Попытка Boeing взять верх над SpaceX в области пилотируемой космонавтики стала следствием ее структурной неэффективности, полагают наблюдатели. Несмотря на большую финансовую поддержку со стороны NASA, корпорация пока не смогла осуществить первый пилотируемый полет корабля Starliner. Между тем количество кораблей серии Crew Dragon, отправленных SpaceX на орбиту, уже достигло 14. Почему Boeing отстала от своего конкурента и что ее ждет в будущем — рассказали в издании ArsTechnica.
Мимолетный триумф
Примерно 10 лет назад руководство NASA, занимающееся полетами человека в космос, провело совещание в штаб-квартире агентства в Вашингтоне, округ Колумбия. На нем обсуждался вопрос о создании нового космического корабля, который должен был заменить выведенные из эксплуатации американские «Шаттлы» и использоваться для доставки астронавтов на МКС. Бесспорным фаворитом среди американских компаний, которые могли бы заняться разработкой такого средства и рассчитывать на многомиллиардный контракт от NASA, была Boeing. Однако некоторые эксперты предлагали сделать выбор в пользу другого кандидата — SpaceX.
В конечном итоге, Boeing получила $4,2 млрд на разработку корабля, а компания Илона Маска — $2,6 млрд. Хотя победа корпорации не была безоговорочной (она рассчитывала на весь объем финансирования), довольно весомая разница в предоставленных средствах вселила в Boeing уверенность в том, что она сможет легко опередить своего визави в борьбе за полеты к МКС. Однако, как пишет обозреватель Ars Technica Эрик Бергер, «чувство триумфа оказалось мимолетным»: Boeing решительно проиграла «гонку коммерческих экипажей», в то время как SpaceX, напротив, преуспела в этом направлении благодаря своим пилотируемым кораблям Crew Dragon.
Первый запуск кораблей этой серии (сегодня в парке SpaceX представлены четыре корабля серии Crew Dragon — Endeavour, Resilience, Endurance и Freedom) состоялся почти четыре года назад, и с того времени было совершено еще 13 полетов на орбиту. Между тем Starliner от Boeing пока не доставил на МКС ни одного экипажа. Почему же Boeing так сильно отстала от SpaceX?
Работа в непривычных условиях
Одной из причин, по мнению Бергера, стало, как ни парадоксально, «финансовое давление», с которым корпорация столкнулась практически с самого начала работы над проектом. Дело в том, что Boeing никогда не получала крупных контрактов с фиксированной ценой и привыкла работать по схеме «затраты плюс» — в этом случае перерасход средств и задержки по срокам ложились на плечи заказчика - в данном случае NASA, а не самой компании. Однако в случае со Starliner ситуация была иной: теперь каждый лишний цент, потраченный на корабль, означал меньшую прибыль, либо же, что еще хуже, убытки.
Помимо финансовых проблем, создание космического транспортного средства сопровождалось техническими трудностями. В первую очередь речь идет о программном обеспечении полета, ошибка в котором и стала причиной первого неудачного пуска Starliner. Стартовав в декабре 2019 года, корабль вышел на нерасчетную орбиту, перерасходовал топливо и вернулся на Землю спустя два дня, так и не достигнув МКС.
Как объяснили в издании, проблема была в том, что у компании не было единой команды по разработке ПО — обязанности были распределены между сотрудниками Космического центра имени Кеннеди во Флориде и предприятия Boeing в Хьюстоне. Первая команда занималась поддержанием работоспособности Starliner во время наземных испытаний и обратного отсчета перед взлетом, а вторая — в момент взлета аппарата.
«Однако ни одна из команд не доверяла друг другу. Когда наземная команда разработчиков ПО посещала своих коллег в Техасе, и наоборот, взаимодействие было ограниченным. В итоге обе команды работали в основном изолированно, не делясь друг с другом своей работой. Команда разработчиков ПО из Флориды пришла к выводу, что техасская команда, работавшая над ПО для полетов, отстала [от графика], но не захотела это признавать», — пишет Ars Technica, отмечая, что в Boeing отрицали наличие каких-либо разногласий.
Множество подрядчиков
Однако разработка ПО — не единственный аспект, в котором пробуксовывала Boeing. Еще одним вызовом для компании стало создание двигателя для Starliner. В отличие от SpaceX, которая разработала двигатели для Dragon своими силами, корпорация обратилась к Aerojet Rocketdyne, у которой, в свою очередь, было множество собственных субподрядчиков. Это осложняло процесс взаимодействия между двумя партнерами и приводило к задержкам в разработке корабля.
