Ключ на старт
Общие сведения
"газетное" название объекта: Авангард
другие названия объекта: Vanguard 1A, «флопник»
принадлежность объекта: США
дата запуска: 1957 December 6 - . 16:44 GMT
стартовая площадка: Cape Canaveral LC18A.
ракета-носитель: Vanguard TV-3.
COSPAR: F571206A.
NSSDC ID: VAGT3
USAF Sat Cat: на орбиту не вышел
продолжительность активной работы: на орбиту не вышел
продолжительность полета: на орбиту не вышел
дата окончания полета: 1957-12-06
масса объекта: 1.00 кг
Запуски в мире
предыдущий Спутник-2 (Sputnik 2) следующий Explorer 1 (Эксплорер 1)
Запуски в США
предыдущий следующий Explorer 1 (Эксплорер 1)
Космические аппараты аналогичного индекса
Краткая история
Проект Vanguard относился к военно-морскому флоту и был первой официальной программой по запуску искусственного спутника Земли в США.
Напомним некоторые вехи проекта Vanguard.
Он ведет свое начало от ранних разработок ВМС США, включавших испытания боеголовок баллистических ракет при скоростном входе в атмосферу. В то время очевидной представлялась попытка «скрестить» две уже имевшиеся зондирующие ракеты: Viking и Aerobee. Довольно быстро выяснилось, что при оптимизации такой системы и добавлении к ней третьей ступени реально вывести на околоземную орбиту легкий спутник.
Работа 1954-1955 гг. привела к появлению секретного отчета «Изучение научного спутника» (A Scientific Satellite Study) - совместного документа Научно-исследовательской лаборатории ВМС NRL и фирмы Glenn L. Martin (GLM), посвященного анализу реализуемости проекта носителя. В результате «нарисовались» два варианта ракеты носителя:
М10: в качестве первой ступени - усовершенствованный «Викинг» с новым двигателем; верхние ступени - твердотопливные ракеты - необходимо было разработать специально. Ракета носитель должна была иметь длину 12,2 м (40 футов ), диаметр 1,22 м (4 фута ) и «сухую» массу 1020 кг (2250 фунтов ). Она могла доставить на круговую орбиту высотой 347 км (216 миль ) «носовой конус» массой 18,1 кг (40 фунтов ). Разработка должна была занять примерно два года;
M15: появился из-за беспокойства относительно большого объема работ по верхним ступеням. Вариант включал жидкостную высотную ракету Aerobee- Hi1 (вторая ступень) и новую твердотопливную третью ступень. На разработку требовалось 2,5 года; ракета носитель могла вывести на орбиту высотой 489 км (303 мили ) груз массой 9 кг (20 фунтов ).
«Особая группа по специальным средствам», называемая также комиссией Стюарта, высказалась именно за вариант M15. Комиссия молчаливо приравняла «политический заказ» лидеров США к приоритету «гражданского» искусственного спутника Земли, создаваемого без привлечения немецких спецов во главе с Вернером фон Брауном. Стоимость же программы определялась из соображений, что «публика не должна ошеломленно вздрогнуть»...
К марту 1956 г . была завершена «шлифовка» проекта, реструктурировано управление программой и определены научные цели миссии.
Руководителем программы стал Джон Хаген (John P. Hagen), техническим директором - Милтон Розен (Milton Rosen). Кстати, именно жена Розена - Джозефина - предложила название «Авангард» (Vanguard) для этой программы.
Первая ступень ракеты носителя «Vanguard» состояла из удлиненной до 13,4 м зондирующей ракеты «Viking» второго этапа постройки с кислородно-керосиновым двигателем Х-405. Последний был создан фирмой General Electric на базе наработок по программе армейской ракеты Hermes A-3B. Двигатель Х-405 имел турбонасосную систему подачи топлива и развивал тягу 120-125 кН. Камера сгорания с регенеративным охлаждением горючим устанавливалась в кардановом подвесе для управления по каналам курса и тангажа; газогенератор ТНА работал на перекиси водорода; отработанные на турбине газы истекали через качающиеся сопла управления по каналу крена.
