Введение
Семейство ракет Delta было универсальным семейством американских ракетных систем-носителей, обеспечивавших возможность запуска космических аппаратов в Соединенных Штатах с 1960 по 2024 год. Япония также осуществляла запуски лицензионных производных (N I, N II и H I) с 1975 по 1992 год. Было осуществлено более 300 запусков ракет семейства Delta с 95%-ным успехом. Серия была выведена из эксплуатации в пользу Vulcan Centaur, последний запуск ракеты Delta IV Heavy состоялся 9 апреля 2024 года.
The Delta rocket family was a versatile range of American rocket powered expendable launch systems that provided space launch capability in the United States from 1960 to 2024. Japan also launched license built derivatives (N I, N II, and H I) from 1975 to 1992. More than 300 Delta rockets were launched with a 95% success rate. The series was phased out in favor of the Vulcan Centaur, with the Delta IV Heavy rocket's last launch occurring on April 9, 2024.
Происхождение
Первоначальные ракеты Delta использовали модифицированную версию PGM 17 Thor, первой баллистической ракеты, развернутой ВВС США (USAF), в качестве первой ступени. "Тор" был разработан в середине 1950-х годов для достижения Москвы с баз в Великобритании или аналогичных союзных странах, и первый полностью успешный запуск "Тор" произошел в сентябре 1957 года. Вскоре последовали спутниковые и космические зондирующие полеты, использующие первую ступень Thor с несколькими различными верхними ступенями. Четвертая комбинация верхней ступени "Тор" была названа "Дельта" Тора, отражая четвертую букву греческого алфавита. В конечном итоге весь пусковой аппарат Thor–Delta стал называться просто "Дельта". NASA рассматривало "Дельту" как "временное средство общего назначения", которое должно было использоваться для коммуникационных, метеорологических и научных спутников, а также лунных зондов в 1960 и 1961 годах. План заключался в замене "Дельты" другими конструкциями ракет, когда они будут готовы к применению. С этого момента семейство ракет-носителей разделилось на гражданские варианты, запускаемые с мыса Канаверал и носившие название Delta, и военные варианты, запускаемые с авиабазы Ванденберг (VAFB), которые использовали более воинственное название Thor. В конструкции Delta делался акцент на надежности, а не на производительности, заменяя компоненты, вызывавшие проблемы на предыдущих запусках Thor; в частности, склонный к сбоям инерционный пакет наведения, изготовленный AC Spark Plug, был заменен на систему радиоземного управления, которая устанавливалась на второй ступени вместо первой. NASA заключила с компанией Douglas Aircraft Company в апреле 1959 года оригинальный контракт на 12 аппаратов этого типа:
Ступень 1: Модифицированная РВМ Thor с двигательной установкой Block I MB 3, состоящей из одного основного двигателя Rocketdyne LR 79 и двух двигателей Rocketdyne LR 101 для управления ориентацией, обеспечивающих общую тягу, включая выхлоп турбонасоса LOX/RP1. Ступень 2: Модифицированная Able. Этот надежный двигатель стоил 4 миллиона долларов США для постройки и до сих пор используется в модифицированном виде. Газовая система управления ориентацией. Ступень 3: Altair. Стабилизация вращением (с помощью поворотного стола на вершине Able) со скоростью 100 об/мин двумя твердотопливными двигателями перед отделением. Один твердотопливный двигатель ABL X 248 обеспечивал тягу в течение 28 секунд. Ступень весила и в основном изготавливалась из стекловолокна. Эти аппараты могли выводить груз в НОО или ГПО. Одиннадцать из двенадцати первых запусков Delta были успешными, и до 1968 года не было сбоев в первые две минуты запуска. Высокая степень успеха, достигнутая Delta, резко контрастировала с непрерывной чередой неудач, преследовавших запуски Thor с Западного побережья. Общая стоимость разработки и запуска проекта составила 43 миллиона долларов США, что на 3 миллиона долларов США превысило бюджет. Заказ на 14 дополнительных аппаратов был сделан до 1962 года.
Stage 1: Modified Thor IRBM with a Block I MB 3 engine group consisting of one Rocketdyne LR 79 main engine and two Rocketdyne LR 101 vernier thrusters for roll control, producing a total of thrust, including LOX/RP1 turbopump exhaust. Stage 2: Modified Able. Pressure fed UDMH/nitric acid powered Aerojet AJ 10 118 engine producing This reliable engine cost US$4 million to build and is still flying in modified form today. Gas jet attitude control system. Stage 3: Altair. A spin stabilized (via a turntable on top of the Able) at 100 rpm by two solid rocket motors before separation. One ABL X 248 solid rocket motor provided of thrust for 28 seconds. The stage weighed and was largely constructed of wound fiberglass. These vehicles would be able to place into a LEO or into GTO. Eleven of the twelve initial Delta flights were successful, and until 1968, no failures occurred in the first two minutes of launch. The high degree of success achieved by Delta stood in contrast to the endless parade of failures that dogged West Coast Thor launches. The total project development and launch cost came to US$43 million, US$3 million over budget. An order for 14 more vehicles was made before 1962.
