Фактор везения и фаворитизм: неожиданные подробности второго пуска ракеты Vulcan
На прошлой неделе, 4 октября, ракета-носитель Vulcan Centaur компании United Launch Alliance (ULA) отправилась в свой второй полет. Запуск был признан успешным, но сопровождался аномалией, которая осталась незамеченной для большинства СМИ. В то же время она едва не стала причиной крупной аварии. Неожиданные детали второго старта ракеты — в нашем разборе.
Как проходил полет
Вторая сертификационная миссия Cert-2 (Certification 2) нового носителя началась со стартового комплекса SLC-41 базы Космических сил США на мысе Канаверал во Флориде. Целью полета, как следует из названия, была сертификация средства выведения для проведения военных миссий: прежде чем полагаться на новую ракету, Пентагон требует выполнить как минимум два ее пуска без происшествий. Однако в данном случае не обошлось без инцидента: через 37 секунд после взлета у одного из двух стартовых твердотопливных ускорителей оторвалось сопло.
Ракета продолжала подниматься, хотя наземные камеры слежения регистрировали явную асимметрию: из-за отсутствия сопла продукты неполного сгорания одного ускорителя некоторые время создавали более широкий выхлоп. После окончания работы SRB (Solid Rocket Boosters) не отделились через 108 секунд после старта (в Т + 1 минуту 48 секунд), как планировалось, а оставались прикрепленными к первой ступени до момента Т + 2 минуты 9 секунд, то есть почти на 20 секунд дольше. Неравномерность тяги успешно компенсировали кислородно-метановые двигатели BE-4 первой ступени.
ULA не уточнил причину такой задержки, поскольку предполагалось, что отделение было автоматической процедурой, обеспечивающей падение отработавших ускорителей в строго отведенном районе. По-видимому, из-за отрыва сопла SRB-1 тяговооруженность ракеты уменьшилась, и траектория выведения исказилась. Проблема с ускорителем привела к изменению циклограммы остальной части выведения.
Команда на отключение двигателей BE-4 и отделение первой ступени прошла в Т + 5 минут 11 секунд, то есть на шесть секунд позже планового времени. Аналогичным образом два кислородно-водородных двигателя RL10C-1-1A второй ступени Centaur V проработали дольше времени и впервые выключились в Т + 16 минут 14 секунд, с задержкой в 20 секунд по сравнению с планом.
Анализируя циклограмму, независимые наблюдатели подчеркивают, что, возможно, задержка в разделении ступеней была нормальной — всегда есть какое-то отклонение от плана, и компенсация недобора скорости и высоты легла исключительно на вторую ступень; это можно будет узнать только по окончании расследования аномалии.
На орбите второе включение и второе выключение ступени Centaur V также прошли с задержками, хотя и с меньшими (всего шесть секунд). Как ни странно, второе включение имело меньшую продолжительность, возможно, из-за меньшего количества топлива, оставшегося в баках ступени после первого включения.
Реакция ULA
Все нестыковки реального времени работы ступеней с официально опубликованной циклограммой полета альянс ULA сразу после пуска не подтвердил, ссылаясь на выполнение всех задач миссии: выход на орбиту состоялся, ступень Centaur V смогла провести испытания на повторное включение и маневры в космосе, что является фундаментальным требованием для сертификации. Но совершенно не ясно, в какой степени были израсходованы резервы топлива.
Отвечая на вопросы журналистов, генеральный директор ULA Тори Бруно преуменьшил значение проблемы и заверил, что выведение на орбиту было «абсолютно точным». «Vulcan обеспечивает высокие характеристики и большую доступность, продолжая обеспечивать непревзойденную надежность и точность выхода на орбиту для всех наших клиентов на рынках национальной безопасности, гражданского и коммерческого назначения», — сказал он.
При этом в эту миссию должен был отправиться первый образец грузового мини-шаттла Dream Chaser, но задержки с его испытаниями вынудили ULA запустить ракету с «имитатором массы» (отличный аэрокосмический эвфемизм для слова «болванка»), снабженным разнообразным инструментарием. В этой миссии без реальной полезной нагрузки и с большим запасом топлива дефицит тяги, возможно, не имел заметных негативных последствий.
