Войти
 Иллюстрация шаттла-Кентавра G-Prime с Ulysses | |
| Производитель | General Dynamics |
|---|---|
| Страна происхождения | США |
| Centaur G and G-Prime | |
| Топливо | Жидкий водород / LOX |
| Centaur G-Prime | |
| Длина | 9,3 м (31 фут) |
| Диаметр | 4,6 м (15 футов) |
| Масса пустого | 2761 кг (6088 фунтов) |
| Полная масса | 22800 кг (50270 фунтов) |
| Двигатели | 2 x RL10-3-3A |
| Тяга | 73,40 кН (16500 фунтов силы) (на двигатель) |
| Удельный импульс | 446,4 с |
| Centaur G | |
| Длина | 6,1 м (20 футов) |
| Диаметр | 4,6 м (15 футов) |
| Масса пустого | 3,060 кг (6750 фунтов) |
| Масса брутто | 16,928 кг (37,319 фунтов) |
| Двигатели | 2 x RL10-3-3B |
| Тяга | 66,80 кН (15020 фунтов силы) (на двигатель) |
| Удельный импульс | 440,4 с |
Shuttle-Centaur был предложенным космическим шаттлом. верхняя ступень с использованием верхней ступени Centaur. Чтобы обеспечить возможность установки отсека полезной нагрузки Шаттла, диаметр резервуара с жидким водородом «Кентавра» был увеличен. Было предложено два варианта: Centaur G-Prime, на котором планировалось запустить роботизированные зонды Galileo и Ulysses, и Centaur G, укороченная версия, предназначенная для использования с полезными нагрузками Министерства обороны и зондом Magellan Venus.
После аварии космического челнока "Челленджер" и всего за несколько месяцев до того, как был запланирован полет "Шаттл-Кентавр", НАСА пришло к выводу, что управлять "Кентавром" на "Шаттле" было слишком рискованно. В конце концов, зонды были запущены с гораздо менее мощным твердотопливным инерционным верхним каскадом (IUS), при этом Галилею потребовалась множественная гравитационная помощь от Венеры и Земли, чтобы достичь Юпитера.
Centaur был разработан в последние 1950-е годы и в начале 1960-х в качестве ракеты разгонной ступени, использующей жидкий водород в качестве топлива и жидкий кислород в качестве окислителя. Ракета, использующая жидкий водород в качестве ракетного топлива, теоретически может поднимать на 40 процентов больше полезной нагрузки на килограмм стартового веса, чем ракета с обычным ракетным топливом, таким как керосин. Это было особенно привлекательно на заре космической гонки, но чтобы использовать жидкий водород, инженерам-ракетчикам сначала пришлось преодолеть огромные технологические проблемы. Жидкий водород - это криогенное топливо, что означает, что он принимает жидкую форму только при чрезвычайно низких температурах и, следовательно, должен храниться при температуре ниже –253 ° C (–423 ° F), чтобы предотвратить его испарение или кипение. Поэтому он должен быть тщательно изолирован от источников всех источников тепла, особенно от выхлопных газов ракеты, атмосферного трения во время полета через атмосферу на высоких скоростях и лучистого тепла Солнца. Крошечные молекулы водорода могли просачиваться через микроскопические отверстия.
A Titan IIIE-Centaur запуски ракет Voyager 2 Разработанный и построенный General Dynamics, Centaur был оснащен сдвоенные Pratt Whitney RL10 двигатели. В нем были применены радикальные особенности снижения веса, впервые использованные в ракетах семейства Atlas : стальная оболочка монокок, которая сохраняла свою форму только при повышенном давлении, а также резервуары для водорода и кислорода, разделенные общей переборкой. Не было никаких внутренних распорок и никакой изоляции вокруг пороха. Разработка Centaur была затруднена из-за технических трудностей, и в октябре 1962 года штаб-квартира НАСА передала управление проектом из Центра космических полетов им. Маршалла НАСА в его Исследовательский центр Льюиса в Огайо. Технические проблемы были преодолены, и Centaur в конечном итоге пережил своих конкурентов, а также большинство своих критиков. Развитие технологии обращения с жидким водородом оказалось решающим для победы в космической гонке, поскольку проложило путь к использованию жидкого водорода в верхних ступенях ракеты Saturn V Moon, хотя и с внутренними креплениями, которые Вернер фон Браун предпочел, а позже на Space Shuttle.
Кентавр верхние ступени использовались в ракетах Atlas-Centaur по программе Surveyor в 1960-е годы, когда роботизированный космический корабль был отправлен на Луну, и в конце 1960-х и 1970-х годах миссии Mariner на Меркурий, Венеру и Марс, Pioneer 10 и Pioneer 11 исследуют Юпитер и Сатурн, а также Проект «Пионер Венера». В 1970-х годах «Кентавр» был помещен на ракету-носитель ВВС США (USAF) Titan IIIE для создания еще более мощной системы ракеты-носителя. Он использовался для семи миссий в 1970-х годах, включая миссии Viking на Марс, Helios зонды к Солнцу и зонды Voyager к Юпитеру и внешнему миру. планеты. К 1980 году Centaur установил впечатляющий рекорд: 53 успешных миссии и всего две неудачи.
Когда Titan IIIE-Centaur был выпущен в первый раз в 1973 году, его считали аналогом предыдущей. динозавров. Джон Нобл Уилфорд из The New York Times писал, что «ожидалось, что это будет последняя новая ракета-носитель, разработанная Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства до появления многоразового космического пространства. Шаттл, который должен быть готов в 1978 году ». Titan IIIE-Centaur использовался всего семь раз. Было предвидено, что будущее принадлежит многоразовым пусковым системам, и все одноразовые ракеты будут выведены из эксплуатации и заменены космическими шаттлами. Это было плохим предзнаменованием для проектов по исследованию Солнечной системы с помощью беспилотных зондов, которые подвергались тщательной проверке со стороны все более экономных Конгресс.
