Программа EELV

Основной задачей программы EELV является разработка путем последовательной модернизации существующего парка одноразовых РН двух семейств новых ракет, которые при существенно меньших (примерно на 25 - 50%) затратах на запуски обеспечивали бы выведение на низкую околоземную орбиту грузов массой 1,1- 20,4 т. Надо сказать, что первоначально ВВС планировали создание одного семейства РН, однако, чтобы не допустить монополизации рынка запусков по правительственным программам, от этого отказались. Каждое из разрабатываемых семейств включает в себя по две модификации: ракету среднего класса, обеспечивающую доставку на переходную орбиту спутников массой 4,5 т, и РН тяжелого класса грузоподъемностью 1 5 т. (Компании также подготовили проекты носителей грузоподъемностью до 2,2 т, однако в 1998 г. в целях экономии средств работы по этим ракетам приостановлены). Среди основных технико-эксплуатационных требований, предъявляемых к новым РН, называются низкая стоимость выведения грузов, техническое совершенство и незначительный период предполетной подготовки (до 30 сут.). В настоящее время стоимость выведения КА среднего класса ракетами "Дельта" и "Атлас" составляет 50 - 125 млн. долл., а тяжелых спутников ракетой "Титан-4" - до 250 - 350 млн. долл. В соответствии с техническим заданием на программу EELV стоимость запуска РН среднего класса должна находиться в пределах 40 - 75 млн. долл., а тяжелого (при 1 5%-ном увеличении грузоподъемности по сравнению с РН "Титан-4") - 80 -140 млн. долл. ВВС предоставили подрядчикам по программе EELV достаточную свободу в разработке новых транспортных систем и надеются, что промышленные компании смогут обеспечить не только требуемую надежность, но и высокую конкурентоспособность своих ракет на международном рынке средств выведения КА. Утрата американскими фирмами лидирующих позиций в этой области бизнеса очевидна. Если в 1980 г. США обеспечивали выведение в космос всех коммерческих аппаратов, то к середине 1990-х годов их доля в проведении подобных запусков снизилась до 30%. Надо учесть и то обстоятельство, что к 1994 г. впервые количество коммерческих запусков сровнялось с числом стартов РН по правительственным заказам. Сделанные в то время прогнозы об увеличении количества коммерческих полетов полностью подтвердились - к концу 1990-х гг. запусков по федеральным программам стало 30%, по коммерческим - 70%. Представители законодательной власти, озабоченные сложившейся ситуацией, обязали военное ведомство оказывать всемерное содействие частным компаниям, эксплуатирующим транспортные космические системы. Программа EELV должна стать типичным проектом двойного назначения. Отличительной ее особенностью также является и то, что впервые в создаваемых по заказам Министерства обороны средствах выведения разрешено использовать отдельные блоки и узлы иностранного производства. При этом были поставлены следующие условия. Фирмы, планирующие комплектовать свои ракеты зарубежными компонентами, должны предусмотреть возможность организации их производства на собственных предприятиях к 2000 гг. В основном это условие относится к оборудованию, импортируемому из России. Во-вторых, доля комплектующих узлов иностранного производства не должна превышать 50%.

Работы по программе разбиты на три этапа. В ходе первого из них, длившегося с сентября 1995 г. по ноябрь 1996 г., определялся проектный облик будущих средств выведения и составлялся перечень уже созданных на базе современных технологий систем и блоков, с помощью которых предлагается проводить модернизацию существующего парка РН. Кроме того, выполнялись исследования для определения мероприятий, направленных на максимальное снижение технического риска при реализации проекта. В этот период на конкурсной основе работали четыре промышленных компании. С каждой из них ВВС заключили контракты стоимостью по 30 млн. долл.

Семейство РН "Атлас-4" (слева направо): "Атлас-4M", "Атлас-4M+4.2", "Атлас-4M+5.2", "Атлас-4M+5.4", "Атлас-4H"