«Одним из больших различий между новыми космическими компаниями, такими как SpaceX, и традиционными космическими компаниями является вертикальная интеграция. Если все работает хорошо, разработка и создание собственной технологии происходит быстрее, дешевле и гораздо эффективнее», — рассуждает Бергер.
После неудачи в 2019 году Boeing пришлось пойти на крайне дорогостоящий шаг — отправить Starliner во второй полет без экипажа. Запуск состоялся в мае 2022 года: тогда кораблю удалось достичь МКС и вернуться на Землю. И вот, спустя почти два года, компания рассчитывает, что Starliner сможет, наконец, осуществить пилотируемый полет. Впрочем, Бергер полагает, что даже если запуск 11 мая пройдет успешно, космическое подразделение Boeing в ближайшие годы может быть поглощено более молодыми компаниями, которые хотя и будут предлагать меньше, но зато смогут действовать более оперативно.
Сунита Уильямс - пилот, 3-й полёт, NASA 🇺🇲, Барри Уилмор - командир, 3-й полёт, NASA 🇺🇲
Старт - 7 мая в 5:34 МСК (2:34 UTC). Трансляция начнётся NASA за 4 часа до старта. Погода - 95% GO!
Миссия - Boeing Crew Flight Test (CFT) - испытательная пилотируемая миссия на корабле Starliner на МКС
Место старта - SLC-41, Флорида, ракета - Atlas V N22, корабль - Boeing Starliner S3 Calypso (2-й полёт). Ранее корабль использовался в миссии OFT-1 в 2019 году.
Стыковка с МКС - 8 мая в 7:48 МСК. Миссия продлится 7 дней, после чего корабль Starliner вернётся на Землю. Посадка планируется на сушу, на полигоне White Sands в Нью-Мексико.
📌 Это будет 1-й пилотируемый полёт на Starliner'е и 2-я попытка корабля Calypso добраться до МКС. В случае успеха, он станет 2-м пилотируемым кораблём программы NASA Commercial Crew, после Crew Dragon'а.
Взгляд генерального директора компании ULA (которая выставлена на продажу) Тори Бруно на экономику повторного использования ракет как это делает SpaceX:
«Наша оценка по-прежнему составляет около 10 рейсов в среднем по флоту для достижения постоянной точки безубыточности… и никто даже близко не приблизился».
Еще нет…
“Подумайте об этом так. Вы снава вкладываетесь в ракету, чтобы ее можно было использовать повторно. Возвращение ракеты в атмосферу добавляет много-много вещей. Таким образом, индивидуальный ускоритель, созданный для повторного использования, стоит дороже, чем если бы он был настроен как одноразовый. Вот почему полет на бустере дважды не означает, что он будет стоить вдвое дешевле за полет.
– Второй комплект авионики
– Разработка и обслуживание нового и дополнительного программного обеспечения для управления входом в атмосферу, конечным полетом и посадкой.
– Второй комплект аккумуляторов большей емкости для дополнительных активных систем обратного хода.
– Аэродинамические поверхности управления, исполнительные механизмы и электроника управления аэродинамическими поверхностями.
– Датчики посадки, процессоры данных и интерфейсная электроника
– Посадочные опоры
– Гидравлические или электромеханические системы и управляющая электроника для опорных стоек.
– Теплозащитный экран из высокотемпературного материала вместо легкой и недорогой композитной версии.
– Другие высокотемпературные металлические конструкции вместо легкого и недорогого алюминия в кормовой части для большей живучести при входе в атмосферу.
– Болтовые или легкие сварные кормовые концевые конструкции и интерфейсы для облегчения замены и ремонта.
Логистика
– Флот кораблей или аварийно-спасательных барж.
– Дополнительные услуги наземного транспорта для возврата восстановленных ускорителей на завод для ремонта.
– Посадочные площадки и их обслуживание.
Ремонт
– Обширные проверки
– Замена деталей, которые не могут быть восстановлены с экономической точки зрения.
– Восстановление деталей, подвергшихся воздействию тепловой среды при входе в атмосферу.
– Инструменты, процессы и конструкции для достижения 6-недельного оборота или около того (несколько раз это средний показатель, который был продемонстрирован на сегодняшний день)
Этот список будет во много раз превышать первоначальную стоимость одноразовой версии этой конструкции многоразового ускорителя.
В зависимости от того, сколько затрат мы добавили на оборудование, логистику восстановления, операции по восстановлению и влияние на стоимость полученного в результате снижения производительности, вам потребуется определенное количество рейсов, чтобы окупить все эти затраты. Тогда и только тогда дополнительные рейсы начнут экономить деньги.
