أطلس-قنطور

كان صاروخ سنتور أول مرحلة صاروخية تستخدم الهيدروجين السائل (LH2) والأكسجين السائل (LOX) كوقود دافع. ورغم أدائه العالي، كان لا بد من تبريد الهيدروجين السائل إلى درجات حرارة منخفضة للغاية (أقل من الأكسجين السائل)، كما أن كثافته المنخفضة استلزمت خزانات وقود كبيرة.

كانت المحاولة الأولى لاستخدام محرك يعمل بوقود الهيدروجين السائل/الأكسجين السائل هي برنامج طائرات الاستطلاع السرية للغاية التابعة لسلاح الجو الأمريكي، لوكهيد سي إل-400 صنتان، في منتصف خمسينيات القرن الماضي. وقد استفادت شركة كونفير وغيرها من التقدم المحرز خلال هذا المشروع الذي لم يكتمل من استخدامه في مراحل الصواريخ. في الأصل، صُمم مشروع سنتور كمشروع تجريبي بحت لتطوير خبرة في مراحل الصواريخ الأكبر والأكثر قوة، وذلك حتى لا يصرف تركيز شركة كونفير عن برنامج صاروخ إس إم-65 أطلس ذي الأهمية البالغة.

طوّرت شركة كونفير نسخةً مُحسّنةً خصيصًا من مركبة أطلس دي لتتوافق مع مراحل سنتور؛ حيث زُوّدت أطلس بقسم مُعزّز مُطوّر، وهو MA-5 ، الذي يحتوي على مضختين توربينيتين على كل محرك مُعزّز، بالإضافة إلى هيكل مُدعّم للمرحلة العلوية الكبيرة، وخزانات وقود مُطوّلة. وقد واجه تطوير سنتور بعض الصعوبات بسبب الإصرار على تعديل مكونات أطلس بدلًا من تطوير مكونات جديدة كليًا. وقد تمّ ذلك لأسباب تتعلق بالوقت والميزانية، ولأنه سمح بتصنيع سنتور على خط تجميع أطلس الحالي في كونفير. وقد تولّت شركة برات آند ويتني تصنيع المحركات .

كان برنامج سنتور في الأصل تحت إشراف وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) ، ثم نُقل إلى وكالة ناسا في يوليو 1959، بعد أحد عشر شهرًا من بدء البرنامج. احتفظت القوات الجوية بالإشراف العام جزئيًا لأنها كانت تنوي استخدام سنتور لإطلاق شبكة من أقمار الاتصالات العسكرية تُعرف باسم ADVENT. كان من المفترض أن توفر كوكبة من عشرة أقمار صناعية اتصالات فورية على مدار الساعة للفروع الرئيسية الثلاثة للجيش الأمريكي. كان من المقرر إطلاق الأقمار الثلاثة الأولى على متن صاروخ أطلس-أجينا، ثم بقية الأقمار على متن سنتور. لم يُكتب النجاح لمشروع ADVENT، لكن سرعان ما وجد سنتور استخدامًا في العديد من مشاريع ناسا لاستكشاف الكواكب، وتحديدًا مارينر وسرفيور .

تسبب نقص التمويل الأولي في إطالة أمد المشروع بشكل كبير عن المخطط له. وبحسب الجداول الزمنية الأصلية، كان من المقرر أن تقوم مركبة سنتور بأول رحلة لها في يناير 1961.

في أكتوبر 1961، وصلت أول مركبة أطلس-سنتور (رحلة المركبة الأولى: أطلس 104D وسنتور F-1) إلى كيب كانافيرال ، وتم تركيبها على منصة الإطلاق LC-36A التي تم الانتهاء من بنائها خصيصًا لهذا الغرض. تسببت مشاكل فنية في بقاء المركبة على منصة الإطلاق لمدة سبعة أشهر، وكان أخطرها تسرب الهيدروجين السائل من خلال الحاجز الفاصل بين خزانات الوقود، بالإضافة إلى العديد من الأعطال الطفيفة في أنظمة التوجيه والدفع.

