Кіріспе

Еуропалық ғарыш агенттігінің ұшыру жүйесі

Ол ғылыми және Жерді бақылау миссиялары үшін 300-ден 2500 кг дейінгі салмақты жүктерді полярлық және төменгі Жер орбиталарына шығаруға арналған. Вега миссиясы – 1500 кг салмақты ғарыш аппаратын 700 км биіктікке жеткізетін полярлық орбита. Лира шоқжұлдызындағы ең жарқын жұлдыз – Веганың атымен аталған зымыран, үш қатты отынды сатысы бар бір корпустық ұшырғыш (жанама күшейткіштері жоқ): P80 бірінші сатысы, Zefiro 23 екінші сатысы және Zefiro 9 үшінші сатысы. Жоғарғы модуль – AVUM деп аталатын сұйық отынды ракета. P80 сатысының жетілдірілген нұсқасы P120C, Ariane 6 зымыранының жанама күшейткіштері ретінде де қолданылады. Италия Вега бағдарламасына ең көп үлес қосатын ел (65%), одан кейін Франция (13%). Басқа қатысушылар: Испания, Бельгия, Нидерланды, Швейцария және Швеция.

Өмірбаян

1990 жылдардың ортасында француздық Aérospatiale және SEP компаниялары итальяндық Bombrini Parodi Delfino (BPD) компаниясымен бірге Ariane қосымша ұшыру құралын (ACL) әзірлеу туралы талқылауды бастады. Сол кезде Италия жаңа қатты отынды спутниктік ұшыру құралының тұжырымын қолдауға кірісті. 1998 жылдың сәуірінде Vega бағдарламасы шамамен 70 млн. ЭКУ көлеміндегі өнеркәсіптік инвестицияларды қамтамасыз етуге, сондай-ақ Франция мен Италия жетекшілік ететін Еуропалық ғарыш агенттігінің (ESA) мүдделі мүше мемлекеттерінен сұралған 350 млн. ЭКУ шамасындағы қаржыландырудың болуына байланысты екені жарияланды. 1998 жылдың маусым айында Еуропалық ғарыш агенттігінің (ESA) мүше мемлекеттерінің министрлері Vega даму бағдарламасының бірінші кезеңін іске асыруға келісті. Қатысушы мемлекеттер Франция, Бельгия, Нидерланды, Испания және Италия болды – соңғысы бағдарламаны қаржыландыру жөніндегі жүктеменің 55% -ін өз мойнына алды. 1998 жылдың қыркүйегінде, егер толық қаржыландырылса, Vega 2002 жылы алғашқы ұшырылымын орындайтын болады деп күтілді. Алайда, 1998 жылдың басында Франция бағдарламаға наразылығын білдіріп, оны қаржыландыру мәселесінде дау тудырды. Vega-ның жаңа, жоғары өнімділік нұсқасы ұсынылды, бірақ бұл Францияны толыққанды қанағаттандырмады. 1999 жылдың қыркүйегінде Франция Vega бағдарламасынан толығымен бас тартты, бұл ұшыру құралының болашағына қатысты алаңдаушылықтарға әкелді. 1999 жылдың қарашасында Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA) Vega-ны мақұлданған бағдарлама тізімінен ресми түрде шығарды, бұл шешім негізінен Францияның бас тартуымен байланысты болды; Италия бұған қарамастан жалғасатынын мәлімдеді және Ariane 5 бағдарламасын одан әрі дамыту үшін бөлінген үлесін қайта бағыттаумен қауіптендірді. 2000 жыл шамасында Vega үшін баламалы қолданыс зерттелді – ол орта класты күшейткіш зымыран ретінде, жақсартылған, күшейтілген Ariane 5 ауыр зымыран тасығышымен бірге қолданылуы мүмкін. 2000 жылдың қазан айында Франция мен Италияның Vega бағдарламасы бойынша бір жылдан бері келе жатқан дауларын шешкені туралы хабарланды. Франция мен Италия Vega бағдарламасына енгізілетін Ariane 5 жұмысына арналған толық композиттік P80 күшейткішін қаржыландырудың тиісінше 35% және 52% -ын беруге келісті. 2001 жылдың наурыз айында FiatAvio және Италия ғарыш агенттігі (ASI) Vega бағдарламасының даму жұмыстарының көп бөлігіне жауапкершілік алу үшін жаңа компания – Еуропалық ұшыру құралын (ELV) құрды. 2003 жылға қарай Еуропалық ғарыш агенттігінің (ESA) Ресейдің "Союз" зымыран тасығышын қабылдауы дамитын Vega-мен тікелей бәсекелесе алады деген қауіп туды. Мұндай зымыран тасығыштарға сұраныс ұялы телекоммуникациялық спутниктік нарықтағы төмендеумен және Еуропаның Галилео спутниктік навигациялық жүйесіне күмәнмен азайып кетті.

