РН «Vega»

“Вега” на космодроме Куру

Вега (англ. Vega; итал. Vettore Europeo di Generazione Avanzata) — лёгкая ракета-носитель, совместно разрабатываемая с 1998 года Европейским космическим агентством (ESA) и Итальянским космическим агентством (ASI). Ракета названа в честь второй ярчайшей звезды северного полушария.

Характеристика проекта

Предназначение

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», украинский «Днепр» и российский «Рокот», американские «Таурус» и «Фэлкон», китайская «Великий поход-2C».

Планируемая нагрузка

Планируемая полезная нагрузка РН «Вега» составит 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, должна вывести основную полезную нагрузку — спутник «ЛАРЕС» весом 400 кг, на высоту 1450 км с наклоном орбиты 71,5^o. В отличие от большинства одноклассных РН, «Вега» способна выводить сразу несколько космических аппаратов. Основные типы аппаратов, являющиеся потенциальной загрузкой:

• Микроспутники — до 300 кг;
• Миниспутники — от 300 до 1 000 кг;
• Малые спутники — от 1 000 до 2 000 кг.

Стоимость

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. Стоимость проекта составила 450 млн €.

Оператор

Единственным оператором РН выступает Европейское космическое агентство.

Оценка проекта, его значение и перспективы

Оценка и значение носителя для Европейского космоса

С появлением РН «Вега» ЕКА получает в свою линейку носитель лёгкого класса и закрывает всю линейку РН всех классов. К этой линейке относятся тяжелый «Ариан-5» и появившийся в распоряжении ЕКА средний российский носитель «Союз-СТ»:

Значение и цели проекта

• Возможность вывода небольших спутников разработки европейских институтов на полярную орбиту;
• Меньшая зависимость европейских космических разработчиков от сторонних космических агентств;
• Привлечение средств за вывод зарубежных спутников за счет удешевления стоимости вывода и надежности носителя;
• Исследование новых технологий в области аэрокосмических полимерных материалов и твердотопливных двигателей для ракет-носителей;
• Получение новых данных об околоземном космическом пространстве, благодаря программе «CubeSat».

Перспективы носителя и развитие конкурирующих лёгких проектов

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. 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.

Антарес

Сравнение носителей «Вега» и «Антарес»:

Схожие носители

Сравнение «Вега» и схожих действующих носителей:

	Вега	Таурус	Falcon-1e	Великий поход-2С	Стрела	Рокот
Класс	Лёгкий	Лёгкий	Лёгкий	Лёгкий	Лёгкий	Лёгкий
Масса, т	137	73	38,555	233	104	107,5
Длина, м	30	27,9	21,3	42	24,3	29,15
Число ступеней	4	4	2	2	2	3
Топливо	РДТТ / НДМГ + АТ	РДТТ	керосин + кислород	НДМГ + АТ	НДМГ + АТ	НДМГ + АТ
Полезная нагрузка на НОО, кг	1500—2000	1320	670	3850	1700	1950—2300

Пусковые площадки

В настоящий момент запуск ракеты осуществляются 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 РН «Европа», Ариан — 2,3. После постройки площадка называлась CECLES и использовалась для запуска РН «Европа-2». Первый запуск с площадки был осуществлен 5 ноября 1971 года. Запуск закончился неудачно. Стартовая площадка была разрушена. В 1979 году площадку восстановили для запуска РН Ариан-1, а 24 декабря 1979 года был осуществлен первый запуск, который прошёл успешно. 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. В 2011 году площадка была восстановлена для проекта «Вега».

Конструкция

Состоит из 4 ступеней, 3 из которых Zefiro-23, Zefiro-9, P80 оснащены твердотопливными двигателями, а 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 дизайна 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.

Представляет собой одноразовую четырёхступенчатую ракету-носитель легкого класса для беспилотных запусков. 3 из 4 ступеней оснащены твердотопливным ракетным двигателем, а четвёртая — некриогенным ЖРД закрытого цикла.

Р80

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 поливолокна, 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.

Zefiro 23

Развитие двигателя Zefiro было инициировано компанией «Avio» и профинансировано как «Avio», так и ISA. Является второй ступенью РН «Вега». Изготовлена из углеродно-эпоксидного волокна, а сопло из углеродно-фенольного волокна с углеродно-волоконными вставками. Использование этих материалов обусловлено уменьшением веса конструкции, так и увеличения 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.

Zefiro 9

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.

AVUM

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. Оборудована некриогенным ЖРД закрытого цикла РД-843 с многократным включением. Горючее — несимметричный диметилгидразин, Окислитель — азотный тетраоксид. Ступень оборудована двигателем и авионикой. Содержит основные компоненты авионики РН. Маршевый двигатель РД-843 был разработан КБ «Южное» и изготовлен на ПО «Южмаш».

Vespa

Vespa (англ. (VEga Secondary Payload Adapter)). Система разделения спутников Vespa позволяет выводить полезную нагрузку на две разные орбиты. Она может нести основной спутник весом до 1 тонны на вершине и вторичную полезную нагрузку, массой до 600 килограмм во внутреннем конусе. Является развитием Syldа (фр. SYstème de Lancement Double Ariane), используемой с 1983 года. Спустя несколько минут после старта, в пределах 120-километровой высоты, обтекатель за счет пиротехнического взрыва раскалывается на 2 части и превращается в космический мусор. Этот процесс позволяет спутнику, установленному над распределительным устройством (вторичным адаптером полезной нагрузки), подготовиться к выходу в открытое космическое пространство. По достижении установленной высоты и угла наклона производится выпуск первого спутника. После серии ожогов, которыми управляет бортовой компьютер, распределительное устройство со вторым спутником перемещается к следующей запланированной орбите. По её достижению адаптер вновь раскрывается для высвобождения оставшейся полезной нагрузки.

Первый запуск

13 февраля 2012 года состоялся первый запуск с площадки ELV космодрома Куру.

Все выводимые КА имеют форм-фактор «CubeSat», за исключением «LARES» и «AlmaSAT-1». Первые венгерский, польский и румынский спутники. После этого полёта ЕКА планирует с небольшим перерывом второй полёт, а затем ещё четыре полёта по программе «VERTA».

Подготовка к запуску

• 13-14 октября 2011 года — первый обзор готовности полёта.
• 24 октября 2011 года — прибытие в порт космодрома Куру ускорителей и спутника LARES.
• 7 ноября 2011 года — монтаж первой ступени (Р80).
• 2 декабря 2011 года — монтаж второй ступени (Zefiro 23).
• 7 декабря 2011 года — второй обзор готовности полета.
• 9 декабря 2011 года — монтаж третьей ступени (Zefiro 9).
• 16 декабря 2011 года — монтаж четвёртой ступени (AVUM).
• 13 января 2012 года — окончательная проверка готовности РН.
• 21 января 2012 года — монтаж полезной нагрузки и головного обтекателя.
• 1 февраля 2012 года — начало обратного отсчёта.
• 2-7 февраля 2012 года — заправка AVUM.
• 8 февраля 2012 года — установка РН на стартовом столе площадки ZLV космодрома Куру.
• 13 февраля 2012 года 10:00 UTC — запуск.

По материалам Wikipedia