Flecha Negra - Black Arrow

Flecha Negra
Black Arrow.jpg
Uma maquete do Black Arrow no parque de foguetes em Woomera.
Função Foguete porta-aviões
Fabricante
País de origem Reino Unido
Tamanho
Altura 13 metros (43 pés)
Diâmetro 2 metros (6 pés 7 pol.)
Massa 18.130 quilogramas (39.970 lb)
Estágios 3
Capacidade
Carga útil para LEO
Altitude 220 km (140 mi)
Massa 135 quilogramas (298 lb)
Carga útil para LEO
Altitude 500 km (310 mi)
Massa 102 quilogramas (225 lb)
Histórico de lançamento
Status Aposentado
Sites de lançamento Woomera LA-5B
Total de lançamentos 4
Sucesso (s) 2
Falha (s) 2
Primeiro voo 27 de junho de 1969
Último voo 28 de outubro de 1971
Primeira etapa
Motores Gama 8
Impulso 256,4 kilonewtons (57.600 lb f )
Impulso específico 265 segundos (2,60 km / s)
Tempo de queima 131 segundos
Propulsor RP-1 / HTP
Segundo estágio
Motores Gama 2
Impulso 68,2 kilonewtons (15.300 lb f )
Impulso específico 265 segundos (2,60 km / s)
Tempo de queima 116 segundos
Propulsor RP-1 / HTP
Terceiro estágio - Waxwing
Motores 1 sólido
Impulso 27,3 kilonewtons (6.100 lb f )
Impulso específico 278 segundos (2,73 km / s)
Tempo de queima 55 segundos
Propulsor Sólido

Black Arrow , oficialmente com maiúscula BLACK ARROW , era um foguete porta- satélites britânico . Desenvolvido durante a década de 1960, foi usado para quatro lançamentos entre 1969 e 1971, todos lançados da Área Proibida de Woomera, na Austrália. Seu vôo final foi o primeiro e único lançamento orbital bem-sucedido conduzido pelo Reino Unido, e colocou o satélite Prospero em uma órbita baixa da Terra .

O Black Arrow originou-se de estudos do Royal Aircraft Establishment para porta-aviões baseados no foguete Black Knight , com o projeto sendo autorizado em 1964. Foi inicialmente desenvolvido por Saunders-Roe , e posteriormente Westland Aircraft como resultado de uma fusão.

Black Arrow era um foguete de três estágios, alimentado por parafina RP-1 (querosene) e peróxido de alto teste , uma forma concentrada de peróxido de hidrogênio (85% peróxido de hidrogênio + 15% água). Ele foi aposentado após apenas quatro lançamentos em favor do uso de foguetes American Scout , que o Ministério da Defesa calculou ser mais barato do que manter o programa Black Arrow.

Desenvolvimento

Black Arrow originou-se de uma proposta do Royal Aircraft Establishment para um foguete capaz de colocar uma carga útil de 317 libras (144 kg) em órbita baixa da Terra , a fim de testar sistemas projetados para espaçonaves maiores. No outono de 1964, o programa foi autorizado pelo ministro conservador da aviação, Julian Amery . Então, após uma eleição geral em outubro, o novo governo trabalhista suspendeu o projeto para reduzir as despesas. Após outra eleição , o governo aprovou a continuação do programa com várias modificações, incluindo a redução do programa de teste de cinco para três lançamentos. O lançamento inaugural foi definido para 1968.

A maior parte da tecnologia e dos sistemas usados ​​no Black Arrow já havia sido desenvolvida ou comprovada em vôo no foguete Black Knight, ou míssil Blue Steel . O Black Arrow foi projetado para reutilizar o máximo possível de tecnologia dos programas anteriores, a fim de reduzir custos e simplificar o processo de desenvolvimento. Muitos funcionários seniores do programa Black Knight foram transferidos diretamente para o Black Arrow, incluindo o cientista chefe de mísseis Roy Dommett , o engenheiro chefe de design Ray Wheeler e o engenheiro chefe adjunto John Underwood.