Бағдарламаның басталуы

2003 жылдың наурыз айында Vega ұшыру құралын әзірлеу туралы келісімдерге Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA) және француздық ғарыш агенттігі Centre national d'études spatiales (CNES) қол қойды; Италия қаржыландырудың 65%-ын, ал қалған бөлігін алты басқа ел ұсынды. 2004 жылдың мамырында коммерциялық оператор Arianespace пен бас мердігер ELV арасында француздық Гвиананың Куру қаласында ұшу аппаратын интеграциялау жөніндегі келісімге қол қойылды. 2004 жылдың қарашасында Куруда Vega ұшыруы үшін жаңа, арнайы ұшыру алаңының құрылысы басталды, ол бункерді және сатыларды құрастыруға көмектесетін өздігінен жылжымалы құрылымды қамтыды; бұл алаң бұрынғы Ariane 1 ұшыру алаңының орнында салынды. 2005 жылдың қыркүйегінде Vega-ның қатты отынды қозғалтқыштарының тұтандырғыштарындағы маңызды сынақтар сәтті аяқталды, бұл маңызды кезең болды. 2005 жылдың қарашасында Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA) Vega ұшыру құралымен бірге жұмыс істейтін электрлік жетегі бар модульді әзірлеу және орналастыру ниетін білдірді; бұл модуль төмен Жер орбитасынан (LEO) геостационарлық орбитаға (GEO) жүктерді тасымалдауға арналған. 2005 жылдың қарашасында Израиль мен Үндістан Vega бағдарламасына ресми қызығушылық танытқандары хабарланды. 2005 жылдың желтоқсанында Vega ұшыру құралы, Ariane және Soyuz ұшыру құралдарымен бірге ESA жүктері үшін "бірінші таңдау" платформалары ретінде бекітілді. 2005 жылдың 19 желтоқсанында Vega-ның үшінші сатысының алғашқы сынақ атылысы Сардиниядағы Салто ди Киррада сәтті аяқталды. Бірнеше жыл бойы Сардинияда қосымша сынақтар жүргізілді. 2007 жылдың 28 наурызында үшінші сатының сынағы сәтсіз аяқталуына байланысты Vega жобасы кейінге шегерілді. 2007 жылдың қаңтарында Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA) Vega және Ariane ұшыруларын қолдау үшін GPS навигациялық жүйесін пайдалануды зерттейтінін мәлімдеді. 2009 жылғы Париж әуешолуында Vega-ның жоғарғы сатыларын ауыстыруға арналған тиімдірек қозғалтқышты қабылдау ұшыру құралының жалпы құнын төмендетуге мүмкіндік бермегендіктен кейінге қалдырылды, бұл оны пайдалы етуді азайтады. Бұл нәтижеге қарамастан, үшінші сатының тиімділігін арттыру жұмыстары жалғасты. Осы кезде Vega ұшыруының барлық төрт сатысының сертификатталуы 2009 жылдың соңына дейін аяқталуы күтілді, ал алғашқы ұшыру 2010 жылы жоспарланған. Алғашқы ұшыру ғылыми жүкпен жасалуы тиіс еді, "макеттік" жүк емес; 2010 жылдың соңына қарай алғашқы ұшыру 2011 жылға шегерілді.

