Старый свет: поиск «третьего пути»

После потрясений Второй мировой войны страны Западной Европы «зализывали раны» и, по мере сил, пытались противодействовать демонтажу прежнего (колониального) порядка, который обеспечивал им благоденствие в недавнем прошлом.

…«Космическая гонка», внезапно возникнув и стремительно прогрессируя, волей-неволей заставила правительства главных держав Старого света определиться с «национальным космосом».

В ноябре 1958 г. Соединенные Штаты предложили иностранным ученым устанавливать их научную аппаратуру на борту американских спутников. И даже соглашались на запуск КА других стран своими ракетами — на определенных условиях и с ограничениями, разумеется. С точки зрения Белого дома, это сулило весомые политические дивиденды, позволяло быть в курсе новейших идей и разработок, а кроме всего прочего — держать в узде не слишком покладистых младших партнеров по «свободному миру».

Подобное зависимое положение для недавних мировых лидеров оказалось неприемлемым. «Владычица морей» Великобритания на излете своих имперских устремлений инициировала программу общеевропейской «космической» кооперации для формирования третьей (после СССР и США) «дороги на орбиту». Эту идею с воодушевлением приняли европейские научные круги, их молчаливо поддерживали военные и промышленность.

Несмотря на последующее самоустранение Англии от роли лидера (как представляется, не без влияния США), «общеевропейский флаг» оказался чрезвычайно удобным для политкорректного оформления научно-инженерных амбиций ведущих государств Старого света, в первую очередь, Франции и Германии.

«Вперед, Британия!


История создания английского космического носителя началась в 1955 г., когда Лондон решился на чрезвычайно дорогой и амбициозный проект тяжелой баллистической ракеты среднего радиуса действия Blue Streak[1], практически не имея опыта работ в этой области (если не считать трех запусков трофейных V-2 в рамках «Операции Backfire» сразу после окончания Второй мировой войны).

В качестве промежуточного этапа на пути к БРСД рассматривался «Черный рыцарь» (Black Knight) — первая крупная чисто английская баллистическая ракета на жидком топливе. Она была спроектирована Королевским авиационным исследовательским институтом RAE (Royal Aircraft Establishment, пригород Лондона — Фарнборо) специально для исследований движения в атмосфере боеголовок Blue Streak. Ракета оснащалась двигателем Gamma Мк.201 фирмы Bristol Siddley тягой около 7240 кгс на уровне моря, замененным в дальнейшем на модификацию Мк.301 тягой около 10900 кгс. ЖРД — четырехкамерный, с турбонасосной подачей компонентов топлива (окислитель — концентрированная перекись водорода[2], горючее — керосин).

Комбинация компонентов, примененная англичанами, по энергетике уступала лучшим высококипящим топливам (например, типа «гидразин + четырехокись азота»), но имела по сравнению с ними следующие преимущества:

— меньшую температуру горения, что повышало надежность двигателя;

— пониженное давление паров окислителя, что позволяло применять более легкие баки;

— увеличенную плотность, что давало возможность уменьшить объем топливных баков и тем самым дополнительно облегчить их;

— более высокое массовое отношение (примерно 8,2:1) окислителя к горючему в смеси, что позволяло снизить влияние нерасчетного расхода топлива на энергетические характеристики ЖРД;

— меньшая химическая агрессивность упрощала выбор материалов;

— газообразные продукты разложения окислителя использовались для вращения турбины ТНА.

Подготовка к пуску одноступенчатого варианта ракеты Black Knight (Фото из архива Николаса Хилла (www.spaceuk.org))

Ракета управлялась гироскопическим автопилотом «постоянного курса» за счет отклонения камер сгорания в кардановых подвесах. Четыре стабилизатора служили для повышения аэродинамической устойчивости на начальном участке полета, снижая потребный угол отклонения камер ЖРД.

Пуски предполагалось проводить с испытательного полигона Вумера (Южная Австралия). Строительство полигона в пустыне, начатое в 1946 г., обошлось Великобритании и Австралии в 200 млн ф. ст.

Было осуществлено пять пусков Black Knight в одноступенчатом варианте. Для достижения расчетной скорости входа боеголовки в атмосферу предусматривалось дополнение ракеты второй ступенью на базе твердотопливного ускорителя Cuckoo («Кукушка») от высотной ракеты Skylark («Жаворонок»).

Вторая ступень монтировалась на «Черном рыцаре» в перевернутом положении, при этом боеголовка входила внутрь приборного отсека первой ступени. Отделение второй ступени (после прекращения работы ЖРД первой) происходило на восходящей ветви траектории, на высоте около 110 км. Ступень стабилизировалась вращением с частотой 150 об/мин посредством сопел в головном обтекателе, где располагался баллон со сжатым газом. Сопла, наклоненные «назад» под углом 45°, способствовали уводу второй ступени и предотвращению ее соударения с первой ступенью.

Схема двухступенчатой ракеты Black Knight: 1 — бак со сжатым газом системы отделения и закрутки второй ступени; 2 — РДТТ Cuckoo второй ступени; 3 — разрывные болты; 4 — макет головной части; 5 — переходник-обтекатель; 6 — отсек автопилота; 7 — бак горючего (керосин); 8 — межбаковый отсек; 9 — гаргрот, закрывающий кабели; 10 — детонатор системы аварийного прекращения полета; 11 — бак окислителя (перекись водорода); 12 — отсек маршевой двигательной установки; 13 — аэродинамические стабилизаторы; 14 — блок передатчика; 15 — лампы-трассеры

Обычно при экспериментальных пусках вторая ступень снижалась свободно до высоты 112 км, и здесь включался ее двигатель. На высоте 65 км боеголовка отделялась от пустой ступени и падала в заданном районе, удаленном на ~100 км от стартовой площадки.

Записывающее устройство, установленное в боеголовке, регистрировало на магнитной ленте ее поведение вплоть до соприкосновения с землей. Лента заключалась в спасаемую бронированную кассету, способную пережить жесткое приземление.

Поскольку рассеивание точек падения при управлении от автопилота «постоянного курса» оказалось чрезмерным, была разработана простая радиокомандная система управления, обеспечивающая движение Black Knignt по радиолучу, направленному по заданному азимуту и под нужным углом возвышения. Никакого сигнала об отсечке ЖРД радиокомандная система не подавала, и топливо в баках ракеты вырабатывалось полностью.

Метод, примененный англичанами на Black Knight, ограничил максимальную высоту подъема ракеты -600 км, снизив тем самым разброс точек падения и одновременно обеспечив получение высокой (более 4,5 км/с) скорости входа боеголовок в атмосферу.

Программа Black Knight оказалась для своего времени достаточно удачной (15 из 22 полетов двухступенчатой ракеты были полностью успешными, остальные — частично успешными или аварийными). Учитывая, что каждый запуск стоил «всего» 41 тыс ф. ст., ее можно считать вполне многообещающим дебютом британских ракетчиков.

Следует отметить, что при пусках Black Knight исследовались — часто совместно с США — возможности сопровождения боеголовок ракет при движении их в атмосфере. Важнейшим результатом экспериментов стало то, что в Лондоне решили не разрабатывать собственную систему противоракетной обороны (ПРО), но предпринять меры, чтобы британские боеголовки были трудной задачей для перехвата.

На стартовом столе — двухступенчатый вариант ракеты Black Knight (Фото из архива Николаса Хилла (www.spaceuk.org))

БРСД Blue Streak проектировалась фирмами DeHavilland, Rolls-Royce и Sperry с широким заимствованием опыта компании General Dynamics (США) по МБР Atlas. Ракета имела «атласовский» диаметр 3,05 м и длину (без боеголовки) 18,75 м. Бак окислителя вмещал 60,8 т жидкого кислорода; расположенный ниже бак горючего — 26,3 т керосина. Топливный отсек разделялся совмещенным днищем. Бак окислителя наддувался за счет газификации жидкого кислорода, а бак горючего — жидкого азота. Жесткость баков, изготовленных из тонкой (менее 0,5 мм) нержавеющей стали, обеспечивалась за счет повышенного внутреннего давления.

Упрощенный вариант двигателя S-3 американской БРСД Jupiter лег в основу британского варианта RZ-2, освоенного фирмой Rolls-Royce по лицензии Rocketdyne. Два RZ-2 монтировались в кардановом подвесе и могли отклоняться в двух плоскостях, обеспечивая управление ракетой по трем осям.

Одной из слабых сторон Blue Streak как системы оружия была ее громоздкость, другой — использование криогенного компонента (жидкого кислорода). Расчеты показывали, что даже при шахтном базировании БРСД потенциальный противник будет в состоянии подавить все английские пусковые установки путем массированной ядерной атаки. В этой связи вооруженные силы Великобритании отказались от применения Blue Streak и переориентировались на американскую ракету морского базирования Polaris.

Когда Blue Streak была отменена как оружие (13 апреля 1960 г.), министр обороны Гарольд Уоткинсон (Harold Watkinson) объявил, что «проект будет продолжен как ракета-носитель спутников».

К тому времени на Blue Streak уже было израсходовано 65 млн ф. ст., и дальнейшая разработка ее «гражданского» варианта требовала примерно такой же суммы. На создание научной аппаратуры для ИСЗ нужно было затратить еще ~20 млн ф. ст. Кроме того, требовалось содержать Центр испытаний ракетных двигателей в Спейдедаме (Камберленд); обеспечить переброску ракет, оборудования и специалистов в Австралию; расширить ракетный полигон Вумера для вывода ИСЗ на полярные орбиты и запуска их в северо-восточном направлении вместо запуска по существующему коридору в северо-западном направлении. Необходимо было также построить новые станции сопровождения и приема телеметрии в Австралии и странах Содружества.

Blue Streak (Рисунок Flight International)

Увы, для стремительно дряхлеющей Британской империи цена «престижного космоса» выглядела чрезмерной.

Популярной становится линия Казначейства, сформулированная следующим образом:

◆ Необходимо, чтобы РН имела ценность с точки зрения британских ученых и принесла технический опыт выведения спутников на орбиту и управления ими, а также дала возможность проверить спутники и их компоненты в среде реального космоса. Но какие спутники Великобритания собирается запускать? И для чего? Не принято никаких решений по программе разработки спутника связи. Не заявлено никаких требований к спутникам со стороны британских военных. Это говорит о том, что никаких подобных потребностей не возникло…

◆ Предполагается, что обладание небольшой РН даст нам возможность «лучше конкурировать за контракты на космические проекты». Однако перспективы экспорта в космической области представляются весьма незначительными…

Запомним эту фразу. Она дорого будет стоить Великобритании: из потенциального лидера мировой космической экспансии страна сползет в аутсайдеры «ракетно-космического клуба»…

Стремление «оживить» вялую национальную политику в космической области стимулировало поиск новых идей, в которых прямое государственное участие и управление могло бы замещаться чем-то альтернативным. В этой связи показательна активная деятельность «Британского межпланетного общества» BIS (British Interplanetary Society), к тому времени уже проявившего себя дееспособной в научно-техническом плане и уважаемой в мире организацией.

