Ракеты-носители семейства "Атлас-5"

Полковник В. Пауков

Семейство американских ракет-носителей (РН) "Атлас" фирмы "Локхид-Мартин" занимает второе место в США после носителей семейства "Дельта" компании "Боинг". Доля запусков РН серии "Атлас" составляет около 40 проц. всех осуществляемых в стране. В настоящее время в США в эксплуатации находятся РН "Атлас-2А, -2АS", "Атлас-3А, -3В", успешно проведены три первых запуска новой РН типа "Атлас-5".

Семейство раке-носителей Atlas

Рис. 1. Ракета-носитель "Атлас-5/401"

Рис. 5. Космический стартовый комплекс SLC-41

Компания "Локхид-Мартин" приступила к созданию ракет-носителей серии "Атлас-5" в 1995 году в рамках программы EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle), направленной на разработку недорогих и удобных в эксплуатации РН. Данный тип носителей предназначен для вывода средних и тяжелых спутников на низкие околоземные, переходные к геостационарной и геостационарные орбиты.

Особенностью ракет "Атлас-5" является использование в качестве основного двигателя первой ступени жидкостного ракетного двигателя РД-180 российской разработки. Американская сторона уже закупила партию таких двигателей вместе с лицензией на их производство. При этом фирма "Пратт энд Уитни", выполняя требование контракта на использование в серийных РН комплектующих только отечественного производства, ведет подготовку к организации собственного производства указанного ЖРД. Она планирует произвести 25 таких двигателей для запусков в интересах МО США.

Предусматривается эксплуатировать несколько модификаций ракет-носителей, обозначаемых "Атлас-5/ NХY".

Последние три символа наименования: N=4, 5 - диаметр переднего отсека в метрах, X=0…5 - число твердотопливных ускорителей, Y=1…2 - число двигателей второй ступени. Ракеты "Атлас-5/5ХY" будут способны выводить спутники непосредственно на геостационарные орбиты. Данные о массе полезной нагрузки, выводимой на орбиты с помощью различных модификаций РН этого типа, приведены в табл. 1.

Для вывода на геостационарные орбиты полезной нагрузки массой около 6 350 кг предполагалось разработать РН "Атлас-5/Хэви". В ракете-носителе предусматривалось использование двух боковых ускорителей, представляющих собой аналог первой ступени. Однако в 2003 году реализация проекта временно приостановлена.

Первая ступень ракеты-носителя выполнена из алюминиевого сплава. Для большей прочности стенки топливных баков армированы в виде обечайки, каждый бак имеет независимое днище. Для стыковки со следующей ступенью предусмотрены три типа переходных отсеков. Переходный отсек конической формы массой 420 кг обеспечивает в ракетах-носителях серии "Атлас-5/4XY" стыковку со ступенью "Центавр", диаметр которой на 0,75 м меньше, чем у первой ступени.

Рис. 3. Зависимость массы полезной нагрузки, выводимой на переходную к геостационарной орбиту, от наклонения этой орбиты для РН "Атлас-5/5ХУ"

В ракетах-носителях серии "Атлас-5/5XY" используется переходный отсек массой 270 кг цилиндрической формы, поскольку первая и вторая ступени имеют одинаковый диаметр.

Второй ступенью служит одна из двух модификаций ступени "Центавр-3".

В первой модификации, имеющей внешний диаметр 3,05 м, используется один жидкостной кислородно-водородный двигатель RL10A-4-2 и электромеханический привод поворота сопла, а во второй, имеющей внешний диаметр 3,8 м, - два ЖРД RL10A-4-2 с гидравлическим приводом поворота сопел.

Элементы системы управления полетом РН размещены как на ступени "Центавр-3", так и на первой ступени.

В состав элементов системы управления первой ступени входят: блок системы обеспечения безопасности полета, блок управления подачей топлива, вспомогательный блок телеметрии, двухстепенной гироскоп и аккумуляторная батарея.

Указанные блоки объединены в общий контейнер, который находится с наружной стороны в верхней части ступени.

