Запуск космического пространства национальной безопасности - National Security Space Launch

Дельта IV Тяжелый отрыв от SLC-6. Дельта IV была одной из ракет, разработанных в рамках первоначальной программы EELV.

Запуск космического пространства национальной безопасности (NSSL) - ранее Усовершенствованная расходуемая ракета-носитель (EELV) с 1994 по 2019 год - это программа Космические силы США (USSF), предназначенный для обеспечения доступа в космос для Министерство обороны США и другие Правительство США полезные нагрузки.

Создана в 1994 году как усовершенствованная одноразовая ракета-носитель. система запуска программы, первоначальная цель программы заключалась в том, чтобы сделать правительственные космические запуски более доступными и надежный, что привело к разработке Boeing Дельта IV и Lockheed Martin Атлас V Семьи EELV. По состоянию на 2019 год[неудачная проверка ] эти ракеты-носители[нужна цитата ] были основными способами запуска США военные спутники, вместе с Сокол 9 разработан SpaceX под НАСА с CRS программа.[неудачная проверка ][1][2]

1 марта 2019 года название программы было изменено с EELV на National Security Space Launch (NSSL), чтобы лучше отразить меняющийся характер контрактов на запуск.[согласно кому? ] в том числе выход на пенсию Программа Space Shuttle и включение многоразовых транспортных средств.[требуется разъяснение ]

Программа NSSL запускает самые ценные военные спутники страны; контракты на запуск более дешевых полезных нагрузок, таких как Программа космических испытаний, присуждаются по разным методикам.[3]

История

Первоначальные цели программы

USAF начали программу EELV в 1994 году после многих лет финансируемых государством исследований по усовершенствованию систем и архитектуры. Намерение состояло в том, чтобы заменить устаревшие автомобили, в том числе Дельта II, Атлас II, и Титан IV. EELV должны были снизить затраты за счет использования стандартных обтекателей, автомобили с жидким сердечником, разгонные ступени и твердотопливные ракетные ускорители. Шина стандартного интерфейса полезной нагрузки также была предложена как способ сэкономить деньги и повысить эффективность.

Снижение стоимости запусков и обеспечение доступа страны в космос были двумя основными целями программы космических запусков / EELV ВВС США.[4] Некоторые из причин, по которым гарантированный доступ к космосу является приоритетом для Соединенных Штатов, изложены в Национальной президентской директиве № 40, которая гласит:

Доступ в космос с помощью космических транспортных средств США необходим для:

  1. разместить в космосе важнейшие ресурсы и возможности правительства Соединенных Штатов;
  2. своевременно расширять возможности космического базирования в случае увеличения эксплуатационных потребностей или сводить к минимуму сбои из-за отказов спутников на орбите, неудачных запусков или преднамеренных действий против космических средств США;
  3. поддержка государственных и коммерческих полетов человека в космос.

Поэтому Соединенные Штаты должны поддерживать надежные, гибкие и устойчивые космические транспортные средства США, чтобы обеспечить доступ в космос.[5]

Закупка ускорителей EELV для космических запусков военного назначения должна была развиваться в соответствии с коммерческой практикой.[6] Первоначальные заявки поступили от четырех крупных оборонных подрядчиков: Локхид Мартин, Боинг, Макдоннелл Дуглас, и Alliant Techsystems. Каждая из заявок включала множество концепций. Первоначально Boeing предлагал использовать RS-25 Главный двигатель космического челнока.[7] Когда McDonnell Douglas объединился с Boeing в 1997 году, последний выдвинул Дельта IV как их предложение EELV. И Delta IV, и Lockheed Martin Атлас V в итоге поступил на вооружение.