С первой ступенью практически сразу начались проблемы. Так, группа специалистов GLM, которая разрабатывала ракету-прототип «Viking», к началу рабочего проектирования «Авангарда» была расформирована, большинство ее членов получили новые назначения, в частности, в рамках проекта «Titan» (ВВС). А так как разработка «Авангарда» «не должна [была] тормозить военные ракетные программы», NRL пришлось довольствоваться «малыми силами» - группой ученых, участвовавших в предварительных исследованиях по искусственному спутнику Земли, и остатками группы «Viking» на фирме Martin.
Основные агрегаты двигателя Х-405 были готовы к стендовым испытаниям в конце 1955 г . Огневые испытания, начатые в декабре, выявили неудачную конструкцию форсуночной головки («тяжелый» или «пушечный» запуск: в момент зажигания в камере скапливалось некоторое количество непрореагировавшего топлива, которое вызывало взрывы). Головку переделали.
В результате увеличения диаметра спутника ракета «Aerobee» в роли второй ступени стала выглядеть «слишком тощей». Было принято решение разработать новую вторую ступень большего (81 см ) диаметра на базе двигателя AJ-10-37 фирмы Aerojet General. Жидкостный ракетный двигатель развивал тягу 33 кН (7500 фунтов ), используя долго хранимые компоненты топлива -ингибированную белую дымящую азотную кислоту (АК) и несимметричный диметилгидразин (НДМГ), вытесняемые в камеру сгорания сжатым гелием.
Необходимо особо упомянуть, что при проектировании системы «Vanguard» исключительно большое внимание уделялось «дисциплине веса». Для столь малого носителя критерий «скорость»-«масса» был очень чувствительным. Вот, например, к чему приводило увеличение конечной массы каждой ступени всего на один фунт (0,454 кг ). Уменьшение скорости составляло:
- для 1-й ступени 0,31 м/сек;
- для 2-й ступени 2,44 м/сек;
- для 3-й ступени 24,4 м/сек.
 |
| Вторая ступень ракеты носителя Vanguard |
Для программы «Vanguard» в 1956-1957 гг. фирма Aerojet изготовила 11 летных вторых ступеней.
Цилиндро-конический головной обтекатель из армированного металлическими кольцами асбеста закрывал спутник и третью ступень при прохождении через плотные слои атмосферы. Он сбрасывался, раскрываясь на две половины.
Неуправляемая третья ступень стабилизировалась закруткой перед включением своего двигателя с помощью небольших тангенциально расположенных ракетных двигателей твердого топлива. Подобные же двигатели отделяли пустую вторую ступень от сборки «спутник - третья ступень».
Следует отметить, что третья ступень требовала инновационного «скачка» в технологии ракетных двигателей твердого топлива. В августе 1955 г . наиболее вероятным субподрядчиком представлялась компания Thiokol Chemical: она хорошо проявила себя при разработке ракетных двигателей твердого топлива различной размерности для боевых ракет. Однако уже в конце сентября 1955 г . фирма столкнулась с трудностями, связанными со спецификой задачи. Проблемные моменты:
- тонкостенный стальной корпус (всего 18% от массы топлива);
- продолжительное время работы (более 30 сек);
- сопло с большой степенью расширения;
- высокий удельный импульс (более 235 сек);
- заряд нового гетерогенного топлива на основе перхлората калия, скрепленный со стенками камеры сгорания.
Thiokol брался сделать ракетный двигатель твердого топлива, но для достижения заданного суммарного импульса требовал добавить в камеру еще двадцать фунтов (9 кг ) топлива и увеличить диаметр двигателя. Иначе, утверждал представитель компании, «требования фирмы Martin превышают мыслимые пределы перспективных образцов ракетной техники...»