Ұшуға

2011 жылдың қазан айында бірінші Vega зымырасының барлық негізгі құраушылары Римге жақын орналасқан Colleferro қаласынан Kourouға теңіз арқылы жөнелтілді. Осы кезде бірінші ұшырылым 2011 жылдың желтоқсанында немесе 2012 жылдың қаңтарында жүзеге асырылатыны күтілді. 2012 жылдың қаңтар айының басында ұшыру күні келесі айға ықпалдасатыны хабарланды. 2012 жылдың 13 ақпанында Kourouда Vega зымырасының алғашқы ұшырылымы өтті, ол «көрінетіндей, өте сәтті ұшу» деп сипатталды. 2011 жылдың ортасында Vega зымырасының еуропалық үлгідегі жаңартылған нұсқасы орта және ұзақ мерзімді перспективада жасалуы мүмкін деген болжам айтылды. Бірінші сәтті ұшырылымнан кейін Vega үшін түрлі жақсартулар ұсынылды. Германия ғарыш агенттігі (DLR) Vega зымырасының соңғы, төртінші сатысына еуропалық баламаны әзірлеу мүмкіндігіне қызығушылық танытты; алайда, операцияларды консолидациялау және бастапқы кезеңде қажетсіз шығындардан сақтану үшін Vega құрылғыларына шамамен 10 жыл бойы өзгеріс енгізуге болмайды деп кеңінен сенеді. Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA) де Vega мен жоспарланудағы Ariane 6 ауыр зымыран тасығышы арасындағы ықтимал ортақтықтарды пайдалануға ниеттенді. Алғашқы ұшырылымнан кейін VERTA (Vega Research and Technology Accompaniment) бағдарламасы аясында тағы төрт ұшырылым жасалды, олар барысында бақылау немесе ғылыми жүктер орбитаға шығарылды, сондай-ақ Vega зымырасы одан табысты коммерциялық операциятарға дайындалды және сынақтан өтті. 2013 жылдың 6 мамырында өткен екінші ұшырылым, бұрынғыдан гөрі қиынрақ траекторияны ұстанды және зымыраның алғашқы коммерциялық жүгін алып жүрді, ол да сәтті аяқталды. Осы екінші ұшырылымнан кейін Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA) Vega зымырасын «толыққанды жұмыс істейтін» деп мәлімдеді. Бірінші және екінші ұшырылым арасындағы бір жылдан астам уақыттың себебі, негізінен, итальяндық өндірушінің алғашқы ұшырылымда қолданылған бағдарламалық жасақтамаға француздық экспорттық бақылау шектеулеріне байланысты Ұшуды басқару бағдарламалық жасақтамасын толығымен қайта жасауына тура келгені болды. Коммерциялық қызметке енгеннен бері Arianespace Vega зымырасын полярлық және Күнмен синхронды орбиталарға миссияларды жүзеге асыруға арналған ұшыру жүйесі ретінде ұсынып келеді. Серпіндік ұшырылым кезінде Vega өзінің 386,8 кг салмақтын негізгі жүгін – LARES спутнигін 1450 км биіктікте, 69,5° бұрышпен дөңгелек орбитаға шығарды.

