⇣ Содержание
Опрос
|
реклама
Самое интересное в новостях
«Шарики», которые стали «кубиками»
⇡#Часть II. Старты, провалы и успехиК концу 1956 года большинство компонентов проекта были готовы к началу лётно-конструкторских испытаний, которые предполагалось проводить на тестовых носителях TV (Test Vehicle). Установка датчиков и дополнительного телеметрического оборудования резко (существенно ниже расчётных значений) снижало грузоподъёмность ракеты по сравнению со «стандартной» серией SLV (Standard Launch Vehicle). Можно было довольствоваться суборбитальными пусками, но разработчики хотели большего, и в июле 1957 года решили использовать в качестве полезной нагрузки «экспериментальную сферу» – миниатюрный аппаратик массой всего 1,37 кг (3 фунта) и диаметром 16,2 см (6,4 дюйма). Для подтверждения факта достижения орбиты первый «микроспутник» оснащался двумя передатчиками – мощностью 10 мВт (работал на частоте 108 МГц с питанием от ртутной батареи) и 5 мВт (передавал сигнал на частоте 108,03 МГц и питался от шести солнечных элементов, установленных на корпусе). Из поверхности сферы торчали шесть коротких антенн. Передатчики предполагалось использовать не только для решения инженерных задач и слежения за спутниками, но и для определения содержания электронов на орбите. Два термистора позволяли измерять внутреннюю температуру в течение шестнадцати дней, чтобы контролировать эффективность системы терморегулирования. Первый пуск в рамках программы лётно-конструкторских испытаний состоялся 8 декабря 1956 года с использованием ракеты Viking 13, оставшейся от первоначальной программы. Он получил обозначение TV-0. Цель пуска – проверка системы слежения и телеметрии на мысе Канаверал – была успешно достигнута. Следующее испытание состоялось 1 мая 1957 года. В миссии, обозначенной TV-1, полетела ракета Viking 14. Целью теста была проверка третьей ступени, построенной фирмой GCR, а также приспособления для закрутки и других систем. Была достигнута максимальная высота 193 км и дальность 724 км. Правда, не обошлось и без досадных сбоев: когда последовал сигнал на включение «пороховика», передача телеметрии прекратилась. По мнению участников испытаний, газовая струя повредила антенные устройства или передатчики ракеты. Но в целом тест оценили как успешный. Последующие испытания проводились уже совсем в иной политической обстановке – в условиях внезапно вспыхнувшей «космической гонки». 4 октября 1957 года состоялся запуск советского ПС-1, который стал первым в мире искусственным спутником Земли, произведя эффект разорвавшейся бомбы. Запад (и особенно Соединённые Штаты) осознал, что русские располагают мощным и неуязвимым средством доставки ядерных боеголовок на межконтинентальную дальность. Можно сколько угодно спорить о том, как относился президент Эйзенхауэр к «космической гонке» (опубликованные несколько лет назад документы ЦРУ показывают, что он был прекрасно осведомлён о работах в области советской ракетной техники и спутников), но и он не мог отрицать (хотя и пытался) тот факт, что с этим запуском Советский Союз превратился в одну из ведущих высокоразвитых держав, опережая по ряду направлений лидера западного мира – Америку. 4 октября 1957 года во время международной встречи по случаю открытия МГГ в Вашингтоне председательствующего на церемонии отозвали в сторону и сообщили, что русские успешно запустили спутник весом 83,6 кг и он уже находится на орбите, а его радиосигналы принимаются наземными следящими станциями. Драматизма добавило то обстоятельство, что тогда же министр обороны США Нейл МакЭлрой (Neil Hosler McElroy) находился в Хантсвилле, штат Алабама, где фон Браун в очередной раз пытался просить разрешить его команде приступить к запускам спутника с помощью собственного носителя Jupiter-C на базе ракеты Redstone. Ответ на «пощёчину Советов» должен был последовать как можно быстрее. 