На чем летает союз
Ракета Союз
Галерея РН Союз
| Разработчик | ОКБ 1, ЦСКБ Прогресс | |
| Статус | Эксплуатируются поздние модификации | |
| Первый полет | 1966 | |
| Произведено пусков | 32 (базовая РН Союз) | |
Союз (индекс УРВ РВСН – 11А511) – советская ракета-носитель среднего класса из семейства Р-7, разработанная в куйбышевскем филиале №3 ОКБ-1 (ныне, ЦСКБ Прогресс) в начале 1960-хх.
История ракеты Союз
История ракеты-носителя Союз началась с рождения прародителя всех советских пилотируемых ракет. В 1954 году Правительство СССР приняло постановление о разработке новой межконтинентальной баллистической ракеты 8К71 более известной под индексом Р-7.
Р-7 разрабатывалась в ОКБ-1 под руководством С.П. Королева. В создании ракеты участвовали десятки научных и производственных центров и тысячи лучших специалистов в стране.
Эскизный проект был готов в том же 1954 году. Ракета стартовой массой рекордных на то время 280 тонн и длиной 34,2 метра могла доставить боеголовку массой 5,4 тонны на расстояние 8240 километров.
В 1957 году начались летные испытания. Р-7 была уникальной для своего рода ракетой – революцией, наполненной огромным количеством инноваций во всех сферах. Революционность несла в себе множество сложностей: первый запуск был неудачным – пролетев 400 километров ракета загорелась и разрушилась. Следующие 2 пуска так же закончились авариями. Лишь четвертый пуск, осуществленный в конце августа 1957 года был успешным.
В 1959 году в связи с появлением первой в мире эффективной серийной межконтинентальной баллистической ракеты в СССР был сформирован новый вид войск – Ракетные войска стратегического назначения — РВСН. В Архангельской области возле поселка Плесецк был создан военный космодром, где на боевое дежурство были поставлены ракеты Р-7 с ядерными боеголовками. В 1960 году Р-7 была официально принята на вооружение.
Но истинные мотивы ОКБ-1 были не только военными и таились в мыслях его главного конструктора – наконец, Сергей Королев получил в свои руки инструмент для освоения давней мечты – Р-7 была путевкой в космос.
Именно ракета Р-7 4 октября 1957 года вывела на орбиту Земли «Спутник» — первый в истории искусственный космический объект. Знаменитый писк «Бип! Бип!» стал началом космической эры человечества.
В течение следующих нескольких лет ракета Р-7 оставалась в авангарде ракетостроения. Ракеты в разных модификациях доставляли в космос военные и разведывательные аппараты. Наконец, новейшая модификация Р-7 Восход 12 апреля 1961 года доставила на орбиту первый пилотируемый космический аппарат Восток с первым космонавтом Юрием Гагариным.
Союз
Успехи первых космических полетов были ошеломительными, но к середине 1960-хх стало ясно, что базовые ракеты Р-7, даже в модификациях Восток и Восход приближаются к пределу своих возможностей. Уже созданные корабли ракеты могли доставлять в космос спутники и пилотируемые корабли, но полезная нагрузка была ограничена и не позволяла проводить более сложные операции на орбитах и, тем более, летать дальше, в первую очередь к Луне на которую заглядывались и СССР и США.
Таким образом, возникла необходимость разработки новой модификации ракеты-носителя. Впоследствии эта модификация, созданная в 1966 году получила индекс 11А511 и наименование Союз, она использовалась для запуска пилотируемых космических кораблей типа Союз, а в дальнейшем и для грузовых транспортных кораблей типа Прогресс.
Союз создавался на базе лучшей на то время ракеты Восход, доставившей Гагарина в космос. Основным изменением подвергся блок 3-й ступени, которой был модернизирован с целью дальнейшего повышения энергетических характеристик ракеты-носителя.
К тому времени ОКБ-1 разрабатывало пилотируемый комплекс Союз для облёта Луны. Изначально, корабль должны были доставлять на орбиту ракеты Восход, но аппарат весил больше 6 тонн плюс системы спасения массой в 2 тонны – Восход с таким бы не справился, но должен был справиться ракета Союз.
Конструкция ракеты Союз
Ракета Союз является типичным представителем семейства Р-7 и легко узнаваем по четырём коническим боковым блокам первой ступени, а также характерному головному обтекателю с четырьмя прямоугольниками решетчатых стабилизаторов и специфической башне системы аварийного спасения на вершине.