O desenvolvimento inicial foi conduzido pela Saunders-Roe, que se fundiu com a Westland Aircraft em 1964. Westland foi posteriormente o contratante principal para o Black Arrow, e montou o primeiro e o segundo estágios em East Cowes na Ilha de Wight . A Bristol Siddeley produziu os motores de primeiro e segundo estágios em uma fábrica em Ansty , Warwickshire . Os motores foram testados na fábrica antes de serem enviados para a Ilha de Wight, onde foram integrados ao foguete e os motores do primeiro estágio foram acionados novamente em High Down . A Bristol Aerojet produziu o terceiro estágio em Somerset , enquanto o Estabelecimento de Pesquisa e Desenvolvimento de Explosivos produziu seu propelente sólido na Abadia de Waltham , Essex . O Rocket Propulsion Establishment , com sede em Westcott , Buckinghamshire , foi responsável pelo design e integração do palco.

O nome Black Arrow veio da política do Ministério do Abastecimento de atribuir designações compostas por uma cor e um substantivo, extraoficialmente conhecido como Códigos Arco-Íris , para programas de pesquisa conduzidos pelas Forças Armadas .

Veículo

Diagrama de corte, mostrando as posições dos tanques de combustível e oxidante, motores e o terceiro estágio dentro da carenagem.

O primeiro e o segundo estágios do Black Arrow foram alimentados por parafina RP-1 (querosene), queimada usando peróxido de alto teste como oxidante . Devido à proporção ótima da mistura ser de cerca de 7, um tanque oxidante maior foi necessário em comparação com muitos sistemas de lançamento contemporâneos. Os tanques do oxidante estavam localizados abaixo dos tanques de combustível, seguindo a prática de colocar o propelente mais denso no fundo para baixar o centro de gravidade e tornar o foguete mais fácil de controlar. Esse arranjo foi iniciado pela Alemanha e pelos Estados Unidos, enquanto a União Soviética colocou tanques de oxidação acima dos tanques de combustível, tornando mais fácil encher primeiro o tanque inferior.

A vetorização de empuxo foi usada para fornecer controle de atitude nos primeiros dois estágios. As oito câmaras de combustão do primeiro estágio foram dispostas em pares que podiam balançar em qualquer direção ao longo de um eixo. Dois dos pares foram dispostos perpendicularmente aos outros dois, e quando todos os quatro pares foram usados ​​juntos, eles forneceram controle de roll, pitch e yaw . O segundo estágio tinha duas câmaras de combustão, que podiam balançar ao longo de dois eixos, proporcionando o mesmo nível de controle. Durante uma fase costeira após o corte do segundo estágio, o foguete foi controlado por um sistema de controle de reação . O terceiro estágio não tinha um sistema de controle de atitude e, em vez disso, era estabilizado por rotação .

O primeiro estágio foi movido por um único motor Gamma 8 , que queimou por 127 segundos. O Gamma 8 era um motor de oito câmaras, derivado do motor Gamma 301 usado no Cavaleiro Negro. Ele tinha 6,9 metros (23 pés) de comprimento e tinha um diâmetro de 2 metros (6 pés 7 pol.), O mesmo diâmetro do Coralie francês . Coralie foi usado como o segundo estágio do foguete Europa , e a decisão de dar ao Black Arrow o mesmo diâmetro do Coralie foi tomada para torná-lo compatível com o Blue Streak , que foi usado como o primeiro estágio do Europa. Isso teria permitido que a capacidade de carga do Black Arrow fosse aumentada, e também teria permitido à Grã-Bretanha usar o primeiro estágio do Black Arrow como um backup para o Coralie. Por esse motivo, todas as dimensões na especificação original foram fornecidas em unidades imperiais, exceto o diâmetro do primeiro estágio, que foi fornecido em metros .

