Полигоны Флориды
2-09-2017, 08:19. Разместил: Редакция ОКО ПЛАНЕТЫ
Полигоны Флориды (часть 1)
10 мая 1946 года на полигоне «Уайт Сэндс» в штате Нью-Мексико состоялся первый успешный в США запуск баллистической ракеты V-2. В дальнейшем здесь испытывались многочисленные образцы ракетной техники, но в силу географического расположения полигона «Уайт Сэндс» осуществлять отсюда испытательные пуски баллистических ракет большой дальности было небезопасно. Траектории полёта ракет, стартовавших в Нью-Мексико, проходили над густозаселёнными районами, и в случае неизбежных в ходе испытательного процесса аварийных ситуаций, падения ракет или их обломков могло привести к большим жертвам и разрушениям. После того как ракета V-2, запущенная в «Белых песках», отклонилась от заданной траектории и упала на территории Мексики, стало совершенно ясно, что для дальнобойных баллистических ракет необходима другая испытательная площадка.
В 1949 году президент Гарри Трумэн подписал распоряжение о создании на основе базы ВМС Banana River на мысе Канаверал «Объединенного полигона дальнего действия». Это место на восточном побережье США как нельзя лучше подходило для испытаний ракет-носителей и межконтинентальных баллистических ракет. Относительная близость стартовых площадок к экватору позволяла выводить в космос большие нагрузки, а океанские просторы к востоку от полигона гарантировали безопасность населения.
Авиабаза Banana River Naval была основана 1 октября 1940 года, после того как руководство ВМС США решило, что необходимо организовать патрулирование прибрежных вод на юго-востоке страны. Для этого использовались гидропланы Consolidated PBY Catalina, Martin PBM Mariner и Vought OS2U Kingfisher.
Поплавковый гидросамолёт OS2U Kingfisher
В 1943 году неподалёку от побережья построили взлётно-посадочные полосы и здесь разместили несколько эскадрилий торпедоносцев Grumman TBF Avenger. Помимо патрульных противолодочных полётов, на авиабазе велось обучение пилотов и штурманов морской авиации. В 1944 году в «Банана-Ривер» проходило службу свыше 2800 военных, и базировалось 278 самолётов.
Аэрофотоснимок Banana River Naval, сделанный в 1944 году
После окончания Второй мировой необходимость в постоянных патрульных полётах отпала, персонал и техника базы подверглись сокращению. Некоторое время оставшиеся гидросамолёты использовались в поисково-спасательных целях. В 1948 авиабазу морской авиации сначала законсервировали, а в 1949 году передали ВВС. Чтобы разделить функции основанного неподалёку ракетного полигона и авиабазы, её в 1950 году переименовали в Air Force Base Patrick - в честь генерал-майора Мейсона Патрика - первого командующего армейской авиацией США.
Взлётно-посадочная полоса авиабазы «Патрик» использовалась для обеспечения жизнедеятельности созданного во Флориде ракетного полигона. Сюда доставляли по воздуху необходимые грузы и оборудование. После начала реализации космической программы Patrick AFB стал самой посещаемой высокопоставленными лицами американской авиабазой.
Помимо транспортного обслуживания здесь размещен штаб 45-го Космического авиакрыла, которое руководит всеми запусками, осуществляемыми на мысе Канаверал в интересах военных, НАСА и Европейского космического агентства. Центр прикладных технологий ВВС, командование которого также находится на авиабазе «Патрик», занимается обнаружением событий, связанных с ядерными объектами по всему миру. В интересах центра работает сеть сейсмических и гидроакустических датчиков и разведывательные спутники. На стоянках Patrick AFB базируется авиатехника 920-й эскадрильи. Это подразделение ВВС США, оснащённое самолётами HC-130P / N и вертолётами HH-60G в прошлом отвечало за спасение экипажей «Шаттлов». Сейчас 920-я эскадрилья привлекается к патрульным и спасательным операциям на море и занимается транспортными перевозками.
