Космические ракеты (доклад). Про современные ракеты-носители

Краткая история ракет

Общий принцип реактивного полета, который лег в основу всех ракет, прост - от тела отделяется какая-то часть, приводящая все остальное в движение.

Кто первым реализовал этот принцип – неизвестно, но различные догадки и домыслы доводят генеалогию ракетостроения аж до Архимеда. Доподлинно о первых подобных изобретениях известно, что ими активно пользовались китайцы, которые заряжали их порохом и за счет взрыва запускали в небо. Таким образом они создали первые твердотопливные ракеты. Большой интерес к ракетам появился у европейских правительств в начале

Второй ракетный бум

Ракеты ждали своего часа и дождались: в 1920-х годах начался второй ракетный бум, и связан он в первую очередь с двумя именами.

Константин Эдуардович Циолковский - ученый-самоучка из Рязанской губернии, невзирая на трудности и препятствия, сам дошел до многих открытий, без которых невозможно было бы даже говорить о космосе. Идея использования жидкого топлива, формула Циолковского, которая рассчитывает необходимую для полета скорость, исходя из соотношения конечной и начальной масс, многоступенчатая ракета - все это его заслуга. Во многом под влиянием его трудов создавалось и оформлялось отечественное ракетостроение. В Советском Союзе начали стихийно возникать общества и кружки по изучению реактивного движения, в числе которых ГИРД - группа изучения реактивного движения, а в 1933 году под патронажем властей появился Реактивный институт.

Константин Эдуардович Циолковский.
Источник: Wikimedia.org

Второй герой ракетной гонки - немецкий физик Вернер фон Браун. Браун имел отличное образование и живой ум, а после знакомства с другим светилом мирового ракетостроения, Генрихом Обертом, он решил приложить все свои силы к созданию и усовершенствованию ракет. В годы Второй Мировой фон Браун фактически стал отцом «оружия возмездия» Рейха - ракеты «Фау-2», которую немцы начали применять на поле боя в 1944 году. «Крылатый ужас», как называли её в прессе, принес разрушение многим английским городам, но, к счастью, на тот момент крах нацизма был уже делом времени. Вернер фон Браун вместе со своим братом решил сдаться в плен к американцам, и, как показала история, это был счастливый билет не только и не столько для ученых, сколько для самих американцев. С 1955 года Браун работает на американское правительство, и его изобретения ложатся в основу космической программы США.

Но вернемся в 1930-е. Советское правительство по достоинству оценило рвение энтузиастов на пути к космосу и решило употребить его в своих интересах. В годы войны себя отлично показала «Катюша» - система залпового огня, которая стреляла реактивными ракетами. Это было во многом инновационное оружие: «Катюша» на базе легкого грузовика «Студебеккер» приезжала, разворачивалась, обстреливала сектор и уезжала, не давая немцам опомниться.

Окончание войны подкинуло нашему руководству новую задачу: американцы продемонстрировали миру всю мощь ядерной бомбы, и стало совершенно очевидно, что на статус сверхдержавы может претендовать только тот, у кого есть нечто похожее. Но здесь была проблема. Дело в том, что, помимо самой бомбы, нам нужны были средства доставки, которые бы смогли обойти ПВО США. Самолеты для этого не годились. И СССР решил сделать ставку на ракеты.

Константин Эдуардович Циолковский умер в 1935 году, но ему на смену пришло целое поколение молодых ученых, которое и отправило человека в космос. Среди этих ученых был Сергей Павлович Королев, которому суждено было стать «козырем» Советов в космической гонке.

СССР принялся за создание своей межконтинентальной ракеты со всем усердием: были организованы институты, собраны лучшие ученые, в подмосковных Подлипках создается НИИ по ракетному вооружению, и работа кипит вовсю.

Только колоссальное напряжение сил, средств и умов позволило Советскому Союзу в кратчайшие сроки построить свою ракету, которую назвали Р-7. Именно её модификации вывели в космос «Спутник» и Юрия Гагарина, именно Сергей Королев и его соратники дали старт космической эре человечества. Но из чего состоит космическая ракета?

Пусть полеты в космос уже давно привычное дело. Но все ли вы знаете о космических ракетах-носителях? Разберем по частям и посмотрим, из чего они состоят и как работают.

Ракетные двигатели

Двигатели – важнейшая составная часть ракеты-носителя. Они создают силу тяги, за счет которой ракета поднимается в космос. Но когда речь идет о ракетных двигателях, не стоит вспоминать те, что находятся под капотом автомобиля или, например, крутят лопасти несущего винта вертолета. Ракетные двигатели совсем другие.