Безубыточная скорость полетов должна достигаться как средняя по флоту, поскольку вы делаете эти инвестиции по всему флоту. Например, если один ускоритель совершает всего 5 полетов, это не будет таким уж экономически значимым, если другие бустеры совершат только 1 или 2 полета.
Если посмотреть по-другому: если ракета-носитель терпит крушение при попытке приземлиться во время своего первого полета, следующий должен будет учитывать его безубыточность, плюс дефицит безубыточности для того, который разбился. Или следующим нескольким вместе придется установить свои собственные квоты плюс свою долю потерь.
Косвенно, но все же связанное с экономикой, это влияние на производительность. Все это дополнительное оборудование тяжелое. Для обратного входа также требуется много топлива. Вместе они оказывают большое влияние на массу носителя, который можно вывести на любую орбиту. Для выделенных запусков, у которых есть запас производительности, это не имеет значения. Однако для миссий, которые этого не делают, или для полетов, которые можно было бы использовать совместно, вам чаще приходится использовать более крупную и дорогую базовую ракету, чем в противном случае.
Как вы можете себе представить, мы моделируем это тщательно. По нашей оценке, среднее число полетов по-прежнему составляет около 10, чтобы достичь стабильной точки безубыточности для повторного использования обратноходового типа. Интересно, что именно эту цель первоначально сформулировал SX.
Вы также можете представить, что мы наблюдали и отслеживали.
Наша текущая оценка такова, что 10 остается в силе и что никто даже близко не приблизился к демонстрации этих целей экономической устойчивости.
Исполнительный директор ULA Тори Бруно рассказал о преобразовании своей компании в выступлении 31 января на SpaceCom. Фото: SpaceNews / Джефф Фауст
ОРЛАНДО, Флорида. — Поскольку слухи о потенциальной продаже United Launch Alliance достигают апогея, исполнительный директор компании утверждает, что успешный первый запуск ракеты Vulcan является подтверждением как технологии компании, так и ее трансформации.
Выступая здесь на конференции SpaceCom 31 января, исполнительный директор ULA Тори Бруно сказала, что долго откладывавшийся первый полет ее ракеты Vulcan Centaur 8 января прошел чрезвычайно хорошо, ни о каких проблемах не сообщалось ни во время обратного отсчета, ни после старта.
«Это была идеальная миссия», - сказал он о запуске, который вывел лунный модуль Astrobotic Peregrine на высокоэллиптическую орбиту перехода к Луне. «Номинальный полет на всем протяжении и попадание в яблочко в конце».
Это контрастировало с репутацией первых запусков новых аппаратов, которые исторически характеризовались высокой частотой отказов. «Я совершил около трех десятков первых запусков, и, как правило, происходит одно из двух: либо он взрывается, либо у него значительные аномалии в полете», - сказал он. «Я никогда не видел такого чистого первого запуска», как Vulcan.
Он приписал это подходу ULA к проектированию ракеты. «Вы можете летать, терпеть неудачу, чинить; в этом нет ничего плохого», - сказал он. Вместо этого ULA использовала «строгий процесс проектирования: учитывайте свои неудачи при наземных испытаниях, заносите их в компьютер, заносите их в sim-лабораторию и заносите на бумагу. Вот как это было сделано, и мои ребята просто проделали выдающуюся работу».
Другим фактором, по его словам, была трансформация компании, которую он возглавлял после прихода в компанию в 2014 году. Тогда он описал компанию как находящуюся в кризисе, потерявшую доступ к двигателям российского производства РД-180, используемым Atlas 5 после аннексии Крыма Россией, а также из-за конкуренции со стороны SpaceX, которая подала в суд на ВВС США, чтобы получить доступ к запускам для обеспечения национальной безопасности, монополией на которые ULA тогда владела.
«Бизнес в такой ситуации может разориться. Фактически, большинство из них так и делают», - сказал Бруно. Он предпринял несколько мер, чтобы изменить компанию: от сокращения затрат и изменения продуктовой линейки компании к более коммерческим подходам и признанию того, что ей придется конкурировать. «План состоял в том, что мы собираемся сократиться и стать конкурентоспособными, а затем мы собираемся расти».
Такой подход, который включал увольнение трети сотрудников компании при инвестировании в разработку Vulcan, стал ключом к получению наибольшей доли контрактов на 2-ю фазу программы National Security Space Launch (NSSL) в 2020 году. «Это спасло нас. Теперь мы не собираемся сворачивать бизнес».
