Atlas V

«Atlas V» (Атлас 5) — аднаразовая ракета-носьбіт і пятая асноўная версія ў сямействе ракет-носьбітаў Atlas. Першапачаткова распрацаваная Lockheed Martin, цяпер кіруецца United Launch Alliance (ULA), сумесным прадпрыемствам Lockheed Martin і Boeing. Atlas V таксама з’яўляецца істотнай ракетай-носьбітам у праектах НАСА, яна выкарыстоўваецца для запускаў навуковых спадарожнікаў і міжпланетных апаратаў агенцтва. У жніўні 2021 года ULA абвясціла, што вытворчасць Atlas V будзе спынена, і ўсе 29 астатніх запускаў былі прададзеныя.

Кожная ракета-носьбіт Atlas V складаецца з дзвюх асноўных ступеней. Рухавіком першай ступені з’яўляецца расійскі РД-180 вытворчасці «Энергамаш», які працуе на газе і вадкім кіслародзе. Разгонная ступень Centaur абсталявана адным ці двума амерыканскімі рухавікамі RL10 вытворчасці Aerojet Rocketdyne і працуе на вадкім вадародзе і вадкім кіслародзе. Апцыянальная верхняя ступень Star 48 выкарыстоўвалася ў місіі New Horizons у якасці трэцяй ступені. Акрамя таго, большасць канфігурацый ракеты выкарыстоўвае цвердапаліўныя паскаральнікі. Першапачаткова выкарыстоўваліся AJ-60A, але ў лістападзе 2020 года яны былі заменены на графітава-эпаксідныя рухавікі (GEM 63). Стандартныя абцякальнікі карыснай нагрузкі — 4.2 ці 5.4 м у дыяметры з рознай даўжынёй.

 Апісанне канструкцыі 
Atlas V быў распрацаваны Lockheed Martin Commercial Launch Services (LMCLS) у межах праграмы ВПС ЗША Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) і здзейсніў свой першы палёт 21 жніўня 2002 года. Ракета стартуе з SLC-41 на базе ВПС на мысе Канаверал (CCSFS) і SLC-3E на базе ВПС Вандэнберг. LMCLS працягвалі прадаваць запускі на Atlas V камерцыйным кліентам па ўсім свеце да студзеня 2018 года, калі United Launch Alliance (ULA) узяў на сябе кантроль над камерцыйным маркетынгам і продажамі.

 Першая ступень 
Першая ступень Atlas V мае 3,8 м у дыяметры і 32,5 м у даўжыню. Яна абсталяваная адным галоўным рухавіком Энергамаш РД-180, які спальвае 284450 кг вадкага кіслароду і RP-1. Ступень працуе каля чатырох хвілін, забяспечваючы каля 4 МН цягі. Цяга можа быць павялічана з дапамогай да пяці цвердапаліўных паскаральнікаў Aerojet AJ-60A або Northrop Grumman GEM 63, кожны з якіх забяспечвае дадатковыя 1.27 МН цягі на працягу 94 секунд.

Асноўныя адрозненні паміж Atlas V і папярэднімі ракетамі-носьбітамі з сямейства Atlas I і II:

 У баках першай ступені больш не выкарыстоўваецца манакок з нержавеючай сталі, стабілізаваны ціскам як паветраны шар. Бакі выраблены з алюмінію з ізагрыфам і структурна ўстойлівыя пры адсутнасці ціску.
 Кропкі размяшчэння паралельных ступеней (паскаральнікаў) убудаваныя ў структуру першай ступені.
 Тэхніка «1,5 ступеняў» (адкідванне двух рухавікоў першай ступені неўзабаве пасля старту) больш не выкарыстоўваецца, яна была спынена на Atlas III з увядзеннем расійскага рухавіка РД-180.
 Дыяметр ступені павялічыўся з 3,0 да 3,7 м.

 Другая ступень Centaur 
Другая ступень Centaur выкарыстоўвае канструкцыю паліўнага бака са стабілізацыяй ціскам і крыягенныя палівы. Ступень Centaur для Atlas V падоўжана на 1,7 м адносна версіі з Atlas IIAS і абсталявана адным або двума рухавікамі Aerojet Rocketdyne RL10A-4-2, кожны з якіх развівае цягу 99,2 кН. Навігацыйны блок Centaur забяспечвае навядзенне і навігацыю ўсёй ракеты, а таксама кантралюе ціск у баках абедзвюх ступеняў і выкарыстанне паліва. Рухавікі Centaur здольныя шматразова запускацца, што робіць магчымым выхад на нізкую калязямную арбіту з пэўным перыядам чакання і затым выхадам на ГПА.  Наступнае, трэцяе ўключэнне пасля шматгадзіннага палёту дазваляе прамую дастаўку карысных грузаў на геастацыянарную арбіту.

