Delta IV Heavy

Delta IV Heavy — это сверхтяжёлая ракета-носитель одноразового использования, разработанная и производившаяся компанией United Launch Alliance (ULA) — совместным предприятием Boeing и Lockheed Martin. Она являлась самой мощной модификацией семейства ракет Delta IV и на момент своего создания была одной из самых грузоподъёмных ракет в мире, уступая лишь советскому «Энергия» и американскому «Сатурн-5». Основным заказчиком выступило правительство США, в первую очередь Космические силы США и Национальное разведывательное управление (NRO).

История создания

Разработка семейства Delta IV началась в 1990-х годах в рамках программы ВВС США Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV), направленной на создание более эффективных и дешёвых ракет-носителей для государственных нужд. Компания Boeing, выигравшая контракт, предложила линейку ракет на основе нового криогенного двигателя RS-68, разработанного Rocketdyne. Delta IV Heavy стала результатом масштабирования базовой конфигурации Delta IV Medium.

Первый испытательный запуск состоялся 21 декабря 2004 года с мыса Канаверал. Миссия была частично неудачной: из-за кавитации в топливных магистралях боковых ускорителей двигатели отключились на 8 секунд раньше расчётного времени, что привело к выведению полезной нагрузки (макет спутника) на более низкую, чем планировалось, орбиту. Несмотря на это, ракета продемонстрировала принципиальную работоспособность.

После серии доработок и успешных запусков Delta IV Heavy стала основным средством для выведения на орбиту самых тяжёлых правительственных спутников, в том числе разведывательных спутников NRO и модулей для программы Artemis. Последний запуск ракеты состоялся 9 апреля 2024 года, когда она вывела на орбиту спутник NROL-70. После этого эксплуатация Delta IV Heavy была прекращена в связи с переходом ULA на новую ракету Vulcan Centaur.

Конструкция

Delta IV Heavy представляла собой трёхступенчатую ракету (две ступени + разгонный блок) с параллельным расположением ускорителей.

Первая ступень (Common Booster Core — CBC)

Основой конструкции являлся унифицированный ускорительный модуль CBC (Common Booster Core). В конфигурации Heavy использовались три таких модуля: один центральный и два боковых. Каждый модуль представлял собой цилиндрический бак диаметром 5,1 метра из алюминиево-литиевого сплава, разделённый на отсеки для жидкого водорода и жидкого кислорода. На каждом CBC устанавливался один жидкостный ракетный двигатель RS-68A (более поздняя версия RS-68), работающий на паре «жидкий водород — жидкий кислород». Двигатель RS-68A развивал тягу около 3,14 МН (320 тонн-сил) на уровне моря и имел удельный импульс 410 секунд в вакууме. Боковые модули отделялись от центрального после выработки топлива.

Вторая ступень (Cryogenic Second Stage — CSS)

Вторая ступень, также известная как DCSS (Delta Cryogenic Second Stage), использовала один двигатель RL-10B-2 производства Aerojet Rocketdyne, работающий на той же топливной паре. Двигатель RL-10B-2 развивал тягу около 110 кН (11,2 тонн-силы) и отличался высокой эффективностью (удельный импульс до 462 секунд в вакууме). Для обеспечения повторного запуска в условиях невесомости применялась система управления топливом с использованием вспомогательных двигателей. В зависимости от миссии использовались два варианта второй ступени: с баком диаметром 4 метра (DCSS-4) или 5 метров (DCSS-5). DCSS-5 применялась для самых тяжёлых грузов.

Разгонный блок (опционально)

Для некоторых миссий, требующих выведения на геопереходную или геостационарную орбиту, мог использоваться разгонный блок Star 48B (твердотопливный) или другие, хотя основным методом было использование двух-трёх включений двигателя второй ступени.

Головной обтекатель

Полезная нагрузка закрывалась двухсекционным головным обтекателем диаметром 5,1 метра, изготовленным из композитных материалов. Обтекатель обеспечивал защиту спутника от аэродинамических нагрузок и тепловых воздействий на этапе выведения.