Трёхступенчатая ракета-носитель «Союз» состоит из:
Первая ступень
Первая ступень состояла из четырёх конусообразных боковых блоков — ускорителей «Б», «В», «Г» и «Д» с автономными двигателями на каждом ускорителе. Боковые блоки при полёте ракеты-носителя упирались своими передними опорами в специальные кронштейны центрального блока. Сухая масса конструкции бокового блока составляла не более 3,75 т. В боковые блоки перед стартом заправляли 155—160 тонн топлива. Отделение ускорителей происходило примерно на 118 секунде после старта.
Маршевыми двигателями первой ступени были ракетные двигатели РД-107. Система была разработана в НПО Эгергомаш под руководством Валентина Глушко. Каждый двигатель имел четыре основные неподвижные и две поворотные рулевые камеры сгорания, закреплённых в шарнирных подвесах.
Вторая ступень
Вторая ступень – единый блок А, окруженный четырьмя блоками первой ступени включала в себя двигатели и топливо. Сухая масса конструкции бокового блока «А» составляла не более чем 6 т. В центральный блок перед стартом заправляли в общей сложности не более чем 90—95 тонн топлива.
Отделение второй ступени происходило примерно на 278 секунде после старта.
На второй ступени ракеты-носителя в качестве маршевого двигателя использовался жидкостной двигатель РД-108, также разработанный в НПО «Энергомаш». Двигатель состоял из четырёх неподвижных камер сгорания и четырёх поворотных камер.
Видео запуска ракеты-носителя Союз ТМА-11М с космодрома Байконур
Третья ступень
В качестве третьей ступени использовался модернизированный блок «И» от ракеты-носителя Восход.
Общая длина блока «И» третьей ступени составляла не более 6,745 м, а диаметр — не более 2,66 м. Общая масса составляла немного более 25 тонн.
В качестве двигателя на блоке третьей ступени использовался жидкостной ракетный двигатель РД-0110, разработанный в ОКБ-154 под руководством Семена Косберга.
Двигатель РД-0110 с турбонасосной подачей топлива, имел четыре основные неподвижные и четыре поворотные рулевые камеры сгорания, закреплённых в шарнирных подвесах.
Топливо
В качестве топлива ракета Союз использовала ракетный керосин и жидкий кислород.
Система аварийного спасения САС
Одним из главных новшеств ракеты Союз стала новая система спасения экипажа. САС запускалась за 15 минут до старта ракеты и оставалась в таком режиме вплоть до отделения в конце взлета. Система позволяла спасти экипаж в случае аварии ракеты как на стартовой площадке так и на любой стадии взлета.
Из-за особенностей конструкции космического корабля Союз САС в случае запуска должен был обеспечить отвод не только модуля экипажа, а всего корабля вместе с головным обтекателем. Для этого в расположенном над обтекателе блоке САС были установлены твердотопливные двигатели достаточной мощности.
Для сохранения устойчивости в полёте на ГО стали устанавливать четыре решетчатых стабилизатора. Такая схема отделяемого головного блока САС стала базовой для всех модификаций ракет серии «Союз» и кораблей «Союз» в будущем.
Модификации
Союз-Л – создавалась на базе ракеты Союз для проведения отработки лунной кабины ракетно-космического комплекса Н1-ЛЗ. Данная модификация отличалась увеличенным диаметром головного обтекателя. В 1970—1971 годах с космодрома Байконур было осуществлено 3 запуска.
Союз-М – модификация, созданная вывода на орбиту военно-исследовательского корабля Союз 7К-ВИ. После закрытия программ по военным модификациям корабля Союз, изготовленные ракеты были переоборудованы запуск разведывательных спутников Зенит-4МТ Орион. В 1971—1976 годах с космодрома Плесецк было осуществлено 8 успешных пусков.
Союз-У – созданный в 1973 году универсальная ракета с улучшенными характеристиками двигателей. Предназначалась для выведения на околоземную орбиту пилотируемых и грузовых космических кораблей, а также зарубежных космических аппаратов.Основная транспортная ракета СССР и России. Состоянием на 18 мая 2012 года было произведено общей сложностью 771 пуск ракеты-носителя данной модификации.
