Przejdź do zawartości

Wikipedysta:Bmalta/brudnopis2

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Black Arrow
Ilustracja
Makieta Black Arrow w parku rakiet w Woomera
Producent

Royal Aircraft Establishment
Westland Aircraft

Data pierwszego startu

27 czerwca 1969

Data ostatniego startu

28 października 1971

Statystyki
Wszystkie starty

4

Udane starty

2 (50%)

Nieudane starty

2

Zdolność wynoszenia

135 kg na niską orbitę okołoziemską

Siła ciągu przy starcie

427 kN

Wymiary
Długość

13 m

Średnica

2 m

Masa całkowita

18.130 kg

Stopnie rakiety
Stopień 1.

Gamma 8

Stopień 2.

Gamma 2

Stopień 3.

Waxwing

Black Arrow, oficjalna nazwa BLACK ARROW (wielkie litery)[1], (ang. „Czarna Strzała”) była brytyjską rakietą nośną służąca do wynoszenia sztucznych satelitów. Wybudowano ją w latach 60. XX wieku i dokonano czterech lotów w latach 1969-1971. Jej ostatni start był pierwszym skutecznym wystrzeleniem na orbitę przeprowadzonym w Zjednoczonym Królestwie i skutkował umieszczeniem na niskiej orbicie okołoziemskiej satelity Prospero X-3[2].

Black Arrow była rezultatem badań Royal Aircraft Establishment nad rakietami nośnymi bazującymi na rakiecie Black Knight[3], które rozpoczęły się po uzyskaniu autoryzacji w roku 1964. Zbudowana została przez firmę Saunders-Roe, po fuzji firm znaną pod nazwą Westland Aircraft.

Black Arrow była rakietą trójstopniową, napędzaną naftą RP-1 i skoncentrowanym roztworem nadtlenku wodoru[4]. Jej użytkowania zaprzestano po zaledwie czterech wystrzeleniach i zamiast niej stosowano amerykańskie rakiety Scout, co Ministerstwo Obrony uznało, po obliczeniach, za tańsze od utrzymywania programu Black Arrow[5].

Budowa

[edytuj | edytuj kod]

Pomysł Black Arrow zrodził się z propozycji Royal Aircraft Establishment, by stworzyć rakietę zdolną do umieszczenia 144-kilogramowego ładunku na niskiej orbicie okołoziemskiej i testować w ten sposób systemy zaprojektowane dla dużych statków kosmicznych. Jesienią roku 1964 program został autoryzowany przez konserwatywnego ministra lotnictwa Juliana Amery; jednakże po wyborach w październiku roku 1964, nowy rząd Partii Pracy zatrzymał ten program dla zmniejszenia wydatków[6].

Po kolejnych wyborach, w roku 1966, rząd zaaprobował kontynuację programu z kilkoma modyfikacjami, między innymi ograniczeniem programu testowego z pięciu do trzech startów. Pierwszy lot zaplanowane było na rok 1968[7].

Większość technologii i systemów wykorzystana w Black Arrow była już używana w rakiecie Black Knight lub pocisku Blue Steel[3]. Black Arrow została zaprojektowana tak, by korzystać z jak największej ilości technologii pochodzących z poprzednich programów, aby zaoszczędzić na kosztach i uprościć proces jej budowy[2]. Wielu starszych pracowników z programu Black Knight przeniosło się bezpośrednio do Black Arrow, między innymi Główny Technik Pocisków (Chief Missile Scientist ), Roy Dommett; Główny Technik Projektu (Chief Design Engineer), Ray Wheeler; i Główny Technik Nadzoru, John Underwood[8].

Początkowe prace prowadziła firma Saunders-Roe, która w roku 1964 połączyła się z Westland Aircraft. Westland została wtedy głównym kontraktorem Black Arrow i skonstruowała jego pierwszy i drugi człon w East Cowes na Wyspie Wight. Firma Bristol Siddeley wyprodukowała silniki pierwszego i drugiego członu w fabryce w Ansty w Warwickshire. Silniki były wstępnie testowane w fabryce przed przetransportowaniem na Wyspę Wight, gdzie zostały zainstalowane w rakiecie. Silniki pierwszego członu były testowane ponownie w High Down[9]. Firma Bristol Aerojet wyprodukowała trzeci człon w Somerset, podczas gdy Explosives Research and Development Establishment wyprodukowała jej stały materiał pędny w Waltham Abbey w Essex[3]. Firma Rocket Propulsion Establishment, mieszcząca się w Westcott w Buckinghamshire, była odpowiedzialna za projekt i integrację tego członu[3].