Строительство стартовых площадок на ракетном полигоне, расположенном в 20 км к северу от ВПП авиабазы «Патрик» на острове Мэррит, связанном с материком дамбой и мостом, началось в конце 1949 года. 24 июля 1950 года с полигона во Флориде состоялся первый запуск исследовательской двухступенчатой ракеты Bumper V-2, которая представляла собой конгломерат немецкой V-2 и американской WAC Corporal.
Запуск двухступенчатой ракеты Bumper V-2
В конце 40-х годов было ясно, что германская жидкостная ракета V-2 не имеет никаких перспектив практического использования в военных целях. Но американским конструкторам требовался экспериментальный материал для отработки разделения ступеней ракет и взаимодействия органов управления на больших скоростях в разряженной атмосфере. Во время двух запусков Bumper V-2, осуществлённых 24 и 29 июля второй ступени ракеты, удалось достичь высоты 320 км.
В 1951 году объект во Флориде стал именоваться Range Eastern Test – «Восточный ракетный полигон». В начале 50-х в США начались испытания суборбитальных ракет серии Viking. После того как в СССР 4 октября 1957 года был запущен первый искусственный спутник земли, американцы 6 декабря 1957 года попытались повторить это достижение с помощью трёхступенчатой ракеты-носителя Vanguard TV3, в которой использовались технические решения, отработанные в «Викингах».
Взрыв ракеты-носителя Vanguard TV3
При большом скоплении публики и репортеров ракета взорвалась на стартовой площадке. Спутник с работающим радиопередатчиком был в последствии обнаружен неподалёку.
Первый американский ИСЗ Explorer-I 1 февраля 1958 года на околоземную орбиту вывела ракета-носитель Jupiter-C, стартовавшая с площадки LC-26A на мысе Канаверал.
Jupiter-C на стартовой площадке на мысе Канаверал
Помимо исследовательских космических программ на «Восточном ракетном полигоне» испытывались баллистические ракеты средней дальности, баллистические ракеты подводных лодок и межконтинентальные баллистические ракеты: PGM-11 Redstone, PGM-17 Thor, PGM-19 Jupiter, UGM-27 Polaris, MGM-31 Pershing, Atlas, Titan и LGM-30 Minuteman. После основания в 1958 году НАСА военные расчёты со стартовых позиций «Восточного ракетного полигона» запускали РН Delta, созданные на базе БРСД PGM-17 Thor.
Вообще, как для США, так и для СССР на первом этапе освоения космоса было свойственно использование созданных в военных целях баллистических ракет. Можно напомнить, что королевская «семёрка», доставившая на околоземную орбиту первый ИСЗ, изначально создавалась как МБР. Американцы в свою очередь для отправки грузов в космос очень активно использовали переделанные МБР Titan и Atlas, в том числе и для ранних пилотируемых программам Mercury и Gemini.
Первоначально в программе «Меркурий» использовалась модифицированная ракета-носитель, созданная на базе БРСД Redstone. Как и в боевом варианте, двигатели ракеты массой около 30 000 кг работали на спирте и жидком кислороде.
Старт ракеты-носителя Mercury-Redstone 5 мая 1961года с астронавтом Аланом Шепардом
Но из-за недостаточной мощности ракеты носителя Mercury-Redstone на ней были возможны только суборбитальные полёты. Поэтому для вывода капсулы с астронавтом на околоземную орбиту использовали более тяжелую РН Mercury-Atlas (Atlas LV-3B) весом около 120 000 кг.
Выбор в качестве средства доставки на орбиту ракеты-носителя, созданного на базе МБР Atlas SM-65D, был вполне логичным шагом. Двигатели двухступенчатой ракеты, работавшей на керосине и жидком кислороде, могли доставить в космос нагрузку массой 1300 кг.