Технические характеристики

• Стартовая масса: около 733 тонн (включая топливо)
• Высота: около 72 метров (с обтекателем)
• Диаметр: 5,1 метра (основной корпус)
• Тяга на старте: около 9,4 МН (960 тонн-сил)
• Грузоподъёмность:
• На низкую опорную орбиту (НОО, 200 км): до 28 790 кг
• На геопереходную орбиту (ГПО): до 14 220 кг
• На геостационарную орбиту (ГСО): до 6 750 кг
• К Луне: до 10 000 кг
• К Марсу: до 5 000 кг

Запуски и эксплуатация

Всего было произведено 16 запусков Delta IV Heavy, все — с мыса Канаверал (стартовый комплекс SLC-37B). Первый запуск (2004) — частично неудачный. Остальные 15 миссий прошли успешно. Ключевые миссии:

• 2009 год: Запуск спутника NROL-26 (разведывательный спутник NRO).
• 2014 год: Первый запуск с использованием модернизированного двигателя RS-68A. Выведение спутника NROL-33.
• 2018 год: Запуск зонда Parker Solar Probe для изучения Солнца. Ракета обеспечила рекордную скорость отрыва от Земли.
• 2022 год: Запуск модуля Europa Clipper (отменён позже, но ракета использовалась для других миссий).
• 2023 год: Запуск спутника NROL-68.
• 2024 год: Последний запуск (NROL-70).

Сравнение с аналогами

Delta IV Heavy занимала нишу сверхтяжёлых носителей, конкурируя с:

• Falcon Heavy (США): Частично многоразовая ракета SpaceX. Falcon Heavy превосходила Delta IV Heavy по грузоподъёмности на НОО (до 63 800 кг против 28 790 кг) и была значительно дешевле (около 90 млн долларов за запуск против 400 млн долларов у Delta IV Heavy). Однако Delta IV Heavy имела преимущество в точности выведения и использовалась для наиболее дорогих и секретных правительственных миссий.
• Протон-М (Россия): Российская тяжёлая ракета. Протон-М уступала Delta IV Heavy по грузоподъёмности на ГПО (около 6 000 кг против 14 220 кг) и использовала токсичные компоненты топлива.
• Ариан-5 (Европа): Европейский носитель. Ариан-5 была сопоставима по грузоподъёмности на ГПО (около 10 000 кг), но уступала на НОО.
• Чанчжэн-5 (Китай): Китайский тяжёлый носитель. По характеристикам близок к Delta IV Heavy, но имеет меньший опыт эксплуатации.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая надёжность (15 успешных миссий из 16).
• Возможность выведения тяжёлых грузов на высокие энергетические орбиты (ГСО, отлётные траектории).
• Использование экологически чистого топлива (водород-кислород).
• Высокая точность выведения, что критично для разведывательных спутников.

Недостатки:

• Чрезвычайно высокая стоимость (до 400–500 млн долларов за запуск).
• Отсутствие многоразовости — все три ускорительных модуля сбрасывались в океан.
• Длительное время подготовки к запуску (до нескольких месяцев).
• Сложность и дороговизна производства.

Завершение эксплуатации

Решение о прекращении производства Delta IV Heavy было принято ULA в 2019 году в рамках перехода на новую ракету Vulcan Centaur, которая должна была стать более дешёвой и конкурентоспособной. Vulcan Centaur использует двигатели BE-4 на метане и кислороде, а также многоразовые ускорители. Последний запуск Delta IV Heavy в апреле 2024 года завершил эпоху этой ракеты. На момент завершения эксплуатации она оставалась единственной сверхтяжёлой ракетой, работающей на водороде, и последней ракетой семейства Delta.

Источники

• United Launch Alliance. Delta IV Heavy User’s Guide.
• NASA. Parker Solar Probe Launch Press Kit.
• SpaceNews. Delta IV Heavy Final Flight.
• Encyclopedia Astronautica. Delta IV Heavy.
• Boeing. Delta IV Heavy Fact Sheet.