Земля-Космос

Добро пожаловать на сайт космонавтики

Рокеты России.

Ракеты-носители

Геополитическое положение страны, выбранная стратегия развития и принятая система создания и эксплуатации отечественных РН обусловили ряд их характерных особенностей, отличающих отечественные РН от зарубежных.

Во-первых, все отечественные РН обладают высоким массовым совершенством, показателем которого служит относительная масса полезного груза, выводимого на базовую орбиту (круговую с высотой 200 километров). По этому показателю они превосходят в своем большинстве соответствующие зарубежные аналоги(Рис.1.).Это достигнуто в основном за счет высокой экономичности применяемых ракетных двигателей и лучшего конструктивного совершенства корпуса и большинства бортовых систем. Поэтому, даже при худших массовых и габаритных параметрах отечественных систем управления и телеметрии по сравнению с их зарубежными аналогами, наши РН в целом имеют лучшее массовое совершенство.

Рис.1. Сотношение стартовой массы РН с относительной массой выводимого груза.

Во-вторых, все отечественные РН обладают высоким уровнем унификации, поскольку их совершенствование (особенно в рамках одного КБ) происходит, как правило, путем модернизации лучшего и наиболее отработанного предыдущего варианта. В новых разработках и при модернизациях широко используются также удачные конструктивные решения, элементная база и двигательные установки, зарекомендовавшие себя на других РН данного КБ или отрасли и на стратегических ракетах.

В-третьих, все отечественные РН традиционно оснащаются самыми совершенными и экономичными на момент их создания ракетными двигателями, в разработке которых (особенно жидкостных) наша страна является признанным мировым лидером.В последующем по мере развития конкретных РН, как правило, проводится и соответствующая модернизация их двигателей с целью улучшения характеристик, совершенствования технологии изготовления и эксплуатации, а также повышения надежности.

Рис.2. Изменение удельного импульса ракетных двигателей с течением времени.

В-четвертых, подавляющее большинство отечественных РН являются жидкостными и используют на своих ступенях более экономичные и легкие жидкостные ракетные двигатели (ЖРД). Применение на них более дорогих, тяжелых и имеющих сильное отрицательное воздействие на окружающую среду ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) ограничено выполнением вспомогательных функций - торможения ступеней, аварийного спасения и т.д. В последние годы, опираясь на успехи в создании высокоэффективных, экологически чистых твердых топлив и технологию облегченных композитных корпусов, наша страна приступила к широкому использованию в космических целях и крупных РДТТ. Примерами таких ракет-носителей являются полностью твердотопливные РН "Старт-1" и "Старт", а также проекты РН с твердотопливными ступенями ("Прибой" и другие).

В-пятых, для отечественных РН характерна высокая технологическая отработанность конструкции с ориентацией исключительно на имеющуюся в стране сырьевую и производственную базу, а также достигнутый уровень технологии. Это делает их сравнительно дешевыми и обеспечивает необходимый ежегодный выпуск значительного числа РН даже тяжелого класса.

В-шестых, отечественные РН имеют высокий уровень надежности и превосходят по числу успешных пусков, в своем большинстве, соответствующие зарубежные аналоги. Конечно, обеспечение безаварийности ракетно-космической техники и одного из самых важных ее элементов - РН - является сложнейшей задачей. В ее решении нашей страной накоплен уникальный и бесценный опыт, который (даже при ряде неудачных пусков, имевших место в последнее время) позволяет гарантировать необходимый уровень надежности отечественных РН.

Рис.4. Надежность РН.

За 40 лет космической эры, начавшейся 4 октября 1957 года, в СССР, а затем и в России проведено около 2700 пусков РН, больше чем во всех остальных странах мира взятых вместе. Запущено более 3000 различных космических объектов. А общий процент числа успешных пусков отечественных РН составил 92,8% (с учетом частично успешных - 94,6%). В США, например, этот показатель находится на уровне 90%, во Франции и Китае - не превышает 80%, а в Индии - ниже 60%.