فشل

أُطلق الصاروخ في تمام الساعة 2:49 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة (18:49 بتوقيت غرينتش ) يوم 8 مايو 1962، بهدف إجراء عملية احتراق واحدة باستخدام صاروخ سنتور مملوء جزئيًا بالوقود. بعد أقل من دقيقة من الإطلاق، انفجر صاروخ سنتور وتفكك، مما أدى إلى انفصال صاروخ أطلس في غضون ثوانٍ. لم يكن سبب العطل واضحًا في البداية، حيث أظهرت لقطات كاميرا التتبع سحابة بيضاء كبيرة تُحيط بالصاروخ المعزز، تلاها انفجار الصاروخ بأكمله. كانت الافتراضات الأولية أن أطلس قد عانى من عطل في خزان الأكسجين السائل، إما بسبب مشكلة في الضغط، أو تمزق الخزان نتيجة تطاير الحطام، أو انحناء هيكلي/مشاكل ديناميكية هوائية ناجمة عن تركيبة أطلس-سنتور غير المُجرَّبة، وبالفعل، سُجِّلت عدة حالات سابقة من هذه الأعطال في عمليات إطلاق أطلس. لم يتبق سوى أيام قليلة على رحلة سكوت كاربنتر ضمن برنامج ميركوري ، وإذا كان العطل ناتجًا عن صاروخ أطلس، فقد يؤدي ذلك إلى تأخيرات كبيرة في تلك المهمة، التي استخدمت صاروخ أطلس LV-3B المشتق من صاروخ أطلس D. ومع ذلك، سرعان ما أكد تحليل بيانات القياس عن بُعد وفحص أفلام الإطلاق بدقة أن صاروخ سنتور هو مصدر المشكلة.

تبين أن سبب العطل هو تمزق لوحة عازلة من صاروخ سنتور أثناء الصعود، مما أدى إلى ارتفاع مفاجئ في ضغط الخزان نتيجة ارتفاع درجة حرارة الهيدروجين السائل. بدءًا من الثانية 44، استجاب النظام الهوائي بتفريغ الوقود لخفض مستويات الضغط، ولكن في النهاية، تجاوزت هذه المستويات قوة تحمل خزان الهيدروجين السائل. عند الثانية 54، تعرض صاروخ سنتور لانهيار هيكلي كامل وفقدان بيانات القياس عن بُعد، وانفجر خزان الأكسجين السائل مُحدثًا انفجارًا عند اختلاطه بسحابة الهيدروجين. بعد ثانيتين، تسببت شظايا متطايرة في تمزق خزان الأكسجين السائل لصاروخ أطلس، مما أدى إلى تدمير كامل لمركبة الإطلاق. كان من المفترض أن تنفصل اللوحة على ارتفاع 80 كيلومترًا (49  ميلًا) عندما يكون الهواء أقل كثافة، ولكن آلية تثبيتها كانت مصممة بشكل غير كافٍ، مما أدى إلى انفصالها قبل الأوان. كانت لوحات العزل موضع شك أثناء تطوير سنتور باعتبارها منطقة إشكالية محتملة، وتم اعتبار احتمال تمزق خزان الهيدروجين السائل سيناريو عطل محتمل. تم تعليق الاختبارات ريثما يتم بذل الجهود لتصحيح عيوب تصميم سنتور.

بعد أكثر من عام، وتحديدًا في 27 نوفمبر 1963، الساعة 19:03:23 بتوقيت غرينتش، أُجريت عملية الإطلاق AC-2 (أطلس 126D ومرحلة سنتور رقم 2) بعد خمسة أيام من اغتيال الرئيس كينيدي. عملت مرحلة سنتور المُعاد تصميمها بسلاسة تامة، وأتمت عملية احتراق واحدة للوصول إلى مدار النقل الجغرافي الثابت (GTO) (مدار بمدى 474 × 1586  كم، وميل 30.4 درجة، ودورة 105.8 دقيقة)، حيث بقيت هناك حتى عام 2021. تم تثبيت ألواح العزل بشكل دائم على المرحلة نظرًا لعدم حل مشكلة الانفصال آنذاك. أثبتت بيانات الاهتزاز أن الألواح كانت ستنفصل قبل الأوان لولا تثبيتها. أدى الحل النهائي لمشكلة الألواح إلى زيادة الكتلة الجافة لمرحلة سنتور، مما قلل من حمولتها. استُخدمت مركبة الإطلاق أطلس-سنتور 2 هذه لإجراء اختبارات الأداء والسلامة الهيكلية. كانت تحمل حمولة قدرها 4621  كجم ومجهزة بـ 907  كجم من أجهزة الاستشعار والمعدات والقياس عن بعد. ^{[ 3 ]}