С одной стороны, Vulcan продемонстрировала поразительную надежность — не все ракеты-носители могут пережить в полете отрыв сопла ускорителя и при этом успешно выйти на орбиту. С другой — остается вопрос: что произошло бы, если бы под головным обтекателем стоял дорогущий спутник-шпион Пентагона или тяжелый геостационарный аппарат связи?
Запятнанная репутация
В любом случае инцидент уже запятнал недолгую историю носителя Vulcan — Centaur, особенно после безупречного первого полета 8 января (тогда автоматический зонд Peregrine не смог достичь Луны, но по причинам, не зависящим от ракеты). Сейчас полет состоялся в конфигурации VC2S, как и в январе, то есть с двумя стартовыми твердотопливными ускорителями SRB и коротким головным обтекателем S длиной 15,5 м. Первая ступень носителя может нести два, четыре или шесть ускорителей SRB (Solid Rocket Boosters) производства компании Northrop Grumman, либо не нести их совсем. Каждый ускоритель оснащен твердотопливным двигателем GEM-63XL тягой 2.04 мН (около 200 тс). В этих первых двух миссиях ускорителей два — это цифра «2» в конфигурации VC2S.
До скорого дебюта тяжелого носителя New Glenn фирмы Blue Origin ракета Vulcan является единственной мощной альтернативой практической монополии Falcon 9 и Falcon Heavy от SpaceX. Кислородно-метановые двигатели BE-4, общие для ракет New Glenn и Vulcan, в очередной раз отлично показали себя, что, несомненно, проложит путь для нового средства выведения, разрабатываемого компанией Джеффа Безоса.
По-прежнему парадоксальная ситуация: ракета с двигателями BE-4 уже выполнила две орбитальные миссии, в то время как широко разрекламированный Starship, оснащенный сверхмощными метановыми «рэпторами», технически еще не вышел на полную орбиту. Но до тех пор, пока New Glenn не взлетел, а Starship не вышел на рабочую орбиту, Vulcan остается единственной метановой ракетой-носителем, эксплуатируемой в США (в мире пока есть только еще одна метановая ракета — это «Чжуцюэ-2» от китайской компании LandSpace).
Vulcan заменит носители Atlas V и Delta IV альянса ULA. Последняя уже выведена из эксплуатации, но в планах еще стоят 15 пусков Atlas V — для выведения пилотируемого корабля Starliner (шести миссий, хотя у наблюдателей уже есть сомнения в судьбе аппарата), запуска спутников Kuiper компании Amazon (восемь миссий), а также геостационарного связного «комбайна». Цена пуска ракеты Vulcan в легкой конфигурации неизвестна, но в ULA говорят, что она «меньше $100 миллионов».
Спешка со скорейшей сертификацией носителя, из-за которой компания решила не дожидаться готовности Dream Chaser, связана с тем, что ULA хочет в ближайшие месяцы запустить два военных аппарата USSF-106 и USSF-87. Теперь посмотрим, не приведет ли аномалия к дальнейшим задержкам или пересмотру требований со стороны военных (например, о проведении дополнительной сертификационной миссии). На данный момент FAA заявило, что расследования полета не будет.
Говоря об октябрьском пуске, наблюдатели подчеркивают фактор везения, поскольку отрыв сопла происходит не так часто — обычно твердотопливная ракета, отказывая, взрывается… Аварии или неисправности в ускорителях привели к гибели шаттла Challenger в феврале 1986 года и к взрывам ракет Titan 34D и Titan 4A в апреле 1986, августе 1993 года и в августе 1998 года. В январе 1997 года из-за трещины в ускорителе взорвалась ракета Delta 2. Все они несли очень дорогой и тяжелый военный груз.
К слову, у чаще всего используемого ныне Falcon 9 ускорителей нет, но FAA очень тщательно следит за его полетами, останавливая пуски при малейшем подозрении. Тот факт, что управление не стало проводить расследования «аномалии» при втором пуске «Вулкана», является показателем явного фаворитизма к «заслуженному» альянсу двух аэрокосмических гигантов — Boeing и Lockheed Martin.