Космический челнок никогда не предназначался для работают за пределами низкой околоземной орбиты, но многие спутники должны были находиться на более высоких орбитах, в частности, спутники связи, для которых предпочтительны геостационарные орбиты. Первоначальная концепция была призвана создать пилотируемый космический буксир , который будет запускаться с Сатурна V. Он будет использовать космическую станцию в качестве базы, а его обслуживание и дозаправку будет осуществляться космическим шаттлом. Сокращение бюджета в начале 1970-х годов привело к прекращению производства Сатурна V и отказу от планов строительства космической станции, и космос стал разгонным блоком, который будет доставлен в космос космическим шаттлом. В качестве защиты от дальнейших сокращений или технических трудностей НАСА также заказало исследования многоразовых разгонных блоков Agena и Centaur. К ВВС США обратились за помощью, и 11 июля 1974 г. было достигнуто соглашение о разработке ВВС США промежуточной верхней ступени (IUS). Серия исследовательских контрактов на аренду с мокрым топливом, в результате которых было принято решение, что IUS будет разгонной твердотопливной верхней ступенью. Затем был объявлен тендер, и в августе 1976 года в конкурсе выиграл Boeing. В декабре 1977 года промежуточный разгонный блок был переименован в инерциальный разгонный блок. Центр космических полетов им. Маршалла. был назначен ведущим центром для управления работой ВМС.
В апреле 1978 г. квота на разработку ВМС составляла 263 миллиона долларов (что эквивалентно 825 миллионам долларов в 2019 году), но к декабрю 1979 года договор был изменен на 430 миллионов долларов ( эквивалент 1,25 млрд долларов в 2019 году). Основная проблема с IUS заключалась в том, что он не был достаточно мощным, чтобы запустить полезную нагрузку на Юпитер, не прибегая к использованию серии маневров гравитационной рогатки вокруг планет для получения дополнительной скорости, что большинство инженеров считало неэлегантным, и который планетологам из Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА не понравился, потому что это означало, что миссии потребовались бы месяцы или годы, чтобы достичь Юпитера. Тем не менее, IUS был сконструирован по модульному принципу, с двумя ступенями, большая с 9 700 кг (21 400 фунтов) топлива и меньшая с 2 700 кг (6000 фунтов). Этого было достаточно для большинства спутников. Он также может быть сконфигурирован с двумя большими ступенями для запуска нескольких спутников. Конфигурации с тремя ступенями, двумя большими и одной малой, было бы достаточно для планетарной миссии, поэтому НАСА заключило контракт на разработку трехступенчатой ВМС.
К 1977 году Дни американского лидерства в космосе уже прошли, но 12 июля 1977 года Конгресс одобрил финансирование орбитального зонда «Юпитер». В 1978 году космический корабль был переименован в Галилео в честь Галилео Галилея, астронома 17-го века, открывшего самые большие четыре луны Юпитера. От отмены Галилео спасло вмешательство ВВС США. JPL имела значительный опыт работы с автономными космическими кораблями. Это было необходимо для зондов дальнего космоса, так как сигнал с Земли достигает Юпитера от 35 до 52 минут. ВВС США были заинтересованы в предоставлении этой возможности своим спутникам, чтобы они могли определять свое положение с помощью бортовых систем, а не полагаться на наземные станции, которые не были «защищены» от ядерных атак и могли принимать уклончивые действия перед лицом противоспутникового оружия. Его также интересовало, каким образом Лаборатория реактивного движения разрабатывала Галилео, чтобы выдерживать интенсивное излучение магнитосферы Юпитера. 6 февраля 1981 года Стром Турмонд, временно исполняющий обязанности президента Сената, направил письмо Дэвиду Стокману, директору Офиса управления и Бюджет (OMB), утверждая, что Галилей был жизненно важен для обороны страны. Проект «Галилео» нацелился на стартовое окно в январе 1982 года, когда расположение планет было благоприятным для использования Марса для маневра с рогаткой, чтобы достичь Юпитера. Также была надежда, что он сможет пролететь мимо астероида 29 Амфитрита. Это будет пятый космический корабль, посетивший Юпитер, и первый на орбите, а зонд первым войдет в его атмосферу.
Художественное впечатление о космическом корабле Galileo на орбите вокруг Юпитера Чтобы повысить надежность и снизить затраты, инженеры проекта Galileo решили перейти с датчика атмосферного давления под давлением на вентилируемый. Это добавило к его весу 100 килограммов (220 фунтов). Еще 165 кг (364 фунта) были добавлены в конструктивные изменения для повышения надежности. Это потребует дополнительного топлива в ВМС. Но трехступенчатая IUS была сама по себе больше, примерно на 3200 кг (7000 фунтов). Подъем Galileo и IUS потребует использования специальной облегченной версии внешнего бака Space Shuttle, орбитального корабля Space Shuttle, лишенного всего второстепенного оборудования, и Главные двигатели космических челноков (SSME) работают на полную мощность - 109% от номинальной мощности. Работа на этом уровне мощности потребовала разработки более сложной системы охлаждения двигателя. К концу 1979 года из-за задержек в программе космических шаттлов дата запуска Галилео была перенесена на 1984 год. Хотя в 1984 году еще можно было запустить марсианскую рогатку, этого уже было бы недостаточно.