انطلقت رحلة AC-3 (أطلس 135D وسينتور رقم 3) في 30 يونيو 1964 الساعة 14:04:22 بتوقيت غرينتش بحمولة قدرها 4815  كجم. كان أداء أطلس قريبًا من المعدل الطبيعي، حيث عمل المحرك الداعم بوقود أكسجين سائل غني قليلاً خلال أول 70 ثانية من الرحلة، وكان مساره أكثر ارتفاعًا من المتوقع. تم اختبار فصل لوحة العزل وغطاء الحمولة لأول مرة. بعد فصل سينتور وبدء تشغيل المحرك، بدأ المحرك الثاني (C-2) يفقد السيطرة على الدوران. تمكن المحرك الأول (C-1) من التعويض لفترة، لكن سينتور فقد السيطرة في النهاية وبدأ في الدوران حول نفسه. حدث إيقاف تشغيل مبكر للمحرك بسبب نقص الوقود عند T+496 ثانية، وسقط سينتور في جنوب المحيط الأطلسي . كشف التحقيق الذي أُجري بعد الرحلة أن العطل يعود إلى فشل مشغل جيمبال الهيدروليكي لمحرك سينتور-2. ^{[ 4 ]}

The AC-4 flight (Atlas 146D and Centaur #4) was launched on 11 December 1964 at 14:25:02 GMT with a payload of 2993 kg (that carried a mass model of the Surveyor spacecraft). It performed propulsion and stage separation tests,^[5] following two scrubbed attempts due to bad weather. The guidance system was operated closed-loop for the first time and an attempt was made to recover the payload shroud, which was equipped with a balloon designed to release green marker dye into the ocean. The shroud was sighted by recovery crews but sank into the ocean and could not be located. The Atlas phase of the flight and the initial phase of Centaur flight were uneventful. The mission went awry when the Centaur could not be restarted due to an ill-conceived design modification — the ullage rockets were reduced in size to save weight, however, they proved insufficient to settle the propellants in the tanks. Subsequently, venting hydrogen caused the vehicle to tumble out of control. After ten orbits, the Centaur reentered over the South Pacific, on 12 December 1964.^[6]

The AC-5 flight (Atlas 156D) on 2 March 1965 at 13:25 GMT from Cape Kennedy in a highly elliptical orbit, with a payload (Surveyor SD-1) of 951 kg, was only intended to carry out a single burn of the Centaur C, and program officials felt confident. This mission was designed to rehearse a complete Centaur upper stage burn in support of the Surveyor lunar lander program. On a nominal mission, the Centaur would boost its payload on a direct ascent trajectory to the Moon. On this test flight, NASA planned to deliver the payload, a non-functional dynamic model known as SD-1, into an orbit of 167 × 926.625 km that simulated a lunar transfer trajectory.

في 20 فبراير 1975، انطلق الصاروخ AC-33 حاملاً قمر الاتصالات Intelsat IV F-6 . سارت الرحلة وفقًا للخطة الموضوعة حتى لحظة إيقاف تشغيل الصاروخ (BECO) عند T+140 ثانية. أثناء انفصال الصاروخ المعزز، فشل حبل دوار مصمم لفصل قابس كهربائي يزود قسم الصاروخ المعزز بالطاقة في الانفصال، مما تسبب في ارتفاع مفاجئ في الجهد أدى إلى إعادة ضبط حاسوب التوجيه الخاص بصاروخ أطلس. ونتيجة لذلك، انحرف الصاروخ المعزز عن مساره. تم إيقاف تشغيل الصاروخ الثانوي (SECO) في الوقت المحدد عند T+401 ثانية، تلاه انفصال صاروخ سنتور وبدء تشغيل المحرك، ولكن اتضح أن المسار سيقوده إلى المحيط الأطلسي بدلاً من المدار، ولذلك أرسل مسؤول سلامة المدى (RSO) أمر التدمير عند T+413 ثانية. أظهر التحقيق أن الحبل لم يكن مصممًا بشكل غير كافٍ فحسب، بل كان أيضًا مكونًا جاهزًا مصممًا للمعدات البحرية وليس للصواريخ أو الطائرات. لوحظت مشكلة الحبل كأحد المشاكل المحتملة منذ عام 1967، ورغم إجراء بعض الإصلاحات على صواريخ أطلس إس إل في، بالإضافة إلى صواريخ أطلس من سلسلتي E/F، لم تُبذل جهود شاملة لاستبدالها بمكون أكثر ملاءمة. أُطلق القمر الصناعي الاحتياطي إنتلسات ( إنتلسات IV F-1 ) بنجاح على متن طائرة AC-35 في مايو 1975.

