Кіріспе
Pegasus – әуеден ұшырылатын көп сатылы зымыран. Оны Orbital Sciences Corporation (OSC) компаниясы әзірледі, ал кейін Northrop Grumman компаниясы жасап, ұшырды. Pegasus – әлемдегі алғашқы жекеменшік орбиталық ұшыру құралы. Жердің төменгі орбитасына дейін шағын жүктерді тасымалдауға қабілетті Pegasus алғаш рет 1990 жылы ұшырылып, 2021 жылға дейін қолданыста болды. Көлік құралы үш қатты отынмен жұмыс істейтін сатыдан және қосымша бір компонентті отынмен жұмыс істейтін төртінші сатыдан тұрады. Pegasus тасымалдаушы ұшағынан атмосферада ұшу кезінде көтерілу және биіктікті басқару үшін бірінші сатыдағы қанатын және құйрығын пайдаланып жіберіледі. Бірінші сатыда итермелеу векторын басқару жүйесі (TVC) жоқ.
Pegasus is an air launched multistage rocket developed by Orbital Sciences Corporation (OSC) and later built and launched by Northrop Grumman. Pegasus is the world's first privately developed orbital launch vehicle. Capable of carrying small payloads of up to into low Earth orbit, Pegasus first flew in 1990 and remained active as of 2021. The vehicle consists of three solid propellant stages and an optional monopropellant fourth stage. Pegasus is released from its carrier aircraft at approximately using a first stage wing and a tail to provide lift and altitude control while in the atmosphere. The first stage does not have a thrust vector control (TVC) system.
Тарих
Пегасты Антонио Элиас басқарған команда жасады. Пегастың үш Orion қатты қозғалтқышы Hercules Aerospace (кейін Alliant Techsystems) компаниясымен Пегастың өзі үшін әзірленді, бірақ бастапқыда USAF Small ICBM бағдарламасы үшін жасалған жетілдірілген көміртек талшығы, жанармай құрамы және корпус оқшаулау технологияларын пайдаланды. Қанаттар мен қанатшалардың құрылымын Burt Rutan және оның Scaled Composites компаниясы жасап, Orbital үшін өндірді. Массасы: 18 500 кг (Пегас), 23 130 кг (Пегас XL). Даму жобасын Orbital Sciences Corporation және Hercules Aerospace компаниялары қаржыландырды, мемлекеттік қаржыландыру алмады. Операциялық сынақтарды қолдау үшін мемлекеттік қаржыландыру алынды. NASA B-52 тасымалдаушы ұшағын даму кезінде (қамауға алынған тасымалдау сынақтары) және алғашқы бірнеше ұшу кезінде қолдануға рұқсат берді, шығындар өтелу негізінде. Orbital компаниясының екі ішкі жобасы – Orbcomm байланыс шоқжұлдызы және OrbView бақылау спутниктері – жеке қаржыландыруды негіздеуге көмектесетін маңызды клиенттер болды. 1990 жылдың 5 сәуірінде NASA-ның сынақ ұшқышы және бұрынғы астронавт Гордон Фуллертон басқаруымен алғашқы операциялық ұшырылым жасалды. Бастапқыда NASA-ның B-52 Stratofortress NB 008 ұшағы тасымалдаушы ретінде пайдаланылды. 1994 жылы Orbital бұрын Air Canada компаниясына тиесілі болған "Stargazer" L 1011 ұшағына көшті. "Stargazer" атауы "Жұлдыздар жолы: Келесі буын" телесериалына құрмет көрсету болып табылады: кейіпкер Жан-Люк Пикард сериядағы оқиғаларға дейін Stargazer атты кеменің капитаны болды, ал оның бірінші офицері Уильям Райкер бұрын Пегас деп аталған кемеде қызмет еткен. 45 ұшырылым тарихында Пегас бағдарламасы үш миссияда сәтсіздікке ұшырады (STEP 1, STEP 2 және HETI/SAC B) және екі жартылай сәтсіздікке (USAF Microsat және STEP 2) ұшырады, содан кейін 30 рет сәтті ұшырылып, бағдарламаның жалпы табыстылығы 89 пайызды құрады. 