Рассматривалась альтернативная возможность запуска. Galileo использует верхнюю ступень Centaur на Titan IIIE, но это добавило бы как минимум 125 миллионов долларов (что эквивалентно 362 миллионам долларов в 2019 году) к цене 285 миллионов долларов (что эквивалентно 362 миллионам долларов в 2019 году) проекта Galileo, потому что для этого потребовалось бы реконструкция стартового комплекса на мысе Канаверал. Оглядываясь назад, можно сказать, что это был бы лучший путь вперед, но этого не было в 1979 году, когда к одноразовым ракетам-носителям относились с пренебрежением. Более того, «Титан» был разработан и принадлежал ВВС США.
Другой вариант заключался в использовании «Кентавра» в качестве разгонного блока космического корабля «Шаттл». Шаттлу Кентавр не потребуется ни 109 процентов мощности от SSME, ни маневра рогатки, чтобы отправить 2000 килограммов (4500 фунтов) на Юпитер. В 1979 году заместитель администратора НАСА по космическим транспортным системам Джон Ярдли поручил Исследовательскому центру Льюиса определить возможность интеграции Кентавра с космическим шаттлом. Инженеры Lewis пришли к выводу, что это осуществимо и безопасно. Источник в НАСА сообщил The Washington Post журналисту Томасу О'Тулу, что, хотя модификация Centaur так, чтобы его можно было перевозить на космическом шаттле, будет стоить денег, "это того стоит. «Кентавр» обеспечил бы нам такие хорошие ракетные характеристики, что нам даже не пришлось бы лететь в 1982 году, мы могли бы подождать год и все же выполнить всю миссию ».
Хотя Галилей был единственной запланированной американской планетарной миссией., в планах была еще одна миссия: Международная полярная солнечная миссия. Он был переименован в Улисс в 1984 году в честь мифического героя, который, согласно Данте, стремился исследовать «необитаемый мир за Солнцем». Первоначально он был задуман в 1977 году как миссия с двумя космическими кораблями, причем НАСА и Европейское космическое агентство (ЕКА) каждое обеспечивали по одному, но американский космический корабль был отменен в 1981 году. Таким образом, ЕКА будет поставлять единственный космический корабль. с вкладом НАСА в поставку электроэнергии, ракет-носителей и слежение через NASA Deep Space Network. Целью миссии было получить более подробные сведения о гелиосфере путем вывода спутника на полярную орбиту вокруг Солнца. Поскольку орбита Земли наклонена всего на 7,25 градуса к экватору Солнца, солнечные полюса нельзя наблюдать с Земли. Ученые надеялись лучше понять солнечный ветер, межпланетное магнитное поле, космические лучи и космическую пыль. Он никогда не предназначался для близкого приближения к Солнцу; инженеры шутили, что он никогда не будет ближе к Солнцу, чем когда он находился на стартовой площадке во Флориде. Чтобы выйти на полярную орбиту Солнца, зонд «Улисс» должен сначала отправиться к Юпитеру и, используя маневр рогатки, покинуть плоскость эклиптики. Таким образом, его первоначальный пункт назначения был таким же, как и пункт назначения Галилея.
Администратор НАСА Роберт А. Фрош заявил в ноябре 1979 года, что он не одобрял использование Кентавра, но Кентавр нашел чемпиона в лице конгрессмена Эдварда П. Боланда, который считал IUS слишком слабым для миссий в дальний космос, хотя и не возражал против его разработки для других целей. Он был впечатлен способностью Центавра вывести Галилео на орбиту Юпитера всего за два года полета, а также увидел потенциальные возможности его применения в военных целях. Он возглавлял комитет Палаты представителей по разведке и Подкомитет по ассигнованиям независимых агентств Палаты представителей Комитета по ассигнованиям, и он заставил Комитет по ассигнованиям проинструктировать НАСА использовать Кентавр, если проблемы с весом Галилео вызовут дальнейшая отсрочка. Приказы комитета Конгресса не имели юридической силы, поэтому НАСА могло их игнорировать. Появившись перед Сенатом несколько дней спустя, Фрош отказался от обязательств, сказав только, что НАСА рассматривает этот вопрос.
Орбитальный аппарат Galileo и зонд в Лаборатории реактивного движения НАСА в 1983 году. Вместо этого НАСА решило разделить «Галилео» на два отдельных космических аппарата, атмосферный зонд и орбитальный аппарат Юпитера, который был запущен в феврале 1984 года, а зонд - через месяц. Когда зонд прибудет, орбитальный аппарат будет на орбите вокруг Юпитера, что позволит ему выполнять свою роль ретранслятора. По оценкам, разделение двух космических кораблей обойдется в дополнительные 50 миллионов долларов (что эквивалентно 145 миллионам долларов в 2019 году), но НАСА надеялось, что сможет возместить часть этой суммы за счет отдельных завершающих торгов на два. Проблема заключалась в том, что хотя атмосферный зонд был достаточно легким для запуска с двухступенчатым ВМС, орбитальный аппарат Юпитера был слишком тяжелым для этого, даже с гравитационным ассистентом с Марса, поэтому трехступенчатый ВМС все еще требовался.
К концу 1980 года цена на IUS выросла до 506 миллионов долларов (что эквивалентно 1,23 миллиардам долларов в 2019 году). ВВС США могли покрыть этот перерасход средств (и действительно ожидали, что это может стоить намного больше), но НАСА столкнулось с предложением в 179 миллионов долларов (что эквивалентно 435 миллионам долларов в 2019 году) на разработку трехступенчатой версии, которая была Он заложил в бюджет 100 миллионов долларов (что эквивалентно 243 миллионам долларов в 2019 году). На пресс-конференции 15 января 1981 года Фрош объявил, что НАСА прекращает поддержку трехступенчатой ВМС и переходит на Centaur, потому что «нет другой альтернативной верхней ступени с разумным графиком или сопоставимой стоимостью».