В основе действия ракетных двигателей – третий закон Ньютона. Историческая формулировка этого закона говорит, что любому действию всегда есть равное и противоположное противодействие, проще говоря – реакция. Поэтому и двигатели такие называются реактивными.

Реактивный ракетный двигатель в процессе работы выбрасывает вещество (так называемое рабочее тело) в одном направлении, а сам движется в противоположном направлении. Чтобы понять, как это происходит, не обязательно самому летать на ракете. Самый близкий, «земной», пример – это отдача, которая получается при стрельбе из огнестрельного оружия. Рабочим телом здесь выступают пуля и пороховые газы, вырывающиеся из ствола. Другой пример – надутый и отпущенный воздушный шарик. Если его не завязать, он будет лететь до тех пор, пока не выйдет воздух. Воздух здесь – это и есть то самое рабочее тело. Проще говоря, рабочее тело в ракетном двигателе – продукты сгорания ракетного топлива.

Модель ракетного двигателя РД-180

Топливо

Топливо ракетных двигателей, как правило, двухкомпонентное и включает в себя горючее и окислитель. В ракете-носителе «Протон» в качестве горючего используется гептил (несимметричный диметилгидразаин), а в качестве окислителя – тетраксид азота. Оба компонента чрезвычайно токсичны, но это «память» о первоначальном боевом предназначении ракеты. Межконтинентальная баллистическая ракета УР-500 – прародитель «Протона», – имея военное предназначение, до старта должна была долго находиться в боеготовом состоянии. А другие виды топлива не позволяли обеспечить долгое хранение. Ракеты «Союз-ФГ» и «Союз-2» используют в качестве топлива керосин и жидкий кислород. Те же топливные компоненты используются в семействе ракет-носителей «Ангара», Falcon 9 и перспективной Falcon Heavy Илона Маска. Топливная пара японской ракеты носителя «H-IIB» («Эйч-ту-би») – жидкий водород (горючее) и жидкий кислород (окислитель). Как и в ракете частной аэрокосмической компании Blue Origin, применяемой для вывода суборбитального корабля New Shepard. Но это все жидкостные ракетные двигатели.

Применяются также и твердотопливные ракетные двигатели, но, как правило, в твердотопливных ступенях многоступенчатых ракет, таких как стартовый ускоритель ракеты-носителя «Ариан-5», вторая ступень РН «Антарес», боковые ускорители МТКК Спейс шаттл.

Ступени

Полезная нагрузка, выводимая в космос, составляет лишь малую долю массы ракеты. Ракеты-носители главным образом «транспортируют» себя, то есть собственную конструкцию: топливные баки и двигатели, а также топливо, необходимое для их работы. Топливные баки и ракетные двигатели находятся в разных ступенях ракеты и, как только они вырабатывают свое топливо, то становятся ненужными. Чтобы не нести лишний груз, они отделяются. Кроме полноценных ступеней применяются и внешние топливные емкости, не оснащенные своими двигателями. В процессе полета они также сбрасываются.

Первая ступень РН «Протон-М»

Существует две классические схемы построения многоступенчатых ракет: c поперечным и продольным разделением ступеней. В первом случае ступени размещаются одна над другой и включаются только после отделения предыдущей, нижней, ступени. Во втором случае вокруг корпуса второй ступени расположены несколько одинаковых ракет-ступеней, которые включаются и сбрасываются одновременно. В этом случае двигатель второй ступени также может работать при старте. Но широко применяется и комбинированная продольно-поперечная схема.

Варианты компоновки ракет

Стартовавшая в феврале этого года с космодрома в Плесецке ракета-носитель легкого класса «Рокот» является трехступенчатой с поперечным разделением ступеней. А вот РН «Союз-2», запущенная с нового космодрома «Восточный» в апреле этого года, – трехступенчатая с продольно-поперечным разделением.

Интересную схему двухступенчатой ракеты с продольным разделением представляет собой система Спейс шаттл. В ней и кроется отличие американских шаттлов от «Бурана». Первая ступень системы Спейс шаттл – боковые твердотопливные ускорители, вторая – сам шаттл (орбитер) с отделяемым внешним топливным баком, который по форме напоминает ракету. Во время старта запускаются двигатели как шаттла, так и ускорителей. В системе «Энергия – Буран» двухступенчатая ракета-носитель сверхтяжелого класса «Энергия» была самостоятельным элементом и помимо вывода в космос МТКК «Буран» могла быть применена и для других целей, например для обеспечения автоматических и пилотируемых экспедиций на Луну и Марс.