Надежность запуска
С 1969 по 1978 год (включительно) "Тор Дельта" был наиболее часто используемой ракетой-носителем НАСА, с 84 попытками запуска. ("Скаут" был второй по частоте использования ракетой с 32 запусками.) Спутники для других государственных ведомств и иностранных правительств также запускались на возмещаемой основе, в общей сложности 63 спутника. Из 84 попыток запуска было зафиксировано 7 неудач или частичных неудач, что составляет 91,6% успешных запусков. "Дельта" была успешной ракетой-носителем, но также внесла значительный вклад в образование орбитального мусора, поскольку вариант, использовавшийся в 1970-х годах, был склонен к взрывам на орбите. Восемь вторых ступеней ракеты "Дельта", запущенных в период с 1973 по 1981 год, были вовлечены в события фрагментации в период с 1973 по 1991 год, как правило, в течение первых 3 лет после запуска, но некоторые распадались и через 10 и более лет. Исследования показали, что взрывы были вызваны остатками топлива после выключения двигателей. Свойства топлива и тепловая обстановка, в которой находились неактивные ракеты, делали взрывы неизбежными. Проведение выжигания остатков топлива было начато в 1981 году, и после этого не было зафиксировано событий фрагментации для ракет, запущенных позднее. У ракет "Дельта", запущенных до варианта 1970-х годов, наблюдались события фрагментации спустя до 50 лет после запуска.
Delta II (серии 6000 и 7000)
Серия Delta II была разработана после катастрофы Challenger в 1986 году и состояла из серий Delta 6000 и 7000, с двумя вариантами (Lite и Heavy) последней. В серии Delta 6000 был представлен первый разгонный блок Extra Extended Long Tank, который был на 3,66 м длиннее, и твердотопливные ускорители Castor 4A. Шесть твердотопливных ускорителей воспламенились при взлете, и три – в полете. Серия Delta 7000 представила основной двигатель RS-27A, модифицированный для повышения эффективности на большой высоте, что несколько снизило характеристики на малой высоте, а также более легкие и мощные твердотопливные ускорители GEM 40 производства компании Hercules. Delta II Med Lite представляла собой ракету серии 7000 без третьей ступени и с меньшим количеством боковых блоков (обычно три, иногда четыре), которая обычно использовалась для небольших миссий NASA. Delta II Heavy представляла собой Delta II 792X с увеличенными ускорителями GEM 46, разработанными для ракеты Delta III.
Delta IV (серия 9000)
В рамках программы Военно-воздушных сил США по разработке ракет-носителей нового поколения (EELV), компании McDonnell Douglas / Boeing предложили ракету Delta IV. Как и подразумевалось названием программы, многие компоненты и технологии были позаимствованы у существующих ракет-носителей. Контракты на разработку и производство своих проектов EELV были заключены как с Boeing, так и с Lockheed Martin. Производство Delta IV осуществлялось на новом заводе в Декатуре, штат Алабама. Первая ступень перешла на жидкий водород в качестве топлива. Технологии топливных баков были унаследованы от верхней ступени Delta III, но их диаметр был увеличен до 5 метров. Керосиновый двигатель был заменен на Rocketdyne RS-68 – первый крупный ракетный двигатель с жидким топливом, разработанный в США после главного двигателя космического шаттла (SSME) в 1970-х годах. Разработанный с целью снижения стоимости, он имел более низкое давление в камере сгорания и меньший КПД по сравнению с SSME, а также значительно упрощенную конструкцию сопла. Камера сгорания и верхняя часть сопла были выполнены по канальной схеме, впервые применённой в советских ракетных двигателях. Нижняя часть сопла охлаждалась абляционным способом. Вторая ступень и обтекатель заимствовались у Delta III в моделях Delta IV Medium; в моделях Medium+ и Heavy их диаметр был увеличен до 5 метров. Модели Medium+ оснащались двумя или четырьмя твердотопливными ускорителями GEM 60. Была переработана система трубопроводов и электрические цепи, что позволило отказаться от использования пусковой башни. Первая ступень получила название Common Booster Core (CBC); ракета Delta IV Heavy использовала два дополнительных CBC в качестве боковых ускорителей.