Более чем за год до прекращения работ по Blue Streak общество развернуло кампанию за осуществление разработки ракеты-носителя спутников параллельно с созданием боевых баллистических ракет. Против BIS в декабре 1959 г. выступил консультативный Совет по научной политике, объявив «нерациональным» принятие Великобританией собственной программы космических исследований. Совет предложил, чтобы английские ученые «участвовали в космических исследованиях в порядке международного сотрудничества». Он одобрил соглашение, по которому национальные университеты привлекались к разработке проекта англо-американского ИСЗ. Совет полагал, что запланированные на эти цели ассигнования (100–200 тыс ф. ст.) «вполне достаточны, если их сравнивать с другими исследовательскими работами такой же значимости».

Отметим: из 14 виднейших ученых Совета ни один не был авторитетом в области космонавтики. Поэтому не приходится удивляться, что Совет игнорировал важные выводы BIS, а именно: перспективность практического применения спутников для дальней связи, метеорологии, навигации и дистанционного зондирования Земли.

Компоновка двигательного отсека ракеты Blue Streak

В связи с отсутствием официальных правительственных рекомендаций и неблагоприятным докладом Совета по научной политике BIS создает собственный комитет для разработки программы исследований космического пространства, организует и проводит симпозиум стран Британского содружества наций по проблемам космических полетов (август 1959 г.).

24 февраля 1960 г. представители BIS вручили премьер-министру Великобритании меморандум, требующий от правительства принятия развернутой программы космических исследований. В документе указывалось, что освоение космического пространства не ограничивается проведением лишь научных экспериментов; оно имеет большую практическую ценность и, несомненно, отразится на состоянии и перспективах развития высокотехнологичных отраслей промышленности. Подчеркивалось, что если Англия не примет участия в освоении космического пространства, она окажется позади США и СССР в новых прикладных областях науки и техники, таких как электроника, автоматическая навигация, дальняя связь, криогеника, гиперзвуковая авиация, ракетостроение и пр.

В то же время было ясно, что Англия не может соревноваться с США и СССР по масштабам развертывания работ и материальным затратам. Исходя из этих предпосылок, общество (BIS) предложило правительству изыскать «политические» (!) способы сотрудничества со странами Британского содружества наций и европейскими государствами, совместно с которыми можно было бы создать «третью силу» в деле освоения космического пространства.

Сравнение одноступенчатой высотной ракеты Black Knight с предлагаемым спутниковым носителем Black Prince

В меморандуме BIS был представлен следующий перечень мероприятий, который мог бы стать основой перспективной пятилетней программы:

1. Создание (на базе модифицированных ракет Blue Streak и Black night) РН для запуска ИСЗ. Кроме этого, необходимо расширить бъем проводимых работ по слежению за спутниками и анализу параметров их орбит, а также приложить усилия по использованию американских ракет Scout для запуска ИСЗ с научной аппаратурой английских ученых.

2. Разработка более мощных и совершенных второй и третьей ступеней для модифицированной ракеты Blue Streak, что позволило бы, по крайней мере, удвоить полезный груз носителя.

3. Всестороннее изучение возможности создания спутников связи, включая рассмотрение перспектив их гражданского и военного применения.

4. Разработка аппаратуры и методов осуществления связи, телеметрии и навигации в космическом пространстве и обеспечение этой аппаратуры автономными источниками энергии.

5. Осуществление постепенно расширяющейся программы разработки гиперзвуковых аппаратов для решения проблемы управляемого входа КА в атмосферу.

6. Выполнение небольшой программы по вопросам космической медицины.

7. Осуществление долгосрочной (5-10 лет) программы научно-исследовательских работ в области создания новых ракетных двигателей — ядерных и электрических (ионных и плазменных), а также изучение возможности создания синтетических метастабильных топлив высокой энергии, основанных на использовании атомарных частиц, и т. п.

Исходя из предположения, что работы над ракетой Blue Streak будут продолжены с целью применения ее в качестве первой ступени РН, было предложено довести ежегодные ассигнования на эти работы в течение последующих пяти лет до 20 млн ф. ст. и сохранить такой уровень расходов в дальнейшем[3].

Согласно оценке, проведенной институтом RAE, носитель на базе ракет Blue Streak (первая ступень) и Black Knight (верхние ступени) мог вывести:

— ПГ массой 800 кг на круговую орбиту высотой 550 км;

— 180–225 кг на эллиптическую орбиту с апогеем 12,9 тыс км и перигеем 480 км;

— 90 кг на вытянутую эллиптическую орбиту с апогеем 160 тыс км и перигеем 480 км.

Для выполнения намеченной программы требовалось привлечь дополнительно около 1000 дипломированных научных работников и инженеров, а также вспомогательный технический персонал.

Совместная европейская программа изучения космического пространства могла бы включать следующие мероприятия:

1. Проведение координированных научно-исследовательских работ в соответствующих учреждениях стран-участниц.

2. Изготовление отдельных узлов и сборку ракет на различных европейских заводах.

3. Совместное использование испытательных центров и ракетных полигонов.

4. Разделение общей программы на небольшое количество самостоятельных проектов, каждый из которых закреплялся за одним из европейских исследовательских центров, причем в эти национальные центры привлекались бы ученые других стран.

5. Создание Совета директоров из представителей всех участвующих стран, а также исследовательских центров, осуществляющих разработку отдельных проектов, для руководства (координации) совместной европейской программой.

Правительство с вниманием отнеслось к предложениям BIS, поскольку такой подход открывал для Великобритании независимый путь в космос во главе коалиции государств — излюбленный прием английской политики на протяжении веков! Министр авиации Питер Торникрофт (Peter Thorneycroft) посетил Австралию, Канаду и Францию, и уже в ноябре 1960 г. группа французских технических специалистов прибыла в Англию для ознакомления с состоянием работ по Blue Streak. Спустя месяц, во время обсуждения в парламенте вопроса о спутниках связи, парламентский секретарь министра авиации заявил, что «если Франция присоединится к Великобритании в создании РН, то конструкция второй ступени будет базироваться на французских опытных разработках».

В январе 1961 г. министр авиации побывал в ФРГ, Норвегии, Дании, Италии, Швейцарии и Швеции, а технические представители 14 европейских стран были приглашены в Англию для ознакомления с производством и испытаниями ракет Blue Streak.

Схема ракеты-носителя Black Arrow: 1 — спутник Prospero; 2 — головной обтекатель; 3 — РДТТ 3-й ступени; 4, 9 — баки горючего (керосин); 5, 10 — межбаковые приборные отсеки; 6,11— баки окислителя (перекись водорода); 7 — ЖРД Gamma-2 второй ступени; 8 — межступенчатый переходник; 12 — ЖРД Gamma-8 первой ступени


В то же время традиционная склонность англичан «не класть все яйца в одну корзину», а также опасение заметно отстать от новых лидеров (вперед уже активно пробивалась «вечная соперница» Франция) сподвигли Лондон предпринять попытку «самостоятельного» прорыва в космос в рамках проекта Black Arrow («Черная стрела»).

Первые проработки легкой спутниковой РН были проведены после завершения эскизного проектирования Black Knight. Выяснилось, что оснащение этой ракеты твердотопливными верхними ступенями, в принципе, позволяло вывести на орбиту ИСЗ массой 17–25 кг. Однако в начале 1960-х годов столь малая масса ПГ никого уже не устраивала. Начался поиск путей увеличения грузоподъемности носителя, основанный преимущественно на переборе вариантов имеющихся и перспективных ступеней и двигателей. Кроме того, «на бумаге» (а иногда, и на стенде) проверялась «экзотика» типа ЖРД на кислородно-водородном топливе.

Проработки выявили, что исходная ракета слишком мала, чтобы стать основой спутникового носителя. Были выпущены новые тактико-технические условия, предусматривающие возможность изменения конструкции Black Knight. Так появился проект Black Arrow с восьмикамерной модификацией ЖРД Gamma на 1-й ступени и двухкамерной — на 2-й. 3-ю — твердотопливную — ступень планировалось создать «с чистого листа», поскольку характеристики исходного ускорителя Cuckoo были недостаточны.

Несмотря на то, что проект в целом смотрелся неплохо, он постоянно подвергался критике: по своим характеристикам английская РН лишь приближалась к более простому и дешевому американскому «Скауту», который к тому времени уже интенсивно использовался, в том числе и в международных программах.

И еще: к моменту завершения эскизного проектирования Black Arrow характер и назначение ее ПГ не были четко обозначены. В этой связи проект РН развивался весьма причудливо: например, решено было делать первую ступень диаметром ровно 2 м, что кажется странным, поскольку все остальные размеры оставались «чисто британскими». Из-за этого Black Arrow приобрела «приземистый» вид[4].

Интересный нюанс: «добро» на разработку Black Arrow давала консервативная партия в конце своего срока правления. Лейбористская партия, пришедшая ей на смену, намеревалась отменить или, по крайней мере, критически пересмотреть реестр дорогостоящих правительственных программ. Black Arrow выглядела «жертвенной овечкой», но… была сохранена. Лейбористы опасались, что решение отменить этот проект будет выглядеть как «сожжение одного из немногих оставшихся технологических мостов в будущее».

Ракета Black Arrow на стенде в Хай-Дауне (Фото из архива Николаса Хилла (www.spaceuk.org))

Трехступенчатая РН Black Arrow была разработана фирмой Bristol Siddley Engines совместно с компанией Westland Aircraft. За разработку первой и второй ступеней отвечала фирма Saunders Roe, за третью — Bristol Aerojet, за ЖРД первой и второй ступеней — Bristol Siddley.

Согласно проекту, носитель имел длину 13,2 м, максимальный диаметр 2 м и стартовую массу 18,1 т. Ракета могла вывести спутник массой порядка 100 кг на полярную околоземную орбиту высотой 300 морских миль (556 км).

Топливо первой и второй ступеней — высококонцентрированная перекись водорода и керосин, соотношение окислитель/горючее 8,2:1.

На третьей ступени использовался специально разработанный РДТТ Waxwing на смесевом топливе, обладавший весьма высокими (для своего времени) удельными характеристиками. Двигатель и ПГ устанавливались на «вращающемся столе» второй ступени.

РН Black Arrow управлялась автопилотом, который удерживал ракету на программной траектории.

После того, как в первой ступени заканчивалось топливо, она отделялась с помощью специализированных РДТТ.

Головной обтекатель, закрывающий спутник, сбрасывался вскоре после включения ЖРД второй ступени.

По окончании работы ЖРД второй ступени ракета продолжала баллистический полет к апогею траектории. При этом программная ориентация поддерживалась газореактивной системой управления второй ступени. Как только носитель достигал апогея, включался «вращающийся стол». Затем срабатывали фиксаторы и пружины разделения, отпуская третью ступень в свободный полет. Задействовался РДТТ, и полезный груз разгонялся до орбитальной скорости.