9 октября – через пять дней после триумфа ПС-1 – в атмосфере развернувшейся «космической гонки» было принято решение публично объявить о том, что первый же пуск «полностью укомплектованного» носителя Vanguard станет ответом на вызов «Спутника». Однако пока на мысе Канаверал были лишь тестовые ракеты. Первый «почти настоящий» носитель Vanguard был испытан 23 октября 1957 года в ходе полета TV-2. Основной задачей пуска стала проверка реальной первой ступени, оснащённой двигателем Х-405, а также систем управления и отделения верхних ступеней (последние были представлены макетами). В полёте была достигнута высота 175 км (109 миль), дальность 539 км (335 миль) и «чистое» разделение первой и второй ступеней. Только после этого пришло время задуматься об орбитальном запуске. Менеджер программы Vanguard в лаборатории NRL Джон Хаген и руководитель разработки управляемых ракет в Министерстве обороны США Уильям Холадей (William Holaday) доложили президенту о состоянии проекта и видах на «полностью укомплектованный» TV-3. Они подчеркнули: несмотря на испытательный характер миссии, есть вероятность успешного достижения орбиты. Компоненты тестовой ракеты прибыли на мыс Канаверал 10 ноября 1957 года, но к этому времени русские смогли запустить «Спутник-2» с «пассажиром» – собакой Лайкой. Надо было спешить! Старт TV-3 с «экспериментальной сферой», запланированный на 4 декабря, сдвинули на двое суток из-за непогоды. Накануне вечером начался предстартовый отсчёт, сопровождаемый неувязками и сбоями. Но утром 6 декабря удалось набрать часовую готовность. Башню обслуживания отвели на безопасное расстояние, и носитель удерживали на пусковом столе лишь срезные шпильки хвостового отсека и расчалки. Очередной причиной для отсрочки старта мог стать ветер с порывами, превышающими 7,5 м/с. Но подготовка к пуску продолжалась. Наконец, TV-3, увлекаемый вверх двенадцатью тоннами тяги, оторвался от стола. Увы, полёт оказался очень коротким. Внезапно ракета остановилась, а затем рухнула на старт. По словам очевидца событий – главного специалиста проекта Vanguard по двигательным установкам Курта Стелинга (Kurt Stehling), «…носитель агонизирующе затрясся, на секунду остановился, приподнялся снова и на наших глазах разломился надвое. Нижняя часть вспыхнула. Это напоминало очень быстрое сгорание оплывшего воскового огарка, вставленного в вытяжной шкаф. Верхняя часть беззвучно отлетела в сторону, по пути подожгла испытательный стенд и рухнула с оглушительным грохотом, который проник даже сквозь бетонные стены блокгауза…» Взрыв полностью уничтожил две первые ступени ракеты-носителя и повредил третью. Спутник вылетел из-под обтекателя и откатился в кусты, откуда… начал передавать свои сигналы. Все повреждения – закопчённый корпус и погнутые усы-антенны. Причиной аварии стал провал давления в системе подачи топлива. Дефект несложно было исправить, но имиджу США была нанесена ещё одна оплеуха. Неудача вызвала шквал насмешек. Так, в одной из британских газет фотография горящего «Авангарда» сопровождалась иронической подписью: «Вот это «флопник»! (от англ. to flop – плюхнуться, шлёпнуться, потерпеть неудачу). Именно после этого провала удача наконец-то улыбнулась Вернеру фон Брауну. Ещё на упомянутой выше октябрьской встрече Нейл МакЭлрой дал «добро» его команде, и 31 января 1958 года первым американским спутником стал вовсе не Vanguard-1, а Explorer-1 («Исследователь-1»), запущенный модифицированной баллистической ракетой Redstone. Несмотря на неудачу, команда NRL продолжила штурмовать космос. В декабре 1957 года к пуску начали готовить дублёра третьего тестового носителя. Ракету Vanguard TV-3BU (back-up) установили на стартовый стол 23 января 1958 года. Три попытки пуска кончились безрезультатно. Последний «отбой» случился за четырнадцать секунд до расчётного времени старта – из бака окислителя второй ступени потекла азотная кислота. Миссию отменили, а ракету отправили в ремонт. TV-3BU смог стартовать лишь утром 5 февраля 1958 года. На этот раз обратный отсчёт завершился нормально, двигатель