Америкалық бағытталмаған зениттік ракетасы Локи

Кіріспе

Loki – американдық бағытталмаған әуе шабуылына қарсы ракета, ресми атауы 76 мм HEAA Rocket T220, неміс Тайфунына негізделген. Тайфун сияқты, Локи бастапқы мақсаты бойынша қолданылмады, бірақ кейіннен кеңінен қолданыла бастады, әсіресе атмосфераны зерттеу үшін. Ол осы рөлде осыншалықты сәтті болғандықтан, негізгі Loki конструкциясы негізінде бірнеше жетілдірілген нұсқалар жасалды, соның ішінде соңғы Super Loki.

Даму

1942 жылы әуеге қарсы даму бағдарламасының бір бөлігі ретінде Люфтваффе бірнеше басқарылатын зымыран жобаларын әзірлеуді бастады. Дегенмен, 1943/44 жылдар аралығында олардың пайдалы болуға үлгеретініне қатысты алаңдаушылықтар туды. Бұл олқылықты толтыру үшін Клаус Шойфелен бомбалаушылардың қозғалысына тікелей, жаппай ұшырылатын қарапайым, бағытталмаған зымыран жасауды ұсынды. Осының нәтижесінде Тайфун пайда болды. Тайфунның қуаты гиперголикалық қоспаны жану камерасына қысыммен беру арқылы қамтамасыз етілді. Қысымды отын резервуарларына шашатын кішкентай кордит зарядтары жасады, бұл зарядтар отын мен тотықтырғышты жану камерасына жіберу үшін жұп жұқа мембраналарды жарып тастады. Немістер қозғалтқышты сенімді түрде іске қоса алмады, сондықтан зымыранды ешқашан қолданысқа енгізбеді. АҚШ Армиясы 1946 жылы Тайфунды зерттеді, ал Армияда жұмыс істейтін неміс инженерлері бұл тұжырымдаманы одан әрі дамытуға лайық деп санады. Өздерінің басқарылатын зымыран жобаларының даму уақытына қатысты ұқсас мәселелер туындағанда, Тайфун қайта қарастырылды және 1948 жылы Бендиксте даму бағдарламасы басталды. Маңызды өзгеріс – зымыранның соққылық бөлігін, қозғалтқыш өшкеннен кейін негізгі зымыран корпусынан бөлінетін, садақ мұнына ұқсас нұсқамен алмастыру болды. Бұл ауа кедергісін азайтып, биіктікті арттыруға мүмкіндік берді. Немістердің бұрынғы тәжірибесінен өзгеше, Бендистің қозғалтқышымен де маңызды қиындықтар туды. Соңында, 1951 жылдың наурыз айынан бастап, олар Реактивтік Жылдамдық Зертханасынан (JPL) алынған жаңа эластомерлік отынға негізделген қатты отын қозғалтқышын дамытуға шешім қабылдады. Қатты отынмен жұмыс істейтін "Локи" зымыранының алғашқы сынақ ұшуы 1951 жылдың 22 маусымында өтті. Жаңа қозғалтқыш сәтті жұмыс істеді, ал сұйық отынмен жұмыс істейтін нұсқасы 1952 жылдың ақпанында тоқтатылды. 1954 жылдың 25 маусымында Редстоун Арсеналында доктор Вернер фон Браун, Фредерик С. Дюрант, Александр Сатин, Дэвид Янг, доктор Фред Л. Уиппл, доктор С. Фред Сингер және командир Джордж В. Гувердің қатысуымен өткен алғашқы кездесуде Редстоун зымыранының екінші сатығы ретінде "Локи" кластерін пайдаланып, 200 миль (322 км) биіктікке спутникті шығаруға болатыны туралы келісімге келді. JPL сынақ бағдарламасы барысында Уайт-Сэндске 3544 "Локи" зымыранын ұшырды. Бұл сынақтар бір зымыранның ұшу жолына одан кейін ұшқан зымырандардың да әсер ететінін көрсетті, бұл шашырауды қару ретінде пайдалануға тым үлкен етеді. Бұл мәселе терең зерттелгенімен, нақты шешім табылмады. Армия 1955 жылдың қыркүйегінде "Локи" жобасынан бас тартып, жақында қолданысқа енгізілген "Найк Айакс" және жақын арада қол жетімді болады деп күтілген "MIM 23 Хок" зымырандарына көшті.