Разгонный блок

Может показаться, что как только ракета вышла в космос, то цель достигнута. Но это не всегда так. Целевая орбита космического аппарата или полезного груза может быть гораздо выше линии, от которой начинается космос. Так, например, геостационарная орбита, на которой размещаются телекоммуникационные спутники, расположена на высоте 35 786 км над уровнем моря. Вот для этого и нужен разгонный блок, который, по сути, является еще одной ступенью ракеты. Космос начинается уже на высоте 100 км, там же начинается невесомость, которая является серьезной проблемой для обычных ракетных двигателей.

Одна из основных «рабочих лошадок» российской космонавтики ракета-носитель «Протон» в паре с разгонным блоком «Бриз-М» обеспечивает выведение на геостационарную орбиту полезных грузов массой до 3,3 т. Но первоначально вывод осуществляется на низкую опорную орбиту (200 км). Хотя разгонный блок и называют одной из ступеней корабля, от обычной ступени он отличается двигателями.

РН «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М» на сборке

Для перемещения космического аппарата или корабля на целевую орбиту или направления его на отлетную или межпланетную траекторию разгонный блок должен иметь возможность выполнить один или несколько маневров, при совершении которых изменяется скорость полета. А для этого необходимо каждый раз включать двигатель. Причем в периоды между маневрами двигатель находится в выключенном состоянии. Таким образом, двигатель разгонного блока способен многократно включаться и выключаться, в отличие от двигателей других ступеней ракет. Исключением являются многоразовые Falcon 9 и New Shepard, двигатели первых ступеней которых используются для торможения при посадке на Землю.

Полезная нагрузка

Ракеты существуют для того, чтобы что-то выводить в космос. В частности, космические корабли и космические аппараты. В отечественной космонавтике это транспортные грузовые корабли «Прогресс» и пилотируемые корабли «Союз», отправляемые к МКС. Из космических аппаратов в этом году на российских ракетах-носителях отправились в космос американский КА Intelsat DLA2 и французский КА Eutelsat 9B, отечественный навигационный КА «Глонасс-М» №53 и, конечно, КА «ЭкзоМарс-2016», предназначенный для поиска метана в атмосфере Марса.

Возможности по выводу полезной нагрузки у ракет разные. Масса полезной нагрузки РН легкого класса «Рокот», предназначенной для выведения космических аппаратов на низкие околоземные орбиты (200 км), – 1,95 т. РН «Протон-М» относится к тяжелому классу. На низкую орбиту он выводит уже 22,4 т, на геопереходную – 6,15 т, а на геостационарную – 3,3 т. «Союз-2» в зависимости от модификации и космодрома способен вывести на низкую околоземную орбиту от 7,5 до 8,7 т, на геопереходную орбиту – от 2,8 до 3 т и на геостационарную – от 1,3 до 1,5 т. Ракета предназначена для запусков со всех площадок Роскосмоса: Восточного, Плесецка, Байконура и Куру, используемого в рамках совместного российско-европейского проекта. Применяемая для запуска транспортных и пилотируемых кораблей к МКС, РН «Союз-ФГ» имеет массу полезного груза от 7,2 т (с пилотируемым кораблем «Союз») до 7,4 т (с грузовым кораблем «Прогресс»). В настоящее время это единственная ракета, применяемая для доставки космонавтов и астронавтов на МКС.

Полезная нагрузка, как правило, находится в самой верхней части ракеты. Для того чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление, космический аппарат или корабль помещается внутрь головного обтекателя ракеты, который после прохождения плотных слоев атмосферы сбрасывается.

Вошедшие в историю слова Юрия Гагарина: «Вижу Землю… Красота-то какая!» были им сказаны именно после сброса головного обтекателя ракеты-носителя «Восток».

Установка головного обтекателя РН «Протон-М», полезная нагрузка КА «Экспресс-АТ1» и «Экспресс-АТ2»

Система аварийного спасения

Ракету, которая выводит на орбиту космический корабль с экипажем, практически всегда можно отличить по внешнему виду от той, которая выводит грузовой корабль или космический аппарат. Чтобы в случае возникновения аварийной ситуации на ракете-носителе экипаж пилотируемого корабля остался жив, применяется система аварийного спасения (САС). По сути, это еще одна (правда, небольшая) ракета в головной части ракеты-носителя. Со стороны САС выглядит как башенка необычной формы на вершине ракеты. Ее задача – в экстренной ситуации вытянуть пилотируемый корабль и увести его от места аварии.

В случае взрыва ракеты на старте или в начале полета основные двигатели системы спасения отрывают ту часть ракеты, в которой находится пилотируемый корабль, и уводят ее в сторону от места аварии. После чего осуществляется парашютный спуск. В случае же если полет проходит нормально, после достижения безопасной высоты система аварийного спасения отделяется от ракеты-носителя. На больших высотах роль САС не так важна. Здесь экипаж уже может спастись благодаря отделению спускаемого аппарата космического корабля от ракеты.