Кезеңдер

+ Вега сатысының параметрлері Сатылар 1P80 саты 2Zefiro 23 саты 3Zefiro 9 саты 4AVUM Биіктігі Диаметрі Жанармай түрі қатты қатты қатты сұйық Жанармай массасы 88 тонна 24 тонна 10.5 тонна 0.55 тонна Қозғалтқыштың құрғақ массасы Қозғалтқыштың қабықша массасы Орташа итермелеу күші Жану уақыты 110 секунд 77 секунд 120 секунд 667 секунд Ұшқындық импульс 280 секунд 287.5 секунд 296 секунд 315.5 секунд

Пайдалы жүктеме

Arianespace Vega зымыран тасығышының биіктігі шамамен болатын дөңгелек полярлық орбитаға жүк жеткізе алатынын мәлімдеді. Vega-ның пайдалы жүк қаптамасы Швейцарияның RUAG Space компаниясымен жобаланып, өндірілген. Оның диаметрі 2,6 метр, биіктігі 7,8 метр және салмағы 400 кг. Қаптаманың цилиндрлік бөлігінің сыртқы диаметрі 2,6 метр, ал биіктігі 3,5 метр.

Үш қатты моторлы саты

Алғашқы үш саты "Авио" компаниясы өндірген қатты отынмен жұмыс істейтін қозғалтқыштар, ал "Вега" зымыран құрастырушының негізгі мердігері – "ЭЛВ" компаниясы. "Вега" зымыранының үш сатысына арналған үш қозғалтқыш түрінің жобалануы мен өндіріс процесі екі жердегі сынақтар арқылы расталатын жоспарланған, бірі – жобаны бағалау үшін, екіншісі – соңғы ұшу конфигурациясында.

P80

P80 – VEGA-ның бірінші сатысы, атауы жобалау кезеңіндегі жанар май салмағының 80 тонна болғанынан, кейін 88 тоннаға дейін арттырылғанынан шыққан. P80 құрамында Бельгияда SABCA компаниясы жасаған және өндірген, литий-ионды аккумуляторлармен жұмыс істейтін, иілгіш қосылысы бар жылдам қозғалатын соплоны басқаратын екі электромеханикалық жетектегіштен тұратын итермелеу векторын басқару жүйесі (TVC) бар. P80 қозғалтқышының алғашқы сынаққа іске қосылуы 2006 жылғы 30 қарашада Куруда өтті және сынақ сәтті аяқталды. P80 бірінші сатылы қозғалтқышының екінші сынаққа іске қосылуы 2007 жылғы 4 желтоқсанда Куруда өтті. 111 секунд бойы орташа 190 тонналық итермелеу күшін бере отырып, қозғалтқыштың жұмысы күтілгендей болды. Келешектегі саты нұсқасы, P120C, атауы жобалау кезеңіндегі 120 тонналық жанар май салмағынан алынған, жанар май массасын 141–143 тоннаға дейін арттырады.

Зефиро 23

Zefiro қозғалтқышын Avio әзірлеуді бастады, қаржыландырудың бір бөлігі компаниядан, екінші бөлігі Италия ғарыш агенттігімен (ISA) жасалған келісімшарт арқылы жүзеге асырылды. Zefiro 23 – Vega зымыранының екінші сатысы. Оның көміртек эпоксиді корпусы филаменттік орау арқылы жасалған, ал көміртек фенолды соплосы көміртек-көміртек кіріктіргішін қамтиды. Отынның салмағы 23 тоннаға жетеді. Zefiro 23 екінші сатылы қозғалтқышы алғаш рет 2006 жылғы 26 маусымда Salto di Quirra полигонында сынақтан өтті. Бұл сынақ сәтті аяқталды. Zefiro 23 екінші сатылы қозғалтқышының екінші сынаққа іске қосылуы 2008 жылғы 27 наурызда, сондай-ақ Salto di Quirra полигонында болды. Бұл сәтті сынақ зымыран қозғалтқышының қабілетін растады.

