Ракета-носитель Дельта

Дельта — семейство американских одноразовых ракет-носителей (РН) среднего и тяжёлого классов, разработанных и эксплуатировавшихся компанией Douglas Aircraft Company (позже — McDonnell Douglas, затем — Boeing). Ракеты семейства «Дельта» использовались для вывода на околоземную орбиту и отлётные траектории коммерческих, гражданских и военных спутников, а также автоматических межпланетных станций. Первый пуск состоялся 13 мая 1960 года, последний — 24 сентября 2024 года. За более чем 64 года эксплуатации было произведено около 400 пусков различных модификаций, что делает «Дельту» одним из самых долгоживущих и массовых семейств ракет-носителей в истории космонавтики.

История

Происхождение

Семейство «Дельта» ведёт свою родословную от баллистической ракеты средней дальности «Тор» (SM-75/PGM-17 Thor), разработанной компанией Douglas Aircraft Company по заказу ВВС США. Первая ступень ракет «Дельта» была прямой модификацией «Тора». Первоначально ракета называлась «Тор-Дельта» (Thor-Delta) и создавалась для программы НАСА по запуску спутников связи «Эхо» и «Телстар». Название «Дельта» (четвёртая буква греческого алфавита) было выбрано для обозначения четвёртой версии модификации «Тора» (Thor-Able, Thor-Able-Star, Thor-Agena, Thor-Delta).

Развитие и модификации

Первая ракета «Дельта» (Thor-Delta) имела стартовую массу около 52 тонн и могла вывести на низкую опорную орбиту (НОО) полезную нагрузку массой до 230 кг. В последующие десятилетия семейство претерпело множество модернизаций, которые можно разделить на несколько поколений:

• Delta A, B, C, D, E, G, J, L, M, N — серия лёгких ракет 1960-х годов с постепенным увеличением тяги и массы полезной нагрузки.
• Delta 1000, 2000, 3000 — серия 1970-х годов, в которой использовались более мощные двигатели и увеличенные топливные баки.
• Delta 4000, 5000 — промежуточные модификации 1980-х годов.
• Delta II (серии 6000, 7000) — одна из самых успешных и надёжных модификаций, эксплуатировавшаяся с 1989 по 2018 год. Использовалась для запуска спутников GPS, марсианских миссий (Mars Pathfinder, Mars Exploration Rovers, Phoenix) и других научных аппаратов.
• Delta III (серия 8000) — модификация с увеличенной второй ступенью и более мощным двигателем, созданная для конкуренции на рынке тяжёлых коммерческих спутников. Эксплуатировалась с 1998 по 2000 год, имела три пуска, из которых два были аварийными, после чего была снята с производства.
• Delta IV (серии Medium, Medium+ и Heavy) — семейство ракет тяжёлого класса, разработанное в рамках программы EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle) ВВС США. Первый пуск состоялся в 2002 году. Delta IV Heavy была самой мощной ракетой семейства, способной выводить до 28,8 тонн на НОО.

Завершение программы

В 2006 году компания Boeing объединила свои ракетные подразделения с Lockheed Martin в совместное предприятие United Launch Alliance (ULA). С этого момента ULA стала оператором всех пусков «Дельты». В 2014 году ULA объявила о постепенном отказе от ракет «Дельта» в пользу более экономичной и многоразовой ракеты Vulcan Centaur. Последний пуск ракеты Delta IV Heavy состоялся 24 сентября 2024 года с мыса Канаверал, завершив эру «Дельты».

Конструкция и характеристики

Общие принципы

Все ракеты семейства «Дельта» являются одноразовыми, двух- или трёхступенчатыми. Топливо — жидкое (керосин RP-1 и жидкий кислород на первой ступени, а также гидразин/тетраоксид азота на верхних ступенях в некоторых модификациях). В более поздних версиях (Delta IV) первая ступень использовала жидкий водород и жидкий кислород.

Первая ступень

Первая ступень всех модификаций «Дельта» (кроме Delta IV) базировалась на конструкции ракеты «Тор». Она оснащалась одним или несколькими жидкостными ракетными двигателями (ЖРД). Наиболее распространёнными двигателями были:

• MB-3 (производства Rocketdyne) — на ранних версиях.
• RS-27 (Rocketdyne) — на Delta II.
• RS-68 (Rocketdyne) — на Delta IV, самый мощный водородно-кислородный двигатель в мире того времени.