بعد عامين، في 29 سبتمبر 1977، جرت محاولة إطلاق أخرى لقمر الاتصالات إنتلسات ( إنتلسات IVA F-5 ) على متن الصاروخ AC-43. بعد الإطلاق بفترة وجيزة، رُصدت درجات حرارة غير طبيعية في قسم الدفع لصاروخ أطلس، واستمرت في الارتفاع مع صعود الصاروخ. شوهد حريق في قسم الدفع عند الثانية 33، وفُقد الضغط الهيدروليكي لنظام التحكم في اتجاه دفع الصاروخ عند الثانية 55، مما أدى إلى فقدان السيطرة الكاملة على المركبة. انفصل غطاء الحمولة والقمر الصناعي عن الصاروخ، ثم انفجر صاروخ أطلس عندما أشعل حريق قسم الدفع خزانات الوقود عند الثانية 60. حلق صاروخ سنتور بحرية حتى دمره مسؤول السلامة في نطاق الإطلاق بعد ثوانٍ قليلة. قام مسؤولو ناسا والقوات الجوية الأمريكية، الذين كانوا منشغلين بالفعل بالتحقيق في فشل إطلاق صاروخ دلتا قبل ثلاثة أسابيع (OTS-1)، باستخراج محركات أطلس من قاع المحيط وأرسلوها إلى شركة كونفير لفحصها. خلص التحقيق إلى أن تسربًا في مولد الغاز، ناجمًا عن لحام غير سليم لأحد الأنابيب، أدى إلى ارتفاع درجة الحرارة ونشوب حريق في قسم الدفع بصاروخ أطلس. كما عانى الأنبوب من التآكل نتيجة تخزينه لمدة ست سنوات في مستودع معرض للهواء المالح على طول ساحل فلوريدا، وكان التلف في منطقة غير مرئية أثناء الفحص قبل الرحلة. وكان صاروخ أطلس المستخدم في هذه الرحلة قد تم تسليمه إلى كيب كانافيرال عام ١٩٧١، وظل مخزنًا منذ ذلك الحين، وهي مدة طويلة بشكل غير معتاد. وفي أعقاب الحادث، فحصت وكالة ناسا مخزونها من مركبات أطلس، ووجدت العديد من الأنابيب الأخرى الملحومة بشكل غير سليم والتي تحتاج إلى استبدال.

في 26 مارس 1987، فشلت عملية إطلاق القمر الصناعي AC-67 التابع للبحرية الأمريكية (FLTSATCOM ) في إطلاق قمر صناعي للاتصالات عبر الأقمار الصناعية (FLTSATCOM). كانت الأحوال الجوية سيئة في ذلك اليوم، مع غيوم كثيفة وهطول أمطار متوسطة إلى غزيرة. خالفت الأحوال الجوية أحد معايير الإطلاق ("يجب ألا يمر مسار المركبة عبر غيوم متوسطة الارتفاع يزيد عمقها عن 6000 قدم، عندما يكون مستوى التجمد داخل هذه الغيوم"). أفاد فريق الأرصاد الجوية أن المشكلة ناتجة عن تراكم الجليد، وليس عن خطر الصواعق. بعد مناقشات حول المخاطر التي يشكلها الجليد، أعطى مديرو برنامج ناسا الضوء الأخضر للإطلاق. تعرض صاروخ أطلس لصاعقة برق بعد حوالي 48 ثانية من الإطلاق. بدأ التحكم في الصاروخ المعزز بالتعطل، وانفصل نتيجة الأحمال الهيكلية بعد 50 ثانية من الإطلاق. أرسل مسؤول السلامة في نطاق الإطلاق أمر التدمير، ولكن لم يكن هناك دليل على أن الصاروخ المعزز قد استلمه. تساقطت الحطام من الغيوم على منطقة منصة الإطلاق، أو على الشاطئ، أو في المياه الضحلة القريبة منها، وتم استعادتها بسهولة. وُجد أن جزءًا من غطاء الحمولة به ثقوب صغيرة متعددة محترقة نتيجة ضربات البرق المتكررة. وكان الدليل الرئيسي هو حاسوب الطيران الخاص بصاروخ أطلس، والذي تم استعادته سليمًا وفحصه. وقد تبين أن آخر أمر صدر منه كان إشارة لتوجيه محركات الدفع بقوة إلى الوضع الصحيح، وهو ما يبدو أنه ناتج عن نبضة كهرومغناطيسية ناجمة عن البرق أدت إلى تغيير كلمة واحدة في برنامج التوجيه. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

أدى إطلاق الصاروخ إلى إعادة تقييم جوهرية لإرشادات الأرصاد الجوية في كيب كانافيرال. ويستخدم السرب الجوي الخامس والأربعون قواعد وُضعت بعد الحادث لتحديد ما إذا كانت الظروف الجوية تسمح بالإطلاق. ^{[ 16 ]}