Атлас-Центавр

Атлас-Центавр — это семейство американских ракет-носителей среднего и тяжёлого класса, разработанное на основе межконтинентальной баллистической ракеты SM-65 Atlas. Отличительной особенностью носителей является использование в качестве верхней ступени криогенного разгонного блока «Центавр» (Centaur), работающего на жидком водороде и жидком кислороде. Эксплуатация семейства началась в 1962 году и продолжалась до 2023 года, что делает его одной из самых долгоживущих ракетных систем в истории космонавтики. Ракеты использовались для вывода на орбиту научных, военных и коммерческих спутников, а также для запуска межпланетных станций.

История создания и развития

Предпосылки

В конце 1950-х годов в США велись активные работы по созданию ракет-носителей на базе боевых ракет. Первой успешной ступенью стала SM-65 Atlas, которая в 1958 году была принята на вооружение как МБР. Однако её грузоподъёмность была недостаточна для многих задач, особенно для вывода полезной нагрузки на высокие орбиты и отлётные траектории. Для решения этой проблемы требовалась эффективная верхняя ступень.

Разработка «Центавра»

В 1958 году НАСА (NASA) и ВВС США начали программу создания высокоэнергетической верхней ступени, работающей на жидком водороде. Этот вид топлива обеспечивал значительно более высокий удельный импульс, чем керосин, но требовал решения сложных инженерных задач: сверхнизкие температуры (около −253 °C для водорода), хрупкость материалов и утечки газа. Разработка велась в Исследовательском центре Льюиса (ныне Центр Гленна) под руководством Абрахама Сильверстайна. Первая ступень «Центавр» (RL-10) была создана компанией Pratt & Whitney.

Первые запуски

Первый запуск ракеты Atlas-Centaur (модификация Atlas LV-3C) состоялся 8 мая 1962 года. Он закончился аварией на 54-й секунде полёта из-за разрушения обтекателя. После серии доработок 27 ноября 1963 года был успешно запущен прототип спутника связи. Первый полностью успешный полёт с полезной нагрузкой состоялся 30 мая 1966 года, когда ракета вывела на орбиту лунный зонд «Сервейер-1» (Surveyor 1), совершивший первую мягкую посадку на Луну.

Эволюция семейства

Семейство «Атлас-Центавр» прошло несколько этапов модернизации:

• Atlas G/H/I (1980-е — 1990-е) — модификации с увеличенной массой первой ступени и улучшенными двигателями.
• Atlas I (1990—1997) — унифицированная версия для коммерческих и правительственных запусков.
• Atlas II (1991—2004) — серия с повышенной грузоподъёмностью, включавшая Atlas IIA и Atlas IIAS. Использовалась для запуска спутников связи и военных аппаратов.
• Atlas III (2000—2005) — переходная модель с российским двигателем РД-180 на первой ступени, что позволило отказаться от сложной схемы с тремя двигателями.
• Atlas V (2002—2023) — последняя и наиболее совершенная версия. Разработана в рамках программы EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle) для ВВС США. Использовала модульную конструкцию с твердотопливными ускорителями (SRB) и различными конфигурациями полезной нагрузки.

Конструкция

Первая ступень

Первая ступень ракет семейства «Атлас-Центавр» изначально базировалась на конструкции МБР Atlas. Она представляла собой «полутораступенчатую» схему: два боковых двигателя (сбрасываемые) и один центральный (маршевый). В модификациях Atlas III и Atlas V схема была упрощена до одноступенчатой с одним двигателем РД-180 (российского производства, НПО «Энергомаш»). РД-180 работает на керосине и жидком кислороде, развивая тягу около 390 тонн в вакууме.