1990-е-2000-е годы

В октябре 1998 года были заключены два контракта на первоначальные пусковые услуги (известные как Buy 1). Вместе с присуждением двух соглашений о разработке общая сумма составила более 3 миллиардов долларов.[8] Компания Boeing получила контракт на 19 из 28 запусков; Lockheed Martin получила контракт на остальные 9. Boeing получил 1,38 миллиарда долларов, а Lockheed Martin получил 650 миллионов долларов за запуски.[9] Компании Boeing и Lockheed Martin были награждены по 500 миллионов долларов США на заключительном этапе тендера. Boeing разработал Дельта IV основанный на Общие бустерные ядра и Дельта криогенная вторая ступень, а Lockheed Martin разработал Атлас V основанный на Бустеры Common Core и Кентавр верхняя ступень.[8]

В 2003 году выяснилось, что у Boeing есть права собственности на Lockheed Martin.[10] ВВС США перевели 7 пусков с Delta IV на Atlas V.[11] До конца судебный процесс и конкуренция за ограниченный рынок, обе компании согласились сформировать United Launch Alliance (ULA) совместное предприятие.[12] Каждая компания имеет 50% акций ULA.[13]

2010-е

В декабре 2012 года Министерство обороны объявило о повторном открытии рынка ракет-носителей класса EELV для соревнование разрешая ВВС США продолжить закупку "до" 36 бустеров у ULA. При этом должны были быть закуплены еще 14 бустеров. соревновательно начиная с 2015 года, а первые запуски будут выполнены в 2017 году.[14]

В то время ВВС США подписали контракт со SpaceX на два запуска в 2014 и 2015 годах в качестве испытательных полетов для поддержки процесса сертификации Falcon 9 v1.1 и Falcon Heavy.[15] В апреле 2014 года, после контракта на запуски, SpaceX подала в суд на ВВС США.[16][17] утверждая, что РД-180 двигатели, произведенные в России государством НПО Энергомаш и использованный Атласом V, нарушил санкции против правительства России.[18] USAF и SpaceX урегулировали судебный процесс в январе 2015 года, открыв дополнительные запуски для проведения конкурентных торгов.[19][20] ВВС США сертифицировали Falcon 9 в мае 2015 года.[21] а в 2016 году SpaceX выиграла контракт по программе EELV на запуск Спутник GPS Block III полезная нагрузка для MEO.[22]

С 2018 по 2020 годы

ВВС США начали процесс конкурсного отбора автомобилей NSSL следующего поколения в 2018 году. Заявленные требования к производительности включают[23][24]:

Описание орбитыАпогей (км) x перигей (км)Наклон (градусы)Масса на орбиту (кг)Категория полезной нагрузки
ЛЕО926 х 92663.46,800А, Б
Полярный 1830 х 83098.27,030А, Б
Полярный 2830 х 83098.217,000C
MEO Прямой 118 200 х 18 20050.05,330А, Б
Передача MEO 120 400 х 100055.04,080А, Б
GTO35 786 х 19027.08,165А, Б
Молния39 200 х 120063.45,220А, Б
GEO 135,786 х 35,7860.02,300А, Б
GEO 235,786 х 35,7860.06,600C

Полезная нагрузка категории А умещается в пределах 4 м конверт полезной нагрузки полезная нагрузка категории B умещается в пределах 5-метровой зоны полезной нагрузки, а полезная нагрузка категории C требует расширенной 5-метровой зоны.

ВВС США и Космические силы США (USSF) планируют использовать ракеты-носители NSSL следующего поколения как минимум до 2030 года. До 2012 года ВВС США продвигали другую программу, последующие технологии, и выдал контракты по различным аспектам до того, как программа была отменена в 2012 году.[25][26][27]

Ракеты-носители

В настоящее время четыре автомобиля сертифицированы Министерство обороны для проведения запусков NSSL: Atlas V, Delta IV Heavy, Falcon 9 и Falcon Heavy.[28] Delta IV Medium была выведена из эксплуатации в августе 2019 года. После двухлетнего процесса подачи заявок и проведения конкурса в 2018–2020 годах в августе 2020 года USSF выбрала SpaceX (F9 и FH) и ULA, которые еще не прошли сертификацию Вулканский кентавр обеспечить потребности США в военных запусках в 2022–2027 годах.