Станам  Centaur меў самую высокую долю гаручага паліва адносна агульнай масы сярод усіх сучасных вадародных верхніх ступеняў. Гэта дазваляе дастаўляць значныя карысныя нагрузкі ў высокаэнергітычныя станы (то бок далей за НАА).

 Абцякальнік карыснай нагрузкі 
Абцякальнікі карыснай нагрузкі Atlas V даступныя ў двух дыяметрах у залежнасці ад памераў спадарожніка. Абцякальнік дыяметрам 4,2 м, першапачаткова распрацаваны для Atlas II, існуе ў трох розных даўжынях: першапачатковая 9-метровая версія і падоўжаныя версіі па 10 і 11 м. Абцякальнікі да 7,2 м дыяметрам і 32,3 м даўжынёй праектаваліся, але ніколі не вырабляліся.

Абцякальнік дыяметрам 5,4 м з унутраным дыяметрам 4,57 м быў распрацаваны і пабудаваны швейцарскай кампаніяй RUAG Space. Абцякальнік RUAG выкарыстоўвае кампазітную канструкцыю з вугляроднага валакна і заснаваны на аналагічным, правераным у палёце абцякальніку для Ariane 5. Для Atlas V вырабляюцца тры канфігурацыі: на 20,7 м, 23,4 м і 26,5 м даўжыні. У той час як класічны 4,2 м абцякальнік ахоплівае толькі карысную нагрузку, абцякальнік RUAG значна даўжэйшы і цалкам ахоплівае карысную нагрузку разам з другой ступенню Centaur.

 Удасканальванні 
Многія сістэмы на Atlas V падвяргаліся мадэрнізацыі і ўдасканаленню ўвесь час распрацоўкі і эксплуатацыі ракеты. Праца над новым устойлівым да адмоваў інерцыяльным блокам кіравання (FTINU) пачалася ў 2001 годзе для павышэння надзейнасці місій ракет Atlas шляхам замены існуючага нерэзерваванага навігацыйнага і камп’ютарнага абсталявання на версію, устойлівую да адмоў. Першы палёт з новым FTINU адбыўся ў 2006 годзе, а ў 2010 годзе быў атрыманы наступны заказ на дадатковыя адзінкі FTINU.

У 2015 годзе ULA абвясціла, што цвердапаліўныя паскаральнікі AJ-60A вытворчасці Aerojet Rocketdyne, якія тады ўсталёўваліся на Atlas V, будуць заменены новымі паскаральнікамі GEM 63 вытворчасці Northrop Grumman Innovation Systems. Павялічаныя паскаральнікі GEM 63XL таксама мусяць выкарыстоўвацца на ракете-носьбіце Vulcan Centaur, якая заменіць Atlas V. Першы запуск Atlas V з паскаральнікамі GEM 63 адбыўся 13 лістапада 2020 года.

 Версіі 
злева|міні| Варыянты Atlas V з асіметрычным мантажом паскаральнікаў. Версія HLV не была распрацаваная.
справа|міні| Atlas V 401
Кожная канфігурацыя ракеты-носьбіта Atlas V мае трохзначнае пазначэнне. Першая лічба паказвае дыяметр (у метрах) абцякальніка карыснай нагрузкі і мае значэнне 4 або 5 для запуску абцякальніка і N для запуску капсулы экіпажа (паколькі пры запуску капсулы абцякальнік не выкарыстоўваецца). Другая лічба паказвае колькасць цвердапаліўных паскаральнікаў, прымацаваных да першай ступені ракеты-носьбіта, і можа вар’іравацца ад 0 да 3 з 4-метровым абцякальнікам, ад 0 да 5 з 5-метровым. Як бачна на першай выяве, усе схемы размяшчэння паскаральнікаў асіметрычныя. Трэцяя лічба азначае колькасць рухавікоў на другой ступені (Centaur) і можа быць альбо 1, альбо 2.

Напрыклад, Atlas V 551 мае 5-метровы абцякальнік, 5 паскаральнікаў і 1 рухавік на Centaur, тады як Atlas V 431 мае 4-метровы абцякальнік, 3 паскаральнікі і 1 рухавік на Centaur. Atlas V N22 без абцякальніка, з 2 паскаральнікамі і 2 рухавікамі на Centaur быў упершыню выраблены ў 2019 годзе. Гэтая ракета выкарыстоўвалася падчас першага арбітальнага выпрабавальнага палёту карабля Starliner.