Centaur имел два основных преимущества перед IUS. Главное было то, что он был намного мощнее. Зонд и орбитальный аппарат могут быть рекомбинированы, и зонд может быть доставлен прямо к Юпитеру за два года полета. Это было не просто из-за нетерпения; более длительное время полета означало, что компоненты будут стареть, а бортовой источник питания и топливо будут истощены. Некоторые из опций гравитационной помощи также означали полет ближе к Солнцу, что могло бы вызвать тепловые нагрузки. Будучи более мощным, Centaur был также более мягким, чем IUS. Он создавал свою тягу медленнее, тем самым сводя к минимуму вероятность повреждения полезной нагрузки. И в отличие от твердотопливных ракет, которые после воспламенения полностью сгорали, «Кентавр» можно было выключить и снова включить. Это придавало ему гибкости, что увеличивало шансы на успешное выполнение миссии. Единственное беспокойство было о безопасности; твердотопливные ракеты считались намного безопаснее жидкотопливных, особенно содержащих жидкий водород. Инженеры НАСА подсчитали, что разработка дополнительных функций безопасности может занять до пяти лет и стоить до 100 миллионов долларов (что эквивалентно 243 миллионам долларов в 2019 году).
Решение использовать Centaur понравился планетологам и был одобрен индустрией связи, потому что это означало, что более крупные спутники могли быть выведены на геостационарные орбиты, где шаттл и IUS были ограничены полезной нагрузкой в 3000 кг (6600 фунтов). Штаб-квартире НАСА он понравился как ответ на семейство ракет Ariane ЕКА; К 1986 году ожидалось, что новые версии разрабатываемого Ariane смогут поднимать полезные нагрузки массой более 3000 кг на геостационарные орбиты, исключая НАСА из прибыльного сегмента бизнеса по запуску спутников. И ВВС США, хотя и разочарованы решением НАСА отказаться от трехступенчатого ИУС, предвидели, что спутники ВВС США должны нести больше топлива, чем прежде, чтобы участвовать в маневрах уклонения от противоспутникового оружия.
Две группы В частности, этим решением были недовольны: Boeing и Центр космических полетов им. Маршалла. Другие аэрокосмические компании были разочарованы тем, что НАСА решило адаптировать существующий разгонный блок Centaur, а не разрабатывать новый высокоэнергетический разгонный блок (HEUS) или орбитальный транспортный корабль (OTV), как теперь назывался космический буксир. OMB не возражал против Centaur по каким-либо техническим причинам, но это были дискреционные расходы, и в атмосфере сокращения бюджета 1981 года, OMB считал, что они могут быть отменены в бюджете на финансовый год 1983, который был представлен Конгрессу в феврале 1982 года. Gallileo был переконфигурирован для запуска 1985 года с использованием двухступенчатой IUS, что потребовало бы четырех лет, чтобы добраться до Юпитера и уменьшить количество посещаемых лун вдвое, когда он попал туда.
Сенатор Харрисон Шмитт, председатель подкомитета Сената по науке, технологиям и космосу и бывший астронавт, побывавший на Луне на Аполлоне-17, был категорически против. решение OMB. Комитеты по ассигнованиям Палаты представителей и Сената также были против, но конгрессмен Ронни Г. Флиппо, чей электорат в Алабаме входил в Центр космических полетов Маршалла, был председателем подкомитета Палаты представителей по науке, Technology and Space, и он поддержал решение OMB. В июле 1982 года сторонники Centaur добавили 140 миллионов долларов (что эквивалентно 320 миллионам долларов в 2019 году) к Закону о чрезвычайных дополнительных ассигнованиях, который был подписан президентом Рональдом Рейганом 18 июля 1982 года. финансирования, он дал указание НАСА и Boeing прекратить работу над двухступенчатым IUS для Галилео.
Флиппо оспорил это решение. Он утверждал, что Centaur был слишком дорогим, поскольку в текущем году он стоил 140 миллионов долларов, а весь проект Shuttle-Centaur оценивался примерно в 634 миллиона долларов (что эквивалентно 1,45 миллиарда долларов в 2019 году); что он имел ограниченное применение, поскольку требовалось только для двух миссий в дальний космос; и что это был яркий пример ошибочной закупки, потому что важный контракт был предоставлен General Dynamics без какой-либо формы тендерного процесса (обычная практика в ВВС США). Он заручился поддержкой конгрессмена Дона Фукуа, председателя комитета Палаты представителей по науке, космосу и технологиям. Centaur стойко защищал конгрессмен Билл Лоури, чей электорат в Сан-Диего включал General Dynamics.
15 сентября Флиппо внес поправку в закон обассигнования НАСА 1983 года, согласно которой запретил бы дальнейшую работу над Кентавром, но его положение было подорвано Эдвардом С. Олдриджем-младшим, заместителем министра ВВС (и директором Национальной разведки Офис ), и администратором НАСА Джеймс М. Беггс, который утверждал, загрязнение, наблюдавшееся во время первых полетов космических шаттлов, означало, что для секретных спутников обороны потребуется больше защиты, что добавит больше веса, и, следовательно, требуется сила Кентавра. Олдридж и Беггс объявили, что вскоре заключат соглашение о совместной разработке Shuttle-Centaur. Поправка Флиппо отклонена 316 голосами против 77, что расчистило путь для проекта Shuttle-Centaur.