Активный

Атлас V-сертифицированный

Атлас V отрыв от SLC-41
Основные статьи: Atlas V § Запуск Atlas V, и Список запусков Атласа

Каждый Атлас V ракета-носитель базируется на Common Core Booster питание от одного НПО Энергомаш РД-180 двигатель с двумя камерами сгорания и Кентавр разгонный блок питание от одного или двух Пратт и Уитни Рокетдайн Двигатели РЛ10А-4-2. До пяти Aerojet Rocketdyne Графит-эпоксидный мотор твердотопливные ракетные ускорители могут быть добавлены для увеличения производительности транспортного средства, и доступны два диаметра обтекателя полезной нагрузки.[нужна цитата ]

Трехзначное соглашение об именах (XYZ) используется для Атлас V идентификация конфигурации. Atlas V XYZ будет иметь диаметр 4,2 или 5,4 метра (14 или 18 футов). обтекатель полезной нагрузки, Твердотопливные ракетные ускорители Y (0-5) и Z RL-10 на разгонном блоке Centaur (1-2). Например, Atlas V 551 имеет обтекатель полезной нагрузки 5,4 м, 5 SRB и 1 RL-10.[нужна цитата ]

Сертификат Delta IV Heavy

Основные статьи: Delta IV § Запуск Delta IV, и Список запусков Thor и Delta

Каждый Дельта IV ракета-носитель базируется на Общее ядро ​​бустера (CBC) с двигателем Pratt and Whitney Rocketdyne RS-68 и Дельта криогенная вторая ступень (DCSS) с питанием от RL10. Дельта IV Тяжелый отличается двумя дополнительными CBC и всегда летает с 5-метровым DCSS и обтекателем полезной нагрузки, в то время как Delta IV Medium летает с двумя или четырьмя SRB на едином CBC.[29]

DCSS имел версии диаметром 4 м и диаметром 5 м с обтекателями полезной нагрузки соответствующего диаметра. CBC и DCSS Delta IV интегрируются горизонтально перед транспортировкой на стартовую площадку. DCSS диаметром 4 м был выведен из эксплуатации вместе с Delta IV Medium после запуска 22 августа 2019 г. спутник GPS-IIIA на Delta IV M + (4,2) с одним CBC, двумя SRB, DCSS диаметром 4 м и обтекателем полезной нагрузки.[нужна цитата ]

Сертификат Falcon 9

Взлет Falcon 9 из SLC-4E
Основная статья: Список запусков Falcon 9 и Falcon Heavy § 2018 г.

Основные особенности Falcon 9 в его текущей версии Block 5 включают: два этапа, оба работают на LOX и РП-1, с девятью Мерлин 1D двигателей на первой ступени и одной Merlin 1D Пылесос двигатель на второй ступени.[нужна цитата ]

GPS-IIIA USA-289 был первым запуском B5 Falcon 9 типа NSSL. Запуск произошел 23 декабря 2018 года.[30]

Сертификат Falcon Heavy

Falcon Heavy - это ракета большой грузоподъемности, разработанная и произведенная SpaceX. Он был сертифицирован для программы NSSL после СТП-2 Запуск завершился 25 июня 2019 года, что подтвердил командующий Центром космических и ракетных систем ВВС генерал-лейтенант Томпсон.[31] Он пояснил: «Я сертифицировал их для участия в соревнованиях в прошлом году» и «[одно из требований, предъявляемых к сертификации, - это выполнить три миссии». Это требование было выполнено Испытательный полет Falcon Heavy в феврале 2018 г., Арабсат-6А в апреле 2019 года, а запуск STP-2 - в июне 2019 года. Однако Falcon Heavy был сертифицирован только для двух опорных орбит фазы 1A и "[я] он не сертифицирован для всех наших наиболее напряженных космических орбит в сфере национальной безопасности", - сказал Томпсон. .[32] Таким образом, ВВС США работают с SpaceX, чтобы усовершенствовать дизайн своего Falcon Heavy.