Старт ракеты-носителя Mercury-Atlas 20 февраля 1962 года с астронавтом Джоном Гленом
Практическая реализация проекта «Джемини» началась в 1961 году. Целью проекта являлось создание космического корабля с экипажем 2-3 человека, способного находиться в космосе до двух недель. В качестве ракеты-носителя выбрали МБР Titan II со стартовой массой 154 000 кг и двигателями, работавшими на гидразине и четырёхокиси азота. Всего в рамках программы «Джемени» было два беспилотных и 10 пилотируемых стартов.
После того как пилотируемые старты перенесли на гражданский «Космодром Кеннеди», приоритет в деле доставки беспилотных аппаратов в космос был отдан ракетам семейства «Титан».
Ракета-носитель Titan IV на стартовой позиции № 40
Использование ракет-носителей Titan III и Titan IV, созданных на базе МБР, во Флориде продолжалось до октября 2005 года. В конструкцию РН Titan IV для повышения грузоподъёмности вошли два твердотопливных ускорителя. С помощью «Титанов» на орбиту выводились главным образом космические аппараты военного назначения. Хотя были и исключения: так, в октябре 1997 с SLC-40 успешно стартовала ракета, запустившая межпланетный аппарат «Кассини» к Сатурну. Недостатком носителей семейства «Титан» было использование в их двигателях токсичного топлива и крайне едкого воспламеняющего горючие вещества окислителя. От Titan IV отказались после появления ракет Atlas V и Delta IV.
Летом 1962 года во Флориде функционировало уже 8 пусковых комплексов. В общей сложности на мысе Канаверал построили 28 стартовых площадок. Сейчас на территории «Восточного ракетного полигона» в рабочем состоянии поддерживаются четыре площадки, ещё две позиции активны на территории «Космического центра имени Кеннеди». До недавнего времени со стартовых площадок во Флориде стартовали ракеты Delta II, Delta IV, Falcon 9 и Atlas V.
Схема расположения стартовых площадок на мысе Канаверал, красным цветом обозначены активные стартовые позиции
25 апреля 2007 года ВВС США сдали стартовую площадку SLC-40 в аренду компании SpaceX. После чего она была переоборудована для запуска Falcon 9. «Фалкон 9» представляет собой двухступенчатую ракету-носитель, двигатели которой работают на жидком кислороде и керосине. Ракета со стартовой массой 549 000 кг способна вывести на околоземную орбиту нагрузку массой 22 000 кг.
Спутниковый снимок Google Earth: Falcon 9 на стартовой площадке SLC-40
Первый полёт «Фалкон 9» запланировали на вторую половину 2008 года, но он неоднократно переносился по причине огромного количества недочетов, которые предстояло устранить в ходе подготовки к запуску. Только в начале 2009 года РН «Фалькон 9» впервые установили в вертикальное положение на стартовой площадке SLC-40.
Старт «Фалкон 9»
РН «Фалкон 9» создавали с расчётом на повторное использование. Во время первых запусков предусматривалась возможность возврата обеих ступеней с помощью парашютов.
Позже первую ступень модернизировали для её возврата и вертикального приземления на посадочную площадку или морскую платформу. Повторное использование второй ступени не предусмотрено, поскольку это существенно снизит вес выводимой полезной нагрузки.
1 сентября 2016 года ракета «Фалкон 9» взорвалась на старте. В результате взрыва и сильного пожара стартовый комплекс получил серьёзные повреждения и сейчас восстанавливается.
Ракета Falcon Heavy, ранее известная как Falcon 9 Heavy, является многоразовой ракетой тяжелого класса. Она представляет собой модификацию «Фалькон 9», оснащенную дополнительными бустерами, с двигателями, работающими на керосине и жидком кислороде. Благодаря увеличенной мощности ракета массой 1420700 кг должна вывести на орбиту груз 63800 кг. Первый Falcon Heavy ориентировочно планируется запустить в ноябре 2017 года. Как скоро это произойдет, зависит от хода ремонта стартовой площадки SLC-40.
