Кіріспе

NASA Mercury жобасының капсулалық біліктілік сынағына арналған көтеруші зымыран, Mercury жобасының сынақ бағдарламасы

Little Joe – NASA-ның 1959 жылдан 1961 жылға дейін Вирджиния штатының Уоллопс аралынан жасаған сегіз ұшырылымында қолданған қатты отынмен жұмыс істейтін көтеруші зымыран. Бұл зымыран Mercury жобасының капсулалары үшін авариялық құтқару жүйесі мен жылу қалқанын сынауға, сондай-ақ осы көтерушіні пайдаланатын сынақ бағдарламасына берілген атау. Ылғалды ғарыш кемелеріне арналған бірінші зымыран ретінде, Little Joe зымыран кластерлік принципті қолданатын алғашқы операциялық ұшыру құралдарының бірі болды. Little Joe деген ат NASA-ның Вирджиния штатының Хэмптон қаласындағы Лэнгли зерттеу орталығының Максим Фагетіне тиесілі. Ол атауды төрт үлкен қанаттарынан алды, олар оған әйелдер ойынындағы төрттік комбинацияны еске салды. 1963 жылдан 1966 жылға дейін Apollo авариялық құтқару жүйесін ұшу сынақтарында пайдалану үшін Little Joe II қолданылды.

Өмірбаян

NASA-ға Меркурий жобасына күштеуіш қажет болғанда, агенттік Atlas ракетасының әрқайсысы шамамен 2,5 миллион АҚШ доллары тұратынын, ал Redstone ракетасының тіпті бір ұшырылысы да шамамен 1 миллион долларға бағаланатынын анықтады. Меркурий бағдарламасының басшылары көптеген алғашқы сынақ ұшуларын әлдеқайда арзан күштеуіш жүйесімен жүзеге асыру қажеттігін түсінді, сондықтан NASA әрқайсысы 200 000 доллар тұратын «Кішкентай Джо» ракетасын жасады. 1958 жылдың қаңтарында Макс Фагет пен Пол Пурсер қатты отынмен жұмыс істейтін төрт «Сержант» ракетасын біріктірудің қағидаларын қағаз бетінде егжей-тегжейлі пысықтады. Фагеттің қысқа ғұмырлы «Жоғары саяхат» ұсынысы сол кездегі «Адам жобасымен» салыстырудан зардап шекті, бірақ 1958 жылдың тамызында Уильям Блэнд пен Рональд Коленкевич атмосферадан жоғары толық өлшемді және толық салмақты модельдік капсулаларды күштеу үшін арзан қатты ракеталардың кластерлік дизайнына қайта оралды. Капсуланың сынақ құлаулары еркін құлау кезіндегі конфигурацияның динамикалық тұрақтылығы туралы жаңа аэродинамикалық деректерді ұсынды, сондықтан күшпен ұшу кезеңіне қатысты деректерге де қажеттілік туындады. Сондықтан 1958 жылдың қазан айында NASA командасы күштеуіш құрылымының механикалық дизайны мен сәйкес ұшырғыш құрылғысының жаңа инженерлік жобаларын және есептемелерін дайындады. Осы төрт ракетаның суреттері дайын болғанда, жобалаушылар өз жобаларына лақап ат берді. Олардың алғашқы сызбаларында төрт тесік көрсетілгендіктен, жобаны «Кішкентай Джо» деп атады, бұл ойыншыққа екі еселенген екілік тастауға байланысты болды. Кейінірек «Рекрут» ракеталық қозғалтқыштарының қосылуын көрсететін төрт кішкентай шеңберлер қосылса да, бастапқы атау өзгеріссіз қалды. Оның фюзеляжынан шығып тұрған төрт үлкен тұрақтандырғыш қанаттарының инженерлік суреттері де «Кішкентай Джо» есімін қалыптастыруға көмектесті. Бұл салыстырмалы түрде кішкентай және қарапайым күштеуіш жүйесінің басты мақсаты – ақшаны үнемдеу болды, көптеген сынақ ұшуларына мүмкіндік беру арқылы, экипажпен ғарышқа ұшуға байланысты сан алуан мәселелерді шешуге көмектесті, әсіресе ұшыру кезінде немесе одан кейін болатын жарылыстан құтылу мәселесі. Капсуланың нақты қайта кіру жағдайларындағы аэродинамикасы да маңызды мәселе болды. Мұндай тәжірибеге мүмкіндігінше тезірек қол жеткізу үшін оның жобалаушылары кластерлі күштеуішті қарапайым ұғымда ұстауы керек еді; ол мүмкін болған жағдайда қатты отынды және қолданыстағы, дәлелденген жабдықты пайдалануы керек, сондай-ақ кез келген электрондық басқару және бақылау жүйелерінен босатылуы керек еді. «Кішкентай Джо» күштеуішін құрастырушылар Redstone күштеуішінің капсулалық жүктемемен бірдей өнімділікті қамтамасыз етуді көздеді. Бірақ әртүрлі миссияларды орындау үшін жеткілікті икемді болудан басқа, «Кішкентай Джо» Redstone-тің негізгі құнының шамамен бестен бір бөлігіне жасалуы мүмкін, пайдалану шығындары әлдеқайда төмен болады және оны әзірлеу мен жеткізу әлдеқайда аз уақыт пен күш-жігерді қажет етеді. Сонымен қатар, үлкен ұшыру машиналарынан айырмашылығы, «Кішкентай Джоны» Уоллопс аралындағы қолданыстағы құрылыстардан ұшыруға болады.