Наконец, все отечественные РН имеют примерно одинаковую и во многом отличную от зарубежной технологию производства и эксплуатации. Производство организуется таким образом, что пределы завода покидает готовая РН, полностью укомплектованная, прошедшая полный цикл автономных и комплексных наземных испытаний, в том числе и в составе собранного изделия. В последнее время принцип максимальной заводской готовности получил еще большее развитие в проектах РН ГРЦ "КБ им. Академика В.П.Макеева" - завод покидает не только полностью собранная, но и заправленная компонентами топлива РН. Транспортировка РН на космодромы осуществляется целиком или поблочно железнодорожным или авиационным транспортом.

РАКЕТА "ПРОТОН"

   Усложнение задач в области космических исследований потребовало создания более мощных ракет-носителей, и в 1962 году было положено начало проектированию ракеты-носителя, позже получившей имя «Протон».
    Первоначально ракета создавалась не только с космическим назначением, но и как мощная боевая баллистическая ракета. Однако задание было вскоре изменено, и на завершающем этапе
работ «Протон» создавался исключительно как носитель космических аппаратов. .Чтобы ускорить начало полетов в 1965 году было принято решение о пусках ракеты в двухступенчатом варианте. 16 июля 1965 года с ее помощью был выведен на низкую околоземную орбиту научный спутник «Протон», наименование которого впоследствии закрепилось и за ракетой-носителем.
   «Протон» способен доставлять полезный груз непосредственно на геостационарную орбиту в заданную точку с точностью ± 12 угловых минут по наклонению и ± 250 секунд по периоду обращения, что позволяет выводить спутники, не оснащенные апогейным двигательным модулем.      Для спутников, имеющих апогейные двигательные
модули, масса может быть увеличена. 
Ракета-носитель «Протон» составила эпоху в развитии отечественных средств выведения и, по оценкам независимых экспертов, будет оставаться одним из лучших носителей, по крайней мере до 2010 года.
   Однако с позиций сегодняшнего дня некоторые параметры ракеты-носителя «Протон» были  улучшены, в первую очередь это относится к системе управления и отдельным эксплуатационным характеристикам. Кроме того, имеется потребность в увеличении объема, предоставляемого для размещения полезной нагрузки.
   Модернизация ракеты-носителя «Протон» М проводится не прерывая плановых  пусков - ставится , задача постепенного перехода от эксплуатации РН «Протон» к модернизированному «Протон-М». При этом будет обеспечена возможность запуска модернизированным носителем полезных нагрузок, предназначенных и для существующего «Протона».

На космодроме производится приемка блоков, проведение их автономных испытаний, сборка РН, пристыковка космической головной части и проведение комплекса наземных испытаний в составе собранного изделия. Все эти операции проводятся на специальном техническом комплексе на горизонтально лежащей РН и занимают непродолжительное время (не более 100 часов), что обеспечено продуманной технологией работ и высоким уровнем их автоматизации. При необходимости проверенная РН может длительное время хранится в ожидании пуска.

После подготовки на техническом комплексе РН транспортируется на стартовый комплекс и устанавливается в вертикальное положение на пусковое устройство. Затем проводится цикл пристартовых испытаний, заправка РН компонентами ракетного топлива, сжатыми газами и, наконец, пуск.

Работы на стартовом комплексе, особенно опасные (установка, заправка, пуск), также максимально автоматизированы и, по-возможности, проводятся без присутствия людей. А сами стартовые комплексы спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму послепусковые операции и обеспечить высокую оперативность последующих пусков.

Такая технология работ в отличие от зарубежной, где часто изготовление блоков (ступеней) осуществляется разными фирмами, а их окончательная сборка и проверка производится непосредственно на пусковом устройстве космодрома в вертикальном положении, обеспечивает отечественным РН уникальные эксплуатационные характеристики, в частности, малую длительность подготовки на техническом и стартовом комплексах и высокую оперативность проведения пусков.

Направления развития российских РН

Россия по праву может гордиться многими образцами ракетно-космической техники, прежде всего ракетами-носителями, которые по многим параметрам превосходят свои зарубежные аналоги.