"Аллиант Техсистемз" (Alliant Techsystems) проектировала семейство РН на базе твердотопливного ускорителя SRMU, созданного ею для "Титана-4". Транспортная система легкого класса с поперечным делением ступеней комплектовалась двумя твердотопливными блоками и жидкостной верхней ступенью. Аля обеспечения запуска КА среднего класса она оснащалась двумя полномасштабными ускорителями SRMLJ. В составе РН тяжелого класса предполагалось использовать жидкостный центральный блок. РН, которую разрабатывала корпорация "Боинг", представляла собой криогенный центральный блок. При необходимости он мог комплектоваться твердотопливными ускорителями. Аля уменьшения стоимости выведения предусматривалось применение многоразовой двигательной установки на первой ступени. После окончания работы этой ступени двигательный отсек с двумя кислородно-водородными ЖРА SSME (применяются на МТКС "Спейс Шаттл") должен отделяться от ракеты, и с помощью парашютной системы приводняться в океане. "Локхид Мартин" и "МакДоннелл Дуглас" проектировали схожие по своей компоновке РН - первая ступень и стартовые ускорители создавались на базе одного жидкостного блока. Первая из этих компаний в качестве базовой модели семейства использовала ракету "Атлас-3", а вторая - "Аельту-2" и "Аель-ту-3". В декабре 1996 г. ВВС выбрали двух подрядчиков для выполнения второго этапа работ. Ими стали "Локхид Мартин" и "МакДоннелл Дуглас" (последняя фирма после покупки ее в 1997 г. корпорацией "Боинг" получила новое название -"Боинг Экспендэбл Лонч Системз" (Boeing Expendable Launch Systems). С каждой из них заключены контракты по 60 млн. долл. Комментируя результаты конкурса первого этапа программы EELV, специалисты отметили следующий факт. Выбрав для решения задач транспортного обеспечения перспективных проектов жидкостные РН, ВВС, как государственное ведомство, отказались от использования в ближайшие годы мощных твердотопливных двигателей, технология производства которых совершенствовалась, в первую очередь в рамках правительственных программ, в течение нескольких десятилетий. Второй этап программы EELV завершился в середине 1998 г. Согласно ранее утвержденным планам, после анализа обоих проектов ВВС должны были определить одного головного разработчика и заключить с ним основной контракт стоимостью около 1,5 млрд. долл., который предусматривал начало производственного этапа, изготовление опытных образцов РН среднего и тяжелого классов и проведение в 2001 - 2003 гг. их демонстрационных полетов. Однако осенью 1997 г. руководство ВВС признало целесообразным создание РН двух типов, причем ни бюджет, ни сроки реализации программы существенно не изменились. В октябре 1998 г. ВВС официально определили компании "Боинг" и "Локхид Мартин" головными разработчиками РН EELV. С каждой из них были заключены контракты стоимостью по 500 млн. долл. на завершение проектно-конструкторских работ, а также отдельные соглашения по обеспечению развертывания с их помощью военных спутников в период 2002 - 2006 ф. гг. Согласно достигнутым договоренностям, компания "Боинг" осуществит 19 запусков на общую сумму 1,38 млрд. долл., а "Локхид Мартин" - 9 стартов стоимостью 650 млн. долл.

Исходя из технического задания на программу промышленные компании вели разработку РН трех классов - легкого (обозначение S), среднего (М) и тяжелого (Н). Ракеты легкого и среднего классов отличались между собой верхними ступенями, а тяжелая РН оснащалась еще двумя стартовыми ускорителями, также созданными на базе типового блока. По требованию ВВС для обеспечения гибкости в выборе средств выведения обе компании разрабатывают к своим ракетам типовые переходники полезного груза. Однако непосредственно перед заключением основных контрактов для сокращения затрат на разработку обе фирмы с согласия ВВС решили отказаться от модификаций легкого класса. Выведение космических аппаратов массой 4 - 4,5 т на полярную орбиту или массой около 2 т на переходную должно обеспечиваться ракетами среднего класса или уже существующими транспортными системами. Но поскольку к подготовленным в рамках программы EELV проектам РН легкого класса могут со временем вернуться, их краткие характеристики приведены.

Основным элементом семейства "Дельта-4" является первая криогенная ступень высотой 38 м и диаметром 5 м. Аля этого ракетного блока, получившего название Common Booster Core (CBC), фирмой "Рокетдайн" (Rocketdyne) разработан новый кислородно-водородный двигатель RS-68 тягой 294 т, отличающийся простотой конструкции и, как следствие, низкой стоимостью изготовления. Он - самый мощный ЖРА в своем классе. Приближающийся к нему по характеристикам SSME, применяемый в составе МТКС "Спейс Шаттл", способен развивать тягу 190 т. При этом следует отметить, что по сравнению с последним изделием число сборочных элементов конструкции в двигателе RS-68 сокращено на 90%. Основные характеристики (в скобках указаны соответствующие параметры двигателя SSME) таковы: давление в камере сгорания 99,3 (211,8) кг/см1, удельный импульс в вакууме 410 (452) с, степень расширения сопла 21,5 (69).

