Введение

Американская ракетная верхняя ступень и спутниковая платформа RM 81 Agena (/ə/dʒ/i/n/ə/) — американская ракетная верхняя ступень и спутниковая платформа, разработанная корпорацией Lockheed первоначально для отменённой программы разведывательных спутников WS 117L. После разделения WS 117L на программы SAMOS и Corona для получения изображений и MIDAS для системы раннего предупреждения, Agena впоследствии использовалась в качестве верхней ступени и интегрированного компонента в ряде программ, включая разведывательные спутники Corona и аппарат Agena Target Vehicle, использовавшийся для демонстрации сближения и стыковки в рамках проекта Gemini. Она применялась в качестве верхней ступени на ракетах Atlas, Thor, Thorad и Titan IIIB, а также рассматривалась для использования с другими ракетами, включая космический челнок. Последний запуск Agena D состоялся 12 февраля 1987 года в составе верхней ступени ракеты Titan 34B. Всего НАСА и ВВС США осуществили 365 запусков аппаратов Agena.

Характеристики

Диаметр Agena составлял 1,5 м, осуществлялась стабилизация по трем осям (для обеспечения работы камер разведывательной системы), а двигатель Bell Aircraft XLR81 развивал тягу 16 000 фунтов (71 кН), работая на несимметричном диметилгидразине (UDMH) в качестве топлива и ингибированной красной дымящейся азотной кислоте (IRFNA) в качестве окислителя. Эта комбинация топлива и окислителя была гиперголической и, следовательно, не требовала системы зажигания. Этот ракетный двигатель можно было многократно перезапускать на орбите по радиокоманде, и он часто перезапускался. Двигатель отличался необычной алюминиевой конструкцией. Регенеративно охлаждаемые каналы, охлаждающие горло и сопло, были выполнены методом глубокого сверления. Параболическая форма горла камеры сгорания представляла собой сложную задачу для глубокого сверления, которую инженеры Bell Aerosystems решили, расположив охлаждающие каналы в форме "однослойного кругового гиперболоида", что позволило станочникам сверлить прямые охлаждающие каналы сквозь изогнутые поверхности камеры сгорания. Двигатель был разработан на базе двигательной установки XLR 81 для отмененного ракетоносного ядерного боеголовка бомбардировщика Convair B 58 Hustler. До 1959 года Agena также называлась Discoverer Vehicle или Bell Hustler. Управление ориентацией горизонтально летящей Agena осуществлялось инерциальным навигационным комплексом с тремя гироскопами, двумя датчиками горизонта и микроструями, использующими смесь фреона и азота холодного газа. Угол тангажа и крен определялись двумя герметичными интегрирующими гироскопическими устройствами. Гироскопический датчик скорости определял ошибку рыскания, измеряя орбитальную скорость. Ошибки гироскопов тангажа и крена корректировались с помощью датчиков горизонта, которые впоследствии были дополнены датчиками Солнца и звезд. Это позволило Agena обеспечить более высокую стабильность наведения, необходимую для получения изображений с более высоким разрешением с использованием усовершенствованных камер Corona.

Агена-Б

В 1960 году Lockheed представила улучшенную Agena B, которую можно было перезапустить на орбите и которая имела увеличенные топливные баки для увеличения времени работы двигателя. Она была оснащена двигателем Bell 8081, способным создавать тягу в 71 килоньютон и перезапускаться на орбите. Ступени было достаточно топлива для обеспечения четырехминутной работы двигателя. С её помощью были запущены военные спутники раннего предупреждения SAMOS E, SAMOS F (ELINT Ferret) и MIDAS (Система оповещения о ракетном нападении), лунные зонды Ranger, планетарные зонды Mariner, спутники OGO и Nimbus. Первый полёт Agena B состоялся 26 октября 1960 года при (неудачном) запуске Discoverer 16. Подготовка Agena B к запускам с помощью ракеты-носителя Atlas заняла несколько месяцев, и она впервые стартовала на этой ракете 12 июля 1961 года с Midas 3. Последним запуском Agena B стал запуск OGO 3 7 июня 1966 года. Всего было запущено 75 аппаратов.

