- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
У ракеты «Р-7» оказалась удивительно долгая жизнь. Через пятьдесят шесть лет после первого пуска в мире эксплуатируются пять стартовых комплексов и строится шестой. И сегодня, в 16:30 МСК состоялся первый испытательный полёт новой модели семейства Р-7 — «Союз-2.1в». О длинной и славной истории «семёрки» и о её новой модификации я бы и хотел рассказать.
В начале двадцатого века ученые и энтузиасты занимались ядерной физикой и строили первые ракеты с жидкостным двигателем. Катализатор Второй Мировой войны породил реализованные в металле технологии — ядерную бомбу («Манхеттенский проект», США) и баллистические ракеты («Фау-2», Германия). Очевидная выгода от их сочетания и напряжение Холодной войны породили межконтинентальные баллистические ракеты, первой из которых стала «Р-7», созданная в ОКБ-1 Сергея Павловича Королёва.
Задача создания МБР требовала прорыва в новое, многие решения принимались априорно и определили судьбу ракеты:
15 мая 1957 года состоялся первый пуск (неудача: пожар бокового блока, потеря стабилизации, аварийное выключение двигателей). Третий пуск 21 августа был успешным для ракеты (головная часть разрушилась при входе в атмосферу). Наступал международный геофизический год, США неоднократно объявляли о намерении запустить искусственный спутник Земли, поэтому было решено использовать простаивающие в ожидании новых головных частей МБР как ракеты-носители. И 4 октября 1957 года началась космическая эра человечества.
Первая версия «семёрки» имела две ступени — центральный блок «А» и четыре боковых блока «Б», «В», «Г», «Д».
Блоки «Б»-«Д» работали, в зависимости от модификации, ~100-120 секунд и сбрасывались. Разделение ступеней реализовано очень красиво — после разрушения нижних узлов связи хвостовая часть блоков отходит в сторону за счет последнего импульса двигателей, затем двигатели выключаются, и блоки выходят из верхних силовых узлов просто за счет своего веса.
Блок «А» работает, в зависимости от модификации, ~240-290 секунд. В варианте МБР для точного прицеливания двигатель выключался в два этапа — сначала маршевые камеры, ступень переходила на режим малой тяги на рулевых камерах, и, при достижении требуемой скорости, выключались и они.
В двухступенчатом варианте Р-7 могла вывести на орбиту примерно тонну. Этого было мало, да и законы баллистики говорили о том, что небольшая третья ступень, работающая в апогее, серьезно бы увеличила грузоподъемность ракеты. Такой третьей ступенью стал блок «Е», ракета получила названия «Луна» и «Восток» и использовалась с 1958 по 1991 год.
С третьей ступенью «семёрка» уже могла вывести на околоземную орбиту 4,5 тонны или отправить небольшой аппарат к Луне. На этой версии ракеты были запущены первые «Луны», первый человек, разведывательные и народнохозяйственные спутники.
Более мощная третья ступень могла бы ещё повысить грузоподъемность ракеты. Так появился блок «И»:
Блок «И» позволил выводить на орбиту уже ~7 тонн. Ракеты под названиями «Восход» и «Союз» запустили множество различных аппаратов, «Союз» в модификациях «Союз-2», «Союз-ФГ» и «Союз-У» используется до сих пор.
Для запуска более тяжелых аппаратов к Луне и спутников связи «Молния», которые выводились на высокоэллиптические орбиты, была добавлена четвертая ступень — блок «Л»
Четырехступенчатая ракета-носитель «Молния» обеспечила первую мягкую посадку автомата на Луну («Луна-9»), отправку аппаратов к Марсу/Венере и спутниковое вещание на территории СССР.
Если вам хочется более подробно посмотреть, как это всё работает и летает, рекомендую вот эту статью [1] — семейство Р-7 в Orbiter'e представлено отлично.
После этого обзора можно объяснить, в чем состоит новизна версии 2.1в. Во-первых, первая ступень, из боковых блоков «Б»-«Г», убирается. Блок «А» заменяется на новый, с новым двигателем (забавно, у него, похоже, пока нет буквенного имени). Блок «И» остаётся, но, вместо третьей ступени, становится второй. И третьей ступенью ставится новый блок выведения «Волга» (опционально). Получается ракета-носитель легкого класса (1,4-1,7 тонны на НОО), способная эффективно заменить закрываемое семейство ракет «Космос» и конверсионные «Днепр», «Стрела», «Рокот», которые используют снятые с производства МБР.
Обратите внимание на изменение геометрических размеров первой ступени. Двигатель НК-33 при сравнимой массе имеет в полтора раза большую тягу, чем РД-108, и не имеет таких устаревших решений, как привод турбонасосного агрегата от отдельного бака с перекисью водорода. При этом сохраняется совместимость с существующими стартовыми сооружениями — используются те же узлы подвески, для нижней части стартового стола требуется минимальная доработка. Если говорить о более отдаленном будущем — возможны последующие модификации с добавлением геометрически более совершенных (цилиндр, а не конус) боковых блоков с новыми двигателями и ожидаемой полезной нагрузкой до 15-17 тонн.
Этот блок предназначен для довыведения спутников на требуемую орбиту при необходимости. Если у спутника нет собственной двигательной установки (а это верно для большого количества спутников на низких круговых орбитах), или же нужно осуществить вывод полезной нагрузки на солнечно-синхронную орбиту (что несколько сложнее вывода на «обычные» низкие околоземные орбиты), блок «Волга» способен разместить его на орбите с требуемыми параметрами и затормозиться, чтобы культурно сгореть в атмосфере и не мусорить в космосе. Блок разработан не с нуля, а является развитием двигательной установки спутников фоторазведки серии «Янтарь».
Вот небольшая схема, иллюстрирующая необходимость блока выведения:
Поскольку пуск является испытательным, в качестве полезной нагрузки установлены калибровочные сферы для радаров предупреждения о ракетном нападении — простые шары из полированного металла, и малый студенческий спутник «Аист», дублер которого был запущен в космос весной вместе со спутником «Бион».
Несмотря на огромный по меркам высокотехнологичных технических систем возраст в 56 лет, семейство ракет на базе «семерки» не думает уходить в историю. Наоборот, судя по текущей ситуации, они будут эксплуатироваться ещё лет десять как минимум.
Спасибо за материалы:
Автор: lozga
Источник [7]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/kosmonavtika/51797
Ссылки в тексте:
[1] вот эту статью: http://habrahabr.ru/post/186728/
[2] презентацию ЦСКБ Прогресс: http://vk.com/space_exploration?w=wall-25542562_20578%2Fall
[3] Александру Шлядинскому: http://vk.com/album25885042_168258766?rev=1
[4] анимации «медузы»: http://kik-sssr.ru/IP_4_Turatam_old.htm
[5] «Энциклопедия отечественной космонавтики».: http://www.profer.ru/8k714/02/021.htm#01
[6] самарского военно-исторического клуба.: http://cosmopark.ru/
[7] Источник: http://habrahabr.ru/post/206926/
Нажмите здесь для печати.