Ұшыру құралының дамуы

1958 жылдың қараша айында Little Joe ұшағының құрылысына арналған тендерлік шақыруларға 12 компания жауап берді. Бұл ұсыныстардың техникалық бағалауы ғарыш кемесіне арналған бағалаудан көптеген жайттар бойынша ұқсас болды, бірақ Лэнгли зерттеу орталығы әкімшілік жұмыстың көп бөлігін өзі жүктеді. Солтүстік Америка авиациясының зымырандық бөлімшесі 1958 жылдың 29 желтоқсанында келісімшарт ұтып алды және жеті күштеуіш ұшақ пен бір мобильді ұшыру платформасын жасау бойынша жұмысты Дауни, Калифорнияда дереу бастады. 1958 жылдың соңында Little Joe-ның басты миссиялық мақсаттары (капсула динамикасын үстеме биіктікте зерттеуден басқа) – максималды динамикалық қысымда капсуладан қашу жүйесін сынау, парашют жүйесін сертификаттау және іздеу және құтқару әдістерін тексеру болды. Бірақ жобада жұмыс істейтін мамандардың әр тобы мүмкіндігінше ертерек нақты эмпирикалық деректер алуға ұмтылғандықтан, нақты басымдықтарды анықтау қажет болды. Бірінші ұшулар капсулаға түсетін күштерді өлшеуге, ал келесі ұшулар 20 000, 250 000 және 500 000 фут (6, 75 және 150 км) биіктіктегі маңызды параметрлерді өлшеуге бағытталды. Әрбір Little Joe ұшырылымының минималды мақсаттарын шу деңгейін, жылу және қысым жүктемесін, жылу қалқанын бөлуді және жануарлардың мінез-құлқын зерттеумен толықтыруға болады, егер өлшемдер телеметрияның минималды көлемімен жүргізілсе. Little Joe зымырандарымен ұшырылған барлық капсулалар қайта қалпына келтірілетін болып жоспарланғандықтан, бортындағы жазу құралдары жүйенің қарапайымдылығына да үлес қосады. Little Joe – экипаждарды тасымалдауға арналған капсулаларды сынау үшін жасалған екі күштеуіш жүйесінің біріншісі болды және ракеталардың жиынтық принципін қолданатын алғашқы операциялық ұшыру құралдарының бірі еді. Төрт өзгертілген «Сержант» (өзгертуге байланысты «Кастор» немесе «Полюкс» деп аталды) және төрт қосымша «Рекрут» зымырандары әртүрлі тізбектерде іске қосылғандықтан, ұшыру күші айтарлықтай өзгерді, бірақ ең жоғары жобаланған күш шамамен 230 000 фунт (1020 килоньютон) құрады. Теориялық тұрғыдан алғанда, бұл 1800 кг салмақты ғарыш кемесін 160 км-ден астам биіктіктегі баллистикалық траекториямен көтеруге жеткілікті, және осы жиынтық қозғалтқыштардың күші экипаждың «Атлас» ұшағында сезінетін ұшу профилін имитациялауға тиіс болды. Сонымен қатар, тракторлық зымыранның құтқару жүйесінің қосымша күшті тартымдылығы ең қиын ұшу жағдайларында көрсетілуі мүмкін еді. Little Joe-ны жетілдіруге көмектескен инженерлер оның сыртқы түрі әдемі емес екенін білген, бірақ олардың бұл зымыраны баллистикалық капсуланың көптеген жобалау тұжырымдамаларының дұрыстығын дәлелдейтініне және осылайша өздеріне лайықты құрмет әкелетініне үміттенді. Кейіннен «Little Joe II» ұшағы «Аполлон» экипажының құтқару жүйесін сынау үшін пайдаланылды.