1991 жылдың 17 шілдесінде болған алғашқы ішінара сәтсіздік жеті АҚШ Әскери-әуе күштерінің микроспутнигінің жоспарланғаннан төмен орбитаға шығуына себеп болды, бұл миссияның қызмет ету мерзімін едәуір қысқартты. 1996 жылдың 4 қарашасындағы соңғы миссия сәтсіздігі гамма-шағылысуларын анықтау спутнигі HETE (Жоғары энергиялы уақытша зерттеуші) жоғалуына әкелді. 1994 жылы ұсынылған Pegasus XL жүк көлемін арттыру үшін сатыларын ұзартты. Pegasus XL-де бірінші және екінші сатылар тиісінше Orion 50SXL және Orion 50XL болып ұзартылды. Жоғары сатылар өзгеріссіз қалды, ұшу операциялары ұқсас. Қанатты салмақты ұстау үшін күшейтілді. Стандартты Пегас тоқтатылды, 2019 жылдың 12 қазанына дейін Пегас XL әлі де қолданыста болды. Екі жүкпен ұшуға болады, төменгі ғарыш кемесін қоршап, жоғарғы ғарыш кемесін орнататын контейнермен. Жоғарғы ғарыш кемесі бөлінеді, контейнер ашылады, содан кейін төменгі ғарыш кемесі үшінші саты адаптерінен бөлінеді. Аэродинамикалық және шығындар себептерімен кабина өзгермегендіктен, екі жүк көлігінің әрқайсысы салыстырмалы түрде ықшам болуы керек. Басқа көп спутниктік ұшырулар "өздігінен жинақтау" конфигурациясын қамтиды, мысалы ORBCOMM ғарыш кемесі. Ракетаны әзірлеудегі еңбегі үшін Антонио Элиас басқарған Пегас тобы АҚШ президенті Джордж Буш 1991 жылы Ұлттық технология медалімен марапатталды. Бастапқы сату бағасы 6 миллион АҚШ доллары болды, опциялар немесе HAPS (гидразинмен жұмыс істейтін қосымша қозғалтқыш жүйесі) маневрлік сатысы жоқ. Пегас XL-ге кеңейту және көлік құралына байланысты жақсартулар базалық бағаны арттырды. Сонымен қатар, клиенттер әдетте қосымша сынақтар, жобалау және талдау, ұшыру алаңының қолдауы сияқты қосымша қызметтерді сатып алады. Бірқатар техникалық проблемалар бұл ұшыруды кешіктірді, ол ақыры 2019 жылдың 11 қазанында өтті. 2019 жылдың шілдесінде Northrop Grumman компаниясы Imaging X ray Polarimetry Explorer (IXPE) спутнигін ұшыру келісім-шартын SpaceX компаниясына жоғалтқанын хабарлады. IXPE Пегас XL зымыранымен ұшырылуы жоспарланған және Пегас XL зымыранының шектеулеріне сәйкес жобаланған. IXPE ұшырылуы Пегас XL зымыранынан алынып тасталғандықтан, қазіргі уақытта (2019 жылдың 12 қазанында, ICON ұшырылуынан кейін) Пегас XL зымыраны үшін ғарышқа ұшыру миссиясы жарияланбаған. Болашақта (2019 жылы) NASA Explorer бағдарламасының миссиясы Корона мен Гелиосфераны біріктіру үшін Polarimeter (PUNCH) Пегас XL-мен іске қосылуы жоспарланған еді, бірақ содан кейін NASA PUNCH және басқа Explorer миссиясының іске қосылуын біріктіруге шешім қабылдады, Тандемдік қайта қосылу және Cusp Электродинамикалық барлау спутниктері (TRACERS) (сондай-ақ 2019 жылы құрылыста). Бұл екі ғарыш миссиясы, барлығы 6 спутниктерден тұрады, бір ұшыру құралымен ұшырылады. Бұл қос миссияны ұшыру үшін үлкенірек ұшыру құралы таңдалатыны күтілуде. 2022 жылдың тамызында NASA PUNCH шоқжұлдызының 4 микроспутнигі 2025 жылдың сәуір айында SpaceX Falcon 9 зымыранымен SPHEREx спутнигімен бірге ұшырылатынын хабарлады. Northrop компаниясының қоймасында әлі бір Пегас XL бар. Ол осы зымыраларға клиенттер іздеп жатыр. Northrop 2019 жылдың қазанына дейін Пегас XL зымырасын тоқтатуды жоспарламады.