Союз-ФГ – ракета-носитель среднего класса, созданная на базе ракеты Союз-У. Отличается улучшенными характеристиками двигателей 1 и 2 ступеней. Являлась промежуточной моделью на этапе создания ракет семейства Союз-2.
Союз-2 — семейство трёхступенчатых ракет-носителей среднего класса, разработанное на базе ракет Союз-У путем глубокой модернизации.
Союз-СТ — семейство трёхступенчатых ракет-носителей среднего класса, созданных на базе РН Союз-2 для обеспечения коммерческих запусков с космодрома Куру.
Эксплуатация ракет Союз
Всего было произведено 32 запуска Союзов (один пуск аварийный и одна авария ракеты на стартовой позиции до пуска).
Первый пуск РН Союз состоялся 28 ноября 1966 года. На орбиту был выведен беспилотный Союз («Космос-133»).
Последний пуск состоялся 14 октября 1976 года, на орбиту был выведен транспортный корабль 7К-Т («Союз-23»).
Все запуски ракеты-носителя «Союз» производились с космодрома Байконур, со стартовых площадок № 1 и № 31, а с 1970 года только со стартовой площадки № 1.
Древнерусская ракета. Почему мы до сих пор летаем на « союзах»
« Как Россия может летать в космос на таком старье?» « Ракете „Союз“ уже более полувека, она едва ли не самая старая в мире из используемых!» В сетевых баталиях часто можно услышать подобное. А как на самом деле? Действительно ли « Союз» безнадёжно устарел и, если так, — почему его до сих пор не отправят на пенсию? WARHEAD.SU разобрался в ситуации.
« Как Россия может летать в космос на таком старье?» « Ракете „Союз“ уже более полувека, она едва ли не самая старая в мире из используемых!» В сетевых баталиях часто можно услышать подобное. А как на самом деле? Действительно ли « Союз» безнадёжно устарел и, если так, — почему его до сих пор не отправят на пенсию? WARHEAD.SU разобрался в ситуации.
На дворе двадцатые годы двадцать первого века. Мир ‘ title=>усиленно готовится к созданию первой полностью многоразовой ракеты, космонавтика стала чем-то обыденным — а Россия по-прежнему использует ракеты « Союз», впервые полетевшие в космос в ноябре 1966 года. А тут ещё и ‘ title=>Илон Маск добавил масла в огонь, сказав, что « Королёв перевернулся бы в гробу, если бы узнал, что мы до сих пор используем „Союз“».
И правда, как можно летать на ракете возрастом более полувека? И насколько устарел « Союз»?
Старый, но не бесполезный
А изменилась ли « самая древняя ракета» за полвека эксплуатации? Насколько похож нынешний « Союз» на те аппараты, что летали во времена Королёва и Гагарина?
Внешне похож — очень и очень. Всё та же трёхступенчатая схема с боковыми ускорителями.
Визуально отличить ракету от той, что летала в шестидесятых годах прошлого века, практически невозможно.
Тогда начинаем заглядывать внутрь. На первой и второй ступени стоят те же самые двигатели РД-107 и РД-108, но модернизированные, с литерой А. « Союзы» получили обновлённые двигатели с начала двухтысячных годов. Они более эффективны за счёт использования новых форсуночных головок, повышающих качество получаемой смеси « топливо-окислитель». Это даже привело к увеличению выводимой полезной нагрузки. Да, всего на триста килограммов. Это немного, но тоже приятно.
На третьей ступени и вовсе стоит новый двигатель РД-0124, похожий на предшественника РД-0110 только точками соединения да количеством камер. В остальном это полностью новый двигатель, у которого есть лишь один существенный минус, — он дороже. Поэтому в зависимости от задачи ракету могут комплектовать третьей ступенью либо с новым, либо со старым двигателем.
А вообще, насколько критично, что ракетные двигатели не менялись столько лет?
Согласитесь, вроде перспективная ракета, основная надежда лунной программы NASA — а двигатель для неё берут лишь немногим моложе, чем на « самом древнем» « Союзе».
Если же посмотреть системы управления нашей ракетой, то выяснится, что они претерпели гораздо бо́льшие изменения. На « Союзе-2.1» вместо двух аналоговых систем управления стоит одна новая, цифровая. За счёт её применения и повышения устойчивости ракеты в полёте появилась возможность использовать на грузовых версиях « Союза» второй серии увеличенные обтекатели. То есть, по сути, « Союз-2.1», несмотря на внешнее сходство с легендарным предком, уже во многом другая, гораздо более современная ракета.