РН «Союз» с САС в верхней части ракеты

5:02 / 05.05.17
«Космос-3М» (11К65М) - ракета-носитель среднего класса

«Космос-3М» (Индекс ГРАУ — 11К65М) - двухступенчатая одноразовая ракета-носитель космического назначения среднего класса, предназначенная для выведения автоматических космических аппаратов (КА) на эллиптические и круговые околоземные орбиты высотой до 1700 км с наклонениями плоскости орбиты 66°, 74° и 83°. Масса полезной нагрузки до 1500 кг.

История создания

Космос-1 (65С3) Создание ракеты-носителя среднего класса стало необходимым после того, как к тяжёлому (на то время) носителю «Восход» добавилась ракета-носитель лёгкого класса 63С1 (тогда ещё не имевшая названия «Космос»). Разработка носителя, как и в случае с ракетой 63С1, была поручена инженерам ОКБ-586 (сейчас ГКБ «Южное»).

Эскизный проект носителя, получившим внутренний индекс КБ «Южное» 65С3, для вывода малых и средних КА массой от 100 до 1500 кг на круговые (высотой от 200 км до 2000 км) и эллиптические орбиты был разработан к апрелю 1961 года на базе одноступенчатой баллистической ракеты среднего радиуса действия Р-14 (8К65) и утверждён Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 984-425 от 30 октября 1961 года и Комиссией Президиума Совета Министров от 12 июля 1962 года.

ОКБ-586 разрабатывало и выпускало конструкторскую документацию по ракете до осени 1962 года. Затем, в связи с загруженностью работами (это происходило в преддверии Карибского кризиса) по созданию ракет Р-36 и Р-56 и поскольку эта работа несколько выпадала из главного направления деятельности предприятия (создание боевых баллистических ракет), генеральный конструктор ОКБ-586 Михаил Янгель предложил передать производство ракеты 65С3 в ОКБ-10 (сейчас ОАО «Информационные спутниковые системы») под руководством Михаила Решетнёва.

Михаил Янгель / Фото: ruspekh.ru

Михаил Решетнев / Фото: stolitca24.ru

Первые 14 носителей были изготовлены на опытном производстве с участием «Красмашзавода». В 1966 году их изготовление было полностью передано на «Красмашзавод», а с 1971 года производство ракет было передано на ПО «Полет» (город Омск). Всего было совершено 8 запусков ракеты-носителя «Космос», из них один был неудачным. Космос-3 (11К65) Разработка ракетного комплекса третьего поколения велась в два этапа. На первом был создан носитель 11К65 «Космос-3». На втором - 11К65М «Космос-3М».

Конструкторская документация на новое изделие 11К65 была выпущена ОКБ-10 в 1962 году. Лётно-конструкторские испытания были начаты 18 августа 1964 года с пусковой установки № 15 площадки № 41 5-го НИИП (Байконур) с приспособленного старта (разработчик - КБ НКМЗ). Экспериментальная отработка и изготовление 10 летных ракет, получивших индекс 11К65 (РН «Космос-3») проводились совместно с ОКБ-10 при головной роли ОКБ-586. В рамках проекта 11К65 двигатель 8Д514 для ракеты Р-14 был модифицирован и получил индекс 11Д614 . Производство двигателя 11Д614 осуществлялось на заводе «Южмаш» (г. Днепропетровск, Украина). На второй ступени носителя был установлен многофункциональный ЖРД 11Д47 разработки ОКБ-2, отработанный на «Красмаше».

Общий вид двигателей первой ступени / Фото: megaobuchalka.ru

Общий вид двигателя второй ступени / Фото: megaobuchalka.ru

Подготовка и пуск РН типа «Космос» / Фото: www.kap-yar.ru

Схема двухкомпонентного ЖРД 1 - магистраль горючего 2 - магистраль окислителя 3 - насос горючего 4 - насос окислителя 5 - турбина 6 - газогенератор 7 - клапан газогенератора (горючее) 8 - клапан газогенератора (окислитель) 9 - главный клапан горючего 10 - главный клапан окислителя 11 - выхлоп турбины 12 - форсуночная головка 13 - камера сгорания 14 - сопло / Изображение: ru.wikipedia.org

Трёхрежимный двигатель (два включения на номинальной тяге и работа в дроссельном режиме) 11Д49 был разработан в ОКБ-2 (ныне МКБ «Факел»), а изготавливали его на «Красмаше», который выпускал ЖРД вплоть до 1992 года. В ОКБ-10 разработали систему малой тяги, обеспечившую стабилизированный полет между двумя включениями маршевого ЖРД. Топливо для этой системы располагалось в двух специальных баках, подвешенных на внешней поверхности основного бака второй ступени.