первой ступени запустился чисто и «утащил» строптивую ракету в небо. Первые секунды полёт проходил штатно, но затем начались сбои: приводы системы управления вектором тяги Х-405 работали плохо – двигатель мог поворачиваться лишь в одной плоскости. В итоге носитель полетел не туда и был ликвидирован по команде с Земли. Следующим полётом стала миссия TV-4. Ракету-носитель установили в пусковое устройство 8 февраля 1958 года, сам пуск планировался на 5 или 6 марта. Однако после нескольких неудачных попыток старт отложили на полторы недели и провели только 17 марта в 7:15 по местному времени. Выведение прошло почти без замечаний, и миниатюрная «экспериментальная сфера» (спутник Vanguard 1) массой 1,474 кг (3,25 фунта) наконец-то оказалась на орбите! Правда, последняя была выше расчётной, из-за чего сигнал со спутника пришёл с опозданием, заставив серьёзно понервничать участников проекта. Курт Стелинг после старта носителя стоял в телетайпной комнате на мысе Канаверал и ждал сообщения о получении сигнала со спутника. Но прошло уже более полутора часов, а сообщения все не было. Устав ждать и думая, что проект постигла очередная неудача, ракетчик направился к своему автомобилю. В этот момент он «вдруг услышал невообразимый рёв, как будто начался пожар: в один миг книги, журналы, ботинки и прочее барахло полетело с антресолей здания вниз, в ангар!» Проект, официально утверждённый за два года пять месяцев до этого, показал жизнеспособность! Увы, за малые размеры сам спутник удостоился нескольких обидных прозвищ, которыми его наградили не только в СССР, но и на Западе: «грейпфрут», «апельсин»… Чтобы закрепить успех, команда NRL сразу же начала готовить следующий запуск. Старт состоялся 28 апреля 1958 года и прошёл без осложнений, однако последний тестовый носитель TV-5 до орбиты не добрался: при отключении двигателя второй ступени система управления отказала, и третья ступень, пролетев 2 400 км, рухнула в Атлантический океан. Попытка обмануть судьбу, подсунув вместо «экспериментальной сферы» первый спутник Vanguard «стандартной» серии массой 9,752 кг (21,5 фунт) диаметром 50,7 см с научным «Пакетом I», не удалась… Первый пуск «рабочей» (эксплуатационной) ракеты SLV-1 состоялся 27 мая. К сожалению, и эта попытка оказалась безуспешной. Причиной аварии вновь стала система управления, которая не обеспечила требуемую ориентацию перед включением третьей ступени. В итоге «большой» спутник массой 10 кг (22 фунта) на орбиту не вышел – с высоты примерно 3 500 км аппарат с научным «Пакетом I» упал на расстоянии 12 000 км от старта. Носитель SLV-2 должен был вывести на орбиту спутник с третьим по счету «Пакетом I». Ракета удачно стартовала 26 июня, но двигатель второй ступени потерял тягу через восемь секунд после включения. Очередной «большой» научный спутник массой 10 кг (22 фунта) сгинул, достигнув высоты лишь 165 км (103 мили) вместо плановых 3 840 км (2390 миль) на орбите… Ракета SLV-3 стартовала через три месяца, 26 сентября. На этот раз полезной нагрузкой стал «большой» аппарат массой 10 кг с оболочкой, выполненной для облегчения из магния. Изделие, оснащённое «Пакетом II», по идее должно было стать первым в мире метеоспутником, поскольку ему предстояло получить изображения облачного покрова Земли с помощью двух миниатюрных телескопов с инфракрасными датчиками, созданных фирмой Perkin-Elmer и смонтированных на противоположных сторонах сферы под углом 45 градусов к номинальной оси вращения. Из-за неисправности системы подачи окислителя двигатель второй ступени выдавал пониженную тягу, и аппарат недобрал всего 76 м/с до орбитальной скорости: поднявшись до высоты 426 км, он не смог замкнуть даже одного полного витка… Поскольку все аварии происходили по вине носителя, разработчикам пришлось серьёзно заняться его надёжностью. Этот процесс проводился уже под контролем Национального управления по аэронавтике и исследованиям космического пространства NASA (National Aeronautics and Space