W połowie lat pięćdziesiątych Siły Powietrzne USA zaczęły opracowywać nowe opcje broni strategicznej. W 1957 roku Pentagon uruchomił program o oznaczeniu kodowym WS-199, którego celem było zbadanie możliwości i stworzenie obiecujących modeli broni rakietowej samolotów. W ramach ogólnego programu jednocześnie opracowano kilka systemów rakietowych. Jednym z nich był system Lockheed WS-199C High Virgo.
Głównym warunkiem powstania programu WS-199 był postęp w dziedzinie systemów obrony powietrznej. Bombowce z bombami spadającymi swobodnie mogły zostać zestrzelone w drodze do celu, dlatego lotnictwo potrzebowało broni rakietowej, która pozwoliłaby im nie zbliżać się do niebezpiecznych stref. Po przeanalizowaniu eksperci Pentagonu ustalili, że najlepszą kombinacją charakterystyk lotu i masy głowicy powinny być wystrzeliwane z powietrza pociski balistyczne.
Rakieta WS-199C na zawieszeniu nośnym
Na początku 1957 roku został uruchomiony nowy program pod nijaką nazwą WS-199 (Weapon System 199 - "Weapon System 199"). W jego realizację zaangażowanych było kilka wiodących firm z branży lotniczej, które powinny były wypracować i wdrożyć nowe pomysły i rozwiązania w metalu. Do programu dołączyły Lockheed i Convair wraz z innymi firmami. Ten ostatni do tego czasu zdołał stać się częścią General Dynamics.
Rozwój rakiety przejął Lockheed. Jej projekt oznaczono jako WS-199C. Dodatkowo produktowi nadano nazwę „gwiazdową” – High Virgo („Panna w zenicie”). Zadaniem firmy Convair było sfinalizowanie samolotu transportowego, który został wybrany jako najnowszy bombowiec naddźwiękowy B-58 Hustler. O ile nam wiadomo, zmodernizowany samolot nie miał własnego oznaczenia.
Schemat rakiety
Projekt WS-199C opierał się na nowych i niezbadanych pomysłach, ale planowano ich realizację za pomocą gotowych produktów. Aby przyspieszyć projektowanie i uprościć późniejszą produkcję w ramach obiecującej rakiety, zaproponowano wykorzystanie komponentów i zespołów z samolotu docelowego Lockheed Q-5 Kingfisher, a także X-17, MGM-29 Sergeant i UGM-27 Pociski balistyczne Polaris. Przede wszystkim elektrownia i systemy sterowania zostały zapożyczone z istniejącej broni.
Z architektonicznego punktu widzenia nowa rakieta High Virgo była produktem jednostopniowym z silnikiem na paliwo stałe o dużej mocy. Zaproponowano bardzo prostą konstrukcję nadwozia, zmontowaną z ramy i aluminiowej powłoki. Zastosowano stożkową owiewkę głowicy, za którą umieszczono główne urządzenia sterujące wewnątrz komory cylindrycznej. Pod silnik umieszczono środkowe i ogonowe części kadłuba, które wyróżniały się zwiększoną średnicą. W ogonie umieszczono aerodynamiczne stery w kształcie litery X.
Produkt na stosie montażowym
Jako pocisk balistyczny, produkt WS-199C mógł być wyposażony w stosunkowo prosty system naprowadzania zapożyczony z projektu AGM-28 Hound Dog. W przedziale przyrządów mieścił się autopilot i system nawigacji inercyjnej. Mieli śledzić pozycję rakiety w kosmosie i opracowywać polecenia dla maszyn sterujących ogonem. W automatyce sterowania istniały środki do odbierania danych z samolotu przewoźnika. Podczas lotu planowano wykorzystać sprzęt do transmisji danych telemetrycznych. Podczas testów zastosowano uproszczone układy sterowania, zdolne do wykonania jedynie wstępnie narysowanego programu lotu.
