Викинг (ракета)

Чтобы узнать о европейском ракетном двигателе, см. Викинг (ракетный двигатель) .

Викинг

Запуск Викинга-10 7 мая 1954 г.
Функция	Исследовательская ракета-зонд
Производитель	Компания Гленна Л. Мартина
Страна происхождения	Соединенные Штаты
Размер
Высота	15 м (49 футов); 13 м (43 фута)
Диаметр	81 см (32 дюйма); 114 см (45 дюймов)
Этапы	1
Емкость
Полезная нагрузка для {{{to}}}
История запуска
Статус	Ушедший на пенсию
Запуск сайтов	Ракетный полигон Уайт-Сэндс , (Викинги 1–3 и 5–12) военный корабль США «Нортон Саунд» , возле экватора (Викинг-4)
Всего запусков	12
Успех(а)	7
Неудачи	1
Частичный отказ(ы)	4
Первый полет	3 мая 1949 г.
Последний рейс	4 февраля 1955 г.
Первый этап
Питаться от	Реактивные двигатели XLR10-RM-2
Максимальная тяга	92,5 кН (20 800 фунтов силы ) (уровень моря) 110,5 кН (24 800 фунтов силы ) (вакуум)
Удельный импульс	179,6 с (1,761 км/с)
Время горения	103 секунды
Порох	Этиловый спирт и жидкий кислород

«Викинг» представлял собой серию из двенадцати ракет-зондов, разработанных и построенных компанией Glenn L. Martin под руководством Исследовательской лаборатории ВМС США (NRL). Создан для замены немецкого Фау-2 в качестве исследовательской машины. «Викинг» был самой совершенной большой ракетой на жидком топливе, разработанной в Соединенных Штатах в конце 1940-х годов, которая обеспечила большой инженерный опыт и одновременно доставила ценные научные данные с края космоса в период с 1949 по 1955 год. «Викинг-4», запущенный в 1950 году, был первая зондирующая ракета, запускаемая с палубы корабля.

После двенадцати полетов «Викинг» был адаптирован в первую ступень спутниковой ракеты-носителя «Вэнгард» , которая в 1958 году вывела на орбиту второй американский спутник.

Происхождение

После Второй мировой войны армия Соединенных Штатов экспериментировала с трофейными немецкими ракетами Фау-2 в рамках программы «Гермес» . Количество Фау-2, доступных для всех исследований, было ограничено, и Гермес был армейским проектом. У ВМС США возникла необходимость в разработке современных ракет как для вооружения, так и для исследовательских целей. 21 августа 1946 года ВМС США заключили контракт с компанией Glenn L. Martin на серию из 10 больших ракет на жидком топливе. Намерение состояло в том, чтобы обеспечить независимый потенциал США в области ракетной техники и предоставить транспортное средство, более подходящее для научных исследований. Первоначально получивший название «Нептун», в 1947 году он был переименован в «Викинг», чтобы избежать путаницы с Lockheed P-2 Neptune . «Викинг» был самой совершенной большой ракетой на жидком топливе, разрабатывавшейся в США в то время.

Дизайн

На схеме показаны оба варианта ракеты «Викинг»: Vikings 1–7 (слева) и 8–12 (справа).

По массе и мощности «Викинг» был примерно вдвое меньше Фау -2 . Обе ракеты представляли собой активно управляемые ракеты, заправленные одним и тем же топливом ( этиловым спиртом и жидким кислородом ), которое подавалось в один большой двигатель с насосным питанием двумя насосами с турбинным приводом . Двигатель Reaction Motors XLR10-RM-2 был крупнейшим жидкостным ракетным двигателем, разработанным в Соединенных Штатах к тому времени, производя 92,5 кН (20 800 фунтов _силы ) (уровень моря) и 110,5 кН (24 800 фунтов _силы ) (вакуум). тяги. Isp составил 179,6 с (1,761 км/с) и 214,5 с (2,104 км/с) соответственно, время полета 103 секунды. Как и в случае с Фау-2, перекись водорода превращалась в пар для привода турбонасоса , подающего топливо и окислитель в двигатель. XLR-10-RM-2 имел регенеративное охлаждение.