As part of their anti aircraft development program of 1942, the Luftwaffe began developing a number of guided missile projects. However, there was concern that these would not develop in time to be useful in the 1943/44 time frame. To fill the gap, Klaus Scheufelen suggested building a simple unguided rocket that would be fired en masse directly up into the bomber streams. The result was the Taifun. Taifun was powered by a hypergolic mixture pressure fed into the combustion chamber. The pressure was provided by small cordite charges that were fired into the fuel tanks, in the process bursting a pair of thin diaphragms to allow the fuel and oxidizer to flow into the combustion chamber. The Germans were never able to get the engine to work reliably, and the rocket was never deployed operationally. The US Army had initially studied the Taifun in 1946, and the German engineers now working for the Army were convinced the concept deserved more development. When similar concerns about the development time of their own guided missile projects were raised, the Taifun was reconsidered and a development program started at Bendix in 1948. One major change was to replace the warhead area with a dart like version, which was separated from the main rocket body at engine burnout to continue on without the drag of the airframe and thereby reach higher altitudes. Like the Germans before them, Bendix had significant problems with the engine, and eventually decided to develop a solid fuel engine based on a new elastomeric fuel from the Jet Propulsion Laboratory (JPL), starting in March 1951. The first flight of a solid fuel Loki occurred on 22 June 1951. The new engine was successful, and the liquid engine was abandoned in February 1952. An initial meeting on June 25, 1954, at the Redstone Arsenal, of Dr. Wernher von Braun, Frederick C. Durant, Alexander Satin, David Young, Dr. Fred L. Whipple, Dr. S. Fred Singer, and Commander George W. Hoover resulted in an agreement that a Redstone rocket with a Loki cluster as the second stage could launch a satellite into a 200 mile (322 km) orbit without major new developments. JPL eventually fired 3,544 Lokis at White Sands during the testing program. These tests demonstrated that the launch of one rocket would affect the flight path of the ones behind it, making the dispersion too large to be a useful weapon. Although this problem was studied in depth, it appeared there was no obvious solution. The Army eventually gave up on Loki in September 1955, in favour of the Nike Ajax missile, which had recently reached operational status, and the MIM 23 Hawk which was expected to be available shortly.

Зондтау зымырандары

1955 жылы АҚШ Әскери-теңіз күштері көптеген дайын Локилерді алып, жарылғыш оқ-дәрілерін шашырату құрылғыларымен алмастырды. Бұл WASP зымырандары кемелерден тікелей жоғарыға атылды, ал шашырату материалдары радармен қадағаланатын апогейде босатылды, бұл жоғарыдағы желдерді дәл өлшеу үшін жасалды. АҚШ Әскери-әуе күштері де осы мақсатта Локиді пайдаланды, оған XRM 82 деген атау берді. ONR сондай-ақ Локиді Rockoon ұшыруларында қолданды, зымыранды ату алдында гелий шарларымен биікке көтеріп жіберді. Көптеген Локилер азаматтық нарыққа сатылды, онда олар метеорологиялық жұмыстар үшін кеңінен танымал болды және Локи Дарт деп аталды. Бұл мақсаттағы қажеттіліктерді жақсырақ қанағаттандыру үшін 1957 жылы 50%-ға көбірек отынмен жабдықталған үлкен диаметрлі қозғалтқыш жасалды, нәтижесінде Loki II пайда болды, ал бастапқысы Loki I деп аталды. Басқа компаниялар да қосымша нұсқаларды жасады, соның ішінде Cooper Development/Marquardt Rocksonde 100, оның максималды биіктігі 100 000 фут, ал Rocksonde 200 – 200 000 футқа дейін жете алатын.

HASP (Жоғары биіктіктегі дыбыс шығару снаряды) деп аталатын тағы бір нұсқа 5 дюймдік зеңбірек трубасынан тікелей ұшырылды. Атыс кезінде HASP-ті тұрақтандыру үшін снарядтың кішкентай қанаттарына "труба ішінде жылғаушылар" орнатылды, олар ракетаны ойықты зеңбірек трубасы бойымен бағыттап, оған айналу қозғалысын берді. Снаряд зеңбірек трубасынан шыққаннан кейін ғана бұл жылғаушылар түсіп қалды.