Запускалась РН с модернизированного стартового стола ракеты Black Knight (Вумера).

В рамках программы Black Arrow разрабатывались спутники нескольких серий.

Первыми предполагалось запускать телеметрические контейнеры серии В, предназначенные в основном для контроля работы бортовых систем экспериментальных РН.

Поскольку при полете Black Arrow с аппаратом В1 включались двигатели только первых двух ступеней РН, на орбиту он не выводился.

Контейнер В2 (орбитальный, массой 85–90 кг) дополнительно был снабжен радиомаяком и источниками питания, рассчитанными на месяц работы. Предусматривалось также изготовление запасного аппарата ВЗ, аналогичного В2. Вместе с В2 и ВЗ при запусках экспериментальных РН — миссии R1 (конец 1969 г.) и R2 (начало 1970 г.) — на орбиту 350х1874 км и наклонением 80,4° предполагалось вывести опытные НАУЧНЫЕ спутники Х1 и Х2. Расчетная продолжительность работы этих ИСЗ — 3 года. По эволюции их орбит, в частности, надеялись выяснить причины сезонных изменений плотности атмосферы с максимумами в апреле и октябре и минимумами в январе и июле.

Экспериментальный КА ORBA (телеметрический контейнер В3 плюс спутник Х2) под головным обтекателем Black Arrow R2 (Фото из архива Николаса Хилла (www.spaceuk.org)

Спутник Х1 (Х2) представлял собой тонкостенную сферу из алюминиевого сплава диаметром 0,76 м и массой 12,7 кг. Корпус собирался из двух полусферических оболочек, разделенных изолирующим кольцом. Поверхность оболочек отполирована, а на Х1 еще и покрывалась слоем золота толщиной 5 мкм, который осаждался на никелевую подложку. С целью поддержания заданного температурного режима на наружную поверхность нанесены белые пятна. В центре масс размещен контейнер с радиомаяком (136 Мгц, 50 мВт) системы траекторных измерений и батареи питания. Антенной служит оболочка аппарата.

По мере отработки РН Black Arrow предполагалось начать запуски более сложных ИСЗ для проведения технологических экспериментов и научных исследований.

Спутник Х3, запуск которого намечался на 1971 г., планировалось вывести на близкую к полярной орбиту 480х1600 км. Расчетная масса спутника — 72 кг, высота корпуса 0,71 м, наибольший поперечный размер 1,14 м. Корпус имел форму 24-гранной призмы. На орбите ИСЗ должен был стабилизироваться вращением (последняя ступень РН вместе со спутником раскручивалась до 960 об/мин, затем скорость вращения ИСЗ снижалась до 200 об/мин).

На спутнике Х3 планировалось разместить:

— экранированные солнечные элементы (в т. ч. облегченные кремниевые и гибридные тонко— и толстопленочные);

— перспективные теплоотражающие краски и покрытия;

— приборы для измерения концентрации протонов и электронов по траектории полета ИСЗ;

— датчики метеорных частиц размером до 0,1 мм.

На спутнике Х4 предполагалось установить оборудование для контроля работы системы ориентации и стабилизации РН Black Arrow. ИСЗ Х5 (обозначаемый также как S1) планировалось оснастить электро-ракетным двигателем тягой 1,5 гс.

Сокращенная программа ЛКИ (три старта вместо пяти) предполагала, что попытка орбитального запуска должна быть предпринята уже во втором полете. Первый носитель — Black Arrow R0 — включал две реальные нижние ступени и макетную третью. Основной целью миссии R0 было испытание ЖРД Gamma-8 и Gamma-2 первой и второй ступеней соответственно. В следующем запуске (Black Arrow R1) предполагалось испытать третью ступень носителя и двигатель Waxwing, а также «попутно» вывести на орбиту «упрощенный» спутник Х1. Black Arrow R2 должна была стать первой ракетой, несущей полностью «рабочий» научно-исследовательский ИСЗ.

Проверка ступеней РН Black Arrow перед отправкой в Австралию

Запуск R0 планировался на январь 1968 г. Однако при стендовых испытаниях ЖРД Gamma возникли неполадки, требующие переделки двигателей. Проблемы были решены лишь к апрелю 1969 г., в результате носитель и стартовая команда прибыли в Австралию только к лету. 28 июня 1969 г. оглушительный рев двигателя Gamma-8 возвестил о том, что «Черная стрела» R0 поднялась в воздух. РН ушла по «короткой» северо-западной трассе, по которой ранее пускали высотные ракеты Black Knight.

Через несколько секунд траектория R0 стала скручиваться в спираль. Нерасчетные колебания привели к тому, что створки головного обтекателя и макетная третья ступень самопроизвольно отделились. На высоте 8 км поврежденный носитель опрокинулся и начал кувыркаться. Когда ракета снизилась ниже 3 км, офицер безопасности полигона разрушил R0: по его сигналу двуокись марганца была введена в баки перекиси водорода, и РН взорвалась.

Телеметрические данные с R0 позволили установить, что одна из четырех пар камер сгорания ЖРД Gamma-8 неоднократно перекладывалась взад-вперед во всем диапазоне перемещений. Это почти наверняка было вызвано потерей сигнала обратной связи — вероятно, в результате обрыва провода. Объединенный эффект этого ненормального перемещения и попыток его компенсации тремя другими парами камер привел к спиралеобразному движению РН после запуска.

4 марта 1970 г. ракета R1, которую ранее планировали для первой попытки орбитального запуска, но переделали под суборбитальную спецификацию, была запущена для повторения полетной программы R0. На сей раз носитель сработал превосходно. Запуску R2 с тремя «живыми» ступенями и спутником X2 был дан «зеленый свет».

Подготовка к старту ракеты-носителя Black Arrow R2 (Фото с сайта www.capcomespace.net)

У Великобритании наконец-то появился шанс стать шестой державой — после Советского Союза, Соединенных Штатов, Франции, Японии и Китая — достигшей орбиты собственными средствами.

РН взлетела 2 сентября 1970 г. и начала разгон по «длинной» северо-восточной трассе. Вдруг, после отделения первой ступени, двигатель Gamma-2 второй ступени стал терять тягу. Он выключился почти на 30 сек раньше, чем требовалось. Несмотря на это, R2 продолжила «выход на орбиту». Отделение второй ступени прошло без осложнений, и двигатель третьей ступени Waxwing запустился успешно. Однако этот РДТТ, сработавший безупречно, не смог компенсировать недостаток скорости.

Запуск Black Arrow R3 со спутником Prospero (Фото с сайта www.capcomespace.net)

Когда спутник Х2 отделился от третьей ступени, он двигался слишком медленно, чтобы остаться на орбите. Гравитация Земли победила — экспериментальный КА ORBA (телеметрический контейнер В-3 плюс спутник X2) упал в океан.

Комиссия, расследовавшая аварию РН в этой миссии, вскрыла дефект в системе наддува топливных баков второй ступени. В результате утечки, сжатого азота не хватило, чтобы поддержать давление в баке перекиси водорода, и ее расход упал. В свою очередь, это привело к уменьшению тяги ЖРД и, в конечном счете, к его преждевременному выключению.

Политики кабинета Ее Величества посчитали, что проект Black Arrow бесперспективен, и закрыли его в июле 1971 г., разрешив провести еще один — последний — запуск.

28 октября 1971 г. стартовала миссия R3 — Black Arrow с ИСЗ Prospero[5]. Аппарат массой 160 фунтов (72,5 кг), стабилизируемый вращением и напоминающий по форме тыкву, был оснащен полным комплектом оборудования, предусмотренным для спутника Х3. Он успешно[6] вышел на околополярную орбиту с параметрами:

— высота в перигее — 537 км;

— высота в апогее — 1593 км;

— наклонение — 82°;

— период обращения — 109 мин.

Спутник-дублер Х3 в «Музее Науки» (Лондон). Его предполагалось задействовать, если в оригинале будут обнаружены дефекты (Фото И.Афанасьева)

Первая удачная попытка запуска собственного спутника своими силами была, одновременно, последним стартом национальной РН: легкий трехступенчатый носитель, разработанный на базе исследовательской ракеты Black Knight, «победил и умер»…

Несмотря на перспективы роста, заложенные в проекте РН (а первоначальными планами предусматривалось последовательное наращивание возможностей носителя, см. табл.), «срок жизни» (если можно так выразиться) Black Arrow был слишком короток, чтобы судить о ее реальной эффективности. Можно лишь констатировать, что проект состоялся «в железе» и, помимо завоевания политического престижа, вполне мог послужить англичанам инструментом независимой космической программы.

Гримаса судьбы: отказ от Black Arrow и пассивность в рамках «общеевропейского космоса» привели к тому, что для Великобритании сбылось мрачное предсказание — уход из ракетно-космического бизнеса «на время» вытолкнул страну из состава лидеров, похоже, навсегда…


P.S. В письме, датированном июлем 1957 г. (за три месяца до начала «космической эры»), в номере четвертом журнала Spaceflight Морис Олвард (Maurice Allward) пророчески отметил: «Нация с эффективной межконтинентальной баллистической ракетой закладывает первый камень в лестницу на пути к планетам. Столь большому призу нельзя позволить ускользнуть сквозь британские пальцы. Если это случится, неблагоприятные последствия будут преследовать нас не в течение лет, но на протяжении столетий».

Исторический раритет — первая ступень ракеты Black Arrow, которая вывела на орбиту первый английский ИСЗ Prospero

«Драгоценные камни» Французской Республики

Факторы «холодной войны» (с одной стороны) и политика «обороны по всем азимутам» (с другой стороны) решающим образом повлияли на формирование национальных ядерных сил и аэрокосмической индустрии Франции, независимых от США и НАТО.

15 марта 1949 г. Комитет по вооружениям DMA (Delegation Ministerielle de 1'Armement) кабинета министров инициировал ракетную программу. Главный подрядчик — поддерживаемая армией Лаборатория баллистических и аэродинамических исследований LRBA (Laboratoire Recherches Balistiques и Aerodynamiques), расположенная в г. Верноне, близ Парижа — изучив опыт немецкой V-2, разработала неуправляемую ракету на жидком топливе Veronique (от VERnonelectrONIQUE)[7]. Цель: помощь LRBA в освоении германского опыта проектирования больших баллистических ракет.). Первый образец совершил полет 2 августа 1950 г., достигнув «невероятной» высоты — 3 (!) метра.

Лиха беда начало! Упорное выполнение программы позволило достичь следующих результатов:

Veronique R: 8 запусков (август 1950 г. — февраль 1952 г.). Базовый проект. Максимальная высота подъема (1800 м) достигнута при четвертом пуске.

Veronique N: 11 запусков (1952–1953 гг.). Более тяжелый вариант. Дизельное горючее заменено фурфуриловым спиртом. Максимальная высота полета — 60 км после 31 сек работы двигателя тягой 4 тс.

Veronique NA: 4 запуска (1954 г.). Несла 60 кг ПГ на максимальную высоту 135 км при 45 сек работы двигателя.