Компания Viking ввела важные инновации в V-2. Одним из наиболее важных для ракетной техники было использование подвесной камеры тяги , которую можно было поворачивать из стороны в сторону по двум осям для управления тангажем и рысканием , обходясь без неэффективных и несколько хрупких графитовых лопаток в выхлопе двигателя, используемых в V-образных двигателях. 2. Вращение двигателя на подвесах контролировалось гироскопической инерциальной опорой; этот тип системы наведения был изобретен Робертом Х. Годдардом, среди других, который добился частичного успеха в его использовании до того, как вмешалась Вторая мировая война. Управление по крену осуществлялось с помощью выхлопа турбонасоса и форсунок системы управления силовой реакцией (RCS) на килях. Форсунки сжатого газа стабилизировали машину после отключения основного питания. Подобные устройства сейчас широко используются в больших управляемых ракетах и ​​космических аппаратах. Еще одним усовершенствованием было то, что первоначально резервуар для спирта, а затем и резервуар для LOX, были построены заодно с внешней обшивкой, что позволило снизить вес. Конструкция также была в основном алюминиевой , в отличие от стали, используемой в Фау-2, что позволило снизить вес.

Викинги с 1 по 7 были немного длиннее (около 15 м (49 футов)) чем Фау-2, но имели прямой цилиндрический корпус диаметром всего 81 сантиметр (32 дюйма), что делало ракету довольно тонкой. У них были довольно большие плавники, подобные тем, что были на Фау-2. «Викинги» с 8 по 14 строились с увеличенным планером улучшенной конструкции. Диаметр был увеличен до 114 сантиметров (45 дюймов), а длина уменьшена до 13 м (43 фута), что изменило «карандашную форму» ракеты. Плавники сделали гораздо меньшими и треугольными. Увеличенный диаметр означал больше топлива и больший вес, но «отношение массы» заправленной и пустой массы было улучшено примерно до 5: 1, что стало рекордом для того времени.

История полетов

Первая модель РТВ-Н-12 (Викинги 1-7)

Запуск Викинга 4

3 мая 1949 года, после двух статических стрельб (11 марта и 25 апреля), первая ракета «Викинг» взлетела с ракетного полигона Уайт-Сэндс в Нью-Мексико . Ее двигатель работал 55 секунд, что на десять секунд меньше ожидаемого максимума в 65 секунд, но ракета пролетела по курсу и достигла высоты 51 миль (82 км), что считалось хорошим началом программы. «Викинг-2», запущенный четыре месяца спустя, также пострадал от преждевременного отключения двигателя и преодолел лишь 33 мили (53 км). Оба пострадали от утечек в турбинах: сильный жар пара нарушил герметичность корпуса турбины. Решением стала заварка корпуса, чтобы не было необходимости снова получать доступ к турбинному колесу после полета.

Исправление сработало, и «Викинг-3», запущенный 9 февраля 1950 года и оснащенный встроенным (а не отдельным) кислородным баллоном, достиг 50 миль (80 км) и мог подняться еще выше. Однако после 34 секунд точно управляемого полета ракета свернула на запад и угрожала покинуть дальность запуска. Безопасность дальности привела в действие заряды ракеты, отделившие носовую часть от двигателя, и оба упали на землю, где их подняли для анализа.

После успешных испытаний двигателя и систем наведения (хотя и не в одних и тех же миссиях) «Викинг» был признан готовым к самому амбициозному испытанию: запуску корабля с палубы авианосца « Нортон Саунд» . «Викинг 4» был идентичен «Викингу 3», первому из серии, в котором не были внесены изменения в конструкцию, направленные на устранение проблемы предыдущего «Викинга».} 10 мая 1950 года с места в Тихом океане между островом Джарвис и Киритимати четвертый «Викинг» стал первой ракетой-зондом, когда-либо запущенной с морского судна. Полет прошел идеально: длина полета составила 106,4 мили (171,2 км), что более чем вдвое больше, чем у «Викингов 1» и «Викингов 3».

«Викинг-5», запущенный 21 ноября 1950 года, нес на борту огромный набор фотоумножителей , ионизационных камер и счетчиков Гейгера для обнаружения излучения самых разных энергий и типов. Ракета также имела две кинокамеры для съемки Земли с большой высоты до ее максимальной высоты в 108 миль (174 км), а также датчики Пирани для измерения плотности воздуха в верхних слоях атмосферы. «Викинг-6», запущенный 11 декабря, нес гораздо более легкую полезную нагрузку, но его эксперименты включали батарею специально изготовленных манометров. Однако ракета показала себя хуже, достигнув максимальной высоты всего 40 миль (64 км).