Порядок работы двигателя II ступени выглядел так:

1. Основной. На этом режиме двигатель в полете может работать дважды. При выведении ИСЗ на высокую круговую орбиту первое включение двигателя формирует траекторию промежуточной орбиты в апогее. Второе включение двигателя переводит вторую ступень ракеты с ИСЗ на круговую орбиту.
2. Режим работы рулевых камер. Используется для стабилизации полета ракеты до, во время и после работы двигателя на первом режиме.
3. Режим малой тяги. Используется для ориентации ракеты и создания незначительных ускорений, обеспечивающих возможность повторного запуска двигателя на основной режим.

Основные ТТХ ЖРД ракеты «Космос-3М»

Всего с 1966 по 1968 было осуществлено 4 запуска, из них половина неудачны.

Космос-3М (11К65М)

Параллельно с 11К65 на ПО «Полет» (г. Омск) велась разработка конструкторской документации на модернизированный вариант носителя. Ракета получила индекс 11К65М («Космос-3М»). 15 мая 1967 года РН 11К65М, успешно запущенная с ПУ № 2 площадки № 132 53-го НИИП (Плесецк), вывела на орбиту ИСЗ «Космос-158». В 1968 году документация и право на авторское сопровождение производства ракеты 11К65М были переданы в ПО «Полет», которое немедленно приступило к серийному выпуску ракеты. Штатная эксплуатация осуществлялась с 1970 года с космодрома Плесецк.

Старт 26 января 1973 года с ПУ № 1 площадки № 107 стал первым запуском ракеты 11К65М с космодрома Капустин Яр, где был сооружён стационарный старт с подвижными башнями обслуживания разработки КБТМ (СК «Восход»). Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР № 949-321 от 30 декабря 1971 года ракета-носитель 11К65М была принята на вооружение в составе космического комплекса специального назначения «Восход». В 1972 г. разработка 11К65М была отмечена Государственной премией СССР в области науки и техники.

Конструктивная схема ракеты «Космос-3М» / Изображение: www.plesetzk.ru

«Космос-3М» (индекс 11К65М) является одной из наиболее часто используемых ракет-носителей для запуска российских военных спутников. Эта универсальная жидкостная ракета лёгкого класса предназначена для выведения автоматических космических аппаратов различного назначения массой до 1500 кг на круговые, эллиптические и солнечно-синхронные орбиты высотой до 1700 км. Длина ракеты 32,4 метра, диаметр - 2,5 метра, стартовая масса - 109 000 кг. РН «Космос-3М» состоит из последовательно расположенных первой и второй ступеней, соединенных между собой разрывными болтами. На второй ступени устанавливается головной обтекатель, под которым размещается КА.

РН «Космос-3М» / Изображение: megaobuchalka.ru

Первая ступень РН «Космос-3М» / Изображение: megaobuchalka.ru

Хвостовой отсек служит для размещения двигателя первой ступени, агрегатов системы топливоподачи, а также для восприятия нагрузок на старте и в полете. Отсек представляет собой коническую тонкостенную оболочку, подкрепленную продольным и поперечным силовыми наборами. Хвостовой отсек негерметичен. На нем закрепляются четыре стартовые опоры, с помощью которых РН устанавливается на пусковом устройстве, и четыре неподвижных аэродинамических стабилизатора.

Общий вид хвостового отсека первой ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

Общий вид топливного отсека первой ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

На каждом опорном кронштейне шарнирно закрепляется поворотный газоструйный руль, используемый для управления РН в полете. На корпусе хвостового отсека имеется три пояса эксплуатационных и технологических люков, закрываемых съемными крышками.

К хвостовому отсеку, верхней его части, с помощью болтов крепится силовое кольцо, предназначенное для равномерного распределения по периметру и передачи на тонкостенный корпус РН силы тяги двигателя.

Обслуживание ДУ первой ступени / Фото: Фото: www.kap-yar.ru

Общий вид приборного отсека первой ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

Общий вид переходного отсека первой ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

Между баками горючего и окислителя первой ступени размещается приборный отсек, в котором расположены приборы систем управления и измерений, необходимые при работе систем первой ступени. Приборный отсек представляет собой цилиндрический отсек клепаной конструкции с внутренним силовым набором. Для доступа к приборам, размещенным на приборной раме внутри отсека, на обечайке приборного отсека имеется четыре люка, закрываемых съемными крышками. Снаружи приборного отсека устанавливаются два пороховых двигателя, обеспечивающих торможение первой ступени РН при ее отделении. Приборный отсек через силовые шпангоуты скрепляется болтами с замыкающими шпангоутами баков горючего и окислителя.