Wymiary kadłuba umożliwiły wyposażenie rakiety High Virgo w głowicę monoblokową z ładunkiem konwencjonalnym lub nuklearnym. Jednocześnie początkowo nie planowano użycia prawdziwego sprzętu bojowego. Do samego końca prac rakiety były wyposażone jedynie w symulator wagi. Nie wiadomo, jakie istniejące i przyszłe głowice nuklearne mogłyby być użyte w WS-199C.
Bombowiec B-58 ze specjalnym pylonem dla pocisku High Virgo
Większość korpusu rakiety oddano pod instalację silnika na paliwo stałe TX-20 z podporą firmy Thiokol. Produkt ten został opracowany dla pocisku operacyjno-taktycznego MGM-29 Sergeant i wykazał się bardzo wysoką wydajnością. Silnik o długości 5,9 m i średnicy nieco mniejszej niż 790 mm rozwijał ciąg do 21,7 tf. Istniejący ładunek został wypalony w 29 sekund, zapewniając przyspieszenie rakiety do dużej prędkości.
Kompletna rakieta miała długość 9,25 m. Maksymalna średnica korpusu wynosiła 790 mm. Masa startowa została określona na 5,4 t. Lot po trajektorii balistycznej pozwolił na osiągnięcie przez rakietę prędkości do M=6. Zasięg ognia według obliczeń miał osiągnąć 300 km.
Rakieta aerobalistyczna miała zostać dostarczona na miejsce startu za pomocą samolotu lotniskowca. Funkcję transportu i wystrzeliwania broni powierzono naddźwiękowemu bombowcowi Convair B-58 Hustler. W podstawowej konfiguracji uzbrojenie takiego samolotu składało się z kontenera swobodnego spadania wyposażonego w specjalną głowicę bojową. Stworzenie nowego pocisku umożliwiło rozszerzenie możliwości bojowych pojazdu. Pod koniec lat pięćdziesiątych B-58 był testowany i przygotowywany do masowej produkcji, dlatego sukces projektu WS-199C miał szczególne znaczenie dla amerykańskiego lotnictwa strategicznego.
Zawieszenie rakiety na samolocie
W ramach projektu „Virgo at Zenith” firma Convair opracowała specjalny pojazd do transportu i zrzucania obiecującej rakiety. Zamiast standardowego urządzenia do zawieszania oryginalnego kontenera, zaproponowano zamontowanie specjalnego pylonu dla rakiety. Jednocześnie nie były wymagane żadne modyfikacje konstrukcji samolotu.
Nowy pylon był produktem o dużym wydłużeniu, umieszczonym pod dnem kadłuba. Korpus pylonu wykonany został w formie owiewki, która chroniła wyposażenie wewnętrzne przed napływającym strumieniem powietrza. Górny krój takiej owiewki był płaski i przylegał do dolnej części kadłuba. Z kolei dolną część pylonu wykonano w formie łamanej linii, odpowiadającej konturom rakiety. Wewnątrz pylonu znajdowały się zamki do trzymania rakiety oraz urządzenia elektryczne do komunikacji z wyposażeniem samolotu.
Bombowiec w locie
Projekt systemu rakietowego WS-199C High Virgo został przygotowany na początku 1958 roku. Przedstawiciele Pentagonu zapoznali się z przedłożoną dokumentacją i wkrótce wydali zgodę na kontynuowanie prac. W czerwcu resort wojskowy i firmy wykonawcze otrzymały kontrakt na budowę i testowanie prototypowych pocisków. Testy miały rozpocząć się w bardzo niedalekiej przyszłości.
Porównywalna prostota projektu i wykorzystanie gotowych komponentów pozwoliły na złożenie eksperymentalnych pocisków w możliwie najkrótszym czasie. Nie obyło się jednak bez problemów. Pojawiły się trudności z dostarczeniem systemu nawigacji inercyjnej, dlatego pierwsze dwa pociski były wyposażone tylko w autopilota. W konsekwencji musieli latać według z góry ustalonego programu. Testowanie sterowań autonomicznych zostało przełożone na kolejne loty.