Менять нельзя оставить
Что в итоге? Ракета работает, космонавтов на орбиту доставляет как часы. На случай ‘ title=>нештатных ситуаций есть система аварийного спасения.
Так что же, не надо ничего менять? Оставить всё как было?
На самом деле, сам форм-фактор « Союза» устарел. Да, речь идёт про трёхступенчатую схему с привычными « морковками» ускорителей в пакетной ( параллельной) компоновке.
Если сравнивать её с современными версиями ракет-носителей среднего класса, выполненными в продольной компоновке, то получится, что « Союз» будет проигрывать за счёт цены. Изготовление большего количества деталей и более сложная сборка в итоге выливаются в более высокую стоимость запуска.
Вот и получается, что, с одной стороны, « Союз» летать может — и спокойно. И рвать на себе волосы от стыда не стоит. А с другой — постепенно заменить его на ракету более современную всё же не помешает. Чем, впрочем, и занимается сейчас « Роскосмос», создавая « Союз-5». А насколько удачно у него это получится, покажет только время.
Ракете-носителю «Союз» исполнилось 50 лет
Современный вариант ракеты-носителя, «Союз 2.1а»
История «Союза» началась давно, не 50 лет назад, а несколько раньше. Начало было положено постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР, где говорилось о необходимости разработки межконтинентальной баллистической ракеты, способной нести термоядерный заряд на расстояние в 10 тысяч километров. Спустя несколько лет задача была выполнена, и ракета поступила на вооружение в специально созданные ракетные войска. А в 1959 году состоялся первый пуск двухступенчатой ракеты типа МБР Р-7А. Уже после того, как Юрий Гагарин слетал в космос, в СССР начали реализовать программу более длительных полетов. Проблема была в том, что ракета «Восход» не подходила для работы в подобном проекте. Эта ракета была также лишена системы аварийного спасения экипажа, которая могла бы выполнить спасительные для команды действия (отстрел отсека) в случае возникновения экстренной ситуации, угрожающей не только жизни пилотов, но и персонала на земле.
В итоге было принято решение по разработке новой ракеты-носителя среднего класса семейства Р-7. За разработку и изготовление отвечал куйбышевский Филиал №3 ОКБ-1. Разработкой руководили Дмитрий Павлович Козлов и Сергей Павлович Королев. Конструкция ракеты создавалась на основе ракет-носителей «Р-7А» и «Восход». Новая трехступенчатая ракета-носитель получила индекс 11А511 и наименование «Союз». Ее стали использовать для запуска грузовых кораблей типа «Прогресс» и пилотируемых космических кораблей типа «Союз». Первый запуск был осуществлен ровно 50 лет и 1 день назад, 28 ноября 1966 года.
Всего за период с 1966 по 1976 гг. с космодрома Байконур было проведено 32 пуска ракет-носителей 11А511. 30 запусков были успешными. На базе первой ракеты-носителя впоследствии было разработано три модификации: «Союз-Л» — для проведения отработки лунной кабины ракетно-космического комплекса Н1-ЛЗ; «Союз-М» — для вывода на околоземную орбиту разведывательных спутников специального назначения типа «Зенит-4МТ»; и, впоследствии, «Союз-У» — для выведения на околоземную орбиту космических кораблей типа «Союз» и «Прогресс». Плюс ко всему, использовался «Союз» для запуска множества космических аппаратов, как отечественного, так и зарубежного производства. Среди них — аппараты серий «Космос», «Ресурс-Ф», «Фотон», «Бион».
11А511 «Союз» рассматривался и в качестве ракеты-носителя, способной отправить пилотируемый корабль на облет Луны с экипажем из двух человек. Для этого планировалось использовать на околоземной орбите целый комплекс, состоящий из пилотируемого корабля «Союз-7А», ракетного разгонного блока «Союз-9К» и танкера-заправщика «Союз-11К». Все эти элементы системы планировалось выводить на орбиту при помощи ракеты-носителя среднего класса.