К верхнему шпангоуту бака окислителя болтами крепится переходной отсек, предназначенный для размещения в нем двигателя второй ступени и стыковки ступеней. Он представляет собой отсек клепаной конструкции с внутренним силовым набором. На отсеке имеется два пояса люков: верхние - для доступа к агрегатам двигателя и нижние - для выхода газов из рулевых сопел двигателя второй ступени в момент их запуска до разделения ступеней.

По всей длине корпуса первой ступени (за исключением хвостового отсека) между плоскостями стабилизации III и IV проходит специальный желоб, в котором проложены кабели бортовой сети и трубопроводы пневмосистемы. К верхнему шпангоуту переходного отсека первой ступени четырьмя пироболтами крепится вторая ступень РН.

Корпус второй ступени состоит из хвостового, топливного и приборного отсеков и рамы для крепления КА. Снаружи корпуса установлены подвесные баки системы малой тяги.

Общий вид второй ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

Общий вид ТО второй ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

Хвостовой отсек предназначен для стыковки ступеней, размещения рулевых сопел с питающими трубопроводами и рулевыми машинами. Он представляет собой цилиндрический отсек клепаной конструкции. Для доступа к рулевым машинкам на хвостовом отсеке имеются четыре люка, закрываемые крышками.

Общий вид хвостового отсека второй ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

Топливный отсек второй ступени выполнен по несущей схеме и представляет собой сварной цилиндрический отсек с тремя днищами. Промежуточным сферическим днищем отсек разделен на две полости: верхняя - полость окислителя и нижняя - полость горючего. Нижнее днище топливного отсека выполнено коническим и заканчивается усиленным фланцем, к которому на шпильках крепится маршевый двигатель. Обечайка, днища и шпангоуты топливного отсека выполнены из алюминиево-магниевого сплава.

Приборный отсек служит для размещения рамы, на верхний пояс которой устанавливается КА, а на боковые стержни устанавливаются приборы систем управления и измерений. На верхний шпангоут приборного отсека крепится головной обтекатель.

Общий вид приборного отсека РН / Фото: megaobuchalka.ru

Баки системы малой тяги (подвесные баки) являются емкостями компонентов топлива, необходимого для работы системы малой тяги (СМТ) на переходном участке траектории, а также для работы двигателя второй ступени при его повторном включении. Баки расположены под углом 45° к плоскостям стабилизации I-IV и II-III и включают два комплекта. Каждый комплект состоит из бака окислителя и бака горючего, соединенных между собой переходником.

РН «Космос-3М» (наименование «Космос-3М» впервые было заявлено в апреле 1994 года) - на сегодняшний день единственная из всех ракет семейства «Космос», которая в настоящее время используется для запусков космических аппаратов. Последний пуск ракеты «Космос-3М» состоялся 21 июля 2009 года, когда ракета вывела на орбиту малый космический аппарат «Стерх». Производство ракет-носителей «Космос-3М», работающих на ядовитом топливе, в России было прекращено. Планируется, что запас этих носителей, который составляет около десяти единиц, будет использован до 2012 года.

Подготовка к пуску РН типа «Космос» / Фото: www.kap-yar.ru

Подготовка к пуску РН типа «Космос» / Фото: www.kap-yar.ru

Ракета-носитель «Космос-3М» производится на ФГУП ПО «Полет» с 1968 года. С тех пор и до настоящего времени зарекомендовала себя в качестве самой надежной ракеты в своем классе. Коэффициент надежности составляет 0,97.

Подготовка к пуску РН типа «Космос» в МИК космодрома «Плесецк» / Фото: www.kap-yar.ru

РН «Космос-3М» обеспечивает одиночное и групповое выведение космических аппаратов на эллиптические и круговые орбиты высотой от 250 до 1700 км, при этом масса выводимой полезной нагрузки может составлять от 500 кг (высота орбиты 1700 км) до 1500 (высота орбиты 250 км).

С начала 1970-х годов произведено более 750 успешных пусков РН «Космос-3М». По программам международного сотрудничества произведены запуски более 25 космических аппаратов.

Подготовка РН «Космос-3М» к пуску с КА / Фото: www.khrunichev.ru

Космические программы с участием РН «Космос-3М»:

• отечественные программы: запуски КА систем "Парус", "Цикада", "Коспас-Сарсат" и др.
• программы международного сотрудничества : "Интеркосмос" - "Ariabhata", "Bhaskara-1", "Bhaskara-2", "Signe-3"

• 1995 год - FAISAT (США), ASTRID-1 (Швеция)
• 1996 год - UNAMSAT (Мексика)
• 1997 год - FAISAT-2V (США)
• 1998 год - ASTRID-2 (Швеция)
• 1999 год - ABRIXAS (Германия), MEGSAT (Италия)
• 2000 год - SNAP-1 (Великобритания), TSINGHUA-1 (Китай)
• 2000 год - CHAMP, BIRD-RUBIN (Германия), MITA (Италия)()
• 2006 год – SAR-Lupe (Германия)

• обеспечена возможность попутного запуска одного или двух малых КА, размещаемых на основном КА
• обеспечена возможность группового запуска нескольких малых КА, размещаемых на специальном адаптере, оснащенном поворотными платформами и системами отделения
• создан и успешно прошел летные испытания головной обтекатель РН с увеличенной зоной полезной нагрузки.

