Pegasus (raketa)

Rakety Pegasus jsou kosmické nosné rakety vyvíjené a provozované nejdříve společností Orbital Sciences Corporation a po jejím sloučení Orbital ATK. Rakety jsou tří- nebo čtyřstupňové, první tři stupně jsou poháněny motory na tuhé pohonné látky, čtvrtý stupeň je poháněn motorem na hydrazin. Jako odpalovací platforma slouží speciálně upravený letoun, který raketu vynese a přibližně ve výšce 12 000 metrů dojde k jejímu vypuštění. Raketa je vybavena křídly a v prvotní fázi letu se chová jako raketový letoun. Rakety byly vyráběny v několika verzích a první start se konal v roce 1990. K říjnu 2019 nebyly plánovány žádné budoucí starty, ale raketa zůstává v aktivní službě.^[2]

Pegasus
Země původu	USA
Výrobce	Orbital Sciences Corporation Hercules Aerospace Alliant Techsystems
Účel	lehká nosná raketa
Rozměry
Výška	17,6 metrů
Průměr	1,27 merů
Hmotnost	23 130 kilogramů
Nosnost
na LEO	443 kg
Historie startů
Status	Aktivní
Kosmodrom	Cape Canaveral Vandenberg Air Force Base Wallops Flight Center
Celkem startů	44[1]
Úspěšné starty	39
Selhání	3
Částečná selhání	2
První start	5. duben 1990
Pomocné motory – Boeing B-52 - Pratt & Whitney JT3D
Počet	1
Tah	~470 kN (8x 58 kN)
Specifický impuls	~4 600 sekund
Doba zážehu	dolet ~16 000 km
Palivo	vzduch/petrolej
Pomocné motory – Lockheed L-1011
Počet	1
Tah	~560 kN
Specifický impuls	~9 900 sekund
Doba zážehu	dolet 4 000 - 6 000 km
Palivo	vzduch/petrolej
První stupeň  – Orion 50XLS
Motor	Pegasus XL-1
Tah	589 kN
Specifický impuls	2 890 N.s/kg (293 sekund)
Doba zážehu	73 s
Palivo	tuhé
Druhý stupeň  – Pegasus XL-2
Motor	Pegasus XL-2
Tah	153 kN
Specifický impuls	2 840 N.s/kg (290 sekund)
Doba zážehu	73 s
Palivo	tuhé
Třetí stupeň  – Orion 38
Motor	Pegasus-3
Tah	34,5 kN
Specifický impuls	2 870 N.s/kg (293 sekund)
Doba zážehu	65 s
Palivo	tuhé
Čtvrtý stupeň  – Pegasus-4/HASP
Motor	3x MR-107
Tah	666 N (3x 222 N)
Specifický impuls	2 320 N.s/kg (236 sekund)
Doba zážehu	241 s
Palivo	Hydrazin (jednosložkové palivo)

Technický popis

Zadní část rakety Pegasus XL

Motory na tuhé pohonné látky byly navrženy společností Hercules Aerospace, která se později stala součástí Alliant Techsystems. Návrh motorů vycházel z předešlých prověřených konstrukcí a kladl důraz na spolehlivost a výrobní nároky. Při výrobě se používají stejné výrobní postupy pro všechny tři stupně, což se příznivě odráží na spolehlivosti a ceně.

První stupeň nese název Orion 50S a je vybaven motorem Pegasus-1. Ke stupni Orion 50S jsou připojena křídla, kryt trysky a aerodynamické ovládací prvky. Celková délka stupně je 8,88 metru a průměr je 1,27 metru. Vylepšená verze Orion 50XLS má zvýšený tah a lepší specifický impuls. Druhý stupeň je značen podobně – Orion 50 a je vybaven motorem Pegasus-2, jeho délka je 2,65 metru a průměr má stejný jako první stupeň. Taktéž byl vylepšen a nová verze je značena Pegasus XL-2. Třetí stupeň Orion 38 s motorem Pegasus-3 má délku 2,08 metru a průměr 0,97 metru. Dříve byl používán dodatečný čtvrtý stupeň značen HAPS nebo Pegasus-4. Byl vybaven třemi motory na hydrazin MR-107, tyto motory se používají také jako manévrovací motory na raketách Delta II a podobně.