Первое поколение «Викингов» достигло своего апогея с полетом «Викинг-7», единственного запуска «Викингов» в 1951 году. Запущенная 7 августа из Уайт-Сэндс, ракета установила новый мировой рекорд высоты - 136 миль (219 км).

Вторая модель РТВ-Н-12а (Викинги 8-12)

«Викинг-9» взлетает 15 декабря 1952 года.

В конце весны 1952 года коллектив Военно-морской исследовательской лаборатории под руководством Милтона Розена готовился к запуску первого «Викинга» второго поколения (РТВ-Н-12а), «Викинг-8» с ракетного полигона Уайт-Сэндс в Нью-Мексико . Новая конструкция «Викинга» была почти вдвое шире, чем ее предшественник, и обеспечивала самое высокое соотношение топлива к весу среди всех когда-либо разработанных ракет. Хвостовое оперение больше не выдерживало вес ракеты, как это было раньше. Теперь ракета «Викинг» покоилась на основании фюзеляжа. Это позволило сделать хвостовое оперение намного легче, что позволило ракете нести более тяжелый бак, не веся больше, чем первая конструкция «Викинга».

6 июня 1952 года «Викинг-8» оторвался от швартовки во время статических огневых испытаний. После того как ей разрешили полет в течение 55 секунд в надежде, что она очистит близлежащую территорию и, таким образом, не будет представлять опасности для наземного экипажа, Нат Вагнер, руководитель «группы отсечки», дал ракете команду прекратить тягу. Через 65 секунд ракета упала в 4 милях (6 км) или 5 милях (8 км) вниз к юго-востоку.

С учетом уроков, извлеченных из неудачи «Викинга-8», за успешным статическим запуском «Викинга-9» 9 декабря 15 декабря последовал успешный запуск из Уайт-Сэндс. Ракета достигла высоты 135 миль (217 км), примерно такой же, как у «Викинг-7» первого поколения, запущенного в 1950 году. Помимо камер, фотографировавших Землю во время полета, «Викинг-9» нес полный набор космических лучей. Детекторы ультрафиолетового , ультрафиолетового и рентгеновского лучей , включая шестнадцать пластин эмульсионного геля для отслеживания пути отдельных частиц высокой энергии. Экспериментальный пакет был обнаружен неповрежденным после того, как он провел измерения высоко в верхних слоях атмосферы Земли.

Викинг 10

25 мая 1953 года «Викинг-10», который изначально планировался как последний из «Викингов», прибыл на ракетный полигон Уайт-Сэндс. Успешный статический запуск 18 июня открыл путь к дате запуска 30 июня, графику, который был установлен за несколько месяцев до этого, еще до того, как ракета покинула завод Glenn L. Martin Company , где она была построена. В момент старта хвост «Викинга-10» взорвался, в результате чего ракета загорелась. В основание ракеты немедленно залили воду, чтобы попытаться потушить пожар, но пламя продолжало гореть в восточном квадранте огневой платформы. Через полчаса после запуска двое из стартовой группы под руководством менеджера Милтона Розена были отправлены тушить пожар, чтобы спасти то, что осталось от ракеты.

Их усилия увенчались успехом, но затем им угрожала медленная утечка в баке с топливом. Вакуум, создаваемый выходящим топливом, приводил к образованию ямочек в баке, что создавало опасность взрыва, который мог бы привести к обрушению ракеты. Лейтенант Джозеф Питтс, член стартовой группы, выстрелил в бак из винтовки, выровняв давление и спас ракету. Через три часа после попытки запуска из корабля «Викинг-10» были слиты остатки спиртового топлива. Команда запуска смогла спасти комплект приборов, состоящий из камер, включая детекторы рентгеновского излучения, эмульсии космических лучей и радиочастотный масс-спектрометр. спектрометр стоимостью в десятки тысяч долларов, хотя существовали опасения, что ракету невозможно будет восстановить.

Тщательное расследование взрыва началось в июле, но причину так и не удалось определить окончательно. В отчете, представленном в сентябре, Милтон Розен отметил, что подобных случаев не наблюдалось более чем в 100 предыдущих испытаниях двигателя Viking. Было решено перестроить «Викинг-10», а к следующему запуску, запланированному на 1954 год, была реализована программа более тщательного мониторинга потенциальных точек отказа. За неудачным запуском последовало десять месяцев восстановления, тестирования и устранения неполадок.