Кроме сотрудничества с частными космическими компаниями с позиций «Восточного ракетного полигона» осуществляются регулярные запуски в интересах военного ведомства. Как правило, отсюда стартуют с носители с грузом в виде разведывательных и спутников связи.
Спутниковый снимок Google Earth: стартовая площадка SLC-41
22 апреля 2010 года состоялся первый успешный запуск беспилотного космического корабля многоразового использования Boeing X-37. Он был выведен на околоземную орбиту с помощью ракеты-носителя Atlas V, стартовавшей с площадки SLC-41. Судя по всему, запуск первой модели носил тестовый характер, и при этом не планировалось решение значимых прикладных задач. 16 июня 2012 года летательный аппарат приземлился на базе американских военно-воздушных сил Ванденберг в штате Калифорния, проведя 468 дней и 13 часов на орбите, облетев вокруг Земли более семи тысяч раз. После завершения первого полёта в теплозащиту космоплана внесли изменения.
Согласно заявлениям ВВС США, задачей аппарата X-37B во время второго полёта являлась отработка сенсорных приборов, систем обмена данными и управления. X-37 способен функционировать на высотах 200—750 км, может быстро менять орбиты, активно маневрировать в горизонтальной плоскости. На аппарате со взлётной массой 4989 кг, длиной 8,9 м, высотой 2,9 м и размахом крыла 4,5 м имеется грузовой отсек размером 2,1×1,2 м, куда может быть помещён груз массой 900 кг. Характеристики Х-37В позволяют выполнять разведывательные задачи, доставлять и возвращать небольшие грузы. Ряд экспертов склоняется к тому, что в грузовом отсеке космоплана возможна доставка на околоземную орбиту противоспутниковых перехватчиков.
7 мая 2017 года Х-37В после завершения четвёртой космической миссии, проведя на орбите 718 дней, совершил посадку на ВПП Космического центра Кеннеди. Это была первая посадка X-37B во Флориде. Ранее космоплан приземлялся на полосу авиабазы «Ванденберг» в штате Калифорния. Пятый запуск беспилотного космоплана намечен на сентябрь 2017 года. Согласно планам Космического командования США, вывод на орбиту Х-37В должен быть осуществлён с помощью РН «Фалькон 5».
В ходе подготовки к реализации американской лунной программы выяснилось, что требуются более крупные стартовые сооружения, чем те, что существовали на территории военного «Восточного ракетного полигона». По этой причине к северо-западу от стартовых столов на мысе Канаверал началось строительство Kennedy Space Center – «Космического центра Кеннеди». Возведение нового космодрома рядом с уже существующем испытательным ракетным полигоном, находящемуся под управлением военных, позволило значительно сэкономить финансовые ресурсы и использовать общую инфраструктуру.
После создания «Центра имени Кеннеди» стартовые комплексы и вспомогательные сооружения заняли территорию вдоль побережья площадью 570 кв. км - 55 км в длину и приблизительно 11 км в ширину. В лучшие времена на космодроме работало более 15 000 гражданских служащих и специалистов.
Для запуска тяжёлых носителей на новом гражданском космодроме началось строительство масштабного стартового комплекса № 39 (LC-39), состоящего из двух пусковых сооружений: 39A и 39B.
Спутниковый снимок Google Earth: пусковые сооружения стартового комплекса № 39
Особые требования предъявлялись к обеспечению мер безопасности. Так, резервуары с жидким водородом и кислородом разносились на расстояние не менее 2660 метров. Процессы заправки и подготовка к запуску максимально автоматизировались, для исключения «человеческого фактора» и минимизации рисков при нахождении персонала в опасной зоне. На каждой стартовой площадке было построено заглублённое на 12 метров железобетонное укрытие, оборудованное автономными системами жизнеобеспечения. Здесь в случае необходимости могли укрыться 20 человек.
Для доставки тяжелых ракет-носителей в вертикальном положении из ангара, где осуществлялась их сборка на стартовый стол, использовался уникальный гусеничный транспортер длиной 125 метров, передвигавшийся со скоростью 1,6 км/ч. Дистанция от сборочного ангара до стартовой позиции составляла 4,8-6,4 км.
