Atlas V — amerykańska rakieta nośna ULA: budowa, silniki RD-180 i Centaur

Atlas V — szczegółowy przewodnik ULA: budowa, pierwszy stopień z silnikiem RD-180, stopień Centaur z RL-10, statystyki startów i konfiguracje ładowni.

Atlas V to orbitalny pojazd nośny używany przez United Launch Alliance (spółkę joint venture utworzoną przez firmy Boeing i Lockheed Martin) do umieszczania satelitów na orbicie. Rakieta została opracowana na bazie klasycznej rodziny rakiet Atlas (rakieta) i wykonała swój pierwszy lot 21 sierpnia 2002 roku. W przeciwieństwie do promu kosmicznego, Atlas V jest w układzie jednorazowego użytku — do każdego startu budowana jest nowa konfiguracja nośna. Standardowe wymiary rdzenia to wysokość około 58,3 m i średnica 3,81 m; na szczycie montowana jest owiewka chroniąca ładunek o średnicy rzędu 4–5 metrów (13–16 stóp), w zależności od wersji.

Budowa rakiety

Atlas V składa się zasadniczo z trzech elementów:

• Pierwszy stopień (Common Core Booster) — główny boczny zbiornik paliwa i silnik napędowy. Standardowy rdzeń ma średnicę 3,81 m i spala paliwo na bazie nafty (RP‑1) oraz ciekłego tlenu (LOX).
• Stopki pomocnicze (opcjonalne) — do rdzenia można dokręcić od 0 do 5 bocznych rakiet strumieniowych (solid rocket boosters, SRB) w zależności od potrzebnej nośności, co pozwala elastycznie zwiększać ciąg startowy.
• Drugi stopień (Centaur) — stopień górny napędzany wodorem (LH2) i ciekłym tlenem (LOX), o wysokiej impulsie właściwym, zdolny do wielokrotnego zapłonu w trakcie jednego lotu, co umożliwia precyzyjne wprowadzanie ładunków na różne orbity.

Silnik pierwszego stopnia — RD-180

Pierwszy stopień Atlas V wykorzystuje silnik RD-180 pochodzący z Rosji (producent NPO Energomash). RD-180 to dwukomorowy silnik na RP‑1/LOX, zaprojektowany z myślą o dużym ciągu i efektywności. W konstrukcji RD-180 stosowany jest zaawansowany układ turbopompowy i częściowo układ złożony z dwóch komór spalania z jednego zestawu zasilania, co daje dobre parametry ciągu przy relatywnie kompaktowych rozmiarach.

Zastosowanie silnika zagranicznego dało Atlasowi V dużą sprawność i niezawodność, ale też wiązało się z zależnością od dostaw z Rosji, co stało się jednym z powodów decyzji o zaprojektowaniu następcy rakiety z silnikami krajowymi.

Centaur — stopień drugi

Centaur jest górnym stopniem rakiety, zasilanym kriogenicznie (wodór ciekły + ciekły tlen). Jego cechy:

• wysoka sprawność napędu (duże impulsy właściwe),
• możliwość restartów silnika(-ów) w przestrzeni kosmicznej, co umożliwia wykonywanie skomplikowanych wtrąceń orbitalnych i precyzyjne dostarczenie ładunku na docelową orbitę,
• warianty z jednym lub dwoma silnikami RL‑10 (producenty z USA — Aerojet Rocketdyne), w zależności od wymagań misji.

Wersje i oznaczenia konfiguracji

Atlas V występuje w wielu wariantach konstrukcyjnych, dzięki czemu można dostosować rakietę do różnych ładunków i orbit. System oznaczeń opiera się na krótkim kodzie (trzy znaki):

• pierwszy znak — średnica owiewki (zwykle 4 lub 5; dla lotów załogowych i specjalnych używane jest oznaczenie "N" — brak owiewki),
• drugi znak — liczba przytwierdzonych do rdzenia rakiet pomocniczych (0–5),
• trzeci znak — liczba silników Centaur (1 lub 2).

Przykładowo, Atlas V 551 to wariant z owiewką większej średnicy (5), pięcioma SRB i jednym silnikiem Centaur — jest to jedna z najmocniejszych konfiguracji tej rodziny.

Typowe zastosowania i osiągnięcia

Atlas V służy do zadań cywilnych, wojskowych i komercyjnych. Wśród znanych misji wystrzelonych na pokładzie Atlas V znajdują się sondy międzyplanetarne (np. misje do Jowisza i Plutona), sondy marsjańskie, satelity telekomunikacyjne, meteorologiczne oraz ładunki dla amerykańskich służb wywiadowczych. Wykorzystywana była także do wypraw próbnych statku załogowego Boeing CST‑100 Starliner (w specjalnej konfiguracji).

Typowy profil lotu

• Start i skręt wstępny napędzany przez Common Core Booster (RD‑180) wraz z ewentualnymi SRB.
• Oddzielenie pomocniczych SRB (jeśli używane) i kontynuacja lotu na rdzeniu.
• Po wypaleniu pierwszego stopnia — odłączenie, zapłon stopnia Centaur i manewry w kosmosie z możliwością jednego lub kilku restartów w zależności od wymagań misji.

Przyszłość i zastąpienie

Ze względu na zależność od rosyjskiego RD‑180, United Launch Alliance opracowała następcę — rakietę Vulcan Centaur, która ma wykorzystywać amerykańskie silniki (m.in. BE‑4 od Blue Origin) oraz nowy górny stopień Centaur V. ULA prowadzi stopniowe wycofywanie Atlas V w miarę przechodzenia klientów i kontraktów na nową platformę. Jednak do czasu zakończenia zobowiązań kontraktowych niektóre loty Atlas V nadal mogą być realizowane.

Niezawodność

Atlas V zyskał reputację jednego z bardziej niezawodnych nośników komercyjnych i rządowych, co przyczyniło się do wyboru tej rakiety do wielu krytycznych misji naukowych i wojskowych. Konfiguracje oraz wielość dostępnych opcji (owiewki, SRB, liczba silników Centaur) dają operatorom elastyczność przy planowaniu startów.

Podsumowując, Atlas V to elastyczna i sprawdzona rodzina rakiet nośnych, łącząca mocne pierwsze stopnie z wysokosprawnym stopniem Centaur, wykorzystywana szeroko do zadań wymagających niezawodnego dostarczenia ładunków na różne orbity. Jednocześnie rozwój kolejnych generacji nośników (Vulcan) oznacza, że era Atlas V stopniowo się zbliża ku końcowi.

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest Atlas V?

P: Jak wysoki i szeroki jest Atlas V?

P: Kiedy odbył się jego pierwszy lot?

P: Czy jest spokrewniony z promem kosmicznym?

P: Z czego składa się pierwszy stopień Atlasa V?

P: Z czego składa się drugi stopień?

P: Czy ma on osłonę podczas startu?

Szukaj według litery