30 июня 1953 года восстановленная ракета снова была готова к запуску. Успешные статические стрельбы прошли в конце апреля 1954 года, а пуск был запланирован на 4 мая. Проблемы с управлением, выявленные при статических стрельбах, а также порывистый ветер с песком привели к задержке на три дня. В 10:00 по местному времени «Викинг-10» стартовал со своей площадки на ракетном полигоне Уайт-Сэндс, достигнув высоты 136 миль (219 км) — это рекорд самой высокой высоты, когда-либо достигнутой «Викингом» первого поколения (Викинг-7). 7 августа 1951 г.). С ракеты были получены данные на всех этапах полета, а ее научный пакет, включая эмульсионный эксперимент, позволил впервые измерить состав положительных ионов на больших высотах.

Заключительные полеты

Инфракрасная фотография Земли, сделанная «Викингом-12» 4 февраля 1955 года.

«Викинг-11», который был готов к монтажу 5 мая, также прошел успешные статические испытания и был готов к запуску 24 мая 1954 года. И снова обратный отсчет пошел без остановки, и «Викинг-11», самая тяжелая ракета в этой серии, была запущена. в 10:00. Через сорок секунд полета из машины вырвалось несколько клубов дыма, но эти случайные возбуждения кренов ракеты не принесли вреда. «Викинг-11» в конечном итоге достиг высоты 158 миль (254 км), что стало рекордом для серии, сделав самые большие на сегодняшний день фотографии Земли. «Викинг-11» провел успешный эксперимент с эмульсиями, измеряя космические лучи на больших высотах.

Последним полетом «Викинга» стал «Викинг-12», запущенный 4 февраля 1955 года. Достигнув высоты 143,5 миль (230,9 км), камера ракеты К-25 сделала инфракрасное изображение юго-запада Соединенных Штатов, от побережья Тихого океана до Феникса, всего в нескольких шагах от него. после достижения своего апогея .

Викинг в Авангарде

Серия «Викинг» принесла массу научной информации, измеряющей температуру, давление, плотность, состав и ветры в слоях атмосферы и плотность электронов в ионосфере , а также запись ультрафиолетовых спектров Солнца верхних . Успех программы стоимостью менее 6 миллионов долларов позволил предположить, что с более мощным двигателем и добавлением верхних ступеней ракета «Викинг» может стать транспортным средством, способным запускать спутник Земли.

В октябре 1952 г. Генеральная ассамблея Международного совета научных союзов (МСНС) приняла предложение провести одновременные наблюдения геофизических явлений на всей поверхности Земли. Международный геофизический год (МГГ), назначенный на 1957–58 годы, будет включать в себя усилия множества стран в таких обширных регионах, как Арктика и Антарктида . В январе 1955 года Московское радио сообщило, что в ближайшем будущем Советский Союз может запустить спутник. Это объявление активизировало американские космические усилия; в том же месяце комитет МГГ Национальной академии наук учредил Техническую группу по ракетной технике для оценки планов вывода на орбиту американского спутника.

26 мая 1955 года Совет национальной безопасности США также одобрил спутниковую программу. 8 июня министр обороны США Чарльз Уилсон поручил помощнику госсекретаря Дональду А. Куорлзу координировать реализацию спутниковой программы, при этом Министерство обороны США предоставило ракеты и пусковые установки, а гражданский национальный комитет МГГ производил спутник. и его экспериментальный пакет, при этом Национальный научный фонд выступает посредником между двумя агентствами. комитет под председательством Гомера Дж. Стюарта из Лаборатории реактивного движения Для управления проектом был создан , который должен был взвешивать и выбирать между доступными вариантами вывода спутников на орбиту. Это был проект «Орбитер», армейский план по использованию слегка модифицированной ракеты «Редстоун» (ракета класса «земля-земля» дальностью 200 миль (320 км)), разработанной годом ранее). в сочетании с разгонными блоками для вывода спутника на орбиту, который можно было отслеживать оптически. и план НРЛ по развитию орбитальных возможностей «Викинга» ( Проект «Авангард» ).

28 июля, будучи уверенным в возможности запуска спутника во время МГГ, президента Дуайта Д. Эйзенхауэра пресс-секретарь Джеймс Хагерти объявил, что спутник официально будет включен в число вкладов Соединенных Штатов в МГГ. Через четыре дня Советы ответили собственным объявлением о запланированном запуске спутника МГГ.