Administration), которое было создано 29 июля 1958 года. Проект Vanguard стал первым и главным на тот момент для американского космического агентства. Усилия по повышению надёжности дали свои плоды. Следующий пуск по программе – SLV-4 – состоялся 17 февраля 1959 года. На этот раз полезной нагрузкой вновь стал «большой» спутник массой 10,2 кг (22,5 фунта) с «Пакетом II» для съёмки облачного покрова. Казалось, всё идёт гладко, даже слишком: через полтора часа после пуска мыс Канаверал получил подтверждение о том, что Vanguard 2 на орбите! Вот только «картинка»… Приёмное фототелеграфное устройство на Земле рисовало невразумительную кашу из серых и белых полос, не желающую складываться в изображение. Оказалось, что после отделения спутника от последней ступени из-за догорания остатков твёрдого топлива отработавший двигатель догнал аппарат и «боднул» его в бок, нарушив стабилизацию вращением и уменьшив скорость закрутки со штатных 50 до 15 об/мин. Хуже того, спутник стал кувыркаться. Оба передатчика работали 19 суток, но полученные данные инфракрасных датчиков полезной информации не несли… Нагрузка для запуска SLV-5 сильно выделялась в ряду «Авангардов» и фактически состояла из пары аппаратов. Основой для «Пакета III» массой 10,6 кг (23,4 фунта) был спутник Sphere А со стеклопластиковым корпусом диаметром 33 см, несущий протонный магнитометр для уточнения карты магнитного поля Земли. Над ним на длинной цилиндрической подставке монтировался второй компонент – уложенная в рулончик пассивная Sphere B из многослойной плёнки (майлар плюс алюминиевая фольга). Она не несла никаких приборов и после выведения на орбиту должна была отделиться и раздуться в шар диаметром 76 см для оптического наблюдения с Земли с целью уточнения параметров (в основном вариаций плотности) верхних слоёв атмосферы. Носитель SLV-5 стартовал 13 апреля 1959 года. Пуск был аварийным, поскольку на участке второй ступени система не смогла обеспечить стабилизацию и управление в канале тангажа. Обломки ракеты и спутников, едва достигнув высоты 100 км, упали в Атлантический океан примерно через 500 секунд полёта. В запуске SLV-6 в космос отправился очередной «стандартный» спутник массой 10,8 кг (23,8 фунта), который с помощью «Пакета IV» должен был измерить радиационный баланс Земли над большей частью её поверхности: 22 июня 1959 года старт носителя прошёл успешно, но после включения двигателя второй ступени упало давление в топливных баках (возможно, что из-за перегрева взорвался баллон с гелием), и, достигнув высоты 145 км (90 миль), обломки ракеты рухнули в море. В принципе, на этом проект можно было закрывать, но компания Glenn L. Martin решила реабилитироваться и выполнить «сверхштатный» этап программы. В распоряжении разработчиков оставались две ракеты – TV-2BU с рабочей первой ступенью и полностью годная TV-4BU. С последней сняли телеметрическую аппаратуру и внесли в конструкцию все возможные изменения, направленные на увеличение надёжности по результатам предыдущих полётов. В отличие от остальных носителей проекта, на которых применялась третья ступень фирмы GCR, на обновлённой ракете, задним числом получившей обозначение SLV-7 (TV-4BU), наконец-то был установлен более совершенный твердотопливный двигатель Х-248, разработанный Аллеганской баллистической лабораторией. К тому времени его уже проверили в трёх полётах более совершенного носителя Thor-Able. Модификации (главным образом замена третьей ступени) позволили удвоить грузоподъемность «Авангарда»: SLV-7 должен был доставить на орбиту «нестандартный» спутник массой аж 23,7 кг (52,25 фунта), по приборному составу эквивалентный двум «стандартным». Конструктивно он представлял собой сферу из магниевого сплава, соединённую со стеклопластиковым конусом, переходящим в цилиндр. Диаметр сферы – 50,8 см (20 дюймов), высота конуса и цилиндра – 66 см (26 дюймов). Из научных инструментов в стеклопластиковой подставке стояли прецизионный протонный магнитометр