По состоянию на сентябрь 2019 года у него есть два засекреченных рейса по национальной безопасности для ВВС США в 2020 и 2021 годах.[33][34][35]

Конкурс автомобилей следующего поколения

В 2018 г. был проведен конкурсный контракт на запуск космических аппаратов национальной безопасности между United Launch Alliance (ULA), Инновационные системы Northrop Grumman (NGIS), Blue Origin, и SpaceX.

Этап 1: разработка рабочих проектов

Для запуска космических аппаратов на несколько опорных орбит должны были быть выбраны два поставщика. В октябре 2018 года ВВС США выделили ULA, NGIS и Blue Origin финансирование на разработку для дальнейшего проектирования их ракет перед последующим конкурсом на получение награды на создание ракет-носителей.[36] SpaceX не получила этого финансирования на разработку своих проектов, поскольку оба Сокол 9 и Falcon Heavy завершили разработку и уже летели.

New Glenn

Blue Origin получил 500 миллионов долларов финансирования фазы 1 для дальнейшего развития New Glenn как потенциальный конкурент в будущих контрактах.[36] По состоянию на 2019 год компания Blue Origin ожидала, что New Glenn будет впервые запущен в 2021 году. В самом деле, после августа 2020 года, когда ВВС выбрали ULA Vulcan и SpaceX, финансирование фазы 2 от правительства США не поступало.[37] Считается, что Blue Origin, скорее всего, продолжит строительство и тестирование New Glenn, отчасти потому, что они уже финансировали разработку из частных источников до конкурса Air Force NSSL.[38]

Омега

NGIS был награжден 792 миллиона долларов США финансирования фазы 1 в 2018 году для развития OmegA.[36] Омега представляет собой ракету, разработанную Northrop Grumman Innovation Systems, с двумя основными твердотопливными ступенями, криогенной верхней ступенью и возможностью установки дополнительных навесных ускорителей твердотопливной ракеты. По состоянию на 2019 год, NGIS заявила, что первый полет ожидается в 2021 году.[39] В самом деле, после августа 2020 года, когда ВВС выбрали ULA Vulcan и SpaceX, финансирование фазы 2 от правительства США не поступало.[37] Дальнейшая работа над OmegA без государственного финансирования маловероятна.[38]

Вулкан

ULA получил 967 миллионов долларов финансирования фазы 1 для дальнейшего развития Вулкан как потенциальный конкурент в будущих контрактах.[36] 12 августа 2019 года ULA представила Vulcan Centaur для участия во второй фазе конкурса ВВС США по запуску. На тот момент Vulcan Centaur был на пути к запуску в 2021 году.[40]

Этап 2: выбор двух поставщиков запуска

12 августа 2019 года не менее трех из четырех компаний подали окончательные заявки на конкурс пусковых услуг. SpaceX делает ставку на существующие ракеты-носители из Сокол 9 и Falcon Heavy, в то время как Blue Origin должна была сделать ставку на New Glenn, ULA - на Vulcan Centaur, а статус заявки NGIS не сообщается. Blue Origin также подала протест перед присуждением контракта на запрос предложений, утверждая, что требования были неоднозначными.[41][нуждается в обновлении ]

В Департамент ВВС США объявил результаты примерно 3,5 миллиарда долларов США Закупка услуг по запуску в рамках фазы 2 в рамках национальной безопасности. 7 августа 2020 года. SpaceX и ULA были двумя поставщиками, выбранными в результате конкурса для поставки запусков для вооруженных сил США в период 2022–2027 годов.[38][37]В Космические силы США (USSF) планирует 30–34 запусков в течение этих пяти финансовых лет. Ожидается, что ULA будет обрабатывать 60 процентов запусков, в то время как SpaceX будет обрабатывать 40 процентов запусков в течение пятилетнего периода.[37][38]