Zefiro 9

Бірінші аяқталған қозғалтқыш Zefiro 9 болды, ол үшінші сатылы қозғалтқыш. Бірінші сынақ ату 2005 жылғы 20 желтоқсанда Жерорта теңізінің оңтүстік-шығысындағы Сальто-ди-Кирра аралық сынақ полигонында жүргізілді. Сынақ толық сәттілікке жетті. Бірінші сынақ атудың нәтижелеріне негізделген жобаны қайта қараудан кейін, Zefiro 9-дың екінші сынақ атуы 2007 жылғы 28 наурызда Сальто-ди-Киррада өтті. 35 секундтан кейін қозғалтқыштың ішкі қысымы күрт төмендеп, жану уақыты ұзарды. Ішкі қысымның күрт төмендеуіне байланысты қозғалтқыштың конструкциясында ақаулар болды ма, жоқ па, туралы ешқандай ақпарат жоқ. 2008 жылғы 23 қазанда Zefiro 9-дың жаңартылған нұсқасы, модификацияланған соплосы бар Zefiro 9 A, сәтті сынақтан өтті. 2009 жылғы 28 сәуірде Италияның Сардиниядағы Сальто-ди-Кирра аралық сынақ полигонында Zefiro 9 A-ның соңғы біліктілік сынақ атуы өтті.

Attitude Vernier Upper Module (AVUM) (Аттитуд Вернье жоғарғы модулі)

Attitude Vernier Upper Module (AVUM) жоғарғы сатысы, Avio компаниясымен әзірленген, пайдалы жүкті қажетті орбитаға орналастыру және айналу және бағытты басқару функцияларын орындау үшін жобаланған. AVUM екі модульден тұрады: AVUM Propulsion Module (APM) және AVUM Avionics Module (AAM). Қозғалтқыш модулі украиндық RD 843 (RD 868P) зымырандық қозғалтқышын пайдаланады, ол қысыммен берілетін UDMH және азот тетроксидін отын ретінде жағады. AVUM авиациялық модулі көліктің авиациялық жүйесінің негізгі құрамдас бөліктерін қамтиды.

Нұсқалар

Вега және Ариан-5 элементтеріне негізделген жаңа орта өлшемді ұшыру құралының тұжырымдамалық зерттеуі жүргізілді. Бұл ұшыру құралы Ariane 5 P230 бірінші сатысын, Vega P80 екінші сатысын және қоймалағыш немесе криогендік отынды пайдаланатын Ariane 5 үшінші сатысын қолданар еді. 2012 жылдың 14 ақпанында, Веганың сәтті ұшырылуынан бір күн өткен соң, Германия ғарыш агенттігі (DLR) бағдарламаға қатысуға ниет білдірді. Сол кездегі DLR басшысы Иоганн Дитрих Вёрнер Германияның жобаға қосылғысы келетінін мәлімдеді. Германия Украинада жасалатын AVUM төртінші сатысындағы RD 843 қозғалтқышына балама ұсынар еді. Vega ұшыру құралының басқарушысы оның жақын арада ұшпайтынын, оның әзірленуіне уақыт қажет екенін айтты, бірақ ол 2012 жылдың соңындағы министрлердің келесі отырысында мәселенің талқыланатынын растады. Осылайша, ракетаның барлық компоненттері Швейцарияда жасалғандарын қоспағанда, Еуропалық Одақта (ЕО) құрастырылатын болады. Avio сондай-ақ Vega C немесе Vega E-нің бірінші сатысынсыз, спутниктік топтамаларды жаңартуға бағытталған "Vega Light" жобасын қарастырып жатыр. Көлік құралы Vega C немесе Vega E негізінде жасалғандығына байланысты 250–300 кг немесе 400–500 кг салмақты орбитаға шығара алады.