Будущее
Будущее ULA стало предметом широкого обсуждения в отрасли. В настоящее время компания находится в совместном владении Boeing и Lockheed Martin, поскольку была создана как совместное предприятие пусковых предприятий этих компаний в 2006 году. Однако Boeing и Lockheed взвешивают предложения о продаже ULA.
Отраслевые источники говорят, что сделка по продаже ULA может состояться уже в этом месяце. Двумя ведущими потенциальными покупателями являются Blue Origin, которая разрабатывает конкурирующую ракету-носитель New Glenn, но также поставляет двигатели BE-4 для Vulcan ULA, и фонд прямых инвестиций Cerberus Capital Management. Оборонный подрядчик Textron также был связан с этими обсуждениями продажи, но, по слухам, больше не работает.
Бруно в своих замечаниях не касался потенциальной продажи ULA. Однако некоторые присутствующие в частном порядке отметили, что в речи были элементы презентации, которую компания могла бы представить потенциальным покупателям, подчеркивая ее развитие и возможности, и, возможно, предлагая им сохранить его на посту исполнительного директора после продажи.
Бруно, например, утверждал, что компания имеет уникальное положение для обслуживания рынков национальной безопасности благодаря своему «высокоэнергетичному» Vulcan. «Когда Atlas будет списан примерно через год, это будет единственная высокоэнергетическая ракета, оставшаяся в мире», - сказал он, выполняя «самые важные миссии, уникальные миссии для национальной безопасности».
По его словам, этот подход был подтвержден контрактами на фазу 2 NSSL. «Там много высокоэнергетических миссий, и мы разработали ракету для этого», - сказал он, например, миссии, которые включают непосредственный вывод полезных грузов на геостационарную орбиту, которые, по его словам, будут составлять растущую долю как во второй, так и в предстоящих контрактах на третью фазу.
«Мы выполняем высокоэнергетическую миссию примерно на 34% дешевле, чем другая, SpaceX», - утверждал он. «Мы сделали все наши ставки девять лет назад в правильных местах».
Он противопоставил Vulcan «низкоэнергетическим» ракетам, которые, по его мнению, «гипероптимизированы» для запуска космических аппаратов на низкую околоземную орбиту. «Не будь одним из тех сумасшедших фанатов, у которых есть любимая ракета», - сказал он. «Ракета - это инженерная машина, которая нацелена на выполнение конкретной задачи и лучше всего справляется с ней, но не совсем лучше с другими вещами».
Тем не менее, крупнейшим заказчиком ULA для Vulcan является Amazon Project Kuiper, a LEO constellation, приобретший 38 запусков, что составляет около половины текущего списка из более чем 70 запусков Vulcan. «Продажа 38-х была замечательной», - сказал он, особенно учитывая, что Vulcan еще не летал, когда было объявлено о контракте в апреле 2022 года. Двум другим транспортным средствам, выбранным тогда Amazon, Ariane 6 от Arianespace и New Glenn от Blue Origin, на тот момент также еще предстояло летать.
Он не стал заострять внимание на очевидном противоречии того, что Vulcan полагается на бизнес LEO, вместо этого подчеркнув диверсифицированную политику. «Вы нездоровы, если поддерживаете только правительство. У вас должна быть какая-то реклама», - сказал Бруно. Он отметил, что доля бизнеса ULA, которая идет государственным заказчикам США, снизилась с 76% до прихода Бруно до 41% сегодня.
«Мы преобразились. Мы сбросили кожу. Мы полностью изменили компанию, чтобы она стала тем, что от нас сейчас нужно», - заключил он. «Я уверен, что рад, что мы не разорились в 2017 году».
Американская ракета Vulcan с американскими двигателями BE-4 успешно выполнила первый запуск. Эпопея с затянувшимся на семь лет «импортозамещением» завершилась. Открыта новая страница пусковой компании ULA - теперь в ее парке есть новая ракета-носитель заменяющая ракеты Atlas V и Delta.
Диалог между Бруно (ULA) Безосом (Blue Origin) и Маском (SpaceX)
Пару соображений по теме:
В космонавтике сдвиг сроков вправо от обещанного - дело не просто частое, а правило. Исключением, редким, является выполнение проекта в обещанные сроки. В 14 году США приняло решение перейти на своих ракетах на отечественные двигатели. Отказавшись от русских двигателей для Atlas V. Безос обещал сделать их к 17-му году… Оказался 24-й… Надо поздравить американских ракетостроителей с этим достижением.
Наконец-то у наших турбопатриотов уйдет в небытие тезис «американцы летаю на русских двигателях». Этот период закончился (еще несколько запусков Atlas V и все). Для гордости остается еще МКС, но она тоже на ладан дышит. Пора делать свое и для своих, а не обслуживать других.