Veronique AGI (от Annee Geophysique Internationale — Международный геофизический год): первая стандартная версия, примененная в 50 запусках (1957–1964 гг.). Упрочненные стальные баки, модифицированная камера сгорания и скипидар, заменивший фурфуриловый спирт в качестве горючего, позволили повысить совершенство ракеты.

Veronique 61 (программа 1961 г.): имела на 50 % лучшие характеристики, чем вариант AGI. 13 запусков (1964–1967 гг.), включая удлиненный вариант Veronique 61M.

Vesta (первоначально Super Veronique): характеристики выросли еще более. 10 запусков (1964–1970 гг.).

Ракеты производились для LRBA фирмой Sud-Aviation.

Подготовка к запуску высотной ракеты Veronique (Фото с сайта www.capcomespace.net)

*Начальную устойчивость обеспечивали четыре троса, намотанные на барабан ПУ и прикрепленные к кронштейнам у основания стабилизаторов ракеты. Кронштейны сбрасывались на высоте 55 м, когда ракета, набрав скорость, становилась аэродинамически устойчивой.

Первые старты в космос «взволновали воображение галлов».

В октябре 1959 г. организуется Общество по созданию баллистических снарядов SEREB (Societe I'Etude et la Realisation d'Engins Balistiques). Для Франции начинается эпоха выбора «базовых методов» в части конструктивно-компоновочных схем ракет, систем управления, двигателей, конструкционных материалов…

Первый проект французского космического носителя был выпущен в мае 1960 г. и предполагал запуск трехступенчатой ракеты (одна жидкостная и две твердотопливные ступени) с полезным грузом 25 кг. К 1961 г. масса ПГ была повышена до 50 кг для орбиты 300 км; запуск планировалось осуществить в середине 1964 г. Основой проектных решений явилось наличие крупных ракет с ЖРД «Изумруд» (Emeraude) и «Сапфир» (Saphir), при этом «соразмерные» твердотопливные ракеты должны были формировать верхние ступени РН.

Ракета Emeraude была разработана в 1960 г. как укрупненная модификация ракеты Vesta. Компоненты долгохранимого самовоспламеняюшегося топлива — белая дымящая азотная кислота и скипидар — вытеснялись в двигатель Vexin[8] тягой 28,5 тс газами твердотопливного газогенератора, охлаждаемыми водой перед подачей в топливные баки.

Старт ракеты «Изумруд» (Фото CNES)

Данные компоненты топлива уступали по энергетике азотному тетроксиду с несимметричным диметилгидразином, но представлялись французским инженерам лучше отработанными и более дешевыми. Газогенератор также был введен для экономии: его масса и стоимость при равной газовой производительности с баллонной системой (работающей, например, на гелии) были ниже. Управление вектором тяги — отклонением камеры ЖРД по двум осям плюс аэродинамическими рулями. Эти конструктивно-компоновочные особенности стали характерными и для последующих проектов французских ЖРД и РН.

Следует отметить, что к 1961 г. национальный Научно-исследовательский авиационный институт ONERA (Office National d'Etudes et des Recherches Aeronautiques) осуществил около 300 пусков высотных ракет в рамках программ исследования верхних слоев атмосферы и создания боевых ракет. Так, многоступенчатая твердотопливная ракета Antares, предназначенная для отработки теплозащиты боеголовок, могла с ПГ около 100 кг развить скорость М=7 и достичь высоты порядка 150 км. С 1959 по 1961 г. было запущено 12 ракет этого типа. Другая многоступенчатая ракета с РДТТ — Baranis — развивала скорость М=12 и могла поднять ПГ массой 30 кг на высоту 1200 км, 60 кг — на высоту 945 км и 100 кг — на высоту 750 км.

Наработки по РДТТ легли в основу «Топаза» (Topaze VE. 111[9]) — первой в стране экспериментальной УПРАВЛЯЕМОЙ ракеты, выпущенной малой серией. «Топаз» играл роль «летающей модели» первой ступени перспективной французской БРСД. В частности, в марте 1962 г. был проведен запуск двух двухступенчатых ракет «Агат» (Agate VE. 211). Используя в качестве первой ступени «Топаз», «Агат» мог поднимать макет боеголовки на высоту около 70 км и возвращать его на землю с помощью парашюта.

Ракета «Топаз» перед пуском (Фото CNES)

Лидер страны генерал Шарль де Голль (Charles de Gaule), проводя последовательную линию на повышение международного авторитета и оборонной мощи Франции, всемерно поощрял национальные ракетные разработки[10]. В этой связи отметим: несмотря на прогресс в вопросе об использовании ракеты Blue Streak в качестве первой ступени европейской РН, Франция (SEREB) интенсивно осуществляла собственные исследования ракет большой дальности. Именно эти наработки и послужили основой для французского «рывка в космос».

Наконец, Emeraude VE. 121 в соединении с ракетой Topaze VE. 111 в качестве второй ступени образовывали ракету Saphir VE. 231.

В ходе последующих разработок SERE В предложил два новых варианта РН, способных вывести на номинальную орбиту высотой 360 км ИСЗ массой 80 и 100 кг при запусках в 1965 и 1966 гг. соответственно. Таким образом появился проект экспериментального носителя «Алмаз A» (Diamant А). При этом Национальный центр космических исследований CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) взял на себя финансирование работ по преобразованию «Сапфира» VE.231 в космическую РН.

Технологическая капсула А-1 перед установкой в носовую часть ракеты Diamant А (Фото CNES)

Были разработаны новый отсек оборудования (фирма MATRA), третья ступень (Nord-Aviation) и головной обтекатель, под которым размещалась т. н. «технологическая капсула» А-1 (предназначена для контроля работы систем носителя во время выхода на орбиту).

Новую третью ступень Р.6 (со стеклопластиковым корпусом) испытали в полете на специальном ускорителе «Рубин» (Rubis VE.210), созданном на базе ракеты Agate (РДТТ массой 1900 кг, тягой 22 тс в течение 27 сек). На «Рубине» отработали также сброс обтекателя, закрутку до 300 об/мин и разделение ступеней.

18 декабря 1961 г. правительство дает «зеленый свет» проекту Diamant А. Разработкой руководит SEREB, в качестве субподрядчиков привлечены гиганты французской аэрокосмической индустрии LRBA, SNECMA, Sud-Aviation, Nord-Aviation, MATRA, SEPR, ONERA, Управление порохов, SAGEM, SFENA, SAT, ASir Equipement и др.

Отработка «Алмаза» начинается с испытаний модифицированного «Топаза». РДТТ ступени снаряжают зарядом нового твердого топлива Isolane массой 1500 кг. Полеты «Топаза» в качестве второй ступени проходят без серьезных затруднений. А вот жидкостная первая ступень («Изумруд») «капризничает»: ее тесты сопровождаются авариями и взрывами в полете. Всего с начала программы космической РН было запущено 12 «Агатов», девять «Топазов» и два «Рубина». Из пяти полетов «Изумруда» три оказались аварийными[11].

На этом фоне король «драгоценных камней» Французской республики — «Алмаз» — готовился к своему первому старту с полигона Хаммагир.

Французский ракетный испытательный центр Хаммагир (Hammaguir) был организован 24 апреля 1947 г. в пустыне Сахара на военной базе Колон-Бешар (Colomb-Bechar), Алжир. Он использовался для испытаний тактических ракет классов «земля-земля», «воздух— земля», «земля-воздух», а также для запуска исследовательских ракет и РН Diamant. Были проложены две полетные трассы: западная длиной около 480 км и юго-восточная длиной 2900 км.

Основные сооружения комплекса — башня обслуживания, вспомогательная башня и стартовый стол, а также центр управления запуском.

При сборке и предстартовой подготовке РН задействовалась башня обслуживания, передвигавшаяся по рельсам. На ней располагался мостовой кран, шесть рабочих площадок (3,5 х 6,5 м) и два вспомогательных подъемника.

Вспомогательная башня, сооруженная непосредственно у стартового стола, имела пять этажей (первый этаж — подземный), на которых размещалось оборудование для предстартовой подготовки РН, подвода питания и регистрации данных.

Для слежения за полетом ракет, а также приема от них телеметрической информации на полигоне было установлено оптическое и радиооборудование. На больших расстояниях применялись радиолокаторы «Аквитания» и TPL; их максимальная дальность действия достигала 2300 и 3200 км соответственно.

Точные траекторные измерения орбит спутников обеспечивались системой COTAR2, включавшей двухантенный интерферометр. Дальность действия системы ~ 2000 км.

Телеметрическую информацию со спутников принимала специализированная станция «Аякс».

26 ноября 1965 г. первая РН Diamant А стартовала из Хаммагира с первым французским спутником А-1 на борту. Основная цель запуска — испытания ракеты. Через 93 сек после старта ЖРД первой ступени закончил работу. В этот момент ракета находилась на высоте 43 км, скорость ее полета составляла 1,7 км/сек. Еще через 2 сек первая ступень отделилась (с помощью 12 тормозных «пороховиков» на передней юбке), и включился РДТТ второй ступени. Он проработал 44 сек; РН поднялась на высоту 166 км, угол тангажа составил 42,7°.

Стартовый комплекс РН Diamant на космодроме Хаммагир: 1 — центр управления; 2 — вспомогательная кабель-заправочная мачта; 3 — стартовый стол; 4 — РН Diamant A; 5 — подвижная башня обслуживания; 6 — электроподстанция; 7 — линии связи; 8 — пожарный резервуар; 9 — трейлер с азотной кислотой; 10 — хранилище спецодежды для персонала (Фото с сайта www.capcomespace.net)

Старт первой космической РН Diamant A 26 ноября 1965 г. Франция — третья в космосе! (Фото CNES)


На 149-й секунде полета был сброшен головной обтекатель. Пустая вторая ступень отделилась на 280 секунде. Одновременно четыре небольших РДТТ обеспечили закрутку третьей ступени с ИСЗ до 270 об/мин. Двигатель ступени включился на 437-й секунде и проработал 55 сек.

Спутник отделился от отработавшей третьей ступени на 619-й секунде полета и вышел на орбиту со следующими параметрами (в скобках приведены расчетные значения):

— наклонение — 34,24°;

— высота перигея — 527 км (510±35 км);

— высота апогея — 1808 км (2250±330 км);

— начальный период обращения — 108,61 мин.

Спутник А-1[12] представлял собой телеметрический контейнер массой 42 кг и диаметром корпуса 0,5 м, изготовленный фирмой MATRA. Он нес оборудование для контроля третьей ступени, химические батареи на 15 суток работы и радиомаяк (136,530 Мгц). Научных приборов спутник не имел. Радиомаяк функционировал очень плохо (по некоторым сведениям — вообще не функционировал) и полностью прекратил работу в конце второго дня полета (28 ноября 1965 г.). Возможной причиной этого считают повреждение бортовых антенн на участке выведения.

Концепция РН Diamant вполне допускала модернизацию.

