Ракета-носитель Vulcan Centaur

Vulcan Centaur — это двухступенчатая ракета-носитель частично многоразового использования, разрабатываемая и эксплуатируемая американской аэрокосмической компанией United Launch Alliance (ULA). Предназначена для выведения полезных нагрузок на низкую опорную орбиту (НОО), геопереходную орбиту (ГПО) и отлётные траектории к Луне и Марсу. Vulcan Centaur призвана заменить устаревшие ракеты-носители Atlas V и Delta IV Heavy, а также составить конкуренцию Falcon 9 и Falcon Heavy компании SpaceX. Первый пуск ракеты состоялся 8 января 2024 года.

История создания

Предпосылки

К началу 2010-х годов ракета-носитель Atlas V, использующая российские двигатели РД-180 на первой ступени, столкнулась с политическими и логистическими рисками. В 2014 году, после событий в Крыму, Конгресс США принял закон, запрещающий использование российских двигателей для военных пусков после 2022 года. United Launch Alliance, совместное предприятие Boeing и Lockheed Martin, начало поиск замены. В 2015 году ULA объявила о начале разработки новой ракеты, получившей название Vulcan, с целью снижения стоимости и отказа от импортных комплектующих.

Разработка

Проект Vulcan был официально анонсирован в апреле 2015 года. В качестве двигателя первой ступени был выбран BE-4, разрабатываемый компанией Blue Origin. Вторая ступень — Centaur V — является модернизированной версией криогенной ступени Centaur, используемой на Atlas V. В 2018 году ULA заключила контракт с Министерством обороны США на разработку ракеты в рамках программы National Security Space Launch (NSSL) Phase 2. В 2020 году Vulcan Centaur была выбрана в качестве одной из двух ракет (наряду с Falcon 9) для обеспечения военных запусков до 2027 года.

Первый полёт

Первый испытательный полёт (сертификационный полёт Cert-1) состоялся 8 января 2024 года с космодрома на мысе Канаверал, стартовый комплекс SLC-41. Полезной нагрузкой был лунный посадочный модуль Peregrine компании Astrobotic Technology, а также капсула с прахом и ДНК нескольких десятков человек, включая актёров из сериала «Звёздный путь». Модуль Peregrine не смог достичь Луны из-за неисправности двигательной установки, но сама ракета отработала штатно. Второй сертификационный полёт (Cert-2) состоялся 4 октября 2024 года, также успешно.

Конструкция

Первая ступень

Первая ступень Vulcan Centaur оснащена двумя жидкостными ракетными двигателями BE-4 производства Blue Origin. Двигатели работают на сжиженном природном газе (метане) и жидком кислороде. Это первый американский метановый двигатель, используемый на крупной ракете-носителе. Тяга каждого двигателя на уровне моря составляет около 2400 кН. Ступень имеет диаметр 5,4 метра и длину около 33 метров. В перспективе предусмотрено многоразовое использование первой ступени: после отделения она должна возвращаться на Землю и приземляться вертикально, подобно Falcon 9. Однако на момент первых полётов система возврата не использовалась — ступень падала в океан.

Вторая ступень (Centaur V)

Вторая ступень — Centaur V — представляет собой криогенную ступень, работающую на жидком водороде и жидком кислороде. Она оснащена двумя двигателями RL10C-1-1A производства Aerojet Rocketdyne. Эти двигатели способны многократно запускаться в полёте, что позволяет выполнять сложные манёвры по выведению нескольких спутников на разные орбиты. Ступень имеет длину около 12,7 метра и диаметр 5,4 метра. В отличие от ступени Centaur III, используемой на Atlas V, Centaur V имеет увеличенный запас топлива и более прочный корпус.

Головной обтекатель

Для защиты полезной нагрузки используется головной обтекатель диаметром 5,4 метра, изготовленный из композитных материалов. Он может быть выполнен в двух вариантах: стандартный (длиной 15,5 метра) и удлинённый (длиной 21,3 метра) для крупных спутников.

Характеристики

Грузоподъёмность

Vulcan Centaur доступна в нескольких конфигурациях, отличающихся количеством твердотопливных ускорителей (SRB) на первой ступени:

• Vulcan VC0 — без ускорителей. Грузоподъёмность на НОО: до 10,8 тонн, на ГПО: до 4,5 тонн.
• Vulcan VC2 — с двумя ускорителями. Грузоподъёмность на НОО: до 18,3 тонн, на ГПО: до 7,5 тонн.
• Vulcan VC4 — с четырьмя ускорителями. Грузоподъёмность на НОО: до 25,6 тонн, на ГПО: до 10,5 тонн.
• Vulcan VC6 — с шестью ускорителями. Грузоподъёмность на НОО: до 27,2 тонн, на ГПО: до 12,1 тонн.