В немалой степени этому способствовал достаточно продуманный, системный подход к формированию парка национальных средств выведения и выбору направлений их развития. Конечно, под влиянием ряда различных факторов, прежде всего политических, он не исключал ошибок, дублирования, а порой и крупных неудач. Но история всех отраслей науки и техники содержит немало драматических, а часто и трагических страниц, и космонавтика с ее сложностью в этом плане не исключение. Бесспорным является одно - сегодня создавать, производить и эксплуатировать РН любых классов и типов могут лишь две страны мира - Россия и США.

Заметим, что список возможных средств выведения КА одними РН не ограничивается. В нашей стране идут работы над многоразовыми космическими системами, воздушно-космическими самолетами и другими нетрадиционными средствами. Однако, пока они далеки от реального завершения. Сегодня только ракеты-носители являются единственным реальным способом запусков КА.

Важнейшими факторами, определяющими основные направления развития отечественных РН, являлись потребности обороны, народного хозяйства и науки. Долгое время они осложнялись политическим противостоянием двух мировых систем, накладывавшем самые жесткие временные ограничения на все проводимые работы. И хотя сегодня острота этого противостояния в значительной мере снята, а космическая деятельность приобрела черты взаимовыгодного международного сотрудничества, фактор соперничества остался. Сегодня он переместился в экономическую область, требующую от России не ослабления, а, наоборот, активизации усилий по совершенствованию своих РН. Это необходимо для придания им большей конкурентной способности на мировом рынке коммерческих запусков КА, который к настоящему времени уже сформировался.

Историческое развитие РН в нашей стране, как и в большинстве стран мира, шло двумя основными путями.

На каждом из путей развитие РН шло по нескольким направлениям, имеющим свое начало (год пуска первой РН), материальное воплощение (созданные или дошедшие до стадии полномасштабных макетов варианты РН) и перспективы развития.

Рис.1. Направления развития РН.

Первое "конверсионное" направление, возникшее в 1957 году, связано с созданием ряда РН на базе МБР Р-7, разработанной в знаменитом ОКБ-1 С.П.Королева. В рамках этого направления создано более 17 модификаций РН - "Спутник", "Восток", "Молния", "Союз" и др. Как правило, все варианты этих РН получены путем установки на исходный "пакет" первой и второй ступеней Р-7 новых верхних ступеней и проведения минимальных конструктивных изменений остальных элементов. При этом масса полезного груза, выводимого данными носителями на низкие орбиты была увеличена с 1,5 т (РН "Спутник") до 7,1 т (РН "Союз-У2").

Удачные конструктивные решения, заложенные в базовую ракету Р-7, ее большой технический потенциал и исключительно высокий уровень надежности обеспечили "семерке" самую долгую жизнь на космодромах России. И сегодня, после проведения нескольких этапов модернизации, эта РН под названием "Союз-2" уверенно готовится вступить в ХХI век.

Развитием этого направления занимается Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "Прогресс" - ЦСКБ.

Второе "конверсионное" направление возникло в 1961 году. Оно было связано с разработкой РН легкого класса с наземным стартом на базе различных стратегических ракет.Наибольший вклад в развитие этого направления внесло НПО "Южное" (Украина), где были созданы два варианта РН "Космос" (1, 2)(на базе ракет Р-12 и Р-14), а также РН "Циклон-3" (4), "Циклон-2" (3) и "Циклон-2А" (на базе ракет Р-36 и Р-36М).

Эти РН, и сегодня, спустя 20-30 лет, остаются наиболее совершенными носителями в своем классе. Из них наиболее перспективной является модернизируемая в ПО "Полет" РН "Космос-3М", эксплуатация которой под названием "Взлет" (5) планируется до 2010 года. В последнее время в связи с существенным сокращением стратегических наступательных вооружений работы в данном направлении получили новый импульс в своем развитии. Так, в КБ "Салют" на базе баллистической ракеты УР-100Н разрабатывается новая РН легкого класса "Рокот" (6) с грузоподъемностью до 1,8 т, а в НПО Машиностроения - ее аналог - РН "Стрела" (7). Имеет перспективы стать космическим носителем самая "тяжелая" отечественная МБР Р-36МУ НПО "Южное" (проект РН "Днепр" (8) ). А Государственным ракетным центром "КБ им.академика В.П.Макеева" предложена целая серия проектов конверсионных РН "Штиль-1Н" (9), "Штиль-2Н" (10), "Штиль-3Н" (11), "Беркут" (12) и другие на базе ряда морских баллистических ракет. Последние, по расчетам специалистов, способны выводить на низкие орбиты полезные грузы с массой от 250 кг до 2,4 т.