Так как стартовые сооружения «Космодрома имени Кеннеди» изначально проектировались для осуществления пилотируемой космической программы и не отвлекались для испытательных стартов МБР и запусков спутников военного назначения, предстартовая подготовка здесь велась намного быстрей и тщательней. Не было необходимости выискивать «окна» в промежутках между военными стартами, как это было в ходе реализации программ «Меркурий» и «Джемени». После ввода в работу стартовой позиции № 39, пусковые комплексы № 34 и № 37 на территории «Восточного ракетного полигона», откуда стартовали ракеты-носители «Сатурн», дезактивировали.
Первый беспилотный испытательный запуск РН Saturn V с площадки № 39А состоялся 9 ноября 1967 года. В ходе этого испытательного пуска была подтверждена работоспособность ракеты-носителя и правильность предварительных расчётов.
Первый испытательный запуск Saturn V с площадки № 39А
В 1961 году космического агентства США НАСА начало реализацию программы Apollo, целью которой являлась высадка астронавтов на поверхности Луны. Для реализации этих амбициозных планов под руководством Вернера фон Брауна была создана трёхступенчатая сверхтяжелая ракета-носитель Saturn V.
Первая ступень «Сатурн-5» состояла из пяти кислородно-керосиновых, общей тягой 33 400 кН. Отработав 90 секунд, двигатели первой ступени разгоняли ракету до скорости 2,68 км/. Во второй ступени использовались пять кислородно-водородных двигателей, общей тягой 5115 кН. Вторая ступень работала приблизительно 350 секунд, разгоняя космический аппарат до 6,84 км/с и выводя его на высоту 185 км. В составе третьей ступени был один двигатель тягой 1000 кН. Третья ступень включалась после отделения второй ступени. Отработав 2,5 минуты, она поднимала корабль на земную орбиту, после чего включалась ещё раз примерно на 360 секунд и направляла корабль к Луне. «Сатурн-5» со стартовым весом около 2900 тонн на тот момент была самой тяжелой ракетой-носителем, способной вывести на низкую околоземную орбиту груз массой около 140 т, а для межпланетных миссий — около 65 т. Всего было запущено 13 ракет, из них 9 — к Луне. Согласно отчётам НАСА, все пуски признаны успешными.
Последний запуск «Сатурн-1Б» по программе «Союз-Аполлон»
Программа «Аполлон» оказалась весьма затратной, и годы её реализации стали «золотым временем» для американского космического агентства. Так, в 1966 году НАСА получило $ 4,5 млрд - около 0,5 процента ВВП США. Всего же, с 1964 по 1973 год, было выделено $ 6,5 млрд. В сегодняшних ценах приблизительная стоимость одного запуска «Сатурн-5» составляла $ 3,5 млрд. Одной из основных причин свёртывания удачно реализованной программы «Аполлон» была ее высокая стоимость. Последний старт РН Saturn IB, участвовавший в миссии «Союз-Аполлон», состоялся 15 июля 1975 года. Оставшиеся элементы двух ракет-носителей «Сатурн» ввиду чрезмерной затратности пусков не использовались и были утилизированы.
С целью удешевления доставки грузов на орбиту в США была запущена программа Space Shuttle. Для запуска космических челноков с космодрома на мысе Канаверал переоборудованию подверглась позиция LC-39А. В 2,5 км от сборочного ангара, возвели взлётно-посадочную полосу длиной около 5 км для доставки «Шаттлов» по воздуху. Также планировалась переделка стартовой площадки LC-39В, но это затянулось из-за бюджетных ограничений. Вторая позиция была готова только к 1986 году. Запущенный с ней многоразовый корабль «Челленджер» взорвался в воздухе. Последний запуск «космического челнока» «Дискавери», доставившего груз на МКС с позиции LC-39В, состоялся 9 декабря 2006 года. До 2009 года оборудование стартовой позиции поддерживалось в рабочем состоянии на случай необходимости экстренного запуска челнока. В 2009 году площадку № 39В переделали для испытаний носителя Ares IX. Ракета-носитель сверхтяжёлого класса разработана НАСА в рамках программы Constellation для вывода на околоземную орбиту тяжёлых грузов и пилотируемых полётов. Но у американцев с ракетами «Арес» дело не заладилось и в 2011 году программу свернули.