IUS совершил свой первый полет на Titan 34D в октябре 1982 года, когда он вывел на геостационарную орбиту два военных спутника. Затем он использовался в миссии космического челнока STS-6 в апреле 1983 года для развертывания первого спутника слежения и передачи данных (TDRS-1), но сопло IUS изменило его положение на одном градусе, в результате чего спутник на неправильной орбите. Потребовалось два года, чтобы определить, что пошло не так, и как предотвратить это снова.
Система «Шаттл-Кентавр» Третья миссия «Шаттл-Кентавр» появилась в виде Венеры. Radar Mapper, который позже был переименован в Магеллан. Первое совещание группы экспертов по интеграции этого зонда было проведено в Исследовательском Льюиса 8 ноября 1983 года. Были рассмотрены различные верхние ступени космических шаттлов, в том числе Orbital Sciences Corporation Переходная орбитальная ступень (TOS), Astrotech Corporation Delta Transfer Stage и Boeing IUS, но Centaur был выбран как лучший вариант. Ориентировочно запуск Magellan намечался на апрель 1988 года. В 1984 году ВВС США приняла на вооружение Shuttle-Centaur для запуска своих спутников Milstar. Эти военные спутники связи были защищены от перехвата, постановки помех и ядерных атак. Наличие на борту ВВС США спасло проект от отмены, но справиться с ними не всегда было легко. Телефонные разговоры с General Dynamics по поводу проекта должны быть проводиться по защищенным телефонным линиям. ВВС США также попросили внести изменения в конструкцию и улучшить характеристики. Одно из таких изменений заключалось в том, чтобы позволить Milstar иметь прямую связь с Centaur, которую можно было разделить с помощью разрывных болтов. Это потребовало испытаний, чтобы определить, каковы будут последствия этого.
30 августа 1982 г. в General Dynamics в Сан-Диего состоялась встреча представителей центров НАСА и подрядчиков «Кентавр» для обсуждения требований проекта. Из этого возникли две новые версии Centaur: Centaur G и Centaur G Prime. Основным ограничением было то, что они должны быть уместиться в 18-м грузовом отсеке космического корабля "Шаттл". Это ограничило ширину до 4,6 метра (15 футов). Centaur G предназначен для миссий ВВС США, в частности, для вывода спутников на геостационарные орбиты, и 269 миллионов (что эквивалентно 615 миллионам в 2019 году) на его проектирование и долларов США были разделены 50 на 50 долларов США. Его длина составляла 6,1 метра (20 футов), что позволяет нести большую полезную нагрузку ВВС США длиной до 12 метров (40 футов). Centaur G Prime был предназначен для миссий в дальний космос и имел длину 20 футов (6,1 м), что позволяло переносить больше топлива, но ограничивало длину полезной нагрузки до 9,1 метра (30 футов). Две версии были очень похожи, 80 процентов их компонентов были одинаковыми. Ступень Centaur G Prime оснащалась двумя двигателями RL10-3-3A, с тягой 73 400 ньютонов (16 500 фунтов f) и удельным импульсом , равным 446,4 секунды, с использованием стороннего света 5: 1. соотношение топлива. Ступень Centaur G два двигателя RL10-3-3B, каждый с тягой 66 700 ньютонов (15 000 фунтов f) и удельным импульсом 440,4 секунды с использованием топлива 6: 1. Двигатели имели возможность многократного перезапуска длительные периодов полета по инерции в космосе и имели систему срабатывания гидравлического кардана, приводимую в действие турбонасосом.
конфигурациями Centaur G и G Prime Centaur G и авионика G Prime был такой же, как и у стандартного Centaur, и по-прежнему устанавливается в переднем модуле оборудования. Он использовал 24- бит цифровой вычислительный блок Teledyne с 16 килобайтами из RAM для управления наведением и навигацией. В нем по-прежнему использовался тот же герметичный стальной бак, но с некоторой дополнительной изоляцией, включая двухслойное вспененное одеяло над передней переборкой и трехслойный радиационный экран. Другие изменения включаются новые передние и кормовые переходники; новая система заполнения, слива и сброса пороха; и передатчик S-диапазона и система RF, соответствие со спутниковой системой слежения и ретрансляции данных. Значительные усилия были приложены к тому, чтобы сделать Centaur безопасным, резервными компонентами для устранения неисправностей, а также системой слива, сброса и вентиляции топлива, чтобы топливо могло быть сброшено в случае чрезвычайной ситуации.
Обе версии были размещены в люльке. Интегрированная система поддержки Centaur (СНПЧ), алюминиевая конструкция длиной 4,6 метра (15 футов), обеспечивающая связь между космическим челноком и верхней ступенью Centaur. Это помогло свести к минимуму количества модификаций Space Shuttle. Когда грузовые двери открываются, СНПЧ поворачивается на 45 градусов в положение готовности к запуску «Кентавра». Через двадцать минут Centaur запускался набором из двенадцати винтовых пружин с ходом 100 миллиметров (4 дюйма), известное как разделительное кольцо Super * Zip. Затем разгонный блок Centaur будет двигаться по инерции со скоростью 0,30 метра в секунду (1 фут / с) в течение 45 минут, прежде чем начать свое основное горение на безопасном расстоянии от Space Shuttle. Для многих миссий требовалось только одно прожигание. Как только возгорание будет завершено, космический корабль отделится от верхней ступени Centaur, чтобы избежать столкновения с космическим кораблем или планетой внизу. Все электрические соединения между Орбитером и Кентавром были проложены через СНПЧ. Электроэнергия для Centaur защитилась серебряно-цин батареей емкостью 150 ампер-час (540 000 C) . Питание СНПЧ обеспечиваетли две батареи емкостью 375 ампер-часов (1 350 000 C). Это обеспечивало резервирование двумя отказами. СНПЧ была полностью многоразовой для десяти полетов и должна быть возвращена на Землю. Space Shuttle Challenger и Space Shuttle Atlantis были модифицированы для перевозки СНПЧ.