Nazwa Black Arrow (ang. „Czarna Strzała”) pochodziła z ustaleń Ministerstwa Zaopatrzenia (Ministry of Supply), aby programom badawczym prowadzonym przez Siły Zbrojne nadawać nazwy złożone z koloru i rzeczownika, nieoficjalnie znane jako Rainbow Codes (Tęczowe Kody)[1].

Napęd

[edytuj | edytuj kod]
Przekrój ukazujący pozycje zbiorników z paliwem i utleniaczem silników i trzeciego członu wewnątrz osłony.

Pierwszy i drugi człon Black Arrow były zasilane naftą RP-1, spalaną przy zastosowaniu skoncentrowanego roztworu nadtlenku wodoru jako utleniacza[4]. Ponieważ optymalny stosunek paliwa do utleniacza to 1:7, niezbędny był większy zbiornik utleniacza niż w wielu współczesnych systemach napędowych[10]. Zbiorniki utleniacza umieszczone były poniżej zbiorników z paliwem, w zgodzie z praktyką umieszczania gęstszej substancji niżej w celu obniżenia środka ciężkości, co sprawia, że rakietę łatwiej kontrolować[3]. Taki układ zapoczątkowany został przez Niemcy i Stany Zjednoczone, podczas gdy w Związku Radzieckim umieszczano komory z substancją utleniającą poniżej paliwa, dzięki czemu łatwiej było napełniać niższy zbiornik najpierw[11].

Zastosowanie w pierwszych dwóch członach ciągu wektorowanego służyło zapewnieniu kontroli położenia[3]. Osiem komór spalania pierwszego członu było umieszczonych parami, które mogły się odchylać w dowolną stronę względem jednej osi[3]. Dwie z tych par były umieszczone prostopadle do pozostałych dwóch, i kiedy wszystkie cztery były używane naraz, pozwalało to uzyskać kontrolę nad położeniem rakiety względem wszystkich trzech osi.[3] Drugi człon posiadał dwie komory spalania, które mogły poruszać się swobodnie względem dwóch osi, zapewniając ten sam stopień kontroli. Fodczas fazy lotu swobodnego po odrzuceniu drugiego członu, rakieta była kontrolowana przez system kontroli reakcji[3]. Trzeci człon nie posiadał systemu kontroli położenia, zamiast tego stosował stabilizację obrotową[2].

Pierwszy człon zasilany był jednym silnikiem Gamma 8 działającym przez 127 sekund[2]. Gamma 8 był ośmiokomorowym silnikiem, bazującym na silniku Gamma 301 zastosowanym w przypadku Black Knight. Miał on długość 6,9 m i miał średnicę 2 m, taką samą jak [Francja|francuski]] silnik Coralie[2]. Coralie została użyta jako drugi człon rakiety Europa, więc decyzję o zastosowaniu takiej samej średnicy podjęto po to, by umożliwić kompatybilność z pociskiem Blue Streak, pełniącym rolę pierwszego członu Europy[2]. Dzięki temu można było zwiększyć zdolność wynoszenia, a także umożliwić Wielkiej Brytanii użycie pierwszego członu Black Arrow w zastępstwie Coralie[12]. Z tego powodu w oryginalnej specyfikacji średnica pierwszego członu jest jedyną wartością podaną w metrach, zamiast w tradycyjnym systemie miar[2].

Pierwszy i drugi człon były połączone strukturą przejściową zawierającą cztery silniki separacyjne Siskin IB i silniki akceleracyjne, które oddzielały się i uruchamiały 7 sekund po odcięciu pierwszego członu[3][13]. Struktura przejściowa oddzielała się od drugiego członu 6 sekund później. Drugi człon, który miał długość 2,9 m i średnicę 1,37 m, zasilany był dwukomorowym silnikiem Gamma 2[14], który zapalał się na krótko po silnikach separacyjnych i pracował przez 123 sekundy[2]. Trzy minuty po starcie, podczas inicjacji drugiego członu, oddzielała się osłona ładunku[2].