Уже в 1962 г. начался анализ технического проекта носителя «Diamant Operationnel», по грузоподъемности аналогичного американской ракете Scout. В конце концов программа, названная Diamant В, получила официальное одобрение 30 июня 1967 г.

Первое усовершенствование РН — замена ступени «Изумруд» на более мощную «Аметист» (Amethyste). CNES применил здесь свой опыт с перспективными компонентами топлива (азотный тетроксид/несимметричный диметилгидразин), полученный при разработке второй ступени (Coralie) для общеевропейского носителя Europa 1, а также экспериментального аппарата Cora.

«Аметист» унаследовал конструктивную схему «Изумруда», но с «расчетверенной» двигательной установкой от Coralie (адаптированный двигатель Vexin с увеличенными размерами, родоначальник ЖРД серии Valois). Вторая ступень Topaze и приборный отсек остались неизменными. Заново разработали третью ступень Р.68 (модифицированный вариант Р.6 с улучшенной теплозащитой и воспламенителем) и обтекатель.

Новые ступени совершили четыре суборбитальных полета в составе экспериментальной ракеты VEMPA.

Пуск РН Diamant B (Фото CNES)

В полете Diamant B-P4 (Фото CNES)

Первый Diamant В стартовал с нового полигона Куру во Французской Гвиане (после обретения Алжиром независимости французам пришлось уйти из этой страны, эвакуировав космодром в Колон-Бешаре 1 июля 1967 г.). Было выполнено пять попыток орбитальных запусков носителя, две из которых оказались аварийными.

К началу 1970-х годов Европейская организация по разработке ракет-носителей ELDO вступила в серьезный кризис (череда аварий ракеты Europa и уход из организации Великобритании). Французы в этой связи решили продолжить программу национальной РН. После исследования ряда вариантов (в т. ч. с использованием комплектующих от британской ракеты Black Arrow) остановились на версии Diamant B-P4.

Выпуск экспериментальных ракет Topaze к тому времени уже прекратился. Поэтому вместо нее применили вторую ступень с баллистической ракеты для подводных лодок SLBM (Submarine Launched Ballistic Missile) — на базе односоплового РДТТ Rita I (или Р4[13]). Система управления вектором тяги — впрыском фреона в закритическую часть сопла; имелся также малый «креновой» РДТТ.

Было выполнено три пуска версии В-Р4. Последний старт 27 сентября 1975 г. завершил программу французской национальной РН Diamant — через 10 лет после ее первого полета.

Несмотря на имевшиеся предложения по созданию новых национальных РН на базе «Алмаза», во второй половине 1970-х годов французские ракетчики — чтобы не распылять силы и упрочить лидерство в международной кооперации — сосредоточились на проекте нового общеевропейского носителя L-3S Vega (который со временем превратился в Ariane).

Что касается французских ИСЗ (отметим, в «космическом клубе» страна занимает почетное «третье место» после СССР и США), хронология их создания и запуска выглядит следующим образом.

Компоновочная схема РН Diamant A: 1 — сбрасываемый головной обтекатель; 2 — спутник Asterix (технологическая капсула А-1); 3 — твердотопливный двигатель третьей ступени Rubis с неподвижным соплом; 4 — отсек системы управления и закрутки третьей ступени; 5 — твердотопливный двигатель второй ступени Topaze; 6 — поворотные сопла РДТТ второй ступени; 7 — коническая защитная юбка второй ступени; 8 — твердотопливный газогенератор системы вытеснения топлива первой ступени; 9 — бак окислителя (азотная кислота) первой ступени; 10 — бак горючего (скипидар) первой ступени; 11 — ЖРД Vexin первой ступени, установленный в кардановом подвесе; 12 — аэродинамические стабилизаторы (4 штуки); 13 — РДТТ управления первой ступени по крену (2 шт.)

Спутник FR-1, запущенный «Скаутом» (Фото CNES)

Через 10 дней после А-1 в космос ушел FR-1 (масса 61,2 кг, фирма-изготовитель Nord-Aviation). Спутник был запущен 6 декабря 1965 г. американским носителем Scout с авиабазы ВВС Ванденберг и выведен на орбиту высотой ~750 км. Основным его назначением было исследование прохождения сверхдлинноволнового излучения через атмосферу и измерение электронной концентрации по трассе полета.

На орбите спутник стабилизировался вращением; для определения его ориентации служили магнитометр и солнечный датчик.

В соответствии с программой CNES, 17 февраля 1966 г. с полигона Хаммагир РН Diamant А был запущен геодезический[14] спутник D-1A (D-1), получивший название Diapasone. ИСЗ вышел на орбиту 499x2738 км и наклонением 34,03°. Расчетная продолжительность активного существования составляла 3 месяца.

Спутник (массой 19 кг) изготовила фирма Engines Matra. Он имел вид плоской «консервной банки» диаметром 0,5 м и высотой 0,2 м. К корпусу крепились пять штыревых антенн и четыре панели солнечных батарей. Вместе с ИСЗ был запущен телеметрический приборный контейнер массой 19 кг, который отделился от днища спутника после выхода на орбиту.

Спутник D-1C (масса 23 кг) был запущен 8 февраля 1967 г. также с полигона Хаммагир РН Diamant А. После выхода на орбиту получил наименование Diadem I. Конструктивно он напоминал «Диапазон», но отличался от последнего наличием 144 отражателей лазерного излучения, укрепленных на панелях СБ и корпусе. Спутник предназначался, в основном, для геодезических измерений. Его точное местоположение на орбите определялось тремя способами:

— по доплеровскому сдвигу частоты сигналов передатчиков ИСЗ;

— по отраженному лучу лазера, посланному наземной станцией;

— путем фотографирования спутника на фоне звездного неба.

15 февраля 1967 г. стартовал Diamant А с ИСЗ Diadem II. По конструкции и задачам этот спутник был аналогичен своему собрату. Его предполагалось вывести на орбиту с более высоким апогеем, чем у «Диадема-1», для чего облегчили третью ступень РН. Однако топливный заряд РДТТ этой ступени выгорел не полностью, и спутник оказался на гораздо более низкой орбите. А 6 апреля 1967 г. его радиопередатчики внезапно замолчали.

Фото И.Афанасьева

Запуском «Диадема-2» был завершен первый этап французской программы космических исследований, предусматривавший запуск малых ИСЗ ракетой Diamant A с полигона в Хаммагире. К концу этапа (43 месяца) на орбиту были выведены 4 спутника, изготовлены и поставлены 44 ступени Emeraude и 12 капсул А-1 (включая 8 летных). Вся серия укомплектованных «Диамантов А» (4 носителя) была использована, дальнейшее изготовление этой РН не предусматривалось.

Общеевропейский носитель — от «Европы» к «Ариану»

Сознавая, что только объединенными усилиями Европа сможет проторить сколько-нибудь значительную по масштабам «дорогу в космос», 1 декабря 1960 г. в Мейриине (Швейцария) состоялось подписание соглашения о создании постоянной Европейской организации по исследованию космического пространства ESRO (European Space Research Organization). Бельгия, Голландия, Норвегия, Швеция и инициатор «третьего (независимого от СССР и США) пути» Великобритания подписали соглашение в полном объеме. Дания, Франция, Италия, Испания и Швейцария поставили подписи с оговорками, а ФРГ предпочла отложить подписание на более поздний срок.

Была намечена следующая программа деятельности ЕSRO.

Первый этап — запуск небольших (массой около 45 кг) ИСЗ, оснащенных относительно простым научным оборудованием. В течение трех лет предполагалось провести:

— детальное изучение структуры ионосферы, наблюдение за солнечной активностью в области ультрафиолетового и рентгеновского излучений;

— астрономические наблюдения в областях спектра, в которых они невозможны с поверхности Земли;

— метеорологические и геодезические измерения;

— регистрацию космических лучей и микрометеоров.

Одновременно планировалось создать задел по более тяжелым ИСЗ массой 225–450 кг, а также КА для запуска в сторону Луны (готовность к старту через 5 лет).

Последующие этапы включали разработку космической техники для доставки научной аппаратуры на Луну, исследования других планет и организации орбитального мониторинга в околосолнечном пространстве.

Соглашение в рамках ESRO не предусматривало ограничений по ракетам-носителям. Предполагалось, что до создания европейской РН для запуска ИСЗ будут привлекаться американские ракеты.

Первый общеевропейский малый спутник планировалось запустить в 1967 г., а первый тяжелый — в 1969 г. Пуски РН Blue Streak намечались с полигона Вумера, РН Diamant — из Куру. Рассматривался вопрос о ракетном полигоне в зоне полярных сияний (между 65° и 72°с.ш.): изучались район Кируна (Швеция), Нассассуак (Гренландия) и Андё (Норвегия).

Схема ракеты-носителя Еurора 1: 1 — сбрасываемый ГО; 2 — экспериментальный спутник; 3 — плоскость отделения спутника; 4 — бак горючего третьей ступени; 5 — бак окислителя третьей ступени; 6 — баллон со сжатым гелием; 7 — ЖРД управления; 8, 13 — маршевый двигатель; 9 — бак окислителя второй ступени; 10 — бак горючего второй ступени; 11,18 — трубопровод подачи окислителя в ЖРД; 12 — межступенчатый переходник; 14 — герметизированный отсек оборудования; 15 — бак окислителя первой ступени; 16 — линия наддува окислителя; 17 — бак горючего первой ступени; 19 — теплообменник; 20 — ДУ первой ступени

Было решено создать Европейский центр космической техники ESTC (European Space Technology Centre), отвечающий за проектирование, разработку и изготовление головных частей РН, ИСЗ и КА, а также Европейский центр обработки данных космических полетов ESDC (European Space Data Centre), который занимался бы вопросами сопровождения и телеметрии, расчетом орбит спутников, а также солнечными и геодезическими измерениями. Планировалось построить четыре станции сопровождения и телеметрических измерений и три станции оптического слежения.

30 января 1961 г. в Страсбурге (ФРГ) открылась конференция по вопросу создания Европейской организации по разработке ракет-носителей ELDO (European Launcher Development Organization). В ней участвовали официальные представители 12 стран: Англии, Франции, ФРГ, Италии, Швейцарии, Австрии, Бельгии, Голландии, Норвегии, Швеции, Дании и Испании. Канада, Греция, Ирландия и Турция прислали наблюдателей.

Главным итогом конференции стал следующий тезис: если разработку РН начать немедленно, то первое испытание полностью скомплектованной трехступенчатой ракеты может состояться уже в середине 1965 г.

Тем не менее, создание ELDO шло туго. Не все страны-участницы желали раскошеливаться «на космос». Англия и Франция «нажали»: предложили решить вопрос «в принципе» уже к концу марта 1961 г. Требовалось также сформулировать свою позицию по финансовым обязательствам (по предварительному согласию, взносы стран — участниц ELDO предполагались в той же пропорции, как и в другой общеевропейской организации — ядерном исследовательском центре ENRC (European Nuclear Research Centre), который был основан несколькими годами ранее).

