Вега (англ. Vega; итал. Vettore Europeo di Generazione Avanzata) — европейская лёгкая четырёхступенчатая одноразовая ракета-носитель (РН), совместно разрабатываемая с 1998 года Европейским космическим агентством (ESA) и Итальянским космическим агентством (ASI). Ракета названа в честь второй ярчайшей звезды северного полушария.
Изначально проект «Вега» разрабатывался с начала 1990-х годов ASI, как замена РН «Скаут» производства НАСА. 27-28 ноября 2000 года проект «Вега» принят в программу РН «Ариан».
Италия является ведущим разработчиком проекта и отвечает за 65 % бюджета, другие участвующие страны — Франция (15 %), Испания (6 %), Бельгия (5,63 %), Нидерланды (3,5 %), Швейцария (1,34 %) и Швеция (0,8 %).[1]
Первый запуск ракеты состоялся 13 февраля 2012 года с космодрома Куру (Французская Гвиана)[2].
В последнее время наметилась необходимость вывода спутников массой от 300 до 2000 кг на полярные круговые низкие орбиты. Как правило, это низкобюджетные проекты исследовательских организаций и университетов по наблюдению земли в научных миссиях, а также разведывательные, научные и любительские спутники. РН такого класса присутствуют в линейке космических носителей разных стран, например, индийская «PSLV», российско-украинский «Днепр»[3] и российский «Рокот», американская «Таурус», китайская «Великий поход-2C»[4].
Полезная нагрузка РН «Вега» составляет 1500 кг на полярную орбиту высотой ~700 км. РН разработана для вывода полезной нагрузки на низкую опорную орбиту и солнечно-синхронную орбиту. В первом полёте РН лёгкого класса вывела основную полезную нагрузку — спутник «LARES» весом 400 кг на высоту 1450 км с наклоном орбиты 71,5o. В отличие от большинства одноклассных РН, «Вега» способна выводить сразу несколько космических аппаратов. Основные типы аппаратов, являющиеся потенциальной загрузкой:
Так как в настоящее время проект находится в стадии тестирования, ЕКА объявит о стоимости запуска исходя из результатов первого запуска. Однако сообщается, что удельная стоимость вывода каждого килограмма будет ниже конкурирующих носителей, так как «Вега» использует недорогие технологии, в частности полимерные материалы для корпуса ступеней, снижающих их стоимость и вес, и твёрдое топливо для первых трёх ступеней, снижающее стоимость хранения топлива, заправки и двигателя ступени[5]. Стоимость проекта составила 450 млн €[6].
Единственным оператором РН выступает Европейское космическое агентство.
С появлением РН «Вега» ЕКА получает в свою линейку носитель лёгкого класса и закрывает всю линейку РН всех классов[7]. К этой линейке относятся тяжелый «Ариан-5» и появившийся в распоряжении ЕКА средний российский носитель «Союз-СТ»[8]:
Потребовалось 25 лет разработки, нескольких отсрочек и более 700 млн €, чтобы европейская бюджетная РН «Вега» была окончательно готова к первому своему полёту.
РН «Вега» — самый маленький из 3 носителей ЕКА. Космическое агентство рассчитывает, что новая ракета сможет удовлетворить запросы рынка по запуску небольших научно-исследовательских спутников и сделает космические исследования доступными для университетской науки[10]. РН будет использоваться в основном для спутников, ведущих наблюдение за поверхностью Земли.
В дальнейшей перспективе планируется выполнить 5 запусков до 2016 года. Их оплатит ЕКА, спутники которого и будут основными грузами РН «Вега» в ближайшие годы. В космос отправятся «Sentinel-2,-3», «Proba-V» и «Aeolus», а также научный спутник для изучения гравитационных волн «LISA-Pathfinder». После 2016-го года ESA будет самостоятельно искать коммерческую нагрузку на рынке. В качестве потенциальных клиентов рассматриваются национальные космические агентства, университеты и коммерческие компании.
После удачного завершения первого запуска РН «Вега» будет выполнять 3—5 миссий в год, а ориентировочная стоимость запуска составит 4—5 миллионов долларов США[11][12].