Pierwsze dwa człony i osłona ładunku rakiety R4 na wystawie w Muzeum Nauki w Londynie

Około 257 sekund po rozpoczęciu lotu zostawał odcięty drugi człon i rakieta wchodziła w fazę lotu swobodnego. Tak osiągała apocentrum[2]. Natychmiast po odcięciu uaktywniał się system kontroli położenia zainstalowany w drugim członie. Podczas lotu swobodnego położenie odpowiednie do odrzucenia trzeciego członu było utrzymywane przez system kontroli położenia[2]. Pod koniec lotu swobodnego trzeci człon był wprawiony w ruch wirowy o częstotliwości 3 hertzów (180 rpm) za pomocą sześciu silników rakietowych Imp[2]. Po pięciu sekundach trzeci człon się oddzielał[3] i po kolejnych 10 sekundach lotu swobodnego uruchamiał się. Trzecim członem był silnik Waxwing, który działał przez 55 sekund[2].

Ładunek uwalniany był niewiele ponad minutę po wypaleniu się trzeciego członu i wówczas posłużono się generatorem gazu, aby oddalić od siebie pojazd kosmiczny i zużyty człon rakiety[2]. Opóźnienie między wypaleniem i oddzieleniem miało za zadanie zmniejszenie ryzyka ponownego kontaktu między ostatnim członem i ładunkiem na skutek śladowego ciągu. Mimo to, po oddzieleniu się pojazdu kosmicznego podczas wystrzelenia R3, górny człon uległ kolizji z satelitą Prospero[2], co doprowadziło do zniszczenia jednej z anten komunikacyjnych tego satelity[15]. Mimo to Prospero zdolny był ukończyć misję[15]. Przy trzecim starcie wznoszenie trwało 710 sekund od startu do oddzielenia ładunku[2].

Pojawiały się propozycje rakiet pochodnych Black Arrow, o większym udźwigu, jednak żadna nie została zrealizowana[2]. Jeden z projektów zakładał dodanie ośmiu silników Raven z programu Skylark do pierwszego członu jako silników startowych[3]. Innym pomysłem było zamontowanie całej rakiety na szczycie pocisku Blue Streak[2], a trzecim zamiana silników Gamma na silniki Larch o większej mocy[3].

Starty

[edytuj | edytuj kod]
Kolorystyka stosowana podczas wszystkich lotów z wyjątkiem R0, z paskami na pierwszym członie dla identyfikacji i jaskrawą osłoną ładunku dla zwiększenia widoczności rakiety.

W latach 1969 and 1971 zostały wystrzelone 4 rakiety Black Arrow. Pierwsze dwa starty służyły demonstracji i zawierały makiety trzeciego członu i ładunku. Podczas pierwszego lotu nastąpiła usterka elektryczna, która spowodowała chybotanie dwóch komór spalania pierwszego członu[16]. Jeszcze przed opuszczeniem wyrzutni, rakieta obracała się w sposób nieskoordynowany, a minutę później zaczęła się rozpadać. Kiedy przestał działać silnik pierwszego czlonu i rakieta zaczęła spadać na ziemię, została zniszczona w powietrzu ze względów bezpieczeństwa[17]. Drugi lot zakończył się sukcesem. Pierwszy lot ze wszystkimi funkcjonalnymi systemami 2 września 1970 był trzecim lotem Black Arrow i pierwszą brytyjską próbą wystrzelenia satelity. Wystrzelenie nie powiodło się z powodu wycieku w systemie kompresji utleniacza w drugim członie, przez co człon odłączył się zbyt szybko. Trzeci człon uruchomił się, ale rakieta nie dotarła na orbitę i ponownie weszła w atmosferę ziemską ponad Zatoką Karpentaria[18]. Czwarty lot skutecznie umieścił na orbicie satelitę Prospero X-3, co uczyniło Zjednoczone Królestwo szóstym krajem który umieścił satelitę na orbicie okołoziemskiej za pomocą rakiety nośnej wykonanej na terenie kraju. Satelita, znany również pod nazwą X-3, został nazwany Prosperona cześć bohatera sztuki Shakespeare'a Burza. Imię nawiązuje do tej sceny w sztuce, w której czarownik Prospero wyrzeka się swoich mocy[19]. Przed zakończeniem programu Black Arrow, satelita miał otrzymać imię Puck, na cześć postaci ze Snu nocy letniej[4].