Получив такой ультиматум, GLM и NRL вынуждены были пересмотреть технические требования к ракетным двигателям твердого топлива... и параллельно обратить внимание на предложения других компаний. В частности, представляло интерес предложение Grand Central Rocket (GCR) по двигателю тягой 12,5 кН с металлическим корпусом. Инновационный подход предложила Аллеганская баллистическая лаборатория ABL (Allegheny Ballistic Laboratory), которая являлась филиалом фирмы Hercules Powder. Ее разработка предполагала создание стеклопластикового корпуса ракетного двигателя твердого топлива, что позволяло в перспективе увеличить массу искусственного спутника Земли. В декабре 1955 г . было принято решение: проектировать третью ступень под ракетные двигатели твердого топлива фирмы GCR; двигатель ABL применить позднее в развитие программы. По проекту, снаряженная ракета носитель «Vanguard» имела длину 22 метра (72 фута ), стартовую массу примерно 10,3 т (22600 фунтов ) и должна была доставить полезный груз в 10,4 кг (23 фунта ) на орбиту высотой 500x3500 км. Таким образом, «Авангард» - один из самых миниатюрных космических носителей.
Старты ракеты носителя «Авангард» планировались с мыса Канаверал (шт. Флорида), этот полигон интенсивно расширялся для испытательных полетов больших баллистических ракет. Лаборатория NRL надеялась использовать уже имеющийся задел. Однако «авиаторы» (ВВС) вынудили «моряков» (ВМС) построить на мысе собственный пусковой комплекс и средства слежения, чтобы они никак не взаимодействовали с программой отработки боевых ракет.
Корпорация Bendix получила контракт на разработку, изготовление и развертывание системы слежения MINITRACK. Эта система с несущей частотой 108 МГц, максимальной дальностью действия (при мощности бортового передатчика 10 мВт) до 2400 км применялась для измерения элементов орбиты многих ранних спутников США. Наземная ее часть включала антенные поля вдоль направлений «север-юг» и «восток-запад», измерения осуществлялись разностно-дальномерным способом.
Была также развернута сеть оптических и радиостанций для сопровождения спутника и приема телеметрической и научной информации. К концу 1956 г . ракета носитель Vanguard вышла на летно-конструкторские испытания.
План летно-конструкторских испытаний предусматривал четыре-шесть запусков «испытательных носителей» TV (Test Vehicle) и шесть «рабочих» полетов «космических носителей» SLV (Space Launch Vehicle). По первоначальному проекту, TV должны были нести только головной обтекатель, но в июле 1957 г . было решено, что «экспериментальный микроспутник» массой 1,47 кг (3,25 фунта ) и диаметром 16 см (6,4 дюйма ), оснащенный передатчиком, в случае успеха мог бы подтвердить, что орбита достигнута.
Первый пуск 8 декабря 1956 г . (TV-0), в котором использовался прототип первой ступени (ракета Viking-13), позволил проверить работоспособность систем слежения и приема телеметрии на мысе Канаверал.
В пуске 1 мая 1957 г . (TV-1) была успешно испытана «космическая головная часть» ракеты носителя «Vanguard». «Старина» «Viking-14» разогнал твердотопливный двигатель третьей ступени фирмы GCR по баллистической траектории, в апогее (195 км ) которой включились маленькие пороховые движки, закрутившие «вращающийся стол» и, одновременно, затормозившие пустую первую ступень. Затем последовал сигнал на воспламенение основного ракетного двигателя твердого топлива - и передача телеметрии прекратилась. Как считают специалисты, газовая струя повредила антенные устройства или передатчики ракеты носителя.
 |
| Старт Vanguard TV-2 |
Уилльям Холидей (William Holaday), который отвечал за разработку управляемых ракет в министерстве обороны США, и менеджер программы Джон Хаген проинформировали президента Эйзенхауэра о состоянии проекта «Vanguard» и планах запуска TV-3. Было подчеркнуто, что этот полет - испытательный, но с определенной вероятностью достижения спутником орбиты. В атмосфере истерически раздуваемого ажиотажа «гонки за русскими» Белый дом и средства массовой информации США подали предстоящий запуск «Vanguard TV-3» как «американский ответ» на «Спутник».
Вообще говоря, ракета TV-3 предназначалась для первых летно-конструкторских испытаний второй ступени. Да, на ее борту стоял «шарик» массой 1,542 кг , который мог бы стать первым американским искусственный спутник Земли. Но...
Руководство программы осознавало: шансы на успешный запуск искусственного спутника Земли с первого раза очень невелики - в частности, еще не полностью отлажена первая ступень, а вторая и вовсе ни разу не испытывалась в полете... Тем не менее, помощник президента по делам печати заявил 9 октября, что ракета «Авангард» запустит спутник уже в декабре! И еще: вся Америка страстно желает получить подтверждение тому, что ее наука и техника тоже чего-то стоят!