Третье "конверсионное" направление, открылось в 1965 году после создания РН тяжелого класса на базе МБР УР-500. Оно положило начало семейству наиболее конкурентноспособных на мировом рынке РН "Протон" с грузоподъемностью до 20 т.Осуществляемая в Государственном космическом НПЦ имени Н.В.Хруничева очередная модернизация данной РН ("Протон-М") позволит увеличить грузоподъемность еще примерно на 2 т.

А существующий "Протон-К" является в настоящее время практически единственной отечественной РН, способной с применением разгонного блока выводить КА на геостационарные орбиты. "Протоны" сегодня - это важнейшее национальное средство выведения, основа гарантированного доступа России в космос.

Потребность в таких высокоэкономичных, обладающих большой оперативностью пуска и широкими возможностями гибкого выбора точек старта РН появилась в последние годы в связи с бурным развитием микроэлектроники и малогабаритной техники. Достижения в этих областях позволили существенно снизить массы КА (до 100...150 кг и менее) при сохранении и даже расширении их функциональных возможностей и сроков службы. В этом плане накопленный в нашей стране значительный опыт в разработке мобильных стратегических ракетных комплексов наземного, морского и воздушного базирования является прекрасной основой для развития РН этого направления.

Все РН данного типа относятся к легкому классу. Наиболее интересны проекты, предложенные НТЦ "Комплекс- МИТ" (РН "Старт-1", "Старт"), ГРЦ "КБ им. Академика В.П.Макеева" (РН "Волна", "Высота", "Прибой", "Штиль-3А", "Риф-МА") и МКБ "Радуга" совместно с АНТК им. А.Н.Туполева (РН "Бурлак").

В рамках создания чисто "космических" РН можно также выделить два направления.

Первое связано с разработкой носителей сверхтяжелого (уникального) класса, все программы создания которых осуществлялись в знаменитой "королевской" фирме. Первенцем (1968 г.) была РН Н-1, форсированный вариант которой был выбран для реализации советской лунной программы "Н1-Л3". Разработка такой РН с грузоподъемностью около 100 т, несомненно, было эпохальным событием в отечественном ракетостроении. Но, к сожалению, по ряду причин эти планы потерпели неудачу и об Н-1 надолго "забыли", тщательно скрыв даже факты ее создания и состоявшихся пусков (пусть даже неудачных). И все же опыт Н-1 пригодился и был использован в сверхтяжелой РН "Энергия" и ее "младшем собрате" тяжелом носителе "Энергия-М", судьбу которых, несмотря на признанные успехи, предопределил распад СССР и начавшийся кризис в экономике.

Второе направление связано с созданием наиболее полно отвечающих разноплановым "космическим" требованиям универсальных и экологически безопасных РН. Потребность в них наиболее остро стала ощущаться к середине 80-х годов в связи с расширением задач и объемов запусков, удовлетворить которые парк "конверсионных" РН уже не мог.

Первенцем РН нового поколения явился созданный в НПО "Южное" носитель XXI века "Зенит", который обладет уникальными эксплуатационными характеристиками, высокой экономичностью и минимальным влиянием на окружающую среду. Он задумывался как базовый для создания унифицированного ряда РН различного класса. В настоящее время продолжается планомерное освоение данной РН, а с учетом накопленного опыта уже начаты активные работы по созданию новых российских РН, в частности, в рамках проектов тяжелых универсальных носителей "Ангара", "Енисей" и носителя легкого класса "Рикша".

Кто из нас в детстве не мечтал стать космонавтом...

© 2009 Земля-Космос