Бюджет ELDO на 5 лет определялся в 70 млн ф. ст. Продолжение Англией опытных работ по ракете Blue Streak поглощало 55 % бюджета; работы Франции по созданию второй ступени требовали 18 %, на создание третьей ступени выделялось около 9 % бюджета организации.

Размещение общеевропейских контрактов производилось либо администрацией ELDO, либо, по ее поручению, правительствами соответствующих стран «на основе рационального распределения работ среди участвующих субъектов с учетом их технического уровня и состояния экономики». Техническим опытом, накопленным в ходе выполнения программы, имели право пользоваться все участники организации.

16 апреля 1962 г., когда на конвенции по созданию ELDO была поставлена последняя подпись, в числе основателей оказались шесть европейских стран и Австралия. Главные задачи распределялись следующим образом: Англия — разработка первой, Франция — второй, ФРГ — третьей ступени; Италия — экспериментальных ИСЗ; Голландия — телеметрической системы дальнего действия; Бельгия — наземных станций управления; Австралия — строительство стартового комплекса. Резиденцией ELDO был избран Париж, где находилась и ESRO.

Трехступенчатая РН получила название «Европа-1» (Europa 1). Ее первой ступенью служила английская ракета Blue Streak, второй — французская Coralie и третьей — ракета Astris, разрабатываемая ФРГ.

На создание РН ассигновывалось 105 млн ф. ст. (однако фактическая потребность в средствах скоро превысила 130 млн ф. ст.).

«Европа-1» была рассчитана на вывод ПГ массой 1150 кг на полярную орбиту высотой 500 км, или же 180 кг — на орбиту высотой ~9300 км.

Перевозка Blue Streak для стендовых испытаний (Фото из архива Николаса Хилла (www.spaceuk.org))

Было согласовано, что ЛКИ Blue Streak в варианте первой ступени общеевропейской РН начнутся в конце 1963 г. с полигона Вумера, а первый старт полностью скомплектованной трехступенчатой РН, при котором на орбиту должен быть выведен ИСЗ, — в начале 1966 г.

Первая ступень РН практически не отличалась от исходной ракеты Blue Streak.

Вторая ступень разрабатывалась Лабораторией баллистических и аэродинамических исследований LRBA и фирмой Nord-Aviation. Coralie[15] оснащалась четырехкамерным ЖРД. Топливо (окислитель — АТ, горючее — НДМГ) вытеснялось в камеры сгорания под давлением 20 кг/см2. Камеры отклонялись в шарнирных подвесах на угол до 12°; их гидроприводы приводил в действие турбонасос, раскручиваемый от газогенератора. Успешные огневые стендовые испытания Coralie были проведены в Верноне 9 декабря 1965 г.

Третью ступень разрабатывали фирмы Belkov и ERNO. Astris оснащалась одним маршевым и двумя верньерными ЖРД. Топливо — AT и «Аэрозин-50» (А-50) — вытеснялось из титановых баков сжатым гелием. Давление в камерах сгорания 10 кг/см2. Охлаждение камеры маршевого двигателя (до горловины сопла) — регенеративное; степень расширения сопла 1000. Маршевый ЖРД мог отклоняться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на угол до 8°, верньерные — на угол до 40° в плоскости тангажа и до 80° в плоскости рысканья.

Маршевый и оба верньерных ЖРД включались до отделения второй ступени.

На третьей ступени устанавливалась радиокомандная система управления. Ее бортовые приемники работали на частоте 700 и 1400 МГц. Телеметрическая система обеспечивала контроль 250 различных параметров.

Первые огневые испытания двигателей третьей ступени были проведены на полигоне DLR 1 апреля 1965 г.

Cora — самая тяжелая баллистическая ракета, испытанная в полете на территории послевоенной Западной Европы (Фото с сайта www.capcomespace.net)

Для летных испытаний верхних ступеней по программе ELDO была создана экспериментальная ракета Cora длиной 11,5 м, диаметром 2,0 м и стартовой массой 16,5 т. Она включала французскую первую ступень (модифицированная Coralie с укороченными «земными» соплами), западногерманскую вторую ступень (Astris) и итальянский ГО. Два ЛКИ — 27 ноября и 18 декабря 1966 г. — были выполнены из Хаммагира (Алжир) и одно — 25 ноября 1967 г. — из Бискарроса на Атлантическом побережье Франции. Во всех полетах рабочей была лишь первая ступень.

По программе намечалось провести 10 летно-конструкторских испытаний «Европы-1» (ELDO-A), получивших обозначение F1…F10. Следует отметить, что Europa 1 в целом не соответствовала передовому техническому уровню того времени[16], а о ее надежности можно говорить только приблизительно.

Сборка ступеней РН Europa (Фото с сайта www.capcomespace.net)

Начало программы Europa (испытание ракеты Blue Streak без верхних ступеней в Спейдедаме)… (Фото DERA)

… и окончание (Europa 2, полет F1, Куру) (Фото с сайта www.capcomespace.net)

Все первые пуски по программе ЛКИ проходили с австралийского полигона Вумера в период с 1964 г. (F1) по 1970 г. (F9). Причем к трем последним стартам РH Europa 1 готовилась в полной комплектации и несла «учебный» спутник STV. Неполадки третьей ступени привели к авариям РН. Также неудачно закончилась попытка четвертого орбитального — и первого из Куру, Французская Гвиана[17] — пуска РН Europa 2 (F11) на геостационарную орбиту. Следующий пуск (F12[18] из Куру) намечался на апрель 1972 г., но он так никогда и не состоялся…

Отметим: задача создания общеевропейской РН не была очевидной даже для некоторых стран-членов ELDO. Соединенные Штаты не возражали против запуска европейских КА американскими носителями, если речь шла о «науке». Но все осложнилось, когда Европа захотела получить собственные спутники прикладного назначения (разведки, метеорологии, связи, навигации). Америка если и не отказывалась запускать такие КА, то заломила за их выведение на орбиту такую цену, что европейским пользователям было о чем задуматься…

После запуска первых спутников связи на геостационарную орбиту (ГСО) преимущества последней стали столь очевидны, что Европа начала разработку собственного носителя для выхода на геостационар. В июле 1966 г. был утвержден проект ELDO PAS (Europa 2): ракета стартовой массой 112 т представляла собой модернизированный вариант Europa 1 с «перигейно-апогейной системой» (включала перигейный РДТТ четвертой ступени и апогейный РДТТ спутника) для запуска КА массой 170 кг на геостационарную орбиту. Великобритания заменила систему радионаведения Blue Streak на инерциальную. Италия обеспечила создание перигейного РДТТ и экспериментального спутника STV, Франция подготовила Центр запусков в Куру.

Столь мизерная масса ПГ, доставляемого на геостационар, сподвигла ELDO на кардинальный пересмотр концепции общеевропейского носителя — так появилась Europa 3. Один из предлагавшихся вариантов представлял собой двухступенчатую ракету высотой 36,5 м, диаметром корпуса до 3,8 м и максимальной стартовой массой 191 т. Первую ступень L150 предполагалось оснастить четырьмя ЖРД Viking II французской разработки на АТ-НДМГ общей тягой 240 тс. Вторая ступень с кислородно-водородным двигателем Н-20 должна была развивать тягу 20 тс в вакууме. Последний имел исключительно высокие характеристики, особенно по давлению в камере сгорания и удельному импульсу[19]. Такого ЖРД не было тогда не только в Европе, но и в США. Первый запуск РН Europa 3 планировался на 1978 г.

Europa 1/2 оказалась «слишком слабой», a Europa 3 — «слишком смелой»

На фоне феерической лунной эпопеи США и солидной программы орбитальных станций СССР чрезмерные расходы, малый «выход» разработок и неутешительные испытания «Европы» космической (F7… F12) вызвали угрозу распада ELDO. Кроме того, «портили жизнь» еще две проблемы: во-первых, организация не имела подлинных полномочий ни в технических решениях, ни в «политическом» руководстве программой (последнее слово принадлежало государствам — членам ELDO). Во-вторых, Великобритания — инициатор создания организации — начиная с 1964 г. стала понемногу «остывать» к тяжелой РН. В апреле 1969 г., когда в ELDO решили инициировать разработку новой мощной и совершенной «Европы-3», способной доставить 400–700 кг на геостационар, англичане и итальянцы «вышли из игры».

*Высотой 550 км.
**На геостационарную орбиту — 230 кг (перигейный РДТТ стартовой массой 897 кг, тягой 41,2 кН, удельным импульсом 276,0 сек и временем работы — 45 сек).
***Размах по аэродинамическим стабилизаторам.


Наши дни: руины испытательного стенда и останки первой ступени ракеты-носителя Europa 1 в Спейдедаме

Кризис ELDO вызвал в 1972 г. острейшие дебаты стран-участниц о путях развития «европейского космоса». В результате, проекты Europa 2 и 3 были прекращены, а ELDO, «освоившая» за время своего существования 745 млн $, ликвидирована.

«Третий путь в космос», казалось, не состоялся. Застрельщица создания общеевропейской РН Англия «сдалась» на милость американцев. Германии разрабатывать собственные ракеты нечего было и мечтать — обвинения в реваншизме посыпались бы и с Востока, и с Запада… А что же Франция, чья политическая независимость, реанимированная и выпестованная после войны Шарлем де Голлем, вполне допускала роль лидера? Надо отдать должное: Франция приняла вызов!..

Когда французы осознали, что участь европейской РН находится в их руках, они поручили национальному космическому агентству CNES сформировать специальную группу для подготовки «резервной программы». Результатом деятельности группы стало предложение разработать недорогую ракету с высокими характеристиками, использующую апробированные технологии и нацеленную на прибыльный рынок КА связи.

Для минимизации рисков в новом проекте L-3S (r)[20] предлагалось базироваться только на решениях, которые могли быть реализованы французской промышленностью.

Особенно это касалось криогенной верхней ступени. Чтобы ее характеристики не были «рекордными», специалисты CNES предложили ввести промежуточную (вторую) ступень на долгохранимом топливе с тем же ЖРД, что на первой ступени. Прочие технические решения — по конструкции, оборудованию, аэродинамике и т. д. — также строились на концепции «здорового консерватизма».

Обобщив опыт программ Diamant В и В-Р4, французы экстраполировали свои методы управления проектом для разработки графика (на семилетний период 1973–1979 гг.) создания новой РН при затратах в 2–3 раза меньших, чем у Europa 3. Хотя L-3S по масштабам на порядок превосходил Diamant В, они были убеждены, что, если управлять программой по инновационным принципам, вероятность успеха будет весьма высока.

Europa 3B (слева) и французские предложения в рамках «резервной программы»

«Симфония», на примере которой США решили указать Западной Европе «ее место» в коммерческом космосе (Фото ESA)

Чтобы упрочить свое техническое и политическое лидерство, Франция предложила странам-партнерам оплатить любые расходы свыше 120 % оцененной общей стоимости. Более чем вероятно, что именно этот аргумент убедил европейских «соратников» принять участие в новой амбициозной программе.