Centaur G Prime в СНПЧ (справа) К июню 1981 года Исследовательский центр Льюиса заключил контракта на Centaur G Prime на общую сумму 7 483 000 долларов (что эквивалентно 17,1 миллионам долларов в 2019 году): General Dynamics должна была разработать ракеты Centaur; Teledyne, компьютер и мультиплексор s ; Honeywell, системы наведения и навигации; и Pratt Whitney, четыре двигателя RL10A-3-3A.
Кристофер К. Крафт младший, Уильям Р. Лукас и Ричард Дж. Смит, директорам Космического центра Джонсона, Центра космических полетов Маршалла и Космического центра Кеннеди соответственно, не понравилось решение штаб-квартиры НАСА передать Шаттл-Кентавр Исследовательский центр Льюиса. В письме Алану М. Лавлейсу, исполняющему обязанности администратора НАСА, в январе 1981 г. они утверждали, что управление проектом «Шаттл-Кентавр» вместо этого должно быть передано Центру космических полетов им. Маршалла, который, как они утверждали, имеет опыт работы с криогенным топливом и еще больший опыт работы с космическим челноком, который он считали сложной системой, понятной только их трем центрам.
Инженеры Исследовательского центра Льюиса смотрели на вещи иначе. Директор Исследовательского центра Льюиса Джон Ф. Маккарти написал Лавлейсу в марте, объясняя причины, по которому был разработан проект по оценке соединения космического шаттла с Кентавром; его опыт работы с Центавром самым большим из всех центров НАСА; руководила успешным проектом Титан-Кентавр ; имеет опыт работы с космическими зондами в проекте Сюрвейер, Викинг и Вояджер; и он мог похвастаться высококвалифицированной рабочей силой, в которой средний инженер имеет тринадцатилетний опыт работы. В мае 1981 года Лавлейс сообщил Лукасу о своем решении поручить Исследовательскому центру Льюиса управлять проектом. В ноябре 1982 года Исследовательский центр Льюиса подписал Меморандум о соглашении с JPL по проекту «Галилео»; Лаборатория реактивного движения отвечала за приложение и управление миссией, в то время как исследовательский центр Льюисал «все обязанности, необходимые для интеграции космического корабля Галилео с Кентавром и космической транспортной системой».
Моральный дух в Исследовательском центре Льюиса был низкий в 1970-х и начале 1980-х годов. Отмена ядерного ракетного двигателя NERVA вызвала серию увольнений, и многие из старших сотрудников решили уйти в отставку. С 1971 по 1981 год численность персонала упала с 4200 до 2690 человек. В 1982 году персоналу стало известно, что администрация Рейгана рассматривает возможность закрытия центра, и они развернули энергичную кампанию по его спасению. Маккарти вышел на пенсию в июле 1982 года, и Эндрю Дж. Стофан стал директором Исследовательского центра Льюиса. Он был младшим администратором в штаб-квартире НАСА, чье сотрудничество с Centaur началось еще в 1962 году, и который возглавлял офисы Atlas-Centaur и Titan-Centaur в 1970-х. При Стофане бюджет Исследовательского центра Льюиса неуклонно увеличивался со 133 миллионов долларов (эквивалент 293 миллионов долларов в 2019 году) до 159 миллионов долларов (эквивалент 338 миллионов долларов в 2019 году) и 188 миллионов долларов (эквивалент 387 миллионов долларов в 2019 году) в 1985 году. увеличение штата сотрудников впервые за 20 лет: в 1983 году было нанято 190 новых инженеров.
Логотип проекта Shuttle-Centaur. Уильям Х. "Красный" Роббинс был назначен главой Shuttle-Center Офис проекта в Исследовательском центре Льюиса. Хотя большая часть его опыта была связана с NERVA, и это был его первый опыт работы с Centaur, он был опытным менеджером проектов. Он занимался администрированием проекта и финансовыми вопросами. Вернон Вейерс был его заместителем. Майор Уильям Файз стал заместителем руководителя проекта ВВС США. Он привез с собой шесть офицеров ВВС США, которые взяли на себя ключевые роли. Марти Винкклер возглавлял программу Shuttle-Centaur в General Dynamics. Стивен В. Сабо, давний специалист по «Кентавру», работавший над ним с 1963 года, был главой инженерного отдела космического транспорта исследовательского центра Льюиса. Он отвечал за техническую сторону деятельности, связанной с интеграцией Space Shuttle и Centaur, которая включала в себя двигательную, герметизирующую, конструктивную, электрическую систему, систему наведения, управления и телеметрию. В офисе проекта «Шаттл-Кентавр» Эдвин Макли отвечал за офис интеграции миссий, который отвечал за полезные нагрузки. Фрэнк Сперлок руководил разработкой траектории полета, а Джо Нибердинг возглавил группу «Шаттл-Кентавр» в Подразделении космического транспорта. Сперлок и Нибердинг наняли много молодых инженеров, что дало проекту «Шаттл-Кентавр» смесь молодости и опыта.