O primeiro e o segundo estágios foram conectados por uma estrutura interestágios contendo quatro motores de separação e expansão Siskin IB , que se separaram e acenderam sete segundos após o primeiro estágio ter sido interrompido. A interestadual se separou do segundo estágio seis segundos depois. O segundo estágio, que tinha 2,9 metros (9 pés 6 pol.) De comprimento e 1,37 metros (4 pés 6 pol.) De diâmetro, era alimentado por um motor Gamma 2 de duas câmaras que se acendeu logo após os motores de separação e continuou a queimar por 123 segundos. Três minutos após o lançamento, durante a queima do segundo estágio, a carenagem da carga útil se separou.

As duas primeiras etapas e a carenagem aberta da carga útil do R4 em exibição no Museu da Ciência em Londres

Após cerca de 257 segundos de voo, o segundo estágio foi interrompido e o foguete entrou em uma fase de costa para o apogeu . Imediatamente após o corte, o sistema de controle de atitude do segundo estágio foi pressurizado. Durante a costa, a orientação correta para a separação do terceiro estágio foi mantida por meio do sistema de controle de atitude. No final do período da costa, o terceiro estágio foi girado a uma taxa de 3 hertz (180 rpm) por meio de seis foguetes de impacto . Cinco segundos depois, o terceiro estágio se separou e, após mais dez segundos de desaceleração, acendeu. O terceiro estágio foi um motor de foguete sólido Waxwing , que queimou por 55 segundos.

Pouco mais de um minuto após o terceiro estágio ter queimado, a carga útil foi liberada e geradores de gás foram usados ​​para separar a espaçonave e o estágio superior gasto. O atraso entre a queima e a separação tinha como objetivo reduzir o risco de novo contato entre o estágio superior e a carga útil devido ao empuxo residual. Apesar disso, após a separação da espaçonave no lançamento R3, o estágio superior colidiu com o satélite Prospero, danificando uma das antenas de comunicação da espaçonave; no entanto, a espaçonave ainda foi capaz de completar sua missão com sucesso. No lançamento R3, a subida levou 710 segundos (11,8 min) da decolagem até a separação da espaçonave.

Embora nenhum tenha sido construído, vários derivados do Black Arrow também foram propostos, como formas de aumentar sua capacidade de carga útil. Uma proposta adicionou oito motores de foguete sólidos Raven do programa Skylark ao primeiro estágio como foguetes de reforço . Outra sugestão era montar o foguete inteiro em cima de um míssil Blue Streak, enquanto uma terceira proposta envolvia a substituição dos motores Gamma pelos mais poderosos Larch .

Lançamentos

O esquema de cores usado em todos os voos, exceto R0, com listras no primeiro estágio para determinar o ângulo de rolamento e uma carenagem colorida para aumentar a visibilidade.

Quatro Black Arrows foram lançados entre 1969 e 1971. Os dois primeiros lançamentos foram voos de demonstração, com os terceiros estágios do encouraçado e uma carga útil padrão . No vôo inaugural, uma falha elétrica fez com que um par de câmaras de combustão do primeiro estágio girassem para frente e para trás. Antes de passar pela plataforma de lançamento, o foguete estava rolando de forma irregular e, cerca de um minuto depois, começou a se desintegrar. Depois que o motor do primeiro estágio falhou e o foguete começou a cair de volta à terra, ele foi destruído pela segurança de alcance . O segundo lançamento foi bem sucedido. O primeiro lançamento completo em 2 de setembro de 1970 foi o terceiro lançamento do Black Arrow e a primeira tentativa da Grã-Bretanha de lançar um satélite. O lançamento falhou devido a um vazamento no sistema de pressurização do oxidante do segundo estágio, que fez com que ele parasse prematuramente. O terceiro estágio disparou, mas o foguete não alcançou a órbita e entrou novamente no Golfo de Carpentaria . O quarto lançamento orbitou com sucesso o satélite Prospero (antes da missão R2, ele foi chamado de Puck), tornando o Reino Unido a sexta nação a colocar um satélite em órbita por meio de um foguete transportador desenvolvido localmente. O satélite, também conhecido como X-3, foi nomeado Prospero após o caractere Prospero na de Shakespeare A Tempestade . O nome foi escolhido como referência aos acontecimentos da peça, em que Próspero, um feiticeiro, desiste de seus poderes. Antes do cancelamento do programa Black Arrow, o satélite deveria receber o nome de Puck de Sonho de uma noite de verão .