Носитель TV-З (а точнее, элементы для сборки сразу двух ракет носителей) прибыл на мыс Канаверал через неделю после триумфа «Спутника-2». Спешно началась подготовка к запуску.
Старт, первоначально назначенный на 4 декабря, был перенесен из-за погодных условий на 6-е. Вечером 5 декабря начался пятичасовой предстартовый отсчет времени. Он неоднократно прерывался из-за мелких неувязок и был закончен часовой готовностью в 10:30 утра 6-го декабря.
За час до пуска башню обслуживания отвели на безопасное расстояние. Надежда Запада - «Авангард» - стоял, удерживаемый в вертикальном положении только тросами-растяжками и шпильками в хвостовой части, срезаемыми при старте. Рядом с ракетой носителем возвышалась кабель-заправочная мачта. Единственная причина, по которой еще можно было отменить старт, - это порывы ветра более 7,5 м/сек.
В Т-30 мин обслуживающий персонал покинул стартовую площадку. В Т-21 мин станции слежения доложили о готовности к приему телеметрической информации. В Т-02 мин была включена система водного охлаждения стартового стола. В Т-01 мин отстрелились тросы, удерживающие ракету. В Т-45 сек с борта носителя стали поступать телеметрические сигналы о работе систем. В Т-10 сек были наддуты сжатым газом от наземных источников баки ракеты, за секунду до старта включилось автоматическое устройство управления полетом.
Двигатель запустился, и ракета начала подъем. Носитель покинул площадку в 11:44:34. Внезапно ракета остановилась, а потом завалилась назад, на стартовый стол...
 |
| Старт «флопника» |
Вот как описывает эти мгновения главный двигателист проекта Vanguard Курт Стелинг (Kurt Stehling), который находился тогда в блокгаузе управления: «Показалось, что распахнулись врата ада. Сверкающие клинки пламени ударили во все стороны из-под ракетного двигателя. 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 вытяжную трубу. Верхняя часть беззвучно отлетела в сторону, по пути подожгла испытательный стенд и рухнула с оглушительным грохотом, который проник даже сквозь бетонные стены двухфутовой толщины...»
В результате взрыва были полностью уничтожены две первые ступени ракеты носителя, повреждена третья. Как ни странно, спутник уцелел: маленький закопченый шарик с разбитыми солнечными элементами и погнутыми антеннами залетел в ближайшие кусты и бодро посылал оттуда в пространство свои «космические» радиосигналы... Что же вызвало эту катастрофу?
По некоторым данным, скачкообразный «провал» давления подачи топлива привел к забросу пламени из камеры сгорания через форсуночную головку внутрь топливных трубопроводов, пожар и взрыв ракеты носителя.
Сенатор Л. Джонсон охарактеризовал это событие как «одну из самых разрекламированных и наиболее унизительных неудач в нашей истории». Лучше не скажешь...
Бесславную попытку запуска космического первенца восприняли в США как национальную катастрофу. Град обидных насмешек и издевательских сопоставлений обрушился на Америку. На первой странице лондонской Daily Herald были помещены две фотографии: ракета носитель «Vanguard» перед стартом - и то, что осталось от нее после взрыва. Гигантский заголовок гласил: «Вот это «флопник»! (от англ. to flop - плюхнуться, шлепнуться, провалиться).
После неудачи с «Авангардом» получил «добро» на космическую попытку Вернер фон Браун. Он не упустит своего шанса, но это случится уже в следующем - 1958 году.
Запуск спутника «Vanguard 1A» осуществлялся Американским агентством по контролю развития ракет, космических кораблей и ракетных двигателей. (American agency overseeing development of rockets, spacecraft, and rocket engines, USN).
Запуски в мире
предыдущий
Спутник-2 (Sputnik 2) следующий Explorer 1 (Эксплорер 1)
Запуски в США
предыдущий следующий Explorer 1 (Эксплорер 1)
Космические аппараты аналогичного индекса
предыдущий следующий Vanguard 1B
Комментариев нет:
Отправить комментарий