На Delta IV Heavy использовались три параллельно работающих первых ступени (блока), что давало приставку «Heavy».

Вторая ступень

Вторая ступень также претерпела эволюцию. На ранних «Дельтах» использовалась ступень Able (на базе ракеты «Вангард»). Позже применялись ступени:

• Delta-K (на Delta II) — с двигателем AJ10-118K, работающим на гипергольном топливе (азотный тетраоксид/аэрозин-50).
• RL-10 (на Delta IV) — криогенный водородно-кислородный двигатель, обеспечивающий высокий удельный импульс.

Третья ступень (опционально)

Для вывода на геостационарную орбиту или отлётные траектории использовались твердотопливные двигатели (Star 48B, Star 37FM) или жидкостные двигатели (например, на Delta IV Heavy — ступень DCSS).

Твердотопливные ускорители (SRB)

Начиная с Delta 1000, для увеличения стартовой тяги использовались навесные твердотопливные ускорители. Количество ускорителей варьировалось от 3 до 9 (на Delta II 7000-й серии — 9 ускорителей, 6 из которых зажигались на старте, а 3 — в полёте). Ускорители производились компаниями Thiokol (Castor 4) и Alliant Techsystems (GEM-40, GEM-46, GEM-60).

Применение

Ракеты семейства «Дельта» использовались для широкого спектра задач:

• Научные миссии НАСА: запуск марсианских аппаратов (Mars Global Surveyor, Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter, InSight), лунных зондов (Lunar Reconnaissance Orbiter, GRAIL), солнечных обсерваторий (Solar and Heliospheric Observatory, STEREO), астрофизических обсерваторий (Spitzer, WISE, Kepler).
• Коммерческие запуски: вывод на геостационарную орбиту спутников связи (Telstar, EchoStar, DirecTV) и спутников дистанционного зондирования Земли.
• Военные и правительственные запуски: программа GPS (запуск спутников Block II, IIR, IIF), запуски спутников ВВС США и Национального разведывательного управления (NRO).
• Миссии к астероидам и кометам: NEAR Shoemaker (к астероиду Эрос), Stardust (к комете Wild 2), Deep Impact (к комете Tempel 1).

Критика и проблемы

Несмотря на высокую надёжность (успешность пусков Delta II превышала 98%), семейство «Дельта» подвергалось критике по нескольким причинам:

• Высокая стоимость: Ракеты Delta IV были значительно дороже коммерческих аналогов (Falcon 9 компании SpaceX). Стоимость одного пуска Delta IV Heavy достигала 400 миллионов долларов, что в несколько раз превышало стоимость конкурирующих ракет.
• Экологические аспекты: Использование гипергольного топлива (гидразин, тетраоксид азота) на верхних ступенях Delta II и Delta IV представляет опасность для окружающей среды в случае аварии.
• Монотонность производства: ULA критиковали за медленное внедрение инноваций и отсутствие многоразовости, что делало «Дельту» неконкурентоспособной на рынке коммерческих запусков.

Интересные факты

• Ракета Delta II 7925, запущенная 4 декабря 1996 года, вывела на траекторию к Марсу аппарат Mars Pathfinder, который доставил на поверхность планеты первый успешный марсоход Sojourner.
• Delta IV Heavy была самой мощной ракетой-носителем в мире до первого пуска Falcon Heavy (2018 год).
• Название «Дельта» использовалось также для обозначения семейства разгонных блоков (Delta-K, Delta-IV), которые применялись на других ракетах (например, на «Атласе»).
• Последний пуск Delta IV Heavy (24 сентября 2024 года) стал 45-м пуском этой модификации и 389-м пуском всего семейства «Дельта».

Источники

• Isakowitz, S. J., Hopkins, J. P., & Hopkins, J. B. (2004). International Reference Guide to Space Launch Systems (4th ed.). AIAA.
• Wade, M. (2008). Encyclopedia Astronautica. Delta family.
• United Launch Alliance. (2024). Delta IV Heavy: The Final Launch. ULA Press Kit.
• NASA. (2020). Launch Services Program: Delta II. NASA Facts.
• Boeing. (2006). Delta II: The Workhorse of the Space Program. Boeing Historical Brochure.