Ұшулар

1960 жылдың 21 қаңтарында бес нақты және талпыныс жасалған ұшырылымдардан тұратын Little Joe сериясы, North American компаниясы NASA үшін жасаған алты сынақ бустерінің төртеуін және Лэнгли шеберханаларында жасалған бес прототиптік капсуланы пайдаланды. Бұл қатты отынмен қоздырылатын модельдердің негізгі сынақ мақсаттары, Лэнгли және Wallops қолдауымен NASA-дағы Space Task Group жүргізген ұшу бағдарламасының ажырамас бөлігі болды. Қазір біліктілік ұшу сынақтарына тек екі Little Joe бустері ғана қалды. North American жеті Little Joe фюзеляжын жасады, бірақ олардың біреуі Калифорния штатындағы Дауни қаласындағы зауытта статикалық жүктеме сынақтары үшін сақталды. STG осы жетінші фюзеляжды қайта жаңартуға бұйрық берді, осылайша біліктілік ұшу бағдарламасы үшін үш Little Joe бустеріне ие болады. 1960 жылдың қаңтарында Little Joe 1B ұшуының сәтті аяқталуы, келесі, алтыншы ұшу – Little Joe 5, McDonnell өндіріс желісінен шыққан нағыз Mercury капсуласын алғаш рет ұшыратынын білдірді. Бойлерлік модельдермен дамыту ұшу сынақтарынан "нағыз McDonnell" капсуласымен біліктілік ұшу сынақтарына көшу кезінде Ғарыш жұмыс тобы зерттеуден дамуға және операцияларға қарай жылжыды.

Миссияның нөмірлеуі

Mercury миссиясының ресми нөмірлеу белгісі – ұшыру құралының түріне сәйкес келетін екі әріптен тұратын белгі, одан кейін тире, содан соң ұшу мақсаттарының нақты жиынтығын көрсететін сан және осы мақсаттарды орындау үшін қосымша ұшуларды ажыратуға арналған қосымша әріп болды. Сондықтан, алғашқы Little Joe ұшуының ресми атауы – "LJ 1". Ұшулар тізбектеп сандармен жүргізілмеді, себебі жоба кестесі жобаның барысында өзгертілді. Нақты ұшу тәртібі:

Миссия Сурет Іске қосылу ұзақтығы Мақсаты Нәтижесі Ескертулер
Little Joe 1 21 тамыз 1959 ж. 20 с Ұшу кезінде авариялық құтқару жүйесін сынау. Сәтсіздік Электрлік бұзудың салдарынан құтқару мұнарасы ұшырылуға жарты сағат бұрын тұтанды және зымыранды жерде қалдырып, ғарыш кемесін алып кетті.
Little Joe 6 4 қазан 1959 ж. 5 м 10 с Ғарыш кемесінің аэродинамикалық қасиеттерін және беріктігін сынау. Ішінара сәттілік Қосымша сынақтар жүргізілмеді.
Little Joe 1A 4 қараша 1959 ж. 8 м 11 с Ұшу кезінде, капсуласы бар құтқару жүйесін сынау. Ішінара сәттілік Құтқару мұнарасы 10 секунд кешігіп тұтанды. Opportune Wallops аралынан оңтүстік-шығысқа қарай 19 шақырым жерде тауып алды.
Little Joe 2 4 желтоқсан 1959 ж. 11 м 6 с Жоғары биіктіктегі приматпен құтқару жүйесін сынау. Сәттілік Sam атты резус макакасын алып келді. Virginia штатының Wallops аралынан оңтүстік-шығысқа қарай 312 км жерде орналасқан Borie тауып алды; биіктігі: 85 км.
Little Joe 1B 21 қаңтар 1960 ж. 8 м 35 с Максималды q кезінде авариялық тоқтату және құтқару жүйесін приматпен, капсуласы бар сынау. Сәттілік Miss Sam атты резус маймылын алып келді.
Little Joe 5 8 қараша 1960 ж. 2 м 22 с Өндірістік ғарыш кемесімен Little Joe құтқару жүйесінің алғашқы сынағы, максималды q жылдамдығында. Сәтсіздік Ғарыш кемесін ұстап тұрған қысқыш ауа қысымынан ауытқыды; осыған және дұрыс емес сымдарға байланысты құтқару мұнарасы тым ерте тұтанды және ғарыш кемесін ұшыру құралынан ажыратуға мүмкіндік бермеді. Биіктігі: 16 км.
Little Joe 5A 18 наурыз 1961 ж. 5 м 25 с Mercury ғарыш кемесімен құтқару жүйесінің екінші сынағы. Ішінара сәттілік Мұнара 14 секунд бұрын атылды; ол ғарыш кемесін зымыраннан ажырата алмады.
Little Joe 5B 28 сәуір 1961 ж. 5 м 25 с Өндірістік ғарыш кемесімен құтқару жүйесінің үшінші сынағы. Сәттілік Little Joe бағдарламасы аяқталды.