Wszystkie cztery wystrzelenia miały miejsce w Strefie 5 w Woomera w Australii, gdzie uprzednio odbywały się testy rakiety Black Knight. Podczas prac nad rakietą brano pod uwagę także wyrzutnie na Barbadosie, w Uist i w Norfolk[2]. Wyrzutnie w Uist i Norfolk zostały odrzucone, ponieważ pierwsza z nich znajdowała się za daleko, zaś w drugim przypadku istniało ryzyko, że odrzucone człony rakiety mogą spaść na |platformę wiertniczą na |Morzu Północnym[20].

Numer seryjny Czas startu (GMT) Ładunek Wynik Uwagi
R0 28 czerwca 1969, 22:58[21] Brak Nieudany Suborbitalny test pierwszego i drugiego członu, awaria systemu wektorującego ciąg[17]
R1 4 marca 1970, 21:15[21] Brak Udany Suborbitalny test pierwszego i drugiego członu
R2 2 września 1970, 00:34[21] Orba[21] Nieudany Awaria kompresji drugiego członu
R3 28 października 1971, 04:09[22] Prospero[22] Udany Osiągnięcie orbity okołoziemskiej
R4 Nie wystrzelono Na wystawie w Science Museum w Londynie[3]

Zamknięcie programu

[edytuj | edytuj kod]
Black Arrow R4 na wystawie w Muzeum Nauki, z rozdzielonymi członami i osłoną oraz makietą satelity Prospero

Minister nieistniejącego już Wydział Handlu i Przemysłu (Department of Trade and Industry), Frederick Corfield, ogłosił zamknięcie projektu Black Arrow w Izbie Gmin 29 czerwca 1971 roku. Ponieważ rakieta R3 była już dostarczona na miejsce wystrzelenia (3 dni wcześniej dostarczono drugi człon), wydano pozwolenie na start[2].

Program zakończono ze względów ekonomicznych, ponieważ Ministerstwo Obrony postanowiło, że do przyszłych lotów taniej będzie używać amerykańskich rakiet Scout, mających podobny udźwig[5]. Przed zamknięciem projektu Black Arrow NASA zaproponowało wystrzeliwanie brytyjskich satelitów za darmo, jednak wycofało tą ofertę po decyzji zamknięcia projektu[2].

Ostatnia zbudowana Black Arrow nosiła numer R4. Nie wyleciała w kosmos i jest zachowana w Muzeum Nauki w Londynie, wraz z zapasowym satelitą Prospero[23]. Replika rakiety Black Arrow znajduje się w parku rakietowym w Woomera. Dodatkowo udało się odzyskać pozostałości pierwszego członu Black Arrow R3 z farmy bydła Anna Creek. Są one wystawiane w Parku Pamięci w niedalekim mieście William Creek[24].

Pierwszy człon Black Arrow R3, po powrocie na Ziemię z kosmosu, na wystawie w William Creek

Kosmodrom w Woomera został zniszczony w ciągu roku od ostatniego lotu[3], a połowa naukowców pracujących nad tym projektem została zwolniona.[17] Satelita Miranda X-4, który miał zostać wystrzelony wraz z Black Arrow R4, został w końcu wystrzelony w marcu 1974, przez amerykańską rakietę Scout D-1 startującą z kosmodromu Space Launch Complex 5 w Vandenberg Air Force Base w Kalifornii[25].

W roku 2011 Zjednoczone Królestwo jest jedynym krajem, który w pełni rozwinął, a następnie porzucił projekt umożliwiający wysyłanie satelitów na orbitę.[26]. Wszystkie inne kraje, które osiągnęły takie możliwości, zachowały je albo poprzez własny program kosmiczny, albo (jak w przypadku Francji) poprzez zaangażowanie w programie Ariane [26].