Усе версіі Atlas V, правы на канструкцыю і вытворчасць, а таксама правы на інтэлектуальную ўласнасць належаць ULA і Lockheed Martin. Гэта адносіцца і да рухавікоў РД-180.

 Кошт запуску 
Да 2016 года інфармацыя аб цэнах на запуск Atlas V была абмежаванай. У 2010 годзе NASA заключыла кантракт з ULA на запуск місіі MAVEN на Atlas V 401 прыкладна за $187 млн.  У 2013 годзе кошт гэтай канфігурацыі для ВПС ЗША ў рамках закупкі 36 ракет-носьбітаў склаў $164 млн. У 2015 годзе запуск TDRS-M на Atlas 401 каштаваў NASA $132,4 млн. 

Пачынаючы з 2016 года ULA прадставіла цэны на Atlas V на сваім сайце, аб’явіўшы базавую цану для кожнай канфігурацыі ракеты-носьбіта, якая склала ад $109 млн за мадыфікацыю 401 да $153 млн за мадыфікацыю 551. Кожны дадатковы паскаральнік дадае ў сярэднім $6,8 млн да кошту ракеты-носьбіта. Выдаткі на запускі NASA і ВПС часта вышэйшыя, чым на эквівалентныя камерцыйныя місіі, з-за дадатковых дзяржаўных патрабаванняў да бухгалтарскага ўліку, аналізу, апрацоўкі і забеспячэння місіі, што можа павялічыць кошт запуску на $30—80 млн.

У 2013 годзе выдаткі на запуск камерцыйных спадарожнікаў на ГПА складалі ў сярэднім каля $100 млн, што значна ніжэй за звычайныя кошты на Atlas V. Аднак у апошнія гады цана Atlas V [401] знізілася з прыкладна $180 млн да $109 млн шмат у чым з-за канкурэнтнага ціску, які з’явіўся на рынку паслуг запуску ў пачатку 2010-х. Генеральны дырэктар ULA Торы Бруна заявіў у 2016 годзе, што ULA патрэбныя як мінімум дзве камерцыйныя місіі кожны год, каб заставацца прыбытковымі ў будучыні. У 2016 годзе ULA выказала здагадку, што кліенты будуць мець значна меншыя выдаткі на страхаванне і затрымкі з-за высокай надзейнасці Atlas V і дакладнасці раскладу запускаў, што робіць агульныя выдаткі кліентаў блізкімі да выдаткаў у канкурэнтаў, такіх як SpaceX Falcon 9.

 Запускі Atlas V 

 Прыкметныя місіі 
Першы карысны груз, спадарожнік сувязі Hot Bird 6, быў запушчаны на геапераходную арбіту 21 жніўня 2002 года на Atlas V 401.

12 жніўня 2005 года на борце ракеты-носьбіта Atlas V 401 з мыса Канаверал быў запушчаны Mars Reconnaissance Orbiter. Centaur прапрацаваў 56 хвілін і вывеў MRO на міжпланетную траекторыю да Марса.

19 студзеня 2006 года New Horizons быў запушчаны ракетай Atlas V 551. Трэцяя ступень была дададзена для павелічэння геліяцэнтрычнай (уцёкавай) хуткасці міжпланетнай станцыі. Гэта быў першы запуск канфігурацыі Atlas V 551 з пяццю цвердапаліўнымі паскаральнікамі і адзіны Atlas V з трэцяй ступенню.

6 снежня 2015 года Atlas V адправіў на арбіту свой самы цяжкі груз на сённяшні дзень — 7492-кілаграмовы грузавы карабель Cygnus.

8 верасня 2016 года на ракеце-носьбіце Atlas V 411 была запушчана місія па вяртанні ўзораў астэроідаў OSIRIS-REx. АМС прыбыла на астэроід Бенну ў снежні 2018 года і адправілася назад на Зямлю ў маі 2021 года, куды вярнулася з узорамі глебы астэроіда агульнай вагой 121.6 грама ў верасні 2023 года.

Першыя чатыры місіі касмічнага самалёта Boeing X-37B былі паспяхова запушчаны на Atlas V. X-37B, таксама вядомы як арбітальны выпрабавальны апарат, — гэта шматразовы аўтаматычны касмічны карабель, які кіруецца ВПС ЗША і можа аўтаномна выконваць вяртанні з арбіты на ўзлётна-пасадачную паласу. X-37B запускаецца ў космас на Atlas V з базы ВПС на мысе Канаверал у Фларыдзе. Першае прызямленне на пасадачную паласу касмічнага шатла даўжынёй 4600 м адбылося ў снежні 2010 года на базе ВПС Вандэнберг. Пасадкі адбываюцца як на Вандэнбергу, так і на мысе Канаверал у залежнасці ад патрабаванняў місіі.