Семейство РН "Атлас-5" (слева направо): "Атлас-5S", "Атлас-5M", "Атлас-5M" серии 500, "Атлас-5H"

РН легкого класса "Дельта-45" высотой 55 м комплектуется блоком СВС, второй ступенью от ракеты "Дельта-2" и, при необходимости, твердотопливным разгонным блоком "Стар-48В". Она может выводить на полярную орбиту грузы массой 4,47 т, а на переходную к геостационарной орбиту - 2,2 т. РН "Дель-та-4М" высотой 59 м отличается от предыдущей модели второй ступенью, оснащенной одним кислородно-водородным двигателем RL-10, а также головным обтекателем диаметром 4 м (оба эти элемента разработаны компанией "Боинг" для РН "Дельта-3"). В такой комплектации ракета обеспечит выведение на полярную орбиту грузов массой 7,2 т, а на переходную - 4,54 т. Для расширения ее возможностей "Боинг" рассматривает варианты оснащения "Дельты-4М" двумя или четырьмя твердотопливными ускорителями фирмы "Аллиант Техсистемз". Три такие модификации, получившие обозначения "Дельта-4М+4.2", "Дель-та-4М+5.2" и "Дельта-4М+5.4", позволят доставлять на переходную орбиту спутники массой 5,7 т, 4,8 т и 6,6 т, соответственно. В составе РН "Дельта-4Н" высотой 67,5 м помимо усовершенствованной второй ступени (диаметр топливных баков увеличен до 5 м) и головного обтекателя диаметром 5 м будут использоваться два стартовых ускорителя, созданных на базе первой ступени (см. рис.1). За счет этого ее грузоподъемность возрастет до 22,5 т при выведении КА на полярную орбиту и 15 т - на переходную. Ракеты "Дельта-4М и -4Н" станут первыми РН, в которых используются только криогенные ступени. Производство первых ступеней ракет "Дельта-4" компания "Боинг" разворачивает на заводе площадью 140 тыс. м2 в Декейтере (шт. Алабама). На этом предприятии, строительство которого завершено в декабре 1999 г., будет выполняться полный цикл изготовления этих изделий - от механической обработки поставляемых листовых заготовок для топливных баков до комплексной предполетной проверки собранного ракетного блока. На новом заводе можно будет выпускать до 40 ракет в год при продолжительности сборки одного изделия 6-7 месяцев (для РН "Дельта-2" этот показатель составляет 2 - 2,5 года). Значительную экономию времени предполагается обеспечить за счет применения конвейерной сборки при горизонтальном положении блоков. Сборку и предполетную подготовку вторых ступеней ракет "Дельта-4" "Боинг" планирует проводить на предприятии в Пуэбло (шт. Колорадо), где выпускаются элементы РН "Дельта-2" и "Дельта-3". Для расширения производственных возможностей там строится новый корпус площадью 3350 м'. Запуски РН "Дельта-4" предполагается проводить на базе ВВС "Ванденберг" со стартового комплекса SLC-6, а на м. Канаверал - с площадки LC-37. Затраты на развертывание соответствующего наземного комплекса на Западном полигоне оцениваются в 120 млн. долл., а на Восточном - в 250 млн. долл. Доставку ступеней ракет "Дельта-4" к месту старта намечено осуществлять морским путем. Для этого по заказу компании "Боинг" изготовлено судно "Дельта Маринер" (Delta Mariner), рассчитанное на транспортировку трех блоков СВС. Продолжительность плавания к базе ВВС "Ванденберг" составит три недели, а до мыса Канаверал - около недели. РН "Дельта-4", в отличие от предшествующих моделей компании "Боинг", собираются в горизонтальном положении, что позволит существенно снизить стоимость и продолжительность работ на технической позиции. Так, в монтажно-испытательном корпусе работы должны начинаться за 14 дней до старта для ракет среднего класса (21 - для тяжелого), герметизация полезного груза за 10 (12) дней, установка РН на стартовой площадке за 8 (9) дней, монтаж полезного груза - за 5 дней.