для измерения магнитного поля Земли, две ионизационные камеры для регистрации космической радиации, три термистора для измерения температуры и два микрофона для обнаружения потоков микрометеорных тел. По аэродинамическому торможению спутника определялась плотность верхних слоёв атмосферы. Отработанную третью ступень массой 19,2 кг (42,3 фунта) намеренно оставили прикреплённой к спутнику – связка общей массой 42,9 кг (94,55 фунта) выписывала длиннопериодические колебания, позволяющие избежать поправки к показаниям магнитометра, которая была бы необходима при быстром вращении сферического аппарата. Основной целью спутника был поиск источника магнитных бурь – учёные хотели определить, происходят ли эти явления из-за электрических токов в ионосфере или из-за процессов на гораздо больших высотах? Вторая цель заключалась в добыче данных о суточном цикле вариаций магнитного поля, что позволяло составить карту магнитного поля Земли в определённых областях пространства. В этом смысле Vanguard 3 повторял задачи, поставленные перед аппаратом, который погиб во время аварийного запуска SLV-5 13 апреля 1959 года. Аппаратура получала электропитание от специально разработанных серебряно-цинковых батарей, не производящих электромагнитных наводок, а также четырёх солнечных элементов. Все данные записывались на бортовой магнитофон и сбрасывались через передатчики (108,00 MГц, 30 мВт и 108,03 МГц, 80 мВт) при пролёте над наземной приёмной станцией. Модернизированная ракета-носитель стартовала 18 сентября 1959 г. На этот раз все прошло хорошо – спутник Vanguard 3 вышел на орбиту! Аппарат работал в космосе до 11 декабря 1959 года и был выключен через 84 дня после запуска. Полученные данные позволили провести комплексное исследование магнитного поля Земли в районах, над которыми пролетал спутник, определить нижний край радиационного пояса Ван Аллена и подсчитать попадания микрометеоритов. Высокая орбита позволяла надеяться, что Vanguard 3 будет летать примерно 300 лет… ⇡#Большие амбиции, скромные результаты и неизбежное продолжениеЭтот старт поставил точку в программе. На смену «Авангарду» пришли другие спутники и ракеты-носители: прогресс космонавтики шпарил в те годы семимильными шагами. Проект Vanguard стал зеркалом, в котором отразились сильные и слабые стороны первых американских космических программ – как спешка и желание во что бы то ни стало вырваться вперёд в космической гонке, так и планомерное упрямое стремление закончить начатое дело, получив положительный результат. Однако кроме объективных проблем, указанных выше, тормозом проекта были иные сложности. Например, разработчики ракеты неоправданно много времени тратили на анализ и проработку альтернативных решений. Лица, отвечавшие за реализацию проекта в NRL и на фирме Glenn L. Martin, были «крайне осторожны в экспериментах». «Дни складывались в недели, недели в месяцы, а технические требования транспортного средства были всё ещё не готовы до конца»,– отмечает один из историков американской космонавтики Эндрю Лепэйж (Andrew J. LePage). В частности, острый конфликт произошел из-за типа телеметрического оборудования, которое следует использовать в наземных станциях, в испытательных носителях и в спутниках. Дэниел Мазур (Daniel Mazur) – представитель NRL на Канаверале в начале сентября 1956 года – обнаружил, что Испытательный ракетный центр ВВС AFMTC (Air Force Missile Test Center) не имеет приёмного оборудования, работающего в режиме «широтно-импульсная модуляция/частотная модуляция» (pulse-width-modulation/frequency-modulation), хотя с точки зрения минимальной массы бортовой части телеметрической системы на земле должна была стоять именно такая аппаратура. Но офицеры ВВС, отвечавшие на Мысе за телеметрию лётных испытаний, резко возражали, считая недопустимой идею о том, чтобы ради невоенной «единичной» программы тратить огромные средства. Компания Glenn L. Martin и сама полагала, что сложная новая система телеметрии для «Авангарда» – бесполезная трата времени и средств. Вызывала конфликты даже изначальная идея использовать полигон на мысе Канаверал, который в тот момент интенсивно рос в преддверии лётных испытаний дальних и межконтинентальных баллистических ракет. Лаборатория NRL надеялась опереться на уже имеющуюся инфраструктуру, но «авиаторы» (ВВС) вынуждали «моряков» (ВМС) строить собственный пусковой комплекс и средства слежения, чтобы они никак не взаимодействовали с программой отработки боевых изделий. В результате этих сложностей (а здесь перечислены далеко не все) программа постоянно затягивалась, что послужило причиной проигрыша в первом «забеге» космической гонки. В то же время нельзя не отметить научный результат программы. Не смотря на насмешки и уничижительные прозвища, «Авангарды» оказались весьма ценным научным инструментом. В частности, орбита спутника Vanguard 1 оказалась настолько устойчивой, что картографы получили возможность c её помощью уточнить карты островов в Тихом океане. Анализ движения аппарата установил факт несферичности Земли и позволил уточнить параметры и аномалии гравитационного поля нашей планеты, а возмущения орбиты – точно оценить сплюснутость геоида. Анализ аэродинамического торможения спутника доказал, что атмосфера гораздо обширнее и более переменчива, чем предполагали прежде. Vanguard 1 продемонстрировал и ряд технических решений, оказавшихся перспективными. Если ртутных батарей хватило лишь на пару недель, то солнечные элементы работали гораздо дольше: радиомаяк спутника посылал сигналы в течение шести лет после запуска. И вообще, многие конструктивные решения, бортовые устройства и блоки спутников, созданные в рамках проекта Vanguard и отличавшиеся малыми массами и габаритами, а также высокой надежностью, были заимствованы другими программами, например, использовались в секретных проектах космических аппаратов радиоразведки, реализованных ВМФ в 1960-1970 годах. Первый американский космический носитель стал и первой же специально спроектированной и построенной ракетой «для космоса» – остальные его современники создавались на базе различной «дальней баллистики». Схемные и компоновочные решения этой ракеты актуальны и в наши дни, по крайней мере применительно к сверхмалым носителям. С учетом крайне примитивного двигателя первой ступени это было достаточно эффективное изделие, по конструктивному совершенству сопоставимое с некоторыми современными ракетами. Vanguard не почил в бозе после окончания проекта – его верхние ступени нашли применение в сочетании с баллистической ракетой средней дальности Thor для запуска первых американских зондов к Луне. Система Thor-Able в итоге превратилась в известный носитель Delta, а двигатель Х-248 нашел применение в составе лёгкой полностью твердотопливной ракеты-носителя Scout. На базе системы Minitrack была развернута сеть для слежения за космосом и получения данных Space Tracking and Data Acquisition Network. Роджер Истон (Roger Lee Easton), «отец» системы глобального позиционирования GPS (Global Positioning System), введённый в Национальный зал славы изобретателей США в марте 2010 года, вспоминал, как в 1955 году он и его коллеги по лаборатории NRL готовили программу запуска искусственных спутников Vanguard и создали для её реализации систему Minitrack. После того как Советы обогнали американцев, первыми запустив в 1957 году спутник, Истон придумал систему Naval Space Surveillance System для слежения за всеми объектами на орбите – и своими, и чужими. В 1960–1970-х годах он непосредственно руководил работами над GPS. Первый полностью функциональный спутник этой системы был запущен через два десятилетия после «Авангарда», в 1977 году. «Но всё началось с проекта, очень далекого от GPS», – вспоминал Истон. К слову, Vanguard 1 до сих пор накручивает обороты вокруг Земли. Скорее всего, он переживёт все современные наноспутники, родоначальником которых стал.
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
|