Avionika rakety byla již od počátku plně digitální a používala pokročilé technologie z počátku 90. let. Hlavní pokrok znamenaly vylepšené datové linky, mikroprocesory a pokročilý software. Přístrojové vybavení bylo navrženo co nejjednodušeji, byly použity kvalitní komponenty a celý systém prošel rozsáhlými testy. Srdce systému je 32bitový mikroprocesorový letový počítač.

Aerodynamický kryt při montáži sondy IBEX

Inerciální navádění obstarává jednotka IMU. Komunikaci letového počítače se systémy letounového nosiče a dalšími přístroji na palubě rakety probíhá přes standardizovanou datovou linku podle normy RS-422 (dnešní EIA-422). Letový počítač a další přístroje jsou umístěny nad třetím stupněm a jsou kryty aerodynamickým krytem spolu s nákladem.

Aerodynamický kryt je vyroben z kompozitních materiálů a titanu a je rozdělen na dvě části. Obě části jsou spojeny několika čepy, které jsou při separaci rozříznuty pyrotechnickým systémem. Součástí systému je i malý plynový generátor, který dodává tlak do dvou pístů, které odtlačí a roztočí jednotlivé části tak aby se vzdálily od nákladu a nepoškodily ho. Kryt nákladu a všechny jeho funkce byly rozsáhle testovány ve vakuových komorách a aerodynamických tunelech.

Varianty

• Pegasus H – vyřazena 2000, celkem 4 starty
• Pegasus/HASP – přidán čtvrtý stupeň HASP, poslední let 1994, 2 starty
• Pegasus XL – vylepšená verze, aktivní, 22 startů
• Pegasus XL/HASP – vylepšená verze se čtvrtým stupněm HASP, aktivní, 6 startů
• Hyper X – upravená jednostupňová verze použitá při třech testech X-43 (Hyper X)

Úloha nosného letounu

Lockheed TriStar

Význam nosného letounu spočívá ve vynesení rakety nad troposféru do spodní části stratosféry, přibližně ve výšce 12 kilometrů. Odpalování v této výšce má několik výhod. Hlavní výhodou je vyhnutí se hustým vrstvám atmosféry, kde konvenční rakety spotřebují velkou část pohonných hmot a jsou vystaveny velkým aerodynamickým silám a tlakům. Důležitou roli hraje v případě konvenčně odpalovaných raket počasí, tento problém je téměř zcela eliminován vysokou výškou a raketa Pegasus je tak téměř nezávislá na povětrnostních podmínkách, i když počasí stále může ovlivnit vzlet letounu.

Provoz letounu je v porovnání s výstavbou a údržbou pozemních základen minimální. Vysoká mobilita letounu zajišťuje častější startovací okna a umožňuje přesnější navedení na orbitu a tím i vyšší účinnost. Vysoká letová výška dovoluje optimalizaci trysek rakety pro oblast nižšího tlaku a tím se opět zvedá účinnost. Rychlost letounu se pohybuje kolem Mach 0,8, což jsou 3% z celkové potřebné rychlosti pro nízkou orbitu kolem Země, sice to není moc, ale jistou úsporu to přináší. Jednou z mála nevýhod je relativně malá nosnost celého systému, jež se pohybuje kolem 440 kilogramů na nízkou orbitu Země.

Roli nosného letounu zprvu plnil upravený letoun Boeing B-52, kdy byla raketa zavěšena pod křídlem (podobně jako při testech letounu X-15), později byl vystřídán Lockheedem L-1011. Orbital Sciences Corporation nabízí starty z mnoha míst na světě, hlavními jsou: KSC / Cape Canaveral Air Force Station na Floridě, Vandenberg Air Force Base a Dryden Flight Research Center v Kalifornii, Wallops Flight Center ve Virginii, Kwajalein Range v Tichém oceánu a také Gran Canaria na Kanárských ostrovech v Atlantském oceánu.