Французы смогли также извлечь выгоду из двух непродуманных решений, принятых заокеанским конкурентом. Первое: в 1973–1974 гг. США пытались блокировать коммерческую эксплуатацию франко-германских спутников связи Symphony. И второе: NASA запланировало прекратить запуски одноразовых носителей в 1980-х гг. в пользу кораблей Space Shuttle, чья стоимость была существенно недооценена[21].

Важность независимого доступа Европы в космос стала очевидной!

Компоновка ступеней Ariane 1 (Фото с сайта www.capcomespace.net)

В июле 1973 г. в результате слияния ELDO и ESRO родилось Европейское космическое агентство ЕКА (European Space Agency) — главный штаб по координации усилий стран Старого света в их космической экспансии. А основным инструментом этой экспансии должна была стать ракета Ariane (бывшая L-3S), названная так в честь дочери критского царя Миноса, которая помогла греческому герою Тезею убить чудовищного Минотавра и выбраться из его лабиринта.

Как показало время, данная концепция — и ракетно-космическая техника для ее осуществления — оказалась и востребованной, и рациональной. Что, в свою очередь, позволило объединенной Европе успешно выполнить заявленную миссию — проложить масштабный «третий путь» в космос.

Трехступенчатая ракета Ariane стартовой массой 210 т и общей высотой 47,4 м предназначалась для запуска ПГ массой 1700 кг на переходную к геостационарной орбиту.

На первой и второй ступенях РН были установлены ЖРД на долгохранимом самовоспламеняющемся топливе с турбонасосной подачей семейства Viking — крупнейшее достижение французского двигателестроения за 20 лет работы.

Двигатель-прототип М40 (тяга на земле — 40 тс, давление в камере сгорания — 50 атм, масса 400 кг) был предложен группой специалистов во главе с Хайнцем Брингером (Heinz Bringer) в 1966 г. на основе камеры сгорания ЖРД Valois первой ступени РН Diamant В и вновь разработанного турбонасосного агрегата. Первые огневые стендовые испытания состоялись 5 июня 1969 г. Впоследствии двигатель получил название Viking. Предполагалось, что он будет установлен на первой ступени нового французского национального носителя Diamant C.

Французские ЖРД (1945–1967 гг.)

В 1968 г. состоялось изучение новой ступени, способной заменить Blue Streak в носителе Europa 2. Рассматривалась связка из четырех двигателей М50 (форсированный до 50–55 тс вариант прототипа).

Связка четырех Viking V на первой ступени Ariane 1 (Фото Arianespace)

В 1970 г. для РН Europa 3 предложена связка четырех-пяти М50, форсированных до 60 тс каждый (Viking II, первая буква названия взята, по традиции, от Vernon).

1972 г. — CNES предлагает проект L-3S для замены проекта Europa 3. Четыре Viking II на первой ступени и один — на второй.

1974 г. — L-3S переименован в Ariane. Viking II модифицирован: переделана камера, форсированы характеристики и установлены колоколообразные сопла — «земные» на первой ступени (Viking V, тяга 66 тс на уровне моря) и «высотные» на второй (Viking IV, тяга 71 тс в пустоте).

Еще одним слагаемым успеха Ariane явился позитивный опыт разработки и создания криогенных ЖРД. Европа присоединилась к «водородному клубу» в 1979 г., за ней последовали Китай (1984 г.), Япония (1986 г.), Советский Союз (1987 г.) и Индия (2001 г.).

В 1962 г. во Франции начались исследования варианта РН Diamant со второй ступенью, оснащенной кислородно-водородным двигателем Н-2 тягой 6 тс, и третьей ступенью с аналогичным двигателем Н-3 тягой 0,4 тс. Через 2 года этот проект был заменен на Diogene (от Diamant-Hydrogene), включающий вторую ступень Опух с четырехкамерным двигателем НМ-4 тягой 6 тс (уменьшена до 4 тс в 1965 г.). Первый прожиг НМ-4 был проведен в июле 1967 г., однако программу остановили в 1968 г. после 85 стендовых испытаний. Одновременно исследования криогенных двигателей проводила Германия. В 1967-68 гг. фирма МВВ испытала камеру сгорания тягой 13 тс, давление в которой достигало 280 атм. В 1968 г., когда ELDO рассматривала возможность установки криогенного ЖРД на второй ступени ракеты Europa 3, Франция и Германия выступили с альтернативными предложениями. В 1970 г. их проекты были объединены в двигателе Н-20 тягой 20 тс (давление в камере 130 атм). Однако этот ЖРД так и не был разработан — программа Europa 3 была отменена. В июле 1973 г. пошел проект L-3S (Ariane), в котором было решено применить третью ступень с двигателем НМ-7. Этот криогенный (кислородно-водородный) ЖРД впервые в Европе был доведен до стадии летной эксплуатации.

Схема РН Ariane 1: 1 — головной обтекатель; 2 — ПГ для демонстрационного полета; 3 — кислородно-водородная третья ступень; 4 — двигатель НМ-7А третьей ступени; 5 — вторая ступень на долгохранимом топливе; 6 — двигатель Viking IV второй ступени; 7 — первая ступень на долгохранимом топливе; 8 — торовый бак с водой; 9 — аэродинамические стабилизаторы; 10 — двигательная установка первой ступени (Drakkar) — связка из четырех двигателей Viking V

РН Ariane могла выводить два спутника сразу: установка «верхнего» КА на переходник SYLDA (Фото с сайта www.capcomespace.net)

Первый полет Ariane был намечен на 15 декабря 1979 г. Обратный отсчет прошел нормально, он транслировался в прямом эфире по радио и телевидению. В 11:30 заработали четыре двигателя Viking… но носитель остался стоять на стартовом столе. Через восемь секунд после включения двигатели были аварийно отсечены: на линии редуктора давления через 1,7 сек после зажигания произошел взрыв.

РН не была повреждена и могла быть повторно запущена, но ее следовало, как выражаются наши европейские коллеги, «реконфигурировать»… 23 декабря ракета вновь была готова стартовать.

24 декабря 1979 г. — первый старт Ariane 1 (Фото Arianespace)

Однако обратный отсчет остановился за 52 секунды до подъема РН — возникли проблемы в наземном электрооборудовании…

Наконец, 24 декабря 1979 г. первый полет Ariane завершился полным успехом. Для ЕКА это было самое счастливое Рождество за всю историю организации…

23 мая 1980 г. неустойчивость горения в камере двигателя D на 112-й секунде полета второй РН Ariane привела к ее разрушению.

19 июня 1981 г. третий полет РН Ariane был полностью успешным. Европейский носитель заступил на свою долгую «космическую вахту».

РН постепенно совершенствовалась, пройдя стадии от Ariane 1 до Ariane 4, самого успешного носителя ЕКА вплоть до настоящего времени. Ступени ракеты заменялись на новые, вокруг первой навешивались ускорители — как с РДТТ, так и с ЖРД. Эту «рабочую лошадку» Европы сменила современная и гораздо более мощная, однако во многом спорная версия Ariane 5. Но это уже совсем другая история.

Справедливости ради отметим, что, помимо разработок РН общеевропейских, французских и английских, усилия в этом направлении предпринимали также другие страны субконтинента.

В частности, итальянцы к началу 1960-х гг. запустили большое число исследовательских ракет с авиационной базы Рердасдефогу (о. Сардиния). Помимо изделий, полученных от NASA, Италия применяла также ракеты собственного производства (на базе РДТТ фирмы Bombrini-Parodi-Delphino (BPD), основанной еще в 1913 г. для производства порохов, взрывчатых веществ и боеприпасов).

Последний старт «классической» Ariane 44L. 15 февраля 2003 г. (Фото Arianespace)

Итальянское правительство в 1959 г. впервые выделило средства для национальной программы космических исследований, что позволило образовать Центр аэрокосмических исследований CRA (Centro Ricerche Aerospaziali) в Римском университете и оборудовать базу на о. Сардиния для запуска зондирующих ракет на высоту до 960 км. Цель этих пусков: определение температуры и ветров в верхних слоях атмосферы посредством создания облака паров натрия.

Накопленный опыт позволил говорить о расширении работ. Через три года Римский университет заключил с NASA договор о сотрудничестве в программе, названной San Marco. Предусматривалось создание одноименного итальянского ИСЗ и его запуск с помощью американской ракеты-носителя.

Спутник San Marco 1 на последней ступени РН Scout (справа) и общий вид итальянского морского космодрома с подготовленным к старту носителем (Фото John Ives и John Raymont)

Поскольку база на Сардинии не позволяла осуществлять запуски крупных ракет из-за высокой плотности населения и большого количества морских и воздушных трасс в этом районе, группа специалистов во главе с Луиджи Брольо (Luigi Broglio), известным в итальянской прессе как «наш фон Браун», высказала идею разместить стартовые сооружения для американской РН Scout на платформах в Индийском океане. Идея стала столь популярна в Италии, что ее даже благословил римский папа Павел VI как «пример международного сотрудничества ради прогресса науки».

Итальянский морской космодром «Сан-Марко» (San Marco) был сооружен в бухте Нгвана в 5 км от побережья Кении. Состоит из двух платформ — «Сан-Марко» и «Санта-Рита», расположенных на расстоянии около 500 м одна от другой, приводимых в стартовое положение с помощью выдвижных стальных опор на морское дно и связанных кабелем. Платформа «Сан-Марко» (длина 90 м) включает ПУ и монтажно-испытатель-ный ангар для сборки РН. «Санта-Рита» переоборудована из платформы для бурения нефтяных скважин. На ней размещен пункт управления запуском и оборудование для слежения за полетом РН.

На первом этапе программы, в апреле и августе 1963 г., с американского полигона на о. Уоллопс двумя ракетами Shotput были выведены на суборбитальную траекторию прототипы итальянского спутника. Тогда же платформа «Санта-Рита» прибыла из Италии к африканскому побережью. Во время предварительных испытаний, в марте и апреле 1964 г., с нее были запущены три зондирующие ракеты Nike Apache.

Следующим этапом программы стал запуск первого итальянского спутника San Marco 1 с о. Уоллопс 15 декабря 1964 г.

Платформа «Сан-Марко» с сооружениями, необходимыми для сборки и запуска РН Scout, была готова в 1966 г. На третьем этапе с нее 26 апреля 1967 г. успешно стартовал «рабочий» спутник San Marco 2. Через три года Explorer 42, названный «Ухуру» (Uhuru), стал первым американским ИСЗ, запущенным иностранной стартовой командой. Всего же с космодрома «Сан-Марко» на орбиту выведены девять КА (4 итальянских, 4 американских и 1 британский). Морской космодром применялся также при пусках зондирующих ракет для экспериментов по итальянским и американским программам.

С 1988 г., после вывода ракеты Scout из эксплуатации, комплекс «Сан-Марко» не используется, хотя основные его системы сертифицированы до 2014 г. Итальянское космическое агентство ASI ведет переговоры о пусках с платформы российского носителя «Старт-1».