Vega-C

Vega C (немесе Vega Consolidation) – бұл бастапқы Vega ұшыру құралының жетілдірілген нұсқасы, ұшыру өнімділігі мен икемділігін арттыруға бағытталған. 2014 жылғы желтоқсанда өткен ЕКА Министрлер Кеңесінен кейін әзірлеме жұмыстары басталды, мақсаты – орта мөлшерлі институционалдық жүктердің көлемінің артуына байланысты пайдалы жүктемелерге қойылатын талаптардың өзгеруіне жауап беру және арзан ұшыру қызметтерін ұсынатын провайдерлермен бәсекелесу. Бұл жаңа жетілдіру Vega жиынтығына түрлі өзгерістер енгізеді: бірінші сатыдағы P80 қозғалтқышы P120C-ге алмастырылады, бұл алдағы Ariane 6 ұшыру құралында да қолданылатын күшейткіш, ал Zefiro 23 екінші сатысы Zefiro 40-қа алмастырылады. Үлкен AVUM+ төртінші сатыдағы AVUM-ның орнына қойылады, ал Zefiro 9 үшінші сатысы ұшыру құралының негізгі нұсқасынан алынады. ЕКА әзірлеп жатқан және 2025 жылдың шілдесінен бұрын Vega C арқылы ұшырылатын қайта пайдаланылатын Space Rider көлігін пайдалану арқылы қайта оралу миссиялары да қолжетімді. 2022 жылдың 13 шілдесінде Vega C алғашқы ұшуын жасады, оның барысында LARES 2 және тағы алты спутник орбитаға жеткізілді. Бұл ұшыру Украинадағы соғыс салдарынан ресейлік ракеталар қолжетімсіз болғаннан кейін туындаған орынды толтыру мақсатында жүзеге асырылды. 2022 жылдың 21 желтоқсанында (UTC) Vega C Zefiro 40 екінші сатысындағы ақаулық салдарынан ұшыру сәтсіз аяқталды, нәтижесінде Airbus Pléiades Neo жерді бейнелейтін шоқжұлдызы үшін екі ғарыш аппараты жоғалды. Сәтсіздікке ұшырағаннан кейін келесі ұшыру 2024 жылдың соңына дейін шегерілді, бұл ракеталық қозғалтқыштың соплосын қайта жобалауға мүмкіндік беру үшін жасалды.

Vega-E

Vega C-ге негізделген Vega E (немесе Vega Evolution) – Vega C-нің одан әрі дамуы болып табылады, онда Zefiro 9 және AVUM+ үшінші және төртінші сатылары сұйық оттегі және сұйық метанмен жұмыс істейтін криогендік жоғарғы сатымен алмастырылды. Бұл нұсқа Vega C-ге қарағанда одан да икемді, бір ұшыру арқылы бірнеше спутникті әртүрлі орбиталарға шығаруға мүмкіндік береді. 2021 жылдан бастап Avio жаңа жоғарғы сатыда қолданылатын жаңа M10 метан қозғалтқышын дамытуты аяқтауда. Қозғалтқыш дизайны Avio және Химиялық Автоматикалық Жобалау Бюросы (KBKhA) арасындағы 2014 жылы аяқталған ынтымақтастықтың нәтижесі. Avio 2022 жылдың мамыр және шілде айлары аралығында M10 қозғалтқышының алғашқы сынақ сериясын сәтті жүргізді, ал Vega E-нің бірінші ұшуы 2027 жылға жоспарланған.

Шығындар

Vega зымыранының даму шығындары 710 миллион евроны құрады, ал ЕКА 2012 және 2014 жылдар аралығында бес сынақ ұшуын қаржыландыру үшін қосымша 400 миллион евро жұмсады. 2012 жылы коммерциялық ұшырулардың шығыны 32 миллион евроға бағаланды, бұл Arianespace-тің маркетинг және қызмет көрсету шығындарын қамтиды, немесе жылына 2 ұшыру болған жағдайда әр зымыранға 25 миллион евро. 2012 жылы ELV бас директоры ұшу жиілігі жылына төрт ретке дейін артса, әрбір ұшыру құралының бағасы 22 миллион евроға дейін төмендеуі мүмкін екенін болжады. Бірақ 2020 жылдың қараша айына дейін Vega бір жылда үштен астам рет ұшқан емес, ал орташа ұшу жиілігі жылына екі ретке жетпейді.