Проект «Шаттл-Кентавр» должен был быть готов к запуску в мае 1986 года, а до этого оставалось всего три года. Стоимость задержки оценивалась в 50 миллионов долларов (что эквивалентно 110 миллионам долларов в 2019 году). Несоблюдение срока означало подождать еще один год, пока планеты снова не выровняются должным образом. В рамках проекта был принят логотип миссии, изображающий мифического кентавра, выходящего из космического челнока и выпускающего стрелу в стасеров. Ларри Росс, директор по системам космического полета в Исследовательском центре Льюиса, разместил логотип на канцелярских принадлежностях проекта и памятных вещах, на подставках для напитков и кнопках кампании. Был составлен специальный календарь проекта «Шаттл-Кентавр», рассчитанный на 28 месяцев с января 1984 года по апрель 1986 года. На обложке был изображен логотип с девизом проекта, заимствованным из фильма Рокки : «Вперед it! "
Когда дело дошло до интеграции Centaur с космическим шаттлом, было два возможных подхода: в качестве элемента или полезной нагрузки. Элементами были такие компоненты Space Shuttle, как внешний бак и проданные ракетные ускорители ; тогда как полезная нагрузка была чем-то, что доставлялось в космос, как спутник. Меморандум о соглашении 1981 года между Космическим центром Джонсона и Исследовательским центром Льюиса определил Кентавр как элемент. Сначала инженеры из Исследовательского центра Льюиса предпочли, чтобы он был объявлен полезной нагрузкой, потому что времени было мало, и это минимизировало вмешательство Джонсона в их работу. Поэтому в 1983 году «Кентавр» был объявлен полезной нагрузкой. Первоначально статус полезной нагрузки был задуман как инертный груз. Космический центр Джонсона добавил дополнительные требования к Centaur. Выполнение требований этого статуса привело к ряду отказов от безопасности. Оба центра хотели сделать «Кентавр» максимально безопасным, но различались по поводу приемлемости компромиссов.
Директор Исследовательского центра Льюиса НАСА Эндрю Дж. Стофан обращается к толпе в General Динамика в Сан-Диего при развертывании SC-1. В синих комбинезонах (слева направо) астронавты Джон М. Фабиан, Дэвид М. Уокер и Фредерик Хок.Два мес. Были запланированы рейсы: STS -61-F для Улисса 15 мая 1986 года и STS-61-G для Галилео 20 мая. Экипажи были назначены в мае 1985 года. Командовать STS-61-F должен был Фредерик «Рик» Хок, с Роем Д. Бриджесом младшим в качестве пилота и миссией. специалисты Джон М. Лаундж и Дэвид К. Хилмерс. Командовать STS-61-G должен был Дэвид М. Уокер, а Джеймс «Ок» Хофтен и Джон М. Фабиан в качестве специалиста миссии. В сентябре Норман Тагард заменил Фабиана. Экипаж из четырех человек будет самым малочисленным со времен STS-6 в апреле 1983 года. Миссии будут вылетать на очень низкую орбиту, всего 170 километров (110 миль), что было лучшим, что мог сделать космический шаттл. делать с полностью заправленным Кентавром на борту. Рик Хок был не только командиром STS-61-F, но и руководителем проекта «Шаттл-Кентавр» в Офисе астронавтов. Хок и Уокер присутствовали на ключевых встречах «Шаттл-Кентавр», что было необычно для астронавтов.
Основная проблема безопасности заключится в том, что произойдет в случае прерывания миссии. Если бы космическому шаттлу пришлось вернуться на Землю с «Кентавром» на борту, центр тяжести шаттла был бы дальше на корму, чем в любой предыдущей миссии. Кентавр периодически выпускает кипящий водород, чтобы поддерживать необходимое давление внутри Кентавра. Развертывание зондов всего через семь часов после запуска. В аварийной ситуации все топливо могло быть слито за 250 секунд в орбитальной системе маневрирования вызвала беспокойство астронавтов, которые опасались утечки топлива и взрывов.
В Космическом центре Кеннеди велась подготовка к запуску двух миссий. У двух запусков будет только одночасовое окно запуска, а между ними будет всего шесть дней. Из-за этого будут две стартовые площадки: Стартовый комплекс 39A для STS-61-G и Atlantis и Стартовый комплекс 39B для STS-61-F и Challenger. Стартовый комплекс 39B только недавно был переоборудован для управления космическим шаттлом. Первый Centaur G Prime, SC-1, был выпущен на заводе General Dynamics в Кирни Меса, Сан-Диего, с помпой, невиданной со времен Project Apollo. звучала музыка из «Звездной войны», присутствовала толпа из 300 человек, в сотрудниках General Dynamics, и с основном ре произносились высокопоставленные лица.
Centaur G Prime прибывает в центр интеграции полезной нагрузки на территории Космический центр Кеннеди SC-1, который был доставлен в Космический центр Кеннеди, где он был соединен с CISS-1, который прибыл двумя месяцами ранее. SC-2 и CISS-2 последовали в ноябре. В ноябре и декабре ВВС США предоставили свой комплекс для интеграции полезной нагрузки шаттлов на станции ВВС на мысе Канаверал, чтобы можно было обрабатывать SC-1 и SC-2 одновременно. Обнаружена проблема с индикатором уровня топлива в кислородном баллоне SC-1, который был оперативно переработан, изготовлен и установлен. Также была проблема со сливными клапанами, которую нашли и исправили. Шаттл-Кентавр был сертифицирован как готовый к полету помощником администратора НАСА Джесси Муром.
Космический центр Джонсона взял на себя обязательство поднять 29 000 кг (65 000 фунтов), но инженеры из Исследовательского центра Льюиса знали, что космический шаттл маловероятен. быть в состоянии поднять эту сумму. Чтобы компенсировать это, Исследовательский центр Льюиса уменьшил количество топлива в «Кентавре». Это уменьшло количество случаев запуска до шести. Обеспокоенный тем, что этого слишком мало, Нибердинг лоббировал Мура, чтобы двигатели работали на 109 процентов. Мур одобрил запрос.
