Дельта IV

Дельта IV — семейство американских ракет-носителей тяжёлого и среднего класса, разработанное компанией Boeing и эксплуатировавшееся организацией United Launch Alliance (ULA) — совместным предприятием Boeing и Lockheed Martin. Ракеты предназначались для выведения на орбиту военных спутников, разведывательных аппаратов, межпланетных станций и коммерческих грузов. Семейство является дальнейшим развитием ракет «Дельта» (Delta II, Delta III) и отличается использованием криогенных двигателей, модульной конструкции и высокой надёжностью. Последний запуск ракеты «Дельта IV Heavy» состоялся 9 апреля 2024 года, после чего семейство было выведено из эксплуатации в связи с переходом ULA на новую ракету Vulcan Centaur.

История

Предпосылки и разработка

В конце 1990-х годов ВВС США инициировали программу Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV), направленную на создание нового поколения ракет-носителей, способных снизить стоимость вывода грузов на орбиту и повысить надёжность. В рамках программы Boeing предложила модернизировать семейство «Дельта», используя наработки с неудачной ракеты Delta III. Основным нововведением стала замена твердотопливных ускорителей на жидкостные боковые блоки, а также внедрение криогенного двигателя RS-68 на первой ступени.

Первый полёт базовой версии «Дельта IV» (Medium) состоялся 20 ноября 2002 года с мыса Канаверал. Ракета успешно вывела на орбиту спутник связи Eutelsat W5. В 2004 году состоялся первый запуск модификации Heavy, которая стала одной из самых мощных ракет в мире на тот момент.

Эксплуатация и завершение

На протяжении 2000-х и 2010-х годов «Дельта IV» использовалась в основном для запусков военных спутников США (серии GPS, KH-11, NROL, SBIRS) и научных миссий NASA, включая отправку зонда «Паркер» к Солнцу (2018) и миссию «Орион» (2014). Однако к концу 2010-х годов ракета столкнулась с конкуренцией со стороны Falcon 9 компании SpaceX, которая предлагала значительно более низкие цены за запуск. В 2019 году ULA объявила о планах поэтапного отказа от «Дельты IV» в пользу новой ракеты Vulcan Centaur, разрабатываемой совместно с Blue Origin. Последний запуск, выполненный 9 апреля 2024 года, вывел на орбиту спутник NROL-70 для Национального разведывательного управления США.

Конструкция

Общие принципы

Семейство «Дельта IV» базируется на модульной архитектуре. Основные элементы:

• Первая ступень (Common Booster Core, CBC) — унифицированный блок диаметром 5,1 метра, оснащённый одним криогенным двигателем Rocketdyne RS-68 (в модификации RS-68A — с улучшенными характеристиками). Двигатель работает на жидком водороде и жидком кислороде. В модификации Heavy используются три таких блока: один центральный и два боковых ускорителя.
• Вторая ступень — криогенный разгонный блок на базе двигателя RL-10 (варианты RL-10B-2 или RL-10C-2-1), работающий на тех же компонентах топлива. В зависимости от миссии могла использоваться ступень DCSS (Delta Cryogenic Second Stage) с диаметром 4 или 5 метров.
• Головной обтекатель — алюминиевый или композитный, диаметром 4 или 5 метров, защищающий полезную нагрузку во время вывода.

Модификации

Семейство включало несколько версий, различавшихся числом боковых ускорителей и типом второй ступени:

Примечание: НОО — низкая опорная орбита (200 км), ГПО — геопереходная орбита.

Двигатели

• RS-68 — первый американский криогенный двигатель, разработанный с нуля с 1990-х годов. Отличался относительно низкой стоимостью (около 14 млн долларов за единицу) и высокой тягой (около 3,3 МН на уровне моря). В модификации RS-68A (с 2012 года) тяга была увеличена до 3,5 МН.
• RL-10 — семейство двигателей, используемых на второй ступени. Версия RL-10B-2 (для «Дельты IV») имела тягу около 110 кН и удельный импульс 462 с в вакууме.