Todos os quatro lançamentos foram conduzidos da Área de Lançamento 5B na Área Proibida de Woomera na Austrália, que havia sido usada anteriormente como local de teste para o foguete Black Knight . Durante o programa de desenvolvimento, locais de lançamento em Barbados , Uist e Norfolk também foram considerados. Os locais de lançamento em Uist e Norfolk foram rejeitados porque o primeiro era muito remoto, embora houvesse o risco de um foguete lançado deste último lançar estágios gastos em uma plataforma de petróleo no Mar do Norte .

Número de série Data / hora de lançamento (GMT) Carga útil Resultado Observações
R0 28 de junho de 1969, 22:58 Nenhum Falha Teste suborbital de primeiro e segundo estágios, vetorização de empuxo falhou
R1 4 de março de 1970, 21:15 Nenhum Sucesso Teste suborbital de primeiro e segundo estágios
R2 2 de setembro de 1970, 00h34 Orba Falha O segundo estágio falhou em pressurizar
R3 28 de outubro de 1971, 04:09 Prospero Sucesso Alcançou a órbita da Terra com sucesso
R4 Não lançado Preservado no Museu da Ciência em Londres

Cancelamento

Black Arrow R4 em exibição no Museu da Ciência, com os palcos e carenagem separados, e a reserva de voo do satélite Prospero

O Ministro de Estado do Comércio e Indústria , Frederick Corfield , anunciou o cancelamento do projeto Black Arrow na Câmara dos Comuns em 29 de julho de 1971. Como o foguete R3 já havia sido despachado para o local de lançamento, a segunda fase havia chegado três dias anteriormente, foi dada permissão para que ele fosse lançado.

O programa foi cancelado por motivos econômicos, pois o Ministério da Defesa decidiu que seria mais barato usar o foguete American Scout, que tinha capacidade de carga útil semelhante, para futuros lançamentos. Antes do cancelamento do Black Arrow, a NASA se ofereceu para lançar cargas britânicas de graça; no entanto, esta oferta foi retirada após a decisão de cancelar o Black Arrow.

O último Black Arrow a ser concluído foi o R4, que não voou e está preservado no Science Museum de Londres, junto com o sobressalente de voo do satélite Prospero . Uma réplica do foguete Black Arrow está no Rocket Park em Woomera. Além disso, os restos do primeiro estágio do Black Arrow R3 foram recuperados da fazenda de gado Anna Creek e exibidos no William Creek Memorial Park. Devido ao clima e danos relacionados ao vandalismo, o primeiro estágio foi devolvido ao Reino Unido em uma iniciativa liderada por Skyrora para preservar o artefato. Foi exibido em Penicuik , Escócia, no início de 2019; em 2021, o foguete foi emprestado ao Farnborough Air Sciences Trust Museum até 2024.

O primeiro estágio do Black Arrow R3, em exibição em William Creek após seu retorno à Terra

As instalações de lançamento em Woomera foram demolidas um ano após o vôo final, e metade dos engenheiros que haviam trabalhado no programa foram demitidos. O satélite X-4 , que havia sido manifestado para o lançamento pelo Black Arrow R4, foi finalmente lançado em 9 de março de 1974, por um foguete American Scout D-1 voando do Complexo de Lançamento Espacial 5 na Base Aérea de Vandenberg, na Califórnia .

Em 2020, o Reino Unido é o único país que desenvolveu e abandonou a capacidade de lançamento de satélites com sucesso. Todos os outros países que desenvolveram essa capacidade a mantiveram por meio de seu próprio programa espacial ou, no caso da França, por meio de seu envolvimento no programa Ariane .

Veja também

Referências

links externos