В апреле 2012 года в США планируется запуск носителя подобного класса — РН «Антарес». «Антарес» (англ. Antares) — одноразовая ракета-носитель, разрабатываемая Orbital Sciences Corporation для запуска полезных грузов весом до 7 000 кг на низкую опорную орбиту[13]. До 12 декабря 2011 года проектируемая двухступенчатая ракета носила название «Таурус 2» (англ. Taurus II).[14] Первый пуск был запланирован на третий квартал 2011 года, позже был перенесен на февраль 2012, а затем на апрель 2012.[14][15]
Сравнение носителей «Вега» и «Антарес»:
Сравнение «Вега» и схожих действующих носителей:
В настоящий момент запуск ракеты планируется осуществлять с площадки ELV космодрома Куру (Французская Гвиана). ELV — Encemble de lancement Vega (с фр. — «Площадка для запуска Веги») была переоборудована из ELA-1 — старой площадки для запуска ракет «Европа», Ариан-2, Ариан-3. После постройки площадка называлась CECLES и использовалась для запуска РН «Европа-2». Первый запуск был осуществлен 5 ноября 1971 года и закончился неудачно, стартовая площадка была разрушена. В 1979 году площадку восстановили для запуска РН Ариан-1, а 24 декабря 1979 года состоялся первый успешный запуск. Площадку назвали ELA, сокращение от Encemble de lancement Ariane (с фр. — «Площадка для запуска Ариан»). 31 мая 1986 года был успешно произведён запуск РН Ариан-2, а 4 августа 1984 года был успешно произведён запуск РН Ариан-3. В 1988 году площадку переименовали в ELA-1, так как была введена в строй ELA-2 для Ариан-4. Эксплуатация Ариан-1 была прекращена 22 февраля 1986, Ариан-2 — 2 апреля 1989 года, Ариан-3 — 12 июля 1989 года. Площадка ELA-1 была разрушена, но в 2011 году восстановлена для проекта «Вега»[16][17][18].
Состоит из 4 ступеней, 3 из которых Zefiro-23, Zefiro-9, P80 оснащены твердотопливными двигателями, а четвёртая AVUM — ЖРД, топливом для которого служит несимметричный диметилгидразин с окислителем азотный тетраоксид. Технологии, используемые в Р80, в дальнейшем будут использованы для разработок РН «Ариан».
Первые три ступени и твёрдое топливо разработаны итальянской компанией «Avio». Каждый из трёх двигателей был дважды протестирован: для оценки конструкции и в окончательной полётной конфигурации. В будущем планируется использование Р80 в качестве второй ступени носителя РН «Ариан-5». В дальнейшем планируется увеличение полезной нагрузки на полярной орбите до 2 000 кг[19][20][21].
Представляет собой одноразовую четырёхступенчатую ракету-носитель лёгкого класса для беспилотных запусков. 3 из 4 ступеней оснащены твердотопливным ракетным двигателем, а четвёртая — некриогенным ЖРД закрытого цикла.
Первая ступень РН имеет длину 10,5 м, диаметр 3 м, масса топлива — 88 т, двигатель РДТТ, тяга 3040 кН, коэффициент расширения сопла 16, время работы 107 с. Изготовлена из углепластика с эпоксидной основой, сопло двигателя оснащено электроприводом отклонения. 30 ноября 2006 года было успешно завершено первое испытание. 4 декабря 2007 года успешно прошло второе испытание, в результате которого была достигнута тяга 190 тс при длительности работы 111 с, параметры работы двигателя находились в пределах заявленных[22][23].
Развитие двигателя Zefiro было инициировано компанией «Avio» и профинансировано как «Avio», так и ISA. Является второй ступенью РН «Вега». Изготовлена из углепластика с эпоксидной основой, сопло — из углеродного волокна с фенольной связкой, а вставка в критическом сечении сопла — из углерод-углеродного материала. Использование этих материалов обусловило как уменьшение веса конструкции, так и увеличение её прочности. Длина — 7,5 м, диаметр — 1,9 м, масса топлива — 23,9 т, тяга — 1 200 кН, коэффициент расширения сопла — 25, время работы 71,6 с. Первый успешный запуск был осуществлен 26 июня 2006 года в Сальто-ди-Квиро, Сардиния, Италия. Второй запуск 27 марта 2008 года был успешно завершен присвоением квалификации ступени ракеты-носителя[24][25].