Ракету "Атлас-5" легкого класса предполагалось оснащать кислородно-керосиновым блоком Common Core Booster (ССВ) с изготавливаемым по лицензии российским двигателем РД-180 тягой 390 т и ступенью "Аджена-2000", работающей на четырехокиси азота и монометилгидразине. Такая РН выводила бы на низкую полярную орбиту грузы массой 3,9 т, а на переходную - 1,84 т. Ступень "Аджена-2000" проектировалась фирмой "Атлантик Рисеч" (Atlantic Research) на базе разгонного блока, созданного в конце 1950-х годов. Удачную конструкцию намечалось улучшить за счет использования новейших технологий, а также отдельных отработанных узлов с других ЖРД. Однако стоимость такой доработки оказалось чрезвычайно высокой, что не позволяло обеспечить требуемое снижение затрат на выведение КА. Поэтому компания "Локхид Мартин" приняла решение отказаться от создания этой РН. "Атлас-5" среднего класса представляет собой сборку первой ступени - ССВ и модернизированного криогенного разгонного блока "Уентавр" с одним кислородно-водородным двигателем RL-10. По конфигурации она повторяет "Атлас-3". Грузоподъемность новой РН составит 7,3 т при выведении на низкую полярную орбиту и 3,8 т - при выведении на переходную. Также, как и "Боинг", компания "Локхид Мартин" изучает возможности комплектации модели среднего класса несколькими твердотопливными ускорителями (ТТУ) фирмы "Аэроджет" (Aerojet). Согласно предварительным оценкам, использование пяти ТТУ (максимально допустимое количество) позволит доставлять на переходную орбиту спутники массой до 9 т. РН "Атлас-5" тяжелого класса, обеспечивающая прямое выведение на геостационарную орбиту КА массой 6,5 т, а на переходную - 13 т, отличается от предыдущей модели двумя стартовыми ускорителями, созданными на базе блока ССВ (см. рис.2). Сборка блоков ССВ будет происходить на предприятии в Литлтоне (шт. Колорадо), где в настоящее время изготавливаются ступени ракет "Титан". Производственные возможности этого завода рассчитаны на ежегодный выпуск до 20 "Атлас-5". Аля изготовления верхних ступеней "1Лентавр" проводится расширение технологической базы действующего предприятия в Денвере (шт. Колорадо). Доставку собранных ступеней ССВ к месту запуска намечено осуществлять транспортной авиацией. Эти работы, в соответствии с подписанным соглашением, будет выполнять российская авиакомпания "Волга-Днепр". Для размещения полезного груза на РН "Атлас-5" предполагается использовать головные обтекатели диаметром 4 м и 5 м. Обтекатель первого типа создается на базе тех, что применяются в составе ракет "Атлас-2" и "Атлас-3". Заказ на разработку трех вариантов крупногабаритного обтекателя (длиной 20,7 м, 23,4 м и 26,4 м) "Локхид Мартин" передала швейцарской фирме "Контравез" (Contraves), также изготавливающей обтекатели для ракет "Ариан". Запуски "Атлас-5", сборка которых должна выполняться в вертикальном положении, будут производиться со стартовых комплексов LC-41 на мысе Канаверал и SLC-3W базы ВВС "Ванденберг".

Анализ потребностей в запусках военных аппаратов показывает, что доля тяжелых многоцелевых спутников в космической инфраструктуре Министерства обороны США постепенно будет сокращаться. К 201 0 г. предполагается вывести лишь 10-12 таких КА, тогда как общее число запусков военных объектов достигнет 200. В этот период помимо стартов ракет EELV должны состояться запуски 1 5 ракет "Дельта-2", 5 "Титан-2", 16 "Титан-4", 2 "Атлас-2А", 7 "Атлас-2А5" и одной "Атлас-3". Первоначально проведение испытательных полетов для создаваемых по программе EELV ракет не предусматривалось, поскольку ВВС предполагали оценить надежность новых РН по их коммерческим стартам, которые должны предшествовать военным запускам. Однако после двух аварий "Дельты-3", в составе которой используются отдельные элементы ракеты "Дельта-4", компании "Боинг" рекомендовали изучить возможности проведения демонстрационного полета этой РН с имитатором полезного груза. Модификации РН, которые должны применяться при выведении конкретных объектов, еще не определены. Планы по закупкам ракет EELV ВВС предполагают опубликовать в 2000 г. По предварительным оценкам, за счет применения таких РН затраты на выведение КА военного назначения до 2020 г. сократятся на 6 млрд. долл.

Copyright © Balancer 1997 — 2024
Создано 26.11.2024
Связь с владельцами и администрацией сайта: anonisimov@gmail.com, rwasp1957@yandex.ru и admin@balancer.ru.