Przypisy

[edytuj | edytuj kod]
  1. ↑ a b Chris Gibson: British Secret Projects: Hypersonics, Ramjets & Missiles. Wyd. 2007. England: Midland Publishing, 2007. ISBN 1-85780-258-6.
  2. ↑ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u Black Arrow. W: C. N. Hill: A Vertical Empire: The History of the UK Rocket and Space Programme, 1950-1971. Wyd. 2006. London: Imperial College Press, 2001, s. 155–188. ISBN 1-86094-268-7.
  3. ↑ a b c d e f g h i j k l m n o Douglas Millard: The Black Arrow Rocket: A History of a Satellite Launch Vehicle and its Engines. London: Science Museum, 2001. ISBN 1-900747-41-3.
  4. ↑ a b c British Space Race.
  5. ↑ a b C. N. Hill: Black Arrow Cancellation. Space UK. [dostęp 2009-03-29].
  6. ↑ Session 4. [w:] Black Arrow: British Rocket Science and the Cold War [on-line]. Science Museum. [dostęp 2009-03-09].
  7. ↑ Session 5. [w:] Black Arrow: British Rocket Science and the Cold War [on-line]. Science Museum. [dostęp 2009-03-09].
  8. ↑ The One Show.
  9. ↑ Bill Rees: High Down, Isle of Wight. Hengistbury Head: An Introduction. [dostęp 2009-03-09].
  10. ↑ Mark Wade: H2O2/Kerosene. Encyclopedia Astronautica. [dostęp 2009-07-29].
  11. ↑ Mark Wade: Soyuz. Encyclopedia Astronautica. [dostęp 2009-07-29].
  12. ↑ C. N. Hill: BA Sectional. Space UK. [dostęp 2009-03-08].
  13. ↑ C. N Hill: Solid Fuel Motors. Space UK. [dostęp 2009-07-29].
  14. ↑ Gamma 2 Engine. [w:] Royal Aircraft Establishment Black Arrow Cutaway [on-line]. Airspace. [dostęp 2009-03-04].
  15. ↑ a b L. W Parkin, British Interplanetary Society: The performance of Black Arrow in the launch of the Prospero satellite (Abstract). SAO/NASA ADS Physics Abstract Service, 1975-04. [dostęp 2009-03-29].
  16. ↑ David M. Harland: Space Systems Failures. Wyd. 2006. Berlin: Springer-Praxis, 2005, s. 97–98. ISBN 0-387-21519-0.
  17. ↑ a b c Szablon:Cite video
  18. ↑ C. N. Hill: Black Arrow. SpaceUK. [dostęp 2009-03-09].
  19. ↑ Stephen O'Brien: Black Arrow. Britain in Space. [dostęp 2009-03-09].
  20. ↑ C. N. Hill: North Sea. [w:] Black Arrow [on-line]. SpaceUK. [dostęp 2009-03-09].
  21. ↑ a b c d Mark Wade: Black Arrow. Encyclopedia Astronautica. [dostęp 2008-03-09].
  22. ↑ a b C. T Crowe: Information Furnished in Conformity with General Assembly Resolution 1721 B (XVI) by States Launching Objects into Orbit or Beyond. [w:] Committee on the Peaceful Uses of Outer Space [on-line]. United Nations, 1971-11-05. [dostęp 2009-03-14].
  23. ↑ Black Arrow R4 launch vehicle, 1971. Science Museum. [dostęp 2009-03-09].
  24. ↑ Stephen O'Brien: Image Archive. Britain in Space. [dostęp 2009-03-29].
  25. ↑ Mark Wade: Scout. Encyclopedia Astronautica. [dostęp 2008-03-09].
  26. ↑ a b Brian Wheeler: Britain's first space pioneers. [w:] Magazine [on-line]. BBC News Online, 2004-01-12. [dostęp 2009-03-09].

Linki zewnętrzne

[edytuj | edytuj kod]
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Wikipedysta:Bmalta/brudnopis2&oldid=52316527”