От исходной РН 11А57 «Восход» ракета-носитель 11А511 «Союз» отличалась модернизированным блоком третьей ступени, что повысило энергетические характеристики ракеты-носителя. Впоследствии были модернизированы и другие ступени. Внешне они не изменились, но их конструкция и возможности отличались от исходных. В числе прочих изменений можно отметить такие:
Длина ракеты-носителя составляет не более 50,67 м. Она зависит от типа запускаемого космического корабля. Что касается поперечного размера, то он измеряется по концевикам воздушных рулей. С учетом этого сечение составляет 10,3 м. Стартовая масса — не более 308 тонн, общая масса топлива составляет не более 274 тонн. Так называемая «сухая» масса ракеты-носителя с транспортными патронами и полезной нагрузкой — не более 34 тонн, зависит она, в первую очередь, от типа запускаемого космического корабля.
РН «Союз» может развивать суммарную тягу 413 тс на уровне моря и более чем 505 тс в вакууме. Состоит эта ракета из таких элементов:
Система аварийного спасения
Как уже говорилось выше, одной из основных задач, стоявших перед создателями новой ракеты-носителя, была разработка системы аварийного спасения экипажа. Она активировалась за 15 минут до старта ракеты-носителя и могла обеспечить спасение экипажа во время старта или во время полета, на любом его участке.
РН «Союз», в числе прочих задач, должна была выводить на околоземную орбиту космические корабли одноименной программы «Союз». Этот корабль состоял из трех отсеков. Первый отсек — орбитальный, затем приборно-агрегатный и спускаемый аппарат. Этот аппарат находился в самой середине корабля, силовой же элемент располагался внизу. По этой причине корабль приходилось уводить с ракеты в безопасное место целиком, вместе с с головным обтекателем.
Для осуществления этого замысла на створках головного обтекателя устанавливались твердотопливные ракетные двигатели разделения. Их задачей был увод головного блока с экипажем. На самой вершине модуля располагался двигатель небольшого размера, который должен был уводить головной обтекатель в сторону, сразу после срабатывания основного твердотопливного двигателя отделения. В свою очередь, твердотопливная двигательная установка САС представляет собой два многосопловых блока твердотопливных двигателей с четырьмя небольшими управляющими РДТТ.
Сам корабль соединялся с головным обтекателем тремя опорами, которые окружали спускаемый аппарат, упираясь в нижний шпангоут бытового отсека. Для того, чтобы корабль сохранял устойчивость в полете, на головном обтекателе стали устанавливать четыре решетчатых стабилизатора. Эта схема стала базовой для всей серии «Союзов».
Характеристики системы аварийного спасения «Союза»:
Еще одна модификация, «Союз-М», была создана для вывода на орбиту военно-исследовательского корабля Союз «7К-ВИ». Его разработкой занимались коллективы Куйбышевского филиала ЦКБЭМ и завода «Прогресс». При помощи этой модификации в космос были запущены восемь космических аппаратов специального назначения типа Зенит-4М «Орион». Эти пуски производились с космодрома Плесецк.
Очередная модификация «Союз-У» была разработана в 1970-1973 годах. Она, в первую очередь, предназначалась для выведения на околоземную орбиту пилотируемых и грузовых космических кораблей типа «Союз» и транспортных беспилотных кораблей «Прогресс». При помощи этой модификации в космос были выведены космические аппараты «Космос», «Ресурс-Ф», «Фотон», «Бион» и несколько зарубежных космических аппаратов. Главное отличие этой ракеты-носителя от оригинала — наличие двигателей первой и второй ступени с улучшенными энергетическими характеристиками. Эта модификация стала самой безопасной и востребованной. Ее запускали 771 раз.
РН «Союз-2» — модернизированный вариант «Союза-У», созданный в «ЦСКБ-Прогресс». Ракета-носитель способна вывести на низкую орбиту Земли от 2800 до 9200 кг в зависимости от точки запуска.
РН «Союз-СТ» представляет собой целое семейство ракет-носителей среднего класса, которые созданы на базе РН «Союз-2» специально для обеспечения коммерческих запусков с космодрома Куру. Главные отличия этой ракеты от базового варианта — модернизированная система управления, рассчитанная на прием телекоманд с ЦУП на прекращение полета. Кроме того, телеметрия здесь доработана и изменена специально для европейских наземных станций приема телеметрической информации.
В 2001 году был осуществлен запуск ракеты-носителя «Союз-ФГ». За 15 лет проведено 48 пусков по пилотируемой программе и 10 пусковых кампаний с коммерческой нагрузкой.
Проблемные ситуации
Их было немного, всего две. Первый инцидент произошел 14 декабря 