20 снежня 2019 года на ракеце ў выпрабавальны палёт без экіпажа была запушчана першая пасажырская капсула Starliner. Ракета-носьбіт Atlas V адпрацавала бездакорна, але анамалія касмічнага карабля пакінула яго на няправільнай арбіце. Арбіта была занадта нізкай, каб дасягнуць мэты палёту — МКС, таму місія была спынена.

 Рэкорд паспяховасці запускаў 
За 94 запускі (па стане на ліпень 2022 г.), пачынаючы з першага запуску ў жніўні 2002 г., Atlas V дасягнуў 100 % паспяховасці місій і 98,93 % паспяховасці носьбіта. Гэта значна вышэй за паказчык поспеху ў галіне: 90—95 %.

Першае анамальнае здарэнне за час эксплуатацыі Atlas V адбылося 15 чэрвеня 2007 года, калі рухавік другой ступені спыніўся датэрмінова, пакінуўшы яго карысную нагрузку — пару спадарожнікаў назірання за акіянам NROL-30 — на арбіце, ніжэйшай за планаваную. Прычыну анамаліі знайшлі ў негерметычным клапане, які дазволіў паліву выцечы паміж першым і другім уключэннямі рухавіка. У выніку недахоп паліва прывёў да таго, што другое ўключэнне спынілася на 4 с раней.  Замена клапана прывяла да затрымкі наступнага запуску Atlas V. Аднак заказчык прызнаў місію паспяховай.  

Палёт 23 сакавіка 2016 г. пацярпеў ад анамаліі працы першай ступені, калі яна спыніла працу на 5 секунд раней плану. Другая ступень давезла карысную нагрузку — Orbital Cygnus, самую цяжкую на сённяшні дзень нагрузку Atlas — на запланаваную арбіту, выкарыстаўшы свае запасы паліва, каб кампенсаваць недапрацоўку першай ступені. Расследаванне інцыдэнту паказала, што гэтая анамалія была звязана з няспраўнасцю ў галоўным клапане падачы сумесі рухавіка, які абмежаваў перацёк паліва ў рухавік. Расследаванне і наступная праверка клапанаў на будучых місіях прывялі да адтэрміноўкі наступных некалькіх запускаў.

 Прыкметныя карысныя нагрузкі 

 Starliner
 X-37
 ELaNa
 Geostationary Operational Environmental Satellite
 GPS
 Inmarsat
 InSight
 Juno
 Lucy
 Lunar Reconnaissance Orbiter
 Lunar Crater Observation and Sensing Satellite
 Mars Reconnaissance Orbiter
 Curiosity
 Perseverance і Ingenuity
 MAVEN
 MUOS-1
 New Horizons
 OSIRIS-REx
 Solar Dynamics Observatory
 Solar Orbiter

 Замена на Vulcan 
У 2014 г. палітычныя меркаванні ЗША з-за захопу Крыма Расіяй прывялі да намаганняў па замене рухавіка расійскага паходжання РД-180, які выкарыстоўваўся на першай ступені ракеты-носьбіта Atlas V. У чэрвені 2014 г. былі заключаны афіцыйныя кантракты на даследаванне з шэрагам амерыканскіх пастаўшчыкоў ракетных рухавікоў.

У верасні 2014 года ULA абвясціла аб супрацоўніцтве з Blue Origin для распрацоўкі рухавіка BE-4 на паліўнай пары кісларод/метан для замены РД-180 на новай першай ступені. Паколькі Atlas V распрацаваны з улікам выкарыстання паліва RP-1 і не можа быць мадэрнізаваны для выкарыстання рухавіка, які працуе на метане, было вырашана распрацаваць цалкам новую першую ступень. Гэтая ступень будзе мець такі ж дыяметр бака, як Delta IV, іншая ракета ULA, і будзе мець два 2400 кН рухавікі BE-4.

Станам , першы палёт Vulcan быў запланаваны на другую палову 2023 года.

 Сканчэнне эксплуатацыі 
У жніўні 2021 года ULA абвясціла, што больш не прадае запускі на Atlas V, і засталося 29 кантрактаў на запуск. Яны зрабілі апошнюю закупку неабходных рухавікоў РД-180, і апошнія з гэтых рухавікоў былі дастаўлены ў красавіку 2021 года. Апошні запуск ракеты гэтай мадэлі мусіць адбыцца «недзе ў сярэдзіне 2020-х».

 Крыніцы 

Катэгорыя:Ракеты-носьбіты ЗША