Старт Ares IX с площадки № 39В 28 октября 2009 года
После 2006 года использовалась только позиция LC-39А, откуда стартовали многоразовые космические корабли: «Дискавери», «Индевор» и «Атлантис». Последний запуск «Атлантиса» состоялся 8 июля 2011 года, многоразовый космический челнок доставил на МКС груз для обеспечения жизнедеятельности станции, а также магнитный альфа-спектрометр.
После отказа от программы «Созвездие» и вывода из эксплуатации всех «Шаттлов» будущее стартового комплекса № 39 оставалось неопределённым. После переговоров НАСА с частными космическими компаниями, в декабре 2013 года был заключён договор аренды с компанией SpaceX. В распоряжение Элона Маска сроком на 20 лет перешла позиция № 39А. Здесь предполагается запускать РН Falcon 9 и Falcon Heavy. Для этого стартовые сооружения перестроили, а рядом появился крытый ангар для горизонтальной сборки ракет.
Стартовые сооружения площадки LC-39В в настоящее время проходят реконструкцию. Для этого начиная с 2012 года предусмотрено выделение $ 89,2 млн. Согласно планам НАСА, отсюда будут запускаться РН сверхтяжелого класса к Марсу. Неподалёку от LC-39В в начале 2015 года началось строительство стартовой площадки LC-39В для ракет лёгкого класса семейства Minotaur. Эти твёрдотопливные ракеты массой около 80000 кг созданы на базе снятой с вооружения МБР LGM-118 Peacekeeper.
Космодром имени Кеннеди и «Восточный ракетный полигон» на мысе Канаверал расположены очень удачно и являются одним из наиболее удобных в США мест для ракетных пусков, поскольку отработавшие ступени ракет, запущенных в восточном направлении, падают в Атлантический океан. Однако расположение стартовых площадок во Флориде имеет свою оборотную сторону и связано с существенными природно-метеорологическими рисками, так как здесь достаточно часты штормы и ураганы. В прошлом здания, сооружения и инфраструктура пусковых комплексов неоднократно серьёзно повреждались ураганами, а запланированные запуски приходилось переносить. Во время прохождения урагана «Френсис» в сентябре 2004 года сооружениям Космического Центра Кеннеди был нанесён серьёзный ущерб. Со здания вертикальной сборки ветром была сорвана наружная обшивка и часть крыши общей площадью 3700 м², а внутренние помещения с ценным оборудованием оказались залиты водой.
В данный момент территория космодрома Кеннеди открыта для посетителей. Здесь имеется несколько музеев, открытых выставочных площадок и кинотеатров. По территории, закрытой для свободного посещения, организованы автобусные экскурсионные маршруты.
Автобусный тур стоимостью 40 долларов включает в себя: посещение стартовых площадок комплекса № 39, станций слежения и поездку в центр «Аполлон-Сатурн V». Огромный музей «Аполлон-Сатурн V» рассказывает об этапах освоения космоса и построен вокруг реконструированной ракеты-носителя «Сатурн-5». В музее есть ряд ценных экспонатов, таких как обитаемая капсула «Аполлон».
Нет никаких сомнений, что космодром на мысе Канаверал в ближайшем будущем останется крупнейшей стартовой площадкой в США. Именно отсюда намечено запускать экспедиции к Марсу. В то же время можно отметить, что НАСА утратило в США монополию на доставку грузов на орбиту. В данный момент большая часть пусковых комплексов во Флориде арендована частными космическими компаниями.
Продолжение следует…
Вернуться назад