-4 запускается с двух стартовых площадок:

  • Мыс Канаверал, площадка SLC-37B
  • Космодром Ванденберг, площадка SLC-6.

 

Эксплуатация ракет Дельта-4


Первый успешный запуск ракеты-носителя со спутником Eutelsat W5 был осуществлён в 2002 году. В 2004 году была впервые запущена ракета-носитель Дельта 4 Heavy c массогабаритным макетом полезной нагрузки.

К неудаче стратегов Boeing ракета вышла на рынок в начале 2000-х годов – в то же время, когда и несколько других конкурирующих ракет. В итоге, предложение по космическим запускам на рынке оказалось больше спроса, а активная экспансия иностранных агентов по доставке грузов в космос, в первую очередь, российских, значительно усложнило конкуренцию: доставка грузов на ракетах Союз и Протон была весьма дешевой и надежной.

Кроме того, технологичность и мощность ракеты на рынке сыграли против нее. Из-за высокой стоимости (от 164 до 400 млн $ в зависимости от версии), Дельта-4 используется в основном для доставки спутников и аппаратов по правительственным заказам, в первую очередь, для военных и разведки. В 2003 году компания Boeing отозвал ракету-носитель c коммерческого рынка, ссылаясь на низкий спрос и большие затраты. Фактически, коммерческим был только первый пуск.

Ракета-носитель Дельта-4 предлагалась как часть ряда крупных проектов. Допускалась установка дополнительных твердотопливных ускорителей для повышения массы полезной нагрузки, модернизация силовых установок и конструкции, а так же, установка шести универсальных ракетных модулей (в модели Heavy их 2). Такая сверхтяжелая модификация потенциально могла выводить на орбиту грузы массой до 100 тонн, а это уровень ракеты Сатурн-5.

Так же, НАСА рассматривало Delta-4 как носитель для пилотируемого корабля CEV (Crew Exploration Vehicle) в рамках программы Созвездие. Однако, со-временем, эта идея была отклонена в пользу новой тяжелой ракета Арес-5, а затем и она уступила место новому проекту – сверхтяжелой ракете-носителю SLS.

В 2015 году компания ULA приняла решение отказаться от всех модификаций Дельт-4, кроме Heavy уже к 2018-2019 году из-за конкуренции с американскими частными ракетными компаниями (в первую очередь, SpaceX с ракетами Falcon 9 и Falcon Heavy).

Конструкция ракеты Дельта-4



ХАРАКТЕРИСТИКИ РАКЕТ ДЕЛЬТА-4 (Heavy)
Тип ракета-носитель среднего-тяжелого класса
Топливо Жидкий водород + жидкий кислород
I ступень 3 RS-68 (по одной на УРМ)
II ступень 2 RL-10B-2
Стартовая масса 733,4 т.
Тяга (на уровне земли) 959,7 тс.
Полезная нагрузка (НОО) 28,8 т.
Длина ракеты 70,7 м.

НОВОСТИ