Тип контракта для контрактов фазы 2 является новым для правительственных запусков США, так как это будет контракт на запуск с «твердо фиксированной ценой и неопределенной доставкой». Награды в августе 2020 года являются важной частью «перехода программы запуска по национальной безопасности к использованию коммерческих инноваций и частных инвестиций в ракеты-носители».[37]

использованная литература

  1. ^ Капаччо, Тони (29 декабря 2009 г.). «Boeing может потерять 271 миллион долларов на ракетных счетах, - заявляет Пентагон». Bloomberg Businessweek.
  2. ^ "Falcon 9 SpaceX нарушает монополию EELV". Spaceflight Insider. 27 мая 2015 года. Получено 15 января, 2017.
  3. ^ «ВВС разрабатывают программу запуска космических запусков национальной безопасности» (Пресс-релиз). ВВС США. SpaceRef. 1 марта 2019 г.,. Получено 2 марта, 2019.
  4. ^ Коулман, М. (2000). История характеристик расходуемых ракет-носителей в США. 36-я Конференция по совместным двигательным установкам AIAA / ASME / SAE / ASEE. 24-28 июля 2000 г. Лас-Вегас, Невада. Дои:10.2514/6.2000-3281. AIAA-2000-3281.
  5. ^ "Директива президента по национальной безопасности №40: Политика США в области космических перевозок" (PDF). белый дом. 21 декабря 2004 г. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  6. ^ Баззатто, Джон Л. (2003). Переход от космического запуска - наследие к EELV. Конференция и выставка AIAA Space 2003. 23-25 ​​сентября 2003 г., Лонг-Бич, Калифорния. Дои:10.2514/6.2003-6408. AIAA-2003-6408.
  7. ^ «Боинг Бэнкс на SSME по контракту с ВВС». SpaceNews. 1 мая 1995 г. с. 2.
  8. ^ а б "Развитая расходуемая ракета-носитель". Космическое командование ВВС США. Март 2009. Архивировано с оригинал 27 апреля 2014 г.
  9. ^ "Эволюция расходуемой ракеты-носителя EELV". GlobalSecurity.org.
  10. ^ «Двое бывших менеджеров Boeing обвиняются в заговоре с целью кражи коммерческих секретов Lockheed Martin». Министерство юстиции США. 25 июня 2003 г. Архивировано с оригинал 13 декабря 2012 г.. Получено 22 октября, 2016.
  11. ^ Рэй, Джастин (24 июля 2003 г.). «Пентагон ограничивает 7 запусков ракеты Boeing Delta 4». Космический полет сейчас.
  12. ^ Шенклин, Эмили (29 апреля 2014 г.). «EELV: право на конкуренцию». SpaceX. Получено 22 октября, 2016.
  13. ^ "О ULA". ULA. Архивировано из оригинал 30 марта 2014 г.. Получено 19 мая, 2010.
  14. ^ Деньги, Стюарт (4 декабря 2012 г.). «Обновление EELV: раздельное решение и новое начало». Внутренне пространство. Получено 5 декабря, 2012.
  15. ^ «Компания SpaceX получила две награды за миссии класса EELV от ВВС США». 5 декабря 2012 г.
  16. ^ Сильвер, Джо (25 апреля 2014 г.). «После успешной посадки SpaceX подает в суд на ВВС, чтобы побороться за контракты на запуск». Ars Technica. Получено 15 января, 2017.
  17. ^ Фаривар, Сайрус (25 июля 2014 г.). «SpaceX одерживает промежуточную победу над США в случае контракта на запуск». Ars Technica. Получено 15 января, 2017.
  18. ^ Хатчинсон, Ли (1 мая 2014 г.). «SpaceX заявляет, что закупки ракет нарушают российские санкции, и получила судебный запрет». Ars Technica. Получено 15 января, 2017.
  19. ^ Галлахер, Шон (25 января 2015 г.). «SpaceX вмешивается в программу запуска ВВС после подачи иска». Ars Technica. Получено 15 января, 2017.