Астронавты были изменены работой двигателей на 109 процентов, что произойдет в случае аварийного останова, отказа от главных двигателей космического шаттла, чтобы их включить. орбита. В этом случае им пришлось бы сбросить топливо «Кентавра» и приземлиться. Это был ужасный маневр при любых обстоятельствах, и он никогда бы не осуществился. Хаук и начальник Управления астронавтов, Джон Янг обратились со своими опасностями в Совет управления конфигурацией Космического центра Джонсона, который постановил, что риск приемлем. Инженеры из Исследовательского центра Льюиса, Лаборатории реактивного движения и General Dynamics отклонили астронавтов по поводу жидкого водорода, указателя, что сам космический шаттл приводился в движении жидким водородом, и что при взлете у них было 25 кентавров между ногами в шаттле. внешний резервуар.
28 января 1986 г. Challenger поднял на воду миссию STS-51-L. Через несколько минут он был разорван на части из-за отказа якобы безопасных твердотопливных ракетных ускорителей, в чего погибли все семь на борту. Катастрофа космического корабля "Челленджер" была самой страшной космической катастрофой Америки на тот момент.
20 февраля Мур приказал отложить полеты Галилео и Улиссесс. Слишком много ключевого персонала было задействовано в аналитической информации для продолжения миссий. Раньше их удалось запустить за тринадцать месяцев. Инженеры продолжали проводить испытания, и зонд «Галилео» был перемещен в Цех вертикальной обработки в Космическом центре Кеннеди, где он был соединен с «Кентавром». Из четырех проверок безопасности, требуемых для миссий «Шаттл-Кентавр», три были завершены, хотя некоторые проблемы, возникшие в результате последних двух, оставались нерешенными. Окончательная проверка была первоначально запланирована на конец января. Некоторые дополнительные изменения безопасности были внесены в Centaur G, которые строились для ВВС США, но не были внесены в SC-1 и SC-2 из-за строгих сроков. После катастрофы 75 миллионов долларов (что эквивалентно 151 миллионам долларов в 2019 году) было направлено на повышение безопасности Centaur.
Церемония посвящения в НАСА Льюиса для демонстрации Centaur G Prime. Директор Исследовательского центра Гленна НАСА Джанет Каванди находится в первом ряду, в синей юбке. Хотя Челленджер совершенно не связан с аварией, Челленджер сломался сразу после того, как снизился до 104 процентов мощности. Это способствовало усилению восприятия в Центрах космических полетов имени Джонсона и Маршалла, что переходить на 109 процентов слишком рискованно. В то же время инженеры Lewis знали, что повышение безопасности космического шаттла вполне вероятно и что это может только прибавить в весе. Без 109-процентной мощности казалось маловероятным, что Шаттл сможет поднять Кентавр.
В мае была проведена серия встреч с инженерами аэрокосмической промышленности в Исследовательском центре Льюиса, на которых обсуждались вопросы безопасности вокруг Кентавра, и это был сделан вывод, что Кентавр в безопасности. Однако на встрече в штаб-квартире НАСА 22 мая Хаук утверждал, что «Кентавр» представляет неприемлемую степень риска. Комитет по ассигнованиям Палаты представителей под председательством Боланда рекомендовал отменить Shuttle-Centaur. 19 июня администратор НАСА Джеймс К. Флетчер прекратил проект. Подрядчикам отправлены приказы о прекращении работы. Основная часть работ была завершена к 30 сентября, все работы - к концу года. Около 700 миллионов долларов (что эквивалентно 1,41 миллиарда долларов в 2019 году) было потрачено на Shuttle-Centaur.
Galileo не запускался до 17 октября 1989 года с использованием IUS. Чтобы достичь Юпитера, потребовалось шесть лет вместо двух, так как ему пришлось дважды пролететь мимо Венеры и Земли, чтобы набрать достаточную скорость, чтобы достичь Юпитера. Когда Лаборатория реактивного движения попыталась использовать свою антенну с высоким коэффициентом усиления, выяснилось, что она была повреждена, скорее всего, из-за доставки из Лаборатории реактивного движения в Калифорнии в Космический центр Кеннеди во Флориде в 1985 году, затем снова в 1986 году и, наконец, обратно в космический центр. Космический центр Кеннеди снова в 1989 году. Улиссу пришлось ждать еще дольше; он был запущен с использованием IUS 6 октября 1990 года. ВВС США соединили верхнюю ступень Centaur G Prime с ракетой-носителем Titan, чтобы произвести Titan IV, который совершил свой первый полет в 1994 году. В течение следующих 18 лет Titan IV с Centaur G Prime выведет на орбиту 18 военных спутников. В 1997 году НАСА использовало его для запуска зонда Кассини-Гюйгенс на Сатурн.
Centaur G Prime был выставлен на выставке в США. Космический и ракетный центр в Хантсвилле, Алабама, на протяжении многих лет. В 2016 году центр хотел переместить его, чтобы освободить место для измененного внешнего вида, и он был передан Исследовательскому центру НАСА Гленна. Он был официально выставлен на открытом воздухе 6 мая 2016 года после церемонии, на которой присутствовали сорок вышедших на пенсию сотрудников НАСА и подрядчиков, которые работали над ракетой тридцать лет назад, а также официальные лица, в том числе Гленн Директор Джанет Каванди и бывший Гленн Директор. Лоуренс Дж. Росс.