Ракета Vulcan, по рекламке, должна заменить как Atlas V так и тяжелую ракету Delta. Вес на НОО до 28 тонн. Ракета сделана под ТЗ от американских военных. Собрана из «старых» запчастей с доработкой под метан.
10 лет разработки новой ракеты за 10 млр долларов на 10 тонн орбитальной нагрузки можно считать устоявшимся стандартом. Быстрее и дешевле мало у кого получается:(
Для справки, во что обошлась задержка Vulcan американской космонавтике - 1 млр долларов за дополнительные русские двигатели, 50+ перенесенных запусков для военщины и госов и десяток-другой для спутниковой группировки Amazon. И SpaceX отгрыз существенную долю государственного пускового рынка.
Vulcan Centaur ULA отправляется в свой первый полет 8 января с лунным спускаемым аппаратом "Сапсан" от Astrobotic. Автор: Джордан Сироки.
КОСМИЧЕСКИЙ ЦЕНТР Кеннеди, Флорида. — Vulcan Centaur от United Launch Alliance взмыл в ночное небо во время своего долгожданного первого запуска 8 января с коммерческим лунным спускаемым аппаратом Peregrine.
Vulcan Centaur стартовал со стартовой площадки #41 космодрома на мысе Канаверал в 2:18 по восточному времени с миссией, обозначенной ULA как Cert-1. Основная полезная нагрузка миссии Cert-1, Peregrine, была запущена с разгонного блока Centaur 50 минут спустя после двух возгораний разгонного блока Centaur. Второй полезный груз от космической мемориальной компании Celestis остался прикрепленным к Centaur, как и планировалось.
Peregrine - лунный спускаемый аппарат, разработанный компанией Astrobotic из Питтсбурга. Centaur вывел Peregrine на высокоэллиптическую орбиту, которая доставит его на Луну, где он выйдет на орбиту перед попыткой посадки 23 февраля.
Peregrine перевозит 20 полезных грузов, в том числе пять от НАСА в рамках программы агентства по коммерческому обслуживанию лунной полезной нагрузки (CLPS). НАСА платит 108 миллионов долларов за доставку полезной нагрузки. Среди других заказчиков - национальные космические агентства, компании и организации, выполняющие полеты с полезной нагрузкой, начиная от миниатюрных марсоходов и заканчивая памятными предметами.
Peregrine - первый лунный спускаемый аппарат Astrobotic после 16 лет работы. «Это просто огромная смесь эмоций», - сказал Джон Торнтон, исполнительный директор Astrobotic, в интервью 5 января. «Мы преодолели так много причин, по которым нам не следует быть здесь».
После того, как Peregrine будет запущен и проверен после отделения, следующей важной вехой станет серия маневров по коррекции траектории через несколько дней после запуска. Peregrine позже выйдет на окололунную орбиту, постепенно снижая эту орбиту, чтобы подготовиться к посадке возле куполов Груитхейзен на ближней стороне Луны.
Торнтон признал неоднозначный послужной список лунных спускаемых аппаратов с историческим показателем успеха менее 50%. «Мы знаем, что здесь мы сталкиваемся с трудностями. Мы знаем, что вступаем на очень сложную территорию», - сказал он. «В конце концов, нам нужно получить как можно больше данных на каждом этапе миссии, чтобы мы могли учиться и совершенствоваться как отрасль».
Когда НАСА запустило программу CLPS в 2018 году, оно придерживалось философии «ударов по воротам», признавая, что не все миссии будут успешными. «Мы понимаем, что это действительно сложная задача», - сказал Джоэл Кернс, заместитель администратора НАСА по исследованиям в Управлении научных миссий, в интервью 5 января.
Он сказал, что НАСА по-прежнему привержено этому подходу и не ожидает каких-либо сокращений в случае неудачи первоначальных миссий. «Мы считаем, что компании работают над этим надолго. Мы думаем, что это лучший способ заставить американскую промышленность сделать это в качестве услуги».
Дебют Vulcan
После запуска Peregrine ULA планировала провести серию испытаний разгонного блока Centaur, включая третий запуск двигателей RL10. Эти испытания продемонстрируют, как ступень работает в длительных миссиях, в том числе в тех, которые доставляют полезные грузы непосредственно на геостационарную орбиту.
«Мы воспользуемся возможностью проведения этих летных испытаний для подтверждения многих целей нашей будущей миссии», - сказал Гэри Венц, вице-президент по правительственным и коммерческим программам ULA, на брифинге 5 января.