Агена-Д

Agena D был результатом предложения инженерного руководителя Lockheed Лоуренса Эдвардса, который предложил стандартизировать основную конфигурацию Agena (до этого момента каждая Agena строилась под конкретную полезную нагрузку и ракету-носитель), а также добавить дополнительные функции в зависимости от требований полезной нагрузки и выполнить требование Пентагона о совместимости Agena с ракетой Titan. Это предложение возникло в конце 1962 года, когда растущее разочарование из-за высокой частоты отказов Thor и Atlas Agena подтолкнуло к мысли, что большая стандартизация ракет-носителей повысит надежность. Дэвид Н. Спирс описывает стандартизацию следующим образом:
Общая конфигурация Agena D включала четыре полезных модуля, содержащих основное оборудование для наведения, радиомаяка, электропитания и телеметрии, стандартную консоль для полезной нагрузки и заднюю стойку над двигателем для подключения дополнительного оборудования, такого как солнечные панели, подспутники-паразиты и дополнительный двигатель Bell Aerosystems, который можно было перезапускать в космосе до шестнадцати раз. Его орбитальная конфигурация имела диаметр и длину , и обеспечивала 19 500 Вт⋅ч электрической энергии от батарей. По состоянию на 2014 год Agena D является самой часто запускаемой американской верхней ступенью. Была создана специальная производственная линия для выпуска 40 космических аппаратов Agena D в год. Эдвардс оставался ответственным за проектирование в течение нескольких лет, пока ВВС не объявили Agena D принятым на вооружение и не зафиксировали его конструкцию. К моменту вывода из эксплуатации надежность Agena D превысила 95 процентов. Первый запуск Agena D состоялся 28 июня 1963 года с KH 4 #7, и в общей сложности было запущено 269 Agena D. Последний полёт Thor Agena состоялся в 1972 году, когда был запущен спутник KH 4B. Последний Atlas Agena использовал ступень Agena D на модернизированной ракете Atlas F для запуска Seasat в 1978 году. До 1987 года на ракетах-носителях Titan было запущено еще двенадцать Agena, прежде чем ступень была окончательно снята с эксплуатации. Agena D использовался для запуска разведывательных спутников KH 7 GAMBIT и KH 8 Gambit 3, трех межпланетных станций Mariner к Венере и двух межпланетных станций Mariner к Марсу. Последняя верхняя ступень Agena D была запущена на ракете Titan IIIB 12 февраля 1987 года, доставив на орбиту USA 21, последний спутник SDS 1.

Целевая машина Agena

Целевой аппарат "Агена" был создан на базе "Агены D" с установленным оборудованием для использования в качестве объекта для сближения и стыковки в рамках миссий проекта "Джемини". Он был оснащен двигателем Bell Aerospace Model 8247, прошедшим квалификацию для до 15 перезапусков. В ходе более поздних миссий двигатель "Агены" включался, когда космический корабль "Джемини" находился в состыкованном состоянии, для вывода корабля на более высокую орбиту и последующего возвращения. Во время миссии "Джемини-11" была достигнута эллиптическая орбита с апогеем, установившая рекорд высоты для пилотируемых космических полетов, который оставался не побитым до миссии "Аполлон-8", первого пилотируемого полета к Луне, превысившей этот показатель.

Другие варианты

В начале 1970-х годов компания Lockheed изучала возможность использования Agena в качестве разгонного блока полезной нагрузки в грузовом отсеке космического челнока. Был предложен вариант Agena C с увеличенным диаметром, но он так и не был построен. Agena 2000 разрабатывалась как модернизированная версия Agena и должна была использоваться с ракетой-носителем Atlas V Light. Проект Atlas V Light был отменен в пользу стандартизации конфигурации Medium, и в результате Agena 2000 так и не была создана.

Осколки

Поскольку многие ступени "Агена" оставались на орбите значительно дольше необходимого срока службы, они успели разрушиться, что привело к увеличению количества космического мусора. Предполагается, что причиной взрывов стало воспламенение остатков топлива.