Третья ступень РН имеет длину — 3,85 м, диаметр — 1,9 м, масса топлива — 10,1 т, тяга — 213 кН, коэффициент расширения сопла — 56, время работы 117 с. Первые испытания успешно были проведены 20 декабря 2005 года на полигоне Сальто-ди-Квиро, на юго-восточном побережье Сардинии, Италия. Второе испытание состоялось 28 марта 2007 года в Сальто-ди-Квиро. Однако на 35-й секунде работы двигателя произошло резкое падение внутреннего давления, приведшее к потере тяги. Это было вызвано конструкционными недостатками. 23 октября 2008 года были проведены успешные повторные испытания с модифицированным соплом, зарегистрированном как Zefiro-9A. 28 апреля 2009 года на полигоне Сальто-ди-Квиро были проведены окончательные огневые испытания с присвоением квалификации ступени РН Вега[26][27][28][29][30].
AVUM (англ. Attitude Vernier Upper Module) — четвёртая ступень РН «Вега». Длина — 1,74 м, диаметр — 1,9 м, масса топлива — 550 кг, тяга — 2,45 кН, Время работы — 315,2 с. Ступень оборудована двигателем и авионикой[31]. Оборудована маршевым некриогенным ЖРД с вытеснительной системой подачи РД-843 (разработан украинским КБ «Южное» и изготовлен на ПО «Южмаш»[32][32][33][34]), многократного включения. Горючее — несимметричный диметилгидразин, окислитель — азотный тетраоксид.
Vespa (англ. VEga Secondary Payload Adapter) — система разделения спутников, позволяет выводить полезную нагрузку на две разные орбиты. Она может нести основной спутник весом до 1 тонны и вторичную полезную нагрузку массой до 600 килограмм во внутреннем конусе, поверх которого размещается основная нагрузка. Является развитием системы разделения Syldа (фр. SYstème de Lancement Double Ariane), используемой с 1983 года. Спустя несколько минут после старта, на высоте около 120 километров обтекатель разделяется пиротехническим устройством на 2 части и превращается в космический мусор. По достижении установленных скорости, высоты и угла наклона производится выпуск первого спутника. После серии зажиганий, которыми управляет бортовой компьютер, распределительное устройство со вторым спутником выходит на следующую запланированную орбиту. По её достижении адаптер раскрывается для высвобождения оставшейся полезной нагрузки.[35]
Vega-C (англ. Vega Consolidated) — дальнейшее улучшение модельной линейки «Вега» с большей мощностью и гибкими вариантами конфигурации.[36] Разработка началась вскоре после встречи министров ESA в 2014 году, с целью соответствовать увеличившейся массе средних спутников и быть конкурентоспособными на фоне новых космических компаний.[37]
Новые версии позволят использовать различные стыковочные узлы и комбинации верхних ступеней, например, вывод двух спутников с помощью адаптера Vespa-C или одного большого и нескольких маленьких, благодаря модулям Vampire или SMSS, для их разведения по орбитам. Выведение на переходные орбиты станет возможным благодаря ступени VENUS (Electrical Nudge Upper Stage).