Наличие двухстепенного гироскопа обусловлено необходимостью точного отслеживания вращения РН по крену и тангажу для обеспечения высокой устойчивости во время полета. Исполнительные элементы системы подачи топлива находятся в топливных магистралях ЖРД РД-180 и обеспечивают возможность дросселирования тяги двигателя, а также создание необходимого наддува баков окислителя и горючего. Управление вектором тяги двигателя по каналам тангажа и рыскания осуществляется гидравлической системой поворота сопел, а по каналу вращения - жидкостным однокомпонентным двигателем многоразового включения, имеющим пару диаметрально расположенных противоположно направленных сопел, размещенных в верхней части первой ступени.

В состав элементов системы управления ступени "Центавр-3" входят бортовой вычислительный комплекс на основе процессора 1750А, инерциальная навигационная система на основе кольцевых лазерных гироскопов, блок коммутаторов, основной и вспомогательный блоки телеметрии, блок системы обеспечения безопасности полета, аккумуляторные батареи. Они размещены в приборном отсеке верхней части ступени.

Включение и выключение двигателей осуществляются с помощью системы клапанов, расположенных в топливных магистралях. Управление вектором тяги по каналам рыскания, тангажа и вращения в процессе работы основных ЖРД ступени "Центавр-3" двухдвигательной компоновки осуществляется гидравлической системой поворота сопел. При однодвигательной компоновке ступени "Центавр-3" управление по каналам тангажа и рыскания осуществляется электромеханической системой поворота сопла ЖРД, а управление по каналу вращения - с помощью четырех однокомпонентных жидкостных гидразиновых двигателей малой тяги. В процессе точного размещения полезной нагрузки на заданной орбите после окончания работы маршевых двигателей управление по каналам рыскания, тангажа и вращения осуществляется с помощью 12 (четыре на каждый канал) однокомпонентных жидкостных гидразиновых двигателей малой тяги.

Полезная нагрузка размещается в переднем отсеке РН, который имеет обтекатели четырех типов. Обтекатели ракетносителей "Атлас-5/4ХУ" выполнены из алюминиевого сплава, а "Атлас-5/5ХУ" - из композитного материала.

По состоянию на июнь 2004 года осуществлено три запуска РН типа "Атлас-5": два - модификации 401 (рис.1) и один - 521. Стоимость каждого запуска составляет 75-90 млн долларов.
Первый запуск РН "Атлас-5/431" ожидается в конце 2004 года. Внешний вид разрабатываемых РН типа "Атлас-5" представлен на рис. 2, а основные тактико-технические характеристики элементов приведены в табл. 2.

Зависимость массы полезной нагрузки, выводимой на переходную к геостационарной орбиту, от наклонения этой орбиты для РН "Атлас-5/5ХУ" приведена на рис. 3, а основные этапы полета таких РН показаны на рис. 4.

Рис. 4. Основные этапы полета т РН "Атлас-5/5ХУ"

Помимо высоких летных характеристик ракета-носитель типа "Атлас-5" имеет и хорошие эксплуатационные показатели. Так, полный цикл производства данной РН около 15 месяцев, а цикл подготовки к старту всего от 15 до 21 сут (из них на стартовой площадке около 2 сут).

Аналогичные показатели для ракет типа "Титан-4" составляли 36 месяцев и 150-240 сут (в том числе около 90 сут непосредственно на стартовой площадке), а для РН "Атлас-2АS" составляют соответственно 24 месяца и 42-57 сут (в том числе около 38 сут на стартовой площадке).

Запуск ракет-носителей типа "Атлас-5" может осуществляться как с Восточного, так и с Западного (в ближайшей перспективе) ракетного полигона США. На Западном ракетном полигоне для этих целей будет переоборудован стартовый комплекс SLC-3Е (Space Launch Complex), а на Восточном уже функционирует SLC-41 (рис. 5).

Зарубежное военное обозрение 2004 №7, С. 51-55

• Геоинформационное обеспечение ВС США (2005)
• Американская программа "Телепорт" (2004)
• Реформирование системы организации и управления программами космической деятельности и ПРО МО США (2002)
• Применение космической группировки США в ходе операции в Афганистане (2002)
• Использование США космической группировки в войне против Ирака (2003)
• Основные направления развития наземных оптоэлектронных средств контроля космического пространства США (2006)
• Национальная политика США в области использования космического пространства (2007)
• Исследования в США перспективных направлений развития авиационно-космической техники
• Перспективы развития транспортных космических средств США (2009)
• Военные аспекты программы "Спейс шатл"