Спутники San Marco массой 113–274 кг предназначались для исследования атмосферы и ионосферы в экваториальной зоне. КА имели сферическую форму и состояли из двух концентрических оболочек — легкой внешней и сравнительно тяжелой внутренней, скрепленных эластичными связями. Во внутренней оболочке размещались контейнеры с тензометрами, электроникой и батареями электропитания. Аэродинамическое торможение — и, соответственно, смещение внешней оболочки относительно внутренней — позволяло измерять плотность верхней атмосферы.

Стабилизация ИСЗ — вращением. Для определения пространственной ориентации служили 6 солнечных датчиков. Два телеметрических передатчика работали на частоте 136,74 МГц, командный приемник — на частоте 149,52 МГц. К корпусу спутника крепились четыре штыревые (0,48 м) и две развертываемые (2,54 м) антенны.

Итальянский спутник STV, созданный в рамках ESRO-ELDO для контроля бортовых систем РН и приобретения опыта траекторных измерений западноевропейскими станциями слежения, «участвовал» в летных испытаниях ракеты Europa. К сожалению, ни в одном из пусков аппарат на орбиту не вышел: во всех случаях подводил носитель.

Таким образом, Италия имела потенциал, чтобы войти в «космический клуб»: обладала собственным космодромом и спутниками. Оставалось создать национальный носитель.

В 1977 г. совместная группа специалистов Римского университета и проекта San Marco предложила разработать улучшенный вариант знакомой им РН Scout.

Наиболее мощный на тот момент Scout F1, который мог вывести с платформы «Сан-Марко» спутник массой около 200 кг на орбиту высотой 550 км, включал четыре твердотопливных ступени (Algol IIIA, Castor IIА, Antares IIВ и Altair IIIA), имел длину 22 м и массу 21 т. В варианте G1 (первый полет в 1979 г.) Antares IIВ был заменен на Antares IIIA, что позволило увеличить массу ПГ до 220 кг.

Легкая четырехступенчатая РН Scout (США), на базе которой разрабатывался итальянский носитель (Фото NASA)

По проекту San Marco Scout вокруг штатной первой ступени предстояло смонтировать ускоритель Santa Rita — связку из четырех двигателей Algol IIIA — и демонтировать четвертую ступень. Ракета могла бы выводить ПГ массой почти 600 кг на орбиту высотой 550 км. А в пятиступенчатом варианте (еще один Altair IIIA в качестве пятой ступени) РН могла доставить 120 кг на переходную к геостационарной орбиту.

С начала 1980-х годов компания BPD вела самостоятельное исследование возможности создания легкого носителя, используя доступные РДТТ, в том числе навесные стартовые ускорители РН Ariane 3 и 4, которые находились в разработке, и двигатель ракеты Alfa (проект отменен в 1977 г.). Рассмотрев различные конфигурации, разработчики остановились в 1986 г. на концепции четырехступенчатой РН, условно названной SB7 (Solid Booster 7). Ее первая ступень — четыре стартовых ускорителя от Ariane 4 — окружали вторую ступень (один ускоритель Ariane 4); третья ступень — ускоритель от Ariane 3. Четвертой ступенью служил двигатель IRIS, первоначально задуманный как разгонный блок при запуске итальянских спутников на шаттле. SB7 был способен выводить ПГ массой до 500 кг на орбиту высотой 500 км с платформы San Marco. РН имела высоту 23 м и стартовую массу около 50 т.

В 1987 г. два проекта были объединены, и фирмы SNIA-BPD (Италия) и LTV (США) начали совместное изучение РН под названием Scout-Eagle, с грузоподъемностью вдвое больше стандартного «Скаута», но за деньги, составляющие 150 % стоимости американского носителя. К штатной легкой ракете добавлялась «навесная» первая ступень — два стартовых твердотопливных ускорителя от Ariane 3. Четвертая ступень заменялась европейским апогейным РДТТ Mage 2.

Через год проект был переименован в Scout 2. Предполагалось его задействование в программе германо-итальянских баллистических капсул ТО PAS, проектируемых для возврата с орбиты результаты европейских экспериментов по микрогравитации.

К 1990 г. итальянское правительство одобрило проект и финансировало модернизацию платформы San Marco и разработку носителя Scout 2. Кроме того, предполагалось дооборудовать полигон в Кении новыми радиолокационными станциями слежения, приема телеметрии и выдачи команд, а также создать спасаемую беспилотную капсулу Carina (Capsula di Rientro Non Abitata).

Пуск «полумакетной» ракеты Zefiro (Фото ASI)

Следует отметить, агентство ASI попыталось уменьшить свою зависимость от США и вновь вернулось к варианту BPD, который базировался преимущественно на национальных технологиях. 19 марта 1992 г. с полигона Сальто-ди-Квирра (Salto di Quirra) впервые стартовала (хотя и не совсем успешно) экспериментальная ракета Zefiro, которая могла бы стать первой ступенью новой итальянской РН. Она включала ускоритель от Ariane 4 с качающимся соплом и два макета навесных «бустеров». Во второй половине 1993 г. программа Scout 2 была закрыта, и принято решение сконцентрироваться на национальном проекте.

Запуск РН Vega в представлении художника (Рисунок Arianespace)

Но с «чистым» Zefiro ничего не получилось — международный рынок запусков итальянцев не ждал.

Тогда агентство ASI выдвинуло новую концепцию: «легкая» («малая») РН должна разрабатываться как системное дополнение к «тяжелой» Ariane 5. Предварительные проработки завершились предложением от февраля 1998 г. создать новую общеевропейскую РН Vega («Вега»). В работах предполагалось участие основных стран-членов ЕКА.

С точки зрения размерности, «Вегу» никак нельзя назвать «малой»: носитель имеет высоту 30 м, диаметр 3 м и сможет выводить на околополярную орбиту высотой 700 км ПГ массой не менее 1,5 т. Запуски «Веги» планируются из Куру: отсюда с 2008 г. наряду с «легкой» РН будут летать «тяжелая» Ariane 5 и «средний» «Союз-СТ», который создается по заказу компании Arianespace в России.

Программа Vega была официально принята Европейским космическим агентством в июне 1998 г. На встрече в Брюсселе в мае 1999 г. возникли разногласия среди государств — членов ЕКА относительно их участия в программе. Поиск приемлемого компромисса, в том числе оптимизация проектных характеристик РН, завершился в декабре 2000 г. Было признано целесообразным, чтобы «проект Vega прокладывал путь будущим прикладным программам РН среднего размера, дополняющим Ariane 5, и новому поколению стартовых ускорителей непосредственно для Ariane 5».

Конструкция «Веги» включала новую твердотопливную первую ступень P80FW, вторую и третью твердотопливные ступени на базе Zefiro 23 и Zefiro 9 соответственно и жидкостный верхний модуль AVUM.

Семь стран согласились участвовать в проекте с финансовым объемом 335 млн евро: Италия, Франция, Испания, Бельгия, Нидерланды, Швейцария и Швеция. Параллельно была одобрена разработка двигателя Р80FW (бюджет 123 млн евро).

Для Испании «дорога в космос» началась с сооружения станций слежения за КА, а также станций спутниковой связи… — американских (из них самая крупная, оснащенная антенной диаметром 64 м, расположена близ Мадрида).

Рисунок INTA

15 ноября 1974 г. на американской РН Delta вместе с метеоспутником NOAA-4 и радиолюбительским OSCAR-7 на околополярную орбиту стартовал первый испанский национальный спутник Intasat, предназначенный для исследования ионосферы.

В 1992 г. испанский Национальный институт аэрокосмической технологии INTA объявил о планах разработки малой твердотопливной РН Capricornio («Козерог»; ПГ — до 100 кг на полярную орбиту высотой около 600 км). При этом INTA предполагал изготовить самостоятельно лишь вторую ступень (на базе метеоракеты Argo), а первую приобрести за границей. Третья ступень могла быть как иностранной, так и отечественной.

«Ракеты нет, а спутник выжил»: Nanosat 01 (Фото INTA)

По первоначальным планам, для первой ступени «Козерога» рассматривался РДТТ, созданный в рамках проекта аргентино-египетской (с участием также Ирака) баллистической ракеты Condor-2. Когда программа была свернута под давлением США, в Аргентине, которая продолжила данную разработку в ранге космической РН, имелось до 30 двигателей нужной размерности.

Пуски испанской РН предполагалось проводить сначала из местечка Эль-Араносилло (El Aranosillo) на атлантическом побережье страны, а затем — со стартового комплекса Исла-де-Эль-Хьерро (Isla de El Hiero) на Канарских о-вах.

Чтобы смягчить «антиракетный прессинг» США, институт INTA объявил об отказе от варианта Condor-2 и в июне 1997 г. заключил контракт с американской корпорацией Thiokol на поставку РДТТ Castor IVB (в качестве первой ступени) для двух первых пусков своей РН в 1999–2000 гг. Применение более слабого двигателя привело к снижению массы ПГ: Capricornio[22] мог теперь вывести лишь 50 кг на солнечно-синхронную орбиту высотой около 700 км. Кроме того, полностью зависимый от поставок из США, носитель не мог считаться национальным.

Для первого пуска «Козерога» Политехнический университет Мадрида UPM (Universidad Politecnica de Madrid) при технической поддержке INTA начал разработку двух микроспутников. Первый, получивший название Nanosat, предназначался для отработки системы пакетной связи между полярными антарктическими станциями и Испанией. Второй (Venus) — совместная разработка с рядом университетов Мексики и Аргентины для приобретения студентами опыта создания спутников и управления ими.

Однако необходимого финансирования (в объеме 32 млн $) на создание Capricornio испанское правительство не выделило[23]. INTA надеялся, что Европа примет разработку в качестве РН легкого класса. Но ЕКА отдало предпочтение итальянскому проекту Vega. В этой связи в 2000 г. работы по РН Capricornio были прекращены, а INTA решил участвовать в программе Vega, предложив свои технологии в области твердотопливных двигателей.

ПГ, планировавшийся для «Козерога», не «умер» вместе с РН. Аппарат Nanosat 01 был создан INTA при участии испанского Центра материаловедения CSIC, университета UPM, компаний A.D.Telecom и TTI. Он выполнен в виде двух шестиугольных призм, сопряженных основаниями. Панели арсенид-галлиевых СБ смонтированы на всех боковых гранях КА.

Nanosat 01 был запущен 18 декабря 2004 г. на РН Ariane 5 вместе с целой кучей французских военных спутников (КА видовой разведки Helios 2A, четырьмя микроспутниками радиоэлектронной разведки Essaim и экспериментальным ИСЗ Parasol). По словам руководителя проекта в INTA Хосе Торреса (Jose Tores), «успех с запуском Nanosat 01 является стимулом для работы над новыми проектами».

Сегмент малых научных и технологических ИСЗ — это, пожалуй, все, что осталось от весьма амбициозной национальной программы испанцев. Увы…

Загрузка...