Запуск стал первым из двух полетов Vulcan Centaur, необходимых для сертификации Космическими силами США полезной нагрузки для национальной безопасности. Второй полет с первым космическим самолетом Dream Chaser из Sierra Space, запланирован на апрель.
«Во время первого полета системы у нас будут наблюдения, и мы извлечем уроки из этих наблюдений», - сказал Марк Пеллер, вице-президент ULA по разработке Vulcan. «Нам нужно выполнить два полета, и мы оценим данные. Мы ожидаем, что это поставит ракету на путь завершения нашей сертификации космических запусков в целях национальной безопасности».
ULA в течение десяти лет разрабатывала Vulcan в качестве замены существующих ракет Atlas 5 и Delta 4. Первый запуск отложен на несколько лет, во многом из-за задержек с разработкой двигателей BE-4 от Blue Origin, использовавшихся на первом этапе.
Хотя Vulcan является новой ракетой, ULA подчеркнула, что многие ее компоненты эксплуатировались на ракетах Atlas и Delta. «Когда мы ввели Vulcan на борт и разработали системы, мы максимально использовали существующие системы», - сказал Венц. «Единственное оборудование, которое не летало до этого полета, - это двигатель BE-4. Все остальные или их варианты летали либо на Atlas, либо на Delta».
У компании накопилось отставание в более чем 70 запусках, включая контракт на 2-ю фазу космических запусков для обеспечения национальной безопасности и 38 запусков от Amazon для развертывания части своего проекта Kuiper broadband constellation. Все оставшиеся у компании аппараты Atlas и Delta были переданы различным заказчикам.
Автор Сойер Розенштейн, 3 января 2024 г. Первоисточник
Первая ракета ULA Vulcan собирается внутри комплекса вертикальной интеграции. Предоставлено ULA
United Launch Alliance (ULA) готовится к первому полету своей новой ракеты Vulcan с космического стартового комплекса (SLC) 41 на базе Space Force на мысе Канаверал во Флориде. В настоящее время старт запланирован на 8 января 2024 года, в 2:18 по восточному времени (07:18 UTC).
На борту ракеты во время первого полета будет лунный спускаемый аппарат Astrobotic Peregrine, являющийся частью инициативы НАСА по коммерческому обслуживанию лунной полезной нагрузки (CLPS) и программы Artemis.
Ракета Vulcan
Vulcan Centaur заменит ракеты семейства Delta IV, которым остается совершить один полет в 2024 году, и рабочую лошадку ULA Atlas V, все оставшиеся ракеты которой были приобретены заказчиками и закреплены за ними.
Это будет первая новая ракета-носитель ULA в ее парке с момента основания компании в 2006 году.
Высота ракеты Vulcan составляет 61,6 метра (202 фута) при постоянном диаметре 5,4 метра (18 футов). Компания предлагает два обтекателя полезной нагрузки разной длины, то же самое она сделала и с Atlas V. К ним относятся 15,5-метровый (51 фут) «короткий» обтекатель и 21,3-метровый (70 футов) «длинный» обтекатель. В этом полете будет использоваться короткий обтекатель.
Первая ступень Vulcan поднята в здание вертикальной интеграции (VIF) для обработки. (Предоставлено ULA)
Разгонный блок первой ступени корабля изготовлен из алюминиевых орторешетных баков, вмещающих более 450 тонн жидкого кислорода и сжиженного природного газа, последний из которых представляет собой почти чистый жидкий метан. Это первый летательный аппарат ULA на основе топливной пары methalox - или транспортное средство, использующее жидкий кислород в качестве окислителя и метан, в данном случае природный газ, в качестве топлива.
Ступень оснащена двумя двигателями BE-4, разработанными Blue Origin. Каждый двигатель выдает 2,45 меганьютоны (550 000 фунтов) тяги на уровне моря. Дополнительная тяга обеспечивается за счет использования твердотопливных ракетных ускорителей (SRB) GEM 63XL производства Northrop Grumman Space Systems. Vulcan доступен с нулевым, двумя, четырьмя или шестью SRB. В первом полете Vulcan будут задействованы два установленных SRB.
Ускорители GEM-63XL изготовлены из графитово-эпоксидного композита с предварительно сформованным профилем дроссельной заслонки в гранулах топлива. При высоте 21,8 метра (71,8 фута) каждый ускоритель обеспечивает максимальную вакуумную тягу в 2,04 меганьютона (460 000 фунтов).
Твердотопливный ракетный ускоритель GEM 63XL установлен на первой ступени Vulcan. (Фото: ULA)
Вторая ступень «Кентавр»
После исчерпания SRB и первой ступени полет продолжит вторая ступень Centaur V. Хотя Centaur уходит корнями в 1958 год, Vulcan знаменует собой первую переработку полностью криогенного Centaur с 2002 года.