Ұшыру профилі
Пегасустың ұшырылуы кезінде тасымалдаушы ұшақ қолдау және тексеру құралдары бар ұшу-қону жолағынан ұшып шығады. Мұндай орындарға Флоридадағы Кеннеди ғарыш орталығы / Кейп-Канаверал әуе күштері базасы; Ванденберг әуе күштері базасы және Драйден ұшу зерттеу орталығы, Калифорния; Валлопс ұшу қондырғысы, Вирджиния; Тынық мұхитындағы Кваджалейн аймағы және Атлант мұхитындағы Канар аралдары кіреді. Orbital компаниясы Бразилиядағы Алькантарадан ұшыру мүмкіндігін ұсынады, бірақ ешбір клиент оны пайдаланған жоқ. Алдын ала белгіленген уақытқа, орналасқан жерге және жылдамдыққа жеткен соң, ұшақ Пегасты босатады. Бес секундтік еркін құлаудан кейін бірінші саты тұтанады және аппарат жоғары көтеріледі. 45 градустық дельта қанат (көміртек композитынан жасалған және қос клиндік аэродинамикалық профильге ие) көтерілуге көмектеседі және біршама көтеру күшін қамтамасыз етеді. Оқпанның құйрық қанаттары бірінші сатының ұшуын басқаруды қамтамасыз етеді, себебі Orion 50S қозғалтқышында итермелеу векторын өзгертуге мүмкіндік беретін мүндер жоқ. Шамамен 1 минут 17 секундтан кейін Orion 50S қозғалтқышының оты бітіп қалады. Аппарат 61 шақырымнан жоғары биіктікте және гипердыбыстық жылдамдықпен қозғалады. Бірінші саты құлап, қанаттары мен құйрық қанаттарымен бірге кетеді, ал екінші саты тұтанады. Orion 50 шамамен 1 минут 18 секунд бойы жұмыс істейді. Ориентацияны басқару Orion 50 қозғалтқышын екі оське – қисыққа және бұрылысқа – итермелеу векторын өзгерту арқылы жүзеге асырылады, ал айналуды басқару үшін үшінші сатыдағы азоттық қозғалтқыштар қолданылады. Екінші сатының ұшуының ортасында ұшыру құралы дерлік вакуумдық биіктікке жетеді. Аэродинамикалық қаптама жарылып, құлап, жүк пен үшінші сатыны ашып көрсетеді. Екінші сатыдағы қозғалтқыш оты бітіп қалғаннан кейін, аппарат миссияға байланысты траекториясының қолайлы нүктесіне жеткенге дейін инерциямен қозғалады. Содан кейін Orion 50 тасталады, ал үшінші сатыдағы Orion 38 қозғалтқышы тұтанады. Оның да итермелеу векторын өзгертуге мүмкіндік беретін мүндері бар, сонымен қатар айналу үшін азоттық қозғалтқыштар көмектеседі. Шамамен 64 секундтан кейін үшінші сатының оты бітіп қалады. Көбінесе жоғарырақ биіктікке, биіктік дәлдігіне немесе күрделі маневрлерге төртінші саты қосылады. HAPS (Гидразинмен жұмыс істейтін қосымша қозғалтқыш жүйесі) үш қайта іске қосылатын, монопропеллентті гидразин қозғалтқыштарымен жабдықталған. Екі сатылы ұшырулардағыдай, HAPS жүкке арналған пайдалы көлемді азайтады. Кем дегенде бір рет, ғарыш аппараты HAPS-тің айналасында құрастырылған. Бағытталған жүйе 32 биттік компьютермен және инерциялық өлшеу бірлігімен (IMU) қамтамасыз етілген. GPS қабылдағышы қосымша ақпаратты ұсынады. Ұшу-қону жолағынан ұшыру және қанаттың көтеру күшіне байланысты, бірінші сатының ұшу алгоритмі арнайы әзірленген. Екінші және үшінші сатылардың траекториялары баллистикалық, ал олардың бағытталуы ғарыш шаттлының алгоритміне негізделген.
Әуе кемелері
Ұшақ тасымалдаушы (алғашқыда NASA B-52, қазір Northrop Grumman компаниясына тиесілі L-1011) төмендетілген құнмен жүк көлемін арттыру үшін күшейткіш ретінде қызмет етеді. Бұл биіктік төмен Жер орбитасының биіктігінің шамамен 4% құрайды, ал дыбыс астындағы ұшақ орбиталық жылдамдықтың шамамен 3% ғана жетеді. Дегенмен, ұшыру құралын осы жылдамдық пен биіктікке жеткізу арқылы қайта пайдаланылатын ұшақ қымбат тұратын бірінші сатыдағы күшейткіштің орнын басады. 2016 жылдың қазан айында Orbital ATK, Scaled Composites Stratolaunch ұшағынан Pegasus XL зымырандарын ұшыру үшін Stratolaunch Systems компаниясымен серіктестікке келгенін хабарлады, бұл бір ұшуда үш Pegasus XL зымыранын ұшыруға мүмкіндік береді.