СДК

1963 жылы Space Data Corporation (SDC) әртүрлі қорғаныс мекемелеріне кішкентай зымырандармен қамтамасыз ету мақсатымен құрылды. Олар метеорологиялық зымырандарды пайдаланып, Loki зымыранына шұғыла шашырату құрылғысының орнына құралдық жүк дайындады. Құралдық жүктің кемінде үш түрі болды: PWN 10, PWN 11 және PWN 12. Құралдардың негізгі бөлігі температураны өлшеуге арналған термистордан тұрды, ол 1680 МГц метеорологиялық диапазонда жұмыс істейтін кішкентай радиоарқылы таратылды. Биіктік радар сәулесін зондтың «жұлдызшасынан» – төртбұрышты милар парашюті мен радарлық шағылыстырғыштан немесе PWN 10 моделінде қашықтықты өлшеуге арналған транспондерден жерден бақыланды. SDC нұсқасы бастапқы Loki-ге қарағанда сәл ауыр болды, бұл «ұшу» кезіндегі тұрақтылықты арттырып, максималды биіктікті шамамен 10 000 футқа төмендетті. Loki Datasonde-ның өндірісі 1966 жылы басталды, ал 1985 жылы өндіріс тоқтағанға дейін 20 000-нан астам дана салынды. Әуе күштері радарлық бақылауды қажет етпейтін нұсқаны сұрады, ал SDC құралдық жүкке транспондер орнату арқылы жауап берді. Бұл құралдық жүктің салмағын арттырды және «жұлдызшаның» өлшемдерін ұлғайтуға, соның салдарынан ұшыру салмағын арттыруға әкелді. Қажетті биіктікке жету үшін SDC әлдеқайда қуатты күшейткіш құрылды, ол жалпы салмақты арттырып, тұрақтылықты одан әрі жақсартты. Нәтижесінде 1968 жылы Super Loki алғаш рет ұшырылды, содан бері 9000 дана жеткізілді. 1970 жылдардың басында Әуе күштері метеорологтары мен NASA-ның бақылау ғалымдары ROBINSphere құралдық жүктемелерімен жоғары апогейлерге қол жеткізуді қалады. 1972 жылы Space Data Viper IIIA қатты отынмен жұмыс істейтін зымыран қозғалтқышын жасады. Бұл қозғалтқыш Super Loki-дің дизайнына өте ұқсас болды және ROBINSphere үшін шамамен 120 км апогейді қамтамасыз етті. Бұл жоғары апогей Super Loki күшейткішімен қол жеткізілмейтін 110–95 км аймағындағы жел мен атмосфераның тік профильдерін өлшеуге мүмкіндік берді. ROBINSphere – диаметрі 1 метр болатын, 150 грамм салмақтағы калибрленген, ауамен толтырылатын радарлық шар, салмағы жарты граммқа дейін өлшенеді. 1993 жылы конструкция өзгертілді, эластомерлі қатты отынды кеңінен қолданылатын полимер HTPB (гидроксилдік аяқталған полибутадиен) арқылы алмастыру жүзеге асырылды. Бұл отын дизайнының өзгеруі Super Loki және Viper IIIA екеуіне де қатысты. 1990 жылы SDC компаниясын Orbital Sciences Corporation сатып алды. Super Loki және Viper IIIA зымыранымен құралдық жүктемені жеткізу өндірісі 2001 жылға дейін жалғасты, содан кейін өнім желісі тоқтатылды.

In 1963 Space Data Corporation (SDC) formed to provide small sounding rockets to the various defence agencies. They used the meteorological rockets and created an instrument payload for the Loki in place of the chaff dispenser. There were at least three variants of the instrument payload, PWN 10, PWN 11, and PWN 12. The instruments consisted primarily of a thermistor to collect temperature, which was broadcast via a small radio operating in the 1680 MHz Meteorological Band. Altitude was tracked from the ground, by reflecting radar off the probe's "starute", a square mylar parachute and radar reflector, or with the PWN 10 by means of a ranging transponder. The SDC version was slightly heavier than the original Loki in order to improve stability during "cruise", which lowered maximum altitude by about 10,000 ft. Production of the Loki Datasonde started in 1966, and more than 20,000 were built until production ended in 1985. The Air Force requested a version that would not require radar tracking, and SDC responded by placing a transponder in the payload. This increased payload weight, and required the starute to be enlarged, further increasing launch weight. To reach the required altitudes, SDC developed a much larger booster, which also increased overall weight and further improved stability. The resulting Super Loki first flew in 1968, and since then 9,000 have been delivered. The Air Force Meteorologists and NASA's Observational Scientists desired higher apogees with the ROBINSphere payloads in the early 1970s. In 1972, Space Data completed the development of the Viper IIIA solid propellant rocket motor. This motor followed the design of the Super Loki nearly identically and provided apogees of ~120 km for the ROBINSphere. This higher apogee allowed for measuring the wind and atmospheric vertical profiles through the 110–95 km region that were unobtainable from the Super Loki boosted ROBINSphere. The ROBINSphere is a calibrated weight inflatable 1 meter diameter radar reflecting balloon, weighing in at about 150 grams. The weight is measured within one half gram. A design change occurred in 1993 with a change in the elastomeric solid propellant with the more commonly available polymer, HTPB (hydroxyl terminated polybutadiene). This propellant design change occurred both in the Super Loki and the Viper IIIA. Orbital Sciences Corporation bought SDC in 1990. The production of the Super Loki and the Viper IIIA rocket boosted meteorological payloads continued until 2001 when the product line was abandoned.