К 9 сентября, несмотря на возражения Стюарта, комитет Стюарта выбрал Vanguard вместо Orbiter, сославшись на впечатляющие запланированные ВМФ коммуникационные технологии и сеть Minitrack , а также на гражданский характер и больший потенциал роста ракеты Viking/Vanguard. Контракт, разрешающий строительство еще двух ракет «Викинг» для продолжения исследований верхних слоев атмосферы, был расширен и включил разработку ракет «Вэнгард». Таким образом, «Викинг» стал первой ступенью трехступенчатого проекта «Авангард» корабля NRL, который запустил второй американский спутник в 1958 году. «Викинги 13» и «Викинги 14», во многом похожие на «Викинги 8–12», использовались в качестве суборбитальных испытательных аппаратов ( Викинги ТВ-0). и «Авангард ТВ-1 ») до того, как первая машина «Авангард», «Авангард ТВ-2» , стала доступна для испытаний осенью 1957 года.

Реконструкция Викинга-12 в Смитсоновском институте

Текущие примеры

В Национальном музее авиации и космонавтики хранится полноразмерная реконструкция Викинга-12 в разрезе, построенная по оригинальным чертежам и реконструированная из частей, извлеченных из оригинальной ракеты. Автомобиль был подарен компанией Martin Marietta Corp в 1976 году Смитсоновскому институту.

Таблица рейсов

Викинг #	Дата запуска	Высота	Примечания
Викинг 1	3 мая 1949 г.	80 км (50 миль)	Длительный и трудный период наземных огневых испытаний. Высота ограничена преждевременным отключением двигателя из-за утечки пара из корпуса турбины.
Викинг 2	6 сентября 1949 г.	51 км (32 мили)	Раннее отключение двигателя по той же причине, что и у Викинга 1. Решается сваркой, а не болтовым соединением половин корпуса турбины последующих двигателей.
Викинг 3	9 февраля 1950 г.	80 км (50 миль)	Страдала нестабильностью переработанной системы наведения; его пришлось отрезать наземному командованию, когда он угрожал вылететь за пределы дальности пуска.
Викинг 4	11 мая 1950 г.	169 км (105 миль)	Запущен с палубы авианосца « Нортон Саунд » недалеко от экватора , почти максимально возможной для полетной полезной нагрузки, в почти идеальном полете. Система наведения была возвращена к системе наведения «Викингов-1» и «Викингов-2».
Викинг 5	21 ноября 1950 г.	174 км (108 миль)	Тяга двигателя была снижена примерно на 5%, что немного снизило максимальную высоту.
Викинг 6	11 декабря 1950 г.	64 км (40 миль)	В конце полета с двигателем произошел катастрофический отказ стабилизирующих стабилизаторов, что привело к потере ориентации, что привело к очень большому лобовому сопротивлению и снижению максимальной высоты.
Викинг 7	7 августа 1951 г.	219 км (136 миль)	Побить старый рекорд Фау-2 для одноступенчатой ​​ракеты. Самый высокий и последний полет оригинальной конструкции планера.
Викинг 8	6 июня 1952 г.	4 мили (6 км)	Первая ракета с улучшенной конструкцией планера; потерян, когда он вырвался во время статических испытаний, пролетев всего 4 мили (6 км) до того, как земля подала команду на отключение.
Викинг 9	15 декабря 1952 г.	217 км (135 миль)	Первый успешный полет планера улучшенной конструкции.
Викинг 10	7 мая 1954 г.	219 км (136 миль)	Двигатель взорвался при первой попытке запуска 30 июня 1953 года. Ракета была восстановлена ​​и успешно полетела.
Викинг 11	24 мая 1954 г.	254 км (158 миль)	Установлен рекорд высоты для западной одноступенчатой ​​ракеты того времени.
Викинг 12	4 февраля 1955 г.	232 км (144 миль)	Испытания спускаемого аппарата, фотосъемка и исследование атмосферы.
Викинг 13 ( Авангард ТВ-0 )	4 декабря 1956 г.	211 км (131 миль)	Тест телеметрии и запуска комплекса.
Викинг 14 ( Авангард ТВ-1 )	1 мая 1957 г.	202 км (126 миль)	Несёт прототип «Авангарда» 3-го этапа.

«Викинги 1–12», за исключением «Викинга 4», летали с ракетного полигона Уайт-Сэндс , Нью-Мексико . «Викинги-13» и «Викинги-14» были запущены с мыса Канаверал .

См. также

• Ракета Авангард