В свой первый полет новая ракета Vega-C стартовала с европейского космодрома Куру во Французской Гвиане в 15:13 по центральноевропейскому летнему времени/13:13 по всемирному координированному времени 13 июля 2022 года (10:13 по местному времени). Эта миссия длилась около 2 часов 15 минут. Разгонный блок AVUM+ вывел основную полезную нагрузку LARES-2 – научную миссию Итальянского Космического Агентства ASI – на запланированную орбиту. Шесть исследовательских спутников CubeSat из Франции, Италии и Словении были выведены на орбиту в качестве вторичной полезной нагрузки.[38]
Следующий запуск Vega-C состоявшийся 20 декабря 2022 года в 22:47 по местному времени во Французской Гвиане (02:47 CET/01:47 GMT 21 декабря) закончился неудачей. Причиной неудачного пуска ракеты стал сбой в работе двигателя. Немедленно была назначенна Независимая комиссия по расследованию, которая в ходе первичного исследования, проведенного сразу после запуска с использованием имеющихся полетных данных, подтвердила, что подсистемы пусковой установки реагировали на события так, как они были разработаны, и что причиной отказа была постепенная деградация сопла Zefiro 40 вследствии неожиданной чрезмерной термомеханической эрозии карбоновой втулки. Дополнительные исследования привели к выводу о том, что это, вероятно, было вызвано недостатком в однородности материала. Последующие запуски были отложены до устранения причин аварии.[39]
Одной из рекомендаций Независимой комиссии по расследованию было проведение дополнительной (дельта-)квалификации сопла с новым материалом вставки горловины Carbon-Carbon, отличным от того, который ранее использовался на Zefiro40 в ходе неудачногозапуска VV22. 28 июня 2023 года на испытательном стенде в Сальто-ди-Квирра в Италии состоялись статические огневые испытания модифицированного двигателя Zefiro40. Во время испытаний сопло двигателя получило значительные повреждения. Комиссия пришла к выводу, что в текущей конструкции сопла сочетание геометрии вставки горловины из углерод-углерода и различных термомеханических свойств нового материала вызвало прогрессирующее повреждение других смежных частей сопла и прогрессирующую деградацию, в конечном итоге приведшую к отказу сопла. Это явление не связано с тем, что наблюдалось на VV22 с предыдущим материалом углерод-углерод. Комиссия сформулировала ряд рекомендаций, включая необходимость улучшения конструкции сопла двигателя Zefiro40, калибровки численных моделей для прогнозирования поведения и проведения еще двух огневых испытаний. Ожидается, что Vega-C с внесёнными конструктивными изменения сопла Zefiro40 и после технической проверки, а также двух огневых испытаний, вернется в полет в четвертом квартале 2024 года[40].
Тем временем, еще один полет Vega состоится 4го сентября 2024 года[41].
Первый тест двигателя Zefiro-40 с улучшенной конструкцией втулки двигателя был успешно проведён главным подрядчиком Vega-C Avio 28го мая 2024 года[42].
Миссии с сохранением груза станут возможны на возвращаемом космическом самолёте Space Rider, который разрабатывается ЕКА. Первоначально запланированный на конец 2023 г.[43] первый полёт Space Rider был отложен до третьего квартала 2025 года[44].
Vega-E (англ. Vega Evolution) — следующий этап за Vega-C, в котором ступени Zefiro 9 (третья) и AVUM+ (четвёртая) заменяются на новую криогенную ступень на паре жидкий кислород / жидкий метан. Такая конструкция будет ещё более многовариантной, чем Vega-C, и сможет выводить несколько спутников на различные орбиты в едином запуске.[45]
В марте 2021 Avio завершала создание нового двигателя M10 для нового верхнего блока (в его создании, кроме Avio, до 2014 года принимало участие Конструкторское бюро химавтоматики из России).[46]
Квалификационные пуски M10 запланированы на 2024 год с последующим стартом Vega-E в 2025.[47]
Стартовый комплекс — ELV.
VERTA — англ. VEga Research and Technology Accompaniment.
Второй пассажир пуска — спутник дистанционного зондирования Земли Venµs, запускаемый в рамках европейской программы мониторинга Земли Copernicus. Этот спутник является совместным проектом французского и израильского космических агентств. Массой всего 264 кг, этот спутник проведёт два с половиной года на солнечно-синхронной орбите на высоте 720 км, занимаясь научной составляющей своей миссии. Каждые два дня Venµs будет проходить над одним и тем же местом Земли, делая снимки в 12 спектральных диапазонах при одном и том же солнечном освещении. Анализируя эти снимки, исследователи смогут оценивать состояние почвы, развитие растительности, выявлять заражение или загрязнение сельскохозяйственных угодий. Результаты наблюдений позволят учёным уточнить и проверить модели экологических систем
13 февраля 2012 года состоялся первый запуск с площадки ELV космодрома Куру.
Все выводимые космические аппараты имеют форм-фактор «CubeSat», за исключением «LARES» и «AlmaSAT-1». Первые венгерский, польский и румынский спутники. После этого полёта ЕКА планирует небольшой перерыв и второй полёт, а затем ещё четыре полёта по программе «VERTA».
{{cite news}}
|publisher=
|url=
|first=
|last=
Lokasi Pengunjung: 18.219.239.176