Resetowanie WS-199C z nośnika po raz pierwszy
W celu przeprowadzenia próbnych startów na początku września 1958, jeden z prototypowych samolotów B-58, który otrzymał nowy model pylonu, poleciał do Bazy Sił Powietrznych Eglin (Floryda). Część lotów miała się odbyć na jej lotnisku. Ponadto w testach zaplanowano wykorzystanie bazy na przylądku Canaveral. Planowane trasy rakietowe przebiegały przez środkową część Oceanu Atlantyckiego. Fikcyjne obszary docelowe również znajdowały się na pełnym morzu.
Program uruchamiania testowego wyglądał tak. Lotniskowiec z rakietą pod kadłubem wystartował z bazy lotniczej Eglin lub z Cape Canaveral, nabrał wysokości i wszedł na kurs bojowy. Na wysokości 12,1 km przy prędkości nośnika M = 1,5 zrzucono rakietę, która następnie musiała włączyć silnik i wylecieć na wymaganą trajektorię. Lot zakończył się zejściem rakiety do morza. Przez cały lot towarzyszący samolot musiał otrzymać telemetrię.
Punkt rozruchowy silnika
Pierwsze próbne uruchomienie rakiety WS-199C w uproszczonym systemie sterowania miało miejsce 5 września 1958 roku. Zrzucanie i usuwanie z przewoźnika odbywało się normalnie. W 6 sekundzie lotu silnik włączył się i przeszedł do wymaganego trybu. Jednak po kilku sekundach autopilot zawiódł. Rakieta zaczęła wytwarzać niekontrolowane wibracje i musiała zostać zniszczona za pomocą samolikwidatora. Podczas lotu produkt wzniósł się na wysokość 13 km i pokonał dystans kilkudziesięciu kilometrów.
Analiza telemetryczna pozwoliła znaleźć przyczynę wypadku. Systemy sterowania zostały dopracowane, a zmiany wprowadzone do projektu. Pełnoskalowe kontrole naziemne zostały przeprowadzone przed kolejnym uruchomieniem testowym. Dopiero po tym wydano pozwolenie na drugi start z samolotu przewoźnika.
19 grudnia 1958 doświadczony B-58 ponownie zrzucił pocisk aerobalistyczny. Po krótkim poziomym przyspieszeniu zaczęła ostro się wspinać. Poruszając się po trajektorii balistycznej, WS-199C wspiął się na wysokość 76 km, po czym przełączył się na zstępujący odcinek trajektorii. Maksymalna prędkość podczas tego lotu osiągnęła M = 6. Rakieta wpadła do oceanu około 300 km od miejsca startu. Premiera została uznana za udaną.
Rakieta w momencie wypuszczenia (prawy górny widok). Widoczne są kable do komunikacji z przewoźnikiem
4 czerwca 1959 roku, po kolejnym etapie udoskonalania rakiety, odbył się trzeci start testowy. Tym razem lotniskowiec podniósł w powietrze w pełni załadowaną rakietę, wyposażoną w standardowy system naprowadzania. Misją tego lotu było uzyskanie maksymalnego zasięgu. Korygując trajektorię za pomocą sterów, automatyka pokładowa podniosła rakietę na wysokość ponad 59 km. Lot zakończył się 335 km od punktu zrzutu. Pokonanie tego dystansu zajęło dokładnie 4 minuty. System nawigacji inercyjnej i sterowanie działały bezbłędnie, a „Panna w Zenith” z powodzeniem wykonała zadanie.
Pod koniec lat pięćdziesiątych wiodące kraje wysłały na orbitę swoje pierwsze satelity. Było oczywiste, że w niedalekiej przyszłości przestrzeń może stać się kolejnym miejscem rozmieszczenia broni, dlatego potrzebne są środki na zwalczanie takich zagrożeń. Z tego powodu pojawiła się propozycja przetestowania rodziny pocisków WS-199 jako broni przeciwsatelitarnej. W połowie 1959 roku Lockheed i Convair rozpoczęli przygotowania do próbnego ataku na statek kosmiczny.