Centaur V, который будет летать на Vulcan, сравнивается с Centaur III от Atlas V. (Предоставлено ULA)
Centaur V диаметром 5,4 метра (18 футов), работающий на жидком водороде и кислороде, оснащен двумя двигателями RL-10 от Aerojet Rocketdyne. Ступень способна к многократным повторным включениям, максимальная тяга составляет 213,5 килоньютонов (48 000 фунтов).
Аномалия Centaur
Во время испытаний на загрузку топлива и повышение давления в баках в Центре космических полетов имени Маршалла НАСА 29 марта 2023 года испытательный элемент разгонного блока Centaur V был разрушен из-за утечки водорода.
Другой разгонный блок Centaur, который на тот момент был подготовлен к первому запуску Vulcan и был готов к полету на борту, был отправлен обратно на производственное предприятие компании в Декейтере, штат Алабама, после взрыва.
По словам генерального директора ULA Тори Бруно, в верхней части купола резервуара образовалась утечка, в результате которой водород в течение четырех с половиной минут выбрасывался в замкнутое пространство. Бруно говорит, что затем был обнаружен источник воспламенения, вызвавший большой огненный шар.
Для укрепления этой области было добавлено дополнительное кольцо из нержавеющей стали. Чтобы помочь продвижению кампании по запуску, Centaur V, запланированный к третьему полету Vulcan, вместо этого был модифицирован и отправлен на стартовую площадку, где он полетит первым рейсом.
Кампания по запуску Vulcan
В 2015 году ULA объявила о своих планах постепенно представить новую ракету-носитель, которую мы теперь знаем как Vulcan. Позже в том же году компания объявила, что откажется от двигателей российского производства РД-180, используемых на борту Atlas вместо BE-4, которые были предназначены для сжигания жидкого метана и кислорода.
Двигатель BE-4 во время подготовки к полету. (Фото: ULA)
Первоначальный проект второй ступени заключался в использовании текущего Centaur III, а затем в обновлении до гораздо более крупной и мощной Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES). Концепция ACES в конечном итоге была отложена, и в 2017 году компания решила вместо нее создать единую вторую ступень, включив элементы конструкции как Centaur III, так и ACES.
В 2019 году было объявлено, что первый полет с Peregrine в качестве полезной нагрузки состоится не ранее июля 2021 года.
В декабре 2020 года ULA заявила, что двигатели BE-4 для полета не будут поставлены до середины 2021 года, что еще больше задерживает полет. Затем Astrobotic объявила, что ей потребуется больше времени для работы над транспортным средством из-за пандемии COVID-19, отложив запуск на 2022 год, прежде чем перенести его на 2023 год.
ULA также ожидала проверки двигателя первой ступени, который, по данным Управления государственной отчетности, испытывал технические трудности.
Первая ступень была доставлена на SLC-41 в начале 2021 года для проведения первого этапа криогенных испытаний. После дополнительных испытаний ракета-носитель Vulcan для первого полета была установлена на площадку в июне 2023 года для шестисекундного «включения готовности к полету» двигателей BE-4.
Аппарат был возвращен в здание вертикальной интеграции (VIF), где в ноябре 2023 года он был интегрирован с разгонным блоком Centaur.
В декабре 2023 года машина попыталась провести генеральную репетицию с полной заправкой (WDR), однако Бруно отметил, что утечка со стороны земли помешала завершению испытаний, заявив, что он хотел бы увидеть полную проверку WDR перед первым полетом. Этот полный WDR был успешно завершен всего несколько дней спустя.
Обтекатель полезной нагрузки Vulcan с уже находящимися внутри полезными грузами установлен на ракете. (Фото: ULA)
Наконец, полезная нагрузка была интегрирована с ракетой-носителем 20 декабря 2023 года, что ознаменовало собой первый полностью готовый к полету Vulcan Centaur.
Полезная нагрузка CERT-1
Миссия номер один «Сапсан» от Astrobotic станет одним из первых американских аппаратов, высадившихся на Луну после «Аполлона-17» в декабре 1972 года.
Компания Astrobotic является одним из 14 подрядчиков CLPS. Цель - провести научные эксперименты, чтобы лучше понять Луну до высадки первых астронавтов программы Artemis на Artemis III.