Верхняя ступень «Центавр»

Ключевой элемент — криогенный разгонный блок «Центавр». Он оснащён одним или двумя двигателями RL-10 (Pratt & Whitney), работающими на жидком водороде и жидком кислороде. Удельный импульс RL-10 достигает 450 секунд в вакууме, что значительно выше, чем у керосиновых двигателей. «Центавр» способен многократно включаться в полёте, что позволяет выводить спутники на разные орбиты и отправлять аппараты к другим планетам. Ступень оснащена системой управления, навигации и телеметрии.

Система управления

Ракеты семейства использовали инерциальные навигационные системы, а на поздних версиях (Atlas V) — спутниковую навигацию (GPS) и лазерные гироскопы. Управление полётом осуществлялось через бортовой компьютер, который корректировал траекторию в реальном времени.

Модификации и характеристики

Применение

Научные миссии

Семейство «Атлас-Центавр» сыграло ключевую роль в американской программе исследования Солнечной системы. С его помощью были запущены:

• «Сервейер-1» — «Сервейер-7» (1966—1968) — лунные зонды для мягкой посадки.
• «Маринер-4» (1964) — первый успешный пролёт Марса.
• «Маринер-9» (1971) — первый искусственный спутник Марса.
• «Викинг-1» и «Викинг-2» (1975) — орбитальные аппараты и посадочные модули для Марса.
• «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (1977) — межпланетные станции для изучения Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.
• «Кассини-Гюйгенс» (1997) — миссия к Сатурну и его спутнику Титану.
• «Новые горизонты» (2006) — миссия к Плутону и поясу Койпера.
• «Марсианский разведывательный спутник» (MRO) (2005) — орбитальный аппарат для изучения Марса.

Коммерческие и военные запуски

Ракеты использовались для вывода на орбиту спутников связи (например, серии Intelsat, DirecTV), навигационных спутников (GPS), метеорологических аппаратов (GOES) и разведывательных спутников (серия KH-11). В рамках программы EELV Atlas V стал основным носителем для запуска спутников Министерства обороны США и Национального разведывательного управления (NRO).

Пилотируемые программы

Хотя «Атлас-Центавр» не использовался для пилотируемых полётов, в 2000-х годах рассматривался вариант его применения для запуска корабля «Орион» (Orion) в рамках программы «Созвездие» (Constellation), но от этой идеи отказались в пользу ракеты Ares I.

Завершение эксплуатации

В 2023 году компания United Launch Alliance (ULA) завершила эксплуатацию семейства «Атлас-Центавр». Последний запуск Atlas V состоялся 30 июля 2023 года с миссией USSF-51 для Космических сил США. Причинами прекращения выпуска стали:

• Зависимость от российских двигателей РД-180 (в связи с политическими ограничениями).
• Переход на новую ракету Vulcan Centaur, которая использует американские двигатели BE-4 (Blue Origin) и не требует российских комплектующих.
• Высокая стоимость по сравнению с многоразовыми носителями (Falcon 9 компании SpaceX).

Интересные факты

• Ракета «Атлас-Центавр» стала первой в мире, использующей жидкий водород в качестве топлива на верхней ступени.
• «Центавр» является самой долгоживущей ракетной ступенью в истории — её конструкция в основе сохранялась с 1960-х годов до 2023 года.
• В 1960-х годах на базе «Атлас-Центавр» разрабатывался проект «Атлас-Центавр-Луна» (Atlas-Centaur-Lunar) для доставки грузов на Луну, но он не был реализован.
• Несмотря на успешность, ранние версии «Центавра» имели высокий уровень аварийности: из первых 10 запусков 5 закончились неудачей.

Источники

• NASA. «Atlas-Centaur Launch Vehicle History». NASA Historical Reference Collection.
• Isakowitz, S. J. «International Reference Guide to Space Launch Systems». AIAA, 2004.
• United Launch Alliance. «Atlas V Launch Services User’s Guide». ULA, 2010.
• Журнал «Spaceflight Now», выпуски за 2002—2023 годы.
• Данные Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) по миссиям «Сервейер», «Викинг», «Вояджер».