Эксплуатационные характеристики

Надёжность

За 22 года эксплуатации (с 2002 по 2024 год) было выполнено 45 запусков ракет «Дельта IV» всех модификаций. Из них 44 признаны успешными. Единственная авария произошла 4 декабря 2006 года: при запуске модификации Medium+ (4,2) произошёл отказ двигателя второй ступени RL-10B-2, что привело к разрушению ракеты и потере спутника-шпиона NROL-22. Причиной стала утечка водорода из-за дефекта сварного шва. После этого инцидента конструкция ступени была доработана, и последующие запуски прошли без сбоев.

Стоимость

Стоимость одного запуска «Дельты IV» сильно варьировалась в зависимости от модификации. Для версии Heavy она оценивалась в 350–400 млн долларов (в ценах 2020 года), что делало её одной из самых дорогих ракет в мире. Для сравнения, запуск Falcon 9 компании SpaceX стоил около 60–70 млн долларов. Высокая стоимость была связана с использованием дорогих криогенных компонентов, сложностью производства и отсутствием многоразовости.

Применение

Военные запуски

Основным заказчиком «Дельты IV» выступало Министерство обороны США. Ракеты использовались для вывода на орбиту спутников системы глобального позиционирования GPS (серия GPS IIF и GPS III), спутников-шпионов серии KH-11 (оптическая разведка), спутников раннего предупреждения SBIRS, а также аппаратов Национального разведывательного управления (NRO). Всего на военные нужды было выполнено около 30 запусков.

Научные и гражданские миссии

Несмотря на высокую стоимость, «Дельта IV» привлекалась NASA для уникальных миссий, требующих высокой энергетики:

• Миссия «Паркер» (2018) — запуск зонда для изучения солнечной короны. Ракета Heavy вывела аппарат на траекторию, позволившую ему пройти в рекордной близости от Солнца (6,2 млн км).
• Миссия «Орион» (2014) — тестовый полёт корабля «Орион» без экипажа на высоту 5800 км. Запуск выполнен версией Heavy.
• Миссия «Юнона» (2011) — запуск зонда к Юпитеру. Выполнен версией Medium+ (5,4).

Коммерческие запуски

Коммерческие заказы составляли меньшую часть. В 2000-х годах «Дельта IV» выводила спутники связи для операторов Eutelsat, DirecTV и других. Однако после 2010 года ULA практически полностью переключилась на военные и правительственные контракты, поскольку коммерческие клиенты предпочитали более дешёвые ракеты.

Критика и недостатки

Высокая стоимость

Основной претензией к «Дельта IV» являлась её чрезвычайно высокая стоимость запуска, особенно в сравнении с многоразовыми ракетами SpaceX. В 2010-х годах ULA пыталась снизить цены за счёт оптимизации производства, но без существенного успеха. Критики отмечали, что программа EELV, в рамках которой создавалась ракета, не достигла своей цели по снижению стоимости вывода грузов на орбиту.

Отсутствие многоразовости

В отличие от Falcon 9, «Дельта IV» была полностью одноразовой ракетой. Это делало каждый запуск дорогостоящим и не позволяло конкурировать с многоразовыми системами. Попытки ULA разработать многоразовую версию (например, проект Vulcan с возвращаемыми ускорителями) не были реализованы до завершения эксплуатации «Дельты IV».

Экологические аспекты

Использование жидкого водорода в качестве топлива приводило к значительным выбросам водяного пара в верхние слои атмосферы. Хотя водородное топливо считается экологически чистым, процесс его производства (обычно из природного газа) сопровождается выбросами углекислого газа. Кроме того, при запусках «Дельты IV» наблюдались случаи утечки водорода, что создавало риск взрывов.

Наследие

«Дельта IV» стала последней ракетой из семейства «Дельта», история которого восходит к 1960-м годам. Её эксплуатация завершилась в 2024 году, уступив место ракете Vulcan Centaur, которая использует более дешёвые двигатели BE-4 (на метане) и возможность многоразового использования ускорителей. Тем не менее, «Дельта IV Heavy» остаётся в истории как одна из самых мощных ракет своего времени, способная выводить на орбиту грузы массой до 28 тонн.

Источники

• Boeing. «Delta IV Launch Services User’s Guide». 2000.
• United Launch Alliance. «Delta IV Heavy User’s Guide». 2012.
• NASA. «Space Launch System and Delta IV Heavy: A Comparison». 2014.
• SpaceNews. «Delta IV Heavy: The End of an Era». 2024.
• Encyclopedia Astronautica. «Delta IV». 2023.