Kamery czwartej rakiety eksperymentalnej
Do nowego testu przygotowano specjalną rakietę, która wyraźnie różniła się od poprzednich. Prawie cały kadłub i stery zostały zastąpione stalą. Symulator głowicy został usunięty z przedziału głowicy, zmieniono także rozmieszczenie instrumentów. Opracowano nową owiewkę głowy z przezroczystymi oknami. Pod nim zainstalowano specjalny system z 13 kamerami skierowanymi w różnych kierunkach. Zgodnie z programem lotu 9 miało monitorować zbliżanie się rakiety i docelowego satelity, a reszta miała badać Ziemię. Przed zamontowaniem owiewki klipsy z kamerami zostały owinięte izolatorem cieplnym. Ostatecznie w owiewce czołowej umieszczono spadochronowy system ratunkowy oraz radiolatarnię.
Celem szkoleniowym był satelita Explorer 4, wystrzelony w lipcu 1958 roku. Miał on na celu badanie pasów radiacyjnych i posiadał liczniki Geigera. Produkt znajdował się na orbicie z apogeum 2213 km i perygeum 263 km. Przechwycenie zaplanowano, gdy satelita przeleci w minimalnej odległości od Ziemi.
Specjalna owiewka do sprzętu fotograficznego
Testy rakiety WS-199C w konfiguracji antysatelitarnej odbyły się 22 września 1959 roku. Aby uzyskać większe przyspieszenie rakiety z późniejszym wzrostem wysokości lotu, przewoźnik rozwinął prędkość M = 2. Procedury odsprzęgania i późniejsze przebiegły normalnie. Ale kilka sekund po wypuszczeniu rakieta przesłała wiadomość o awarii systemów sterowania. W 30 sekundzie lotu komunikacja z nią została utracona. Z ziemi widać było smugę kondensacyjną, wskazującą, że pocisk wszedł w trajektorię balistyczną, ale nie można było ustalić dokładnych parametrów lotu.
Awaria komunikacji doprowadziła wkrótce do utraty pocisku. Jak mogli stwierdzić testerzy, WS-199C wrócił i wpadł do oceanu. Długie poszukiwania nie przyniosły jednak rezultatów. Dokładne miejsce upadku pocisku nie jest jeszcze znane. Wraz z prototypem na dno poszły kamery i ich filmy, co pozwoliło ocenić skuteczność strzelania do satelity. Jednak wynik nie był wybitny, ponieważ Explorer 4 pozostał na swojej orbicie.
Antysatelitarna „Panna w zenicie” w momencie resetu
Z czterech testów High Virgo tylko połowa zakończyła się sukcesem. Pozostałe dwa, z winy urządzeń sterujących, okazały się awaryjne. Jesienią 1959 roku specjaliści z firm deweloperskich i amerykańskiego Ministerstwa Obrony przeanalizowali zebrane dane i ustalili dalsze losy projektu.
W obecnej formie pocisk aerobalistyczny Lockheed WS-199C High Virgo nie mógł wejść do służby i poprawić zdolności bojowych samolotu B-58 Hustler. Jednak kierunek jako całość był interesujący dla Sił Powietrznych. W związku z tym klient zlecił ukończenie prac nad tematem „Panna w zenicie”, ale wykorzystanie osiągnięć tego projektu przy tworzeniu kolejnego pocisku balistycznego. Głównym rezultatem dalszych prac rozwojowych była nowa rakieta GAM-87 Skybolt.
W ramach programu Sił Powietrznych o kryptonimie WS-199, amerykańskie firmy obronne opracowały dwa wystrzeliwane z powietrza pociski balistyczne. Powstałe produkty wykazywały dość wysokie właściwości, ale nadal nie nadawały się do adopcji. Jednak podczas projektowania i testowania udało się zebrać duże doświadczenie i zebrać niezbędne dane na temat rzeczywistego działania takiej broni. Opracowania, rozwiązania i projekty WS-199B i WS-199C wkrótce znalazły zastosowanie przy tworzeniu nowej rakiety aerobalistycznej.