Қатысушы жобалар
Пегасустың құрамдас бөліктері басқа да Orbital Sciences Corporation ұшыру аппараттарының негізі болды. Жерден ұшырылатын "Таурус" зымыраны "Пегасус" сатыларын және "МХ Бейбітшіл" зымырасының бірінші сатысынан алынған "Кастор 120" бірінші сатысының үстіне үлкен қорғағыш қапты орналастырады. Алғашқы ұшырулар жаңартылған MX бірінші сатыларын пайдаланды. "Минотавр I" де жерден ұшырылады, ол "Таурус" ұшыру аппараттарының және "Минутмен" зымыраларының сатыларынан құралған, сондықтан осылай аталды. Бірінші екі саты "Минутмен II"-ден, ал жоғарғы сатылары – "Орион 50XL" және 38. Артық әскери ракеталық қозғалтқыштарды пайдалану себебінен, ол тек АҚШ үкіметі мен үкімет демеушілігімен ұшырылатын жүктерге қолданылады. Үшінші аппарат "Минотавр IV" деп аталады, бірақ оның құрамында "Минутмен" сатылары жоқ. Ол жаңартылған MX-тен және төртінші саты ретінде қосылған "Орион 38"-ден тұрады. NASA-ның X-43A гипердыбыстық сынақ аппараттары "Пегасус" бірінші сатыларымен жылдамдытылған. Жоғарғы сатылары скрамджеттік қозғалтқышпен жабдықталған аппараттың ашық үлгілерімен алмастырылды. "Орион" сатылары X-43-ті тұтану жылдамдығы мен биіктігіне жеткізіп, содан кейін айырылды. Скрамджетті іске қосқаннан және ұшу деректерін жинағаннан кейін, сынақ аппараттары да Тынық мұхитына құлады. "Пегасус" туындыларының ең көп саны – Жерге орналасқан орта буын қорғаныс (GBMD) кескішіндегі күшейткіш, ол тік (сило) іске қосылатын "Пегасус" болып табылады, бірақ қанаттары мен қанаттық бөліктері жоқ, ал бірінші саты кернеу векторын басқару (TVC) жүйесімен жабдықталған.
Іске қосу қателері
F 6 рейсі, 27 маусым 1994: Ұшудың 35-ші секундында аппарат басқаруды жоғалтты, 38-ші секундында телеметриялық байланыс үзілді, 39-шы секундында қашықтықтан қауіпсіздік қызметі ұшуды тоқтатуға бұйрық берді. Басқаруды жоғалтудың ықтимал себебі – ұзақ (XL) нұсқасының дұрыс емес аэродинамикалық модельделуі болды, бұл оның алғашқы ұшуы еді. "Пегасус" қорғаныс министрлігінің ғарыш сынақ бағдарламасының "Ғарыш эксперименттері платформасы, 1-ші миссия" (STEP 1) спутнигін тасымалдады. F 9 рейсі, 22 маусым 1995: 1-ші және 2-ші сатылар арасындағы сақина ажыратылмады, бұл 2-ші сатының соплосының қозғалысын шектеді. Осының салдарынан зымыран жоспарланған траекториясынан ауытқып, қашықтықтан қауіпсіздік қызметімен жойылды. "Пегасус" қорғаныс министрлігінің ғарыш сынақ бағдарламасының "Ғарыш эксперименттері платформасы, 3-ші миссия" (STEP 3) спутнигін тасымалдады. F 14 рейсі, 4 қараша 1996: Ажыратуға арналған пиротехникалық құрылымды іске қосуға тиіс батареяның разрядталуына байланысты жүктерді бөліп алу мүмкін болмады. Батареяның зақымдануы ұшыру кезінде болды. Жоғалған жүктер – "Жоғары энергиялы өтпелі құбылыстарды зерттеуші" және Аргентинаның "SAC B" спутнигі.
Ішінара табыстар
F 2 ұшуы, 17 шілде 1991: Ақаулы пиротехникалық жүйе ракетаның бірінші сатыдан бөліну кезінде бағытынан ауытқуына себеп болды, нәтижесінде ракетаның дұрыс орбитаға жетуіне кедергі келтірген хаотиқалық маневрлер орын алды, және 3 жылға жоспарланған миссияның мерзімі 6 айға дейін қысқарды. F 5 рейсі, 19 мамыр 1994: Бағдарламалық навигациялық қате HAPS жоғарғы сатысын мерзімінен бұрын өшіруге алып келді, нәтижесінде жоспарланғаннан төмен орбитаға шықты. Пегасус қорғаныс министрлігінің ғарыш сынақ бағдарламасының ғарыш сынақ эксперименттері платформасы, 2-ші миссия (STEP 2) спутнигін тасымалдады.