Последние запуски

• 11 сентября 2007 года состоялся пуск РН «Космос-3М», доставившей на орбиту российский военный спутник «Космос-2429».
• 27 марта 2008 года в 20:15 по московскому времени с космодрома Плесецк силами Космических войск и представителей ракетно-космической промышленности России произведён пуск ракеты-носителя «Космос-3М» с выводом на орбиту космического аппарата «SAR-Lupe».
• 27 апреля 2010 года в 05:05 по московскому времени с космодрома Плесецк состоялся пуск РН «Космос-3М», доставившей на орбиту российский военный спутник «Космос-2463».

Память

• Ракета-носитель «Космос» установлена на пьедестал:
• в Омске как монумент в честь 70-летия основания ПО "Полет"
• в Красноярске на площади Котельникова перед зданием Сибирского государственного аэрокосмического университета
• в Ленинградской области в учебном центре Военно-космической академии имени А. Ф. Можайского

Ракета-носитель "Космос-3М": 1 - обтекатель головной; 2 - отсек 2-й ступени, приборный; 3 - отсек 2-й ступени, топливный; 4 - блоки навесных баков; 5 - отсек 2-й ступени, хвостовой; 6 - переходник; 7 - РДТТ тормозной системы разделения ступеней; 8 - бак окислителя; 9 - отсек приборный; 10 - бак топлива; 11 - отсек хвостовой; 12 - стабилизатор; 13 - опора стартовая; 14 - ЖРД 1-й ступени. IV - швы заклепочные (заклепки с полусферической головкой); V - швы заклепочные (заклепки с потайной головкой); VI - швы сварные, сплошные; VII - швы сварные, точечные. / Изображение: lavandamd.ru

Тактико-технические характеристики Космос-3М

24 февраля текущего года космический грузовик «Прогресс-МС-05», запущенный с Байконура с помощью ракеты-носителя «Союз-У», пристыковался к Международной космической станции. Днем ранее на МКС произошла стыковка американского грузового корабля Dragon, запущенного с ракетой Falcon 9. Россия, США и Китай - главные мировые соперники в производстве и испытании ракет-носителей. Кто из них продвинулся в этом плане дальше всего?

УПУЩЕННОЕ ЛИДЕРСТВО

СССР был первым государством в мире, осуществившим в 1957 году запуск ракеты-носителя (Р-7, «Спутник»). За последние годы в России произошло несколько аварий космических грузовиков по причине тех или иных неисправностей в ракетах-носителях. Эксперты Роскосмоса считают, что у системных проблем в отечественном ракетостроении ряд причин: трудно управляемая кооперация предприятий, работающих «на космос», а также недостаток высококвалифицированных кадров. В прошлом году российскую ракетно-космическую отрасль обошли США и Китай - впервые за последние десятилетия наша страна осуществила рекордно малое количество космических запусков - 18 (у Америки был 21 запуск, у Китая - 20). Россия всегда была лидером - и в предыдущие годы по количеству космических запусков мы опережали США, КНР и страны ЕС. Во времена СССР в 1982 году их было выполнено и вовсе свыше 100! Затем эти показатели стали падать, но все равно до последнего времени отечественная ракетно-космическая отрасль «держала марку» на мировом уровне.

В прошлом году сравнительно небольшое количество запусков специалисты связывают с неудачами, касающимися работы двигателя ракеты-носителя «Протон-М» - обычно этот аппарат запускается до десятка и более раз в год, а в 2016 году было совершено всего 3 запуска.

КОГДА ПОЛЕТИТ «АНГАРА»?

По мнению академика РАК имени К. Э. Циолковского Александра Железнякова, российская космическая отрасль уже не вернется к прежнему количеству запусков, но в этом и нет необходимости: основные спутниковые группировки систем навигации и связи уже развернуты, и практической надобности в столь частых запусках ракет-носителей больше не существует. В связи с рядом аварий с участием «Протона», произошедших за последние годы, снизилось количество коммерческих пусков ракеты-носителя - часть прежних заказчиков она перестала интересовать.