Твердотопливные ускорители (GEM-63XL) производятся компанией Northrop Grumman. Каждый ускоритель развивает тягу около 1600 кН.

Масса

Стартовая масса ракеты в максимальной конфигурации VC6 составляет около 546 тонн. Сухая масса первой ступени — около 50 тонн, второй ступени — около 20 тонн.

Размеры

• Полная длина: 61,6 метра.
• Диаметр корпуса: 5,4 метра.
• Размах по ускорителям: 15,4 метра.

Применение

Военные и государственные запуски

Vulcan Centaur является основным носителем для программы National Security Space Launch (NSSL) Министерства обороны США. Ракета предназначена для выведения спутников-шпионов, систем связи и навигации, а также аппаратов для раннего предупреждения о ракетном нападении. Первый военный запуск запланирован на 2025 год.

Коммерческие запуски

ULA активно продвигает Vulcan Centaur на коммерческом рынке. Ракета может использоваться для выведения спутников связи (в том числе на геостационарную орбиту), а также для миссий по доставке грузов на Международную космическую станцию (МКС) и к Луне. В 2023 году ULA подписала контракт с Amazon на запуск 38 спутников системы Project Kuiper (широкополосный интернет) с использованием Vulcan Centaur и Atlas V.

Исследовательские миссии

Vulcan Centaur рассматривается как носитель для миссий NASA, в том числе для программы Artemis (доставка грузов на Луну) и для отправки межпланетных зондов. В 2023 году NASA выбрало Vulcan Centaur для запуска миссии Europa Clipper (исследование спутника Юпитера Европы), однако в 2024 году из-за задержек с сертификацией ракеты контракт был передан SpaceX.

Критика и перспективы

Задержки и стоимость

Разработка Vulcan Centaur столкнулась с многолетними задержками. Первый полёт планировался на 2019 год, но из-за проблем с двигателями BE-4 и твердотопливными ускорителями был перенесён на 2024 год. Стоимость программы оценивается в несколько миллиардов долларов. Критики отмечают, что ULA не смогла обеспечить конкурентоспособную цену: стоимость одного пуска Vulcan Centaur оценивается в 100–150 миллионов долларов, что значительно дороже, чем у Falcon 9 (около 67 миллионов долларов).

Многоразовость

Хотя ULA заявляет о возможности многоразового использования первой ступени, на практике система возврата ещё не реализована. Первые ступени Vulcan Centaur после пусков падают в океан и не восстанавливаются. В отличие от Falcon 9, где многоразовость стала стандартом, Vulcan Centaur пока остаётся одноразовой ракетой, что снижает её экономическую привлекательность.

Конкуренция

На рынке тяжёлых ракет-носителей Vulcan Centaur сталкивается с жёсткой конкуренцией. SpaceX предлагает Falcon 9 и Falcon Heavy с более низкой ценой и отработанной многоразовостью. Blue Origin разрабатывает собственную ракету New Glenn, также метановую, которая может составить конкуренцию Vulcan. Кроме того, на рынок выходят китайские ракеты (Changzheng 5) и европейские (Ariane 6). В 2024 году ULA объявила о планах увеличить частоту пусков до 10–12 в год, но эксперты сомневаются в достижимости этих целей.

Интересные факты

• Название «Vulcan» выбрано в честь древнеримского бога огня и кузнечного дела, что символизирует использование метановых двигателей.
• Первый полёт Vulcan Centaur нёс на борту капсулу с прахом 300 человек, включая актёров, сыгравших капитана Кирка и Спока в «Звёздном пути». Это вызвало критику со стороны коренных народов, считающих Луну священным местом.
• В 2023 году ULA объявила, что Vulcan Centaur сможет выводить на орбиту до 10 спутников за один пуск, используя специальный адаптер.

Источники

• United Launch Alliance. Vulcan Centaur User’s Guide. 2023.
• NASA. Launch Services Program. Vulcan Centaur Certification. 2024.
• SpaceNews. «ULA’s Vulcan Centaur rocket launches on debut flight». 8 января 2024.
• The Verge. «Vulcan Centaur: The rocket that could replace Atlas V». 2023.
• Aerospace Corporation. «Vulcan Centaur: Technical Overview». 2022.