Посадочный модуль «Сапсан» перед герметизацией внутри обтекателя. Фото: ULA
Посадочный модуль Peregrine после запуска на борту Vulcan должен приземлиться в феврале 2024 года на лунном объекте под названием Sinus Viscositatis, недалеко от самого большого темного пятна на ближней стороне Луны. Место было выбрано потому, что НАСА называет его «геологической загадкой». Этот район, область маре, образованная базальтовым потоком лавы, находится сразу за куполами Грюйтхейзен, или рядом больших куполов, которые не являются базальтовыми.
«Предполагается, что купола были сформированы липкой магмой, богатой кремнеземом, похожей по составу на гранит», - говорится в пресс-релизе НАСА. «На Земле для образования подобных образований требуется значительное содержание воды и тектоника плит, но без этих ключевых компонентов на Луне лунным ученым остается только гадать, как эти купола формировались и эволюционировали с течением времени».
Изображение куполов Груйтхейзена на месте посадки "Перегрина", видимое с лунного разведывательного орбитального аппарата. (Фото: НАСА / GSFC / Университет штата Аризона)
На борту спускаемого аппарата будут находиться пять полезных грузов НАСА, предназначенных для сбора данных о возможных молекулах воды под поверхностью, на поверхности и в экзосфере Луны. Дополнительные эксперименты на борту позволят изучить, как солнечное излучение взаимодействует с поверхностью Луны, чтобы подготовиться к прибытию людей.
Это будет сделано с помощью различных спектрометров для сбора данных. Кроме того, на поверхности будет установлена лазерная матрица световозвращателей. Подобно отражателям, оставленным на поверхности Луны экипажами «Аполлона», эта коллекция из восьми световозвращателей позволяет определять лазерную дальность.
Затем отражения можно будет использовать для измерения расстояния в качестве постоянного маркера на Луне. Всего спускаемый аппарат будет нести 20 различных полезных грузов.
Полезная нагрузка лазерной световозвращающей решетки. (Фото: NASA / GSFC)
Вспомогательная полезная нагрузка является частью космических полетов Celestis Memorial. Миссия deep Space Voyager известна как полет Enterprise.
Это включает в себя капсулу, которая после выпуска отправится в межпланетное пространство. Согласно Celestis, это включает в себя «... специально изготовленные индивидуальные летные капсулы с надписями, содержащие кремированные останки, полный геном человека, индивидуальные образцы ДНК, а также имена и послания доброжелателей со всего мира».
В «экипаж» входят создатель «Звездного пути» Джин Родденберри и его жена Маджел, ДНК их сына Юджина «Рода» Родденберри, Джеймс Духан, ДеФорест Келли, Нишель Николс и ДНК ее сына Кайла Джонсона.
Циклограмма старта Vulcan
Конфигурация Vulcan для этого запуска известна как VC2S. Буква V означает Vulcan, а C - Centaur. 2 - это количество SRB, а S - длина обтекателя полезной нагрузки, что означает, что при этом будет использоваться короткая длина обтекателя в отличие от длинного обтекателя, который будет обозначаться буквой L.
Первым важным этапом будет загрузка топлива, которое включает в себя сжиженный природный газ и жидкий кислород для первой ступени и жидкий водород и жидкий кислород для второй ступени. Что касается этого первого полета, ULA не разглашает точных сроков и процедур, как это будет происходить.
Описание полета для миссии Cert-1. (Предоставлено ULA)
Через T-5 секунд включаются двигатели BE-4, за которыми следует взлет через T + 1 секунду перед началом маневра по тангажу.
После прохождения max-Q, или максимальной аэродинамической нагрузки на транспортное средство при T + 1 минута 16 секунд, SRB завершат свою часть полета. В T + 1:50 SRB будут сброшены за борт. Первая ступень будет продолжать работать до T + 4:59, после чего произойдет отключение разгонного двигателя, или BECO. Пять секунд спустя за этим следует разделение первой и второй ступеней.
Аппарат останавливается еще на десять секунд, прежде чем запустить маршевые двигатели Centaur при T + 5 минута 15 секунд. Затем следует отделение обтекателя полезной нагрузки в T + 5:23, что позволяет вывести полезную нагрузку в космос.
Centaur продолжит запуск до первого отключения маршевого двигателя при T + 15 минут 45 секунд.
Начинается пассивная фаза полета о T + 43 минуты 35 секунд, когда Centaur возобновит работу на 4 минуты и 2 секунды для второго горения.
В T + 50:26 посадочный модуль Peregrine, который, как ожидается, будет находиться на высоте 490 километров и наклонении 30,03 градуса, отделится.
В T + 1:18:23 происходит последнее 20-секундное возгорание Centaur, которое, вероятно, приведет к уничтожению ступени и удалению Peregrine. Официальное завершение миссии ожидается в T +4:24:44.