  20. ^ Грусс, Майк (23 января 2015 г.). "SpaceX, Air Force урегулировали судебный процесс по ULA Blockbuy". SpaceNews.
  21. ^ Грусс, Майк (26 мая 2015 г.). «SpaceX Falcon 9 сертифицирован для военных запусков». SpaceNews.
  22. ^ Грусс, Майк (27 апреля 2016 г.). «SpaceX выигрывает контракт на 82 миллиона долларов на запуск спутника GPS 3 Falcon 9 в 2018 году». SpaceNews. Получено 29 апреля, 2016.
  23. ^ Космические и ракетные системы (5 октября 2018 г.). "EELV LSA RFP OTA". Получено 22 июня, 2019. таблица 10 на странице 27
  24. ^ Девять опорных орбит и полезные нагрузки для космических миссий USDoD, Эрик Бергер, редактор отдела технической информации Ars, 10 августа 2010 г.
  25. ^ Норрис, Гай (23 апреля 2012 г.). "Многоразовый преемник EELV движется вперед". Авиационная неделя и космические технологии. Получено 24 апреля, 2012.
  26. ^ Ферстер, Уоррен (19 октября 2012 г.). «Опытный образец многоразовой ракеты потерпел неудачу из-за бюджета США». SpaceNews. Получено 2 марта, 2019.
  27. ^ «Министерство обороны США опубликовало проект бюджета на 2021 финансовый год». ДЕПАРТАМЕНТ ОБОРОНЫ США. Получено 19 марта, 2020.
  28. ^ "Космический запуск национальной безопасности" (PDF). Получено 10 августа, 2020.
  29. ^ Грэм, Уильям (3 апреля 2012 г.). «ULA Delta IV запускает военный спутник NROL-25 с VAFB». NASASpaceFlight.com.
  30. ^ Кларк, Стивен (17 декабря 2018 г.). «Требования ВВС не позволят SpaceX приземлиться на ускорителе Falcon 9 после запуска GPS». Космический полет сейчас. Получено 18 декабря, 2018.
  31. ^ Эрвин, Сандра. «ВВС сертифицировали Falcon Heavy для запуска в целях обеспечения национальной безопасности, но для выхода на требуемые орбиты требуется больше работы». Spacenews. Получено 22 сентября, 2019.
  32. ^ Эрвин, Сандра. «ВВС сертифицировали Falcon Heavy для запуска в целях обеспечения национальной безопасности, но для выхода на требуемые орбиты требуется больше работы». Spacenews. Получено 22 сентября, 2019.
  33. ^ SpaceX выиграла военный контракт на запуск Falcon Heavy на 130 миллионов долларов
  34. ^ Министерство обороны США - Контракты на 19 февраля 2019 г.
  35. ^ SMC выпускает окончательный запрос предложения на пять запусков EELV; SBIRS и 4 секретных груза
  36. ^ а б c d Сандра Эрвин (10 октября 2018 г.). "ВВС США заключили контракты на разработку ракеты-носителя с Blue Origin Northrop Grummand ULA". Космические новости.
  37. ^ а б c d е Эрвин, Сандра (7 августа 2020 г.). «Пентагон выбирает SpaceX и ULA в качестве основных поставщиков запусков». SpaceNews. Получено 8 августа, 2020.
  38. ^ а б c d Бергер, Эрик (7 августа 2020 г.). «В результате этого решения ВВС выбирают свои ракеты для запусков в середине 2020-х годов». ARS Technica. Получено 8 августа, 2020.
  39. ^ "Омега" (PDF). Получено 13 августа, 2019.
  40. ^ «Ракета Vulcan Centaur по расписанию к первому полету в 2021 году: ULA подает предложение для конкурса на участие в конкурсе ВВС США по запуску». www.ULAlaunch.com. ULA. 12 августа 2019 г.,. Получено 12 августа, 2019.
  41. ^ Эмре Келли (12 августа 2019 г.). «Blue Origin заявляет протест против« ошибочной »стратегии ВВС по выбору запусков». ФлоридаСегодня. Получено 12 августа, 2019.

внешние ссылки