Как считает Железняков, статус космической державы определяет не количество запущенных ракет, а число и назначение выведенных в космос космических аппаратов, с чем, уверен академик Российской академии космонавтики, у России дела обстоят неважно. Нашей стране принадлежит ничтожно малое количество научных спутников, и в космосе на данный момент не работает ни одна межпланетная станция, тогда как те же американцы за последние годы успешно осуществили несколько подобных миссий. Взять хотя бы Dawn, запущенный НАСА. С помощью этого космического аппарата научный мир получил массу уникальной информации о карликовой планете Церера и астероиде Веста - объектах главного астероидного пояса.

Тем не менее в планах Роскосмоса на 2016-2025 годы - испытание «Ангары» - ракетыносителя модульного типа, имеющей кислородно-керосиновые двигатели. Отдельные виды «Ангары» имеют грузоподъемность до 35 тонн. А также - создание нового типа ракеты-носителя, способной «потянуть» груз общей массой свыше 100 тонн, и другие не менее масштабные проекты, на которые планируется потратить свыше полутора миллиардов рублей.

Необходимо отметить, что и у Роскосмоса, и у американской частной компании Space X, посылавших космические грузовики к МКС, не все проходило гладко. В декабре прошлого года российский «Прогресс МС-04» потерпел аварию из-за проблем с двигателем третьей ступени ракеты-носителя. Американский грузовик должен был пристыковаться к МКС 22 февраля, но из-за неполадок в бортовом компьютере произошел временной сбой.

ОТ «ДЕЛЬТЫ» ДО «ФАЛЬКОНА»

В США разработаны два основных семейства ракет-носителей - Delta и Falcon. Первые запуски «Дельты» американцы начали осуществлять с 60-х годов прошлого века. На сегодня реализовано свыше 300 таких проектов, 95% которых проведены успешно. Разработкой серий Delta занимается совместное предприятие United Launch Alliance, которым напополам владеют крупнейшие корпорации «Боинг» и «Локхид Мартин». Компанией разработано порядка 20 серий «Дельты», две из которых, вторая и четвертая, используются и поныне. Так, последний запуск «Дельты-4» был осуществлен в конце прошлого года.

С 2002 года на американском рынке производства и запуска ракет-носителей действует частная компания Space X, основанная Илоном Маском, в прошлом основателем платежной системы PayPal. За это время Space X было произведено и испытано два типа ракет - Falcon 1 и Falcon 9, создан и также опробован на практике космический корабль Dragon.

Илон Маск изначально хотел производить именно многоразовые ракеты-носители, которые в перспективе помогли бы открыть пути к колонизации Марса. Этот энтузиаст рассчитывает, что первого человека на Марс их компания Space X доставит до 2026 года.

У Falcon 9 две ступени, компоненты топлива - керосин и жидкий кислород, используемый в качестве окислителя. Цифрой «9» обозначается число ЖРД - жидкостных ракетных двигателей Merlin, которые установлены на первой ступени «Фалькона».

Первые запуски Falcon 1 закончились авариями, не все удачно проходило с запусками и Falcon 9. Тем не менее в декабре 2015 года Space X была осуществлена первая в истории посадка первой ступени ракеты-носителя на Землю после вывода полезного груза на околоземную орбиту, а в апреле прошлого года ступень Falcon 9 успешно опустилась на морскую платформу. В начале текущего года компания Илона Маска намерена осуществить еще один запуск Falcon 9 «с возвратом».

В планах Space X помимо миссии на Марс - первая частная миссия на Луну, которую предполагается осуществить уже к концу текущего года; первая пилотируемая миссия на МКС, в которой также будет участвовать Falcon 9. В 2020 году компания собирается запустить первый беспилотник на Красную планету.

«ВЕЛИКИЙ ПОХОД» КИТАЯ

В Поднебесной на сегодня основная ракета-носитель - «Чанчжэн», что в переводе с китайского означает «Великий поход». Первое запуски ракет пилотных серий КНР начала осуществлять с 1970 года, на сегодня насчитывается несколько десятков таких успешно реализованных проектов. Разработано уже 11 серий «Чанчжэн».

Самой мощной китайской ракетой-носителем признана «Чанчжэн-5», успешно запущенная в конце прошлого года с космодрома Вэньчан, расположенного на острове Хайнань. В высоту ракета достигает почти 57 метров, основная ступень имеет диаметр 5 метров, «Чанчжэн-5» в состоянии выводить на орбиту Земли 25-тонный груз. Ободренные успехом, китайцы заявили всему миру, что в 2020 году намерены вывести на переходную орбиту нашей планеты и Марса специальный зонд, который будет исследовать Красную планету.

В рамках своей космической программы китайские ученые серьезно продвинулись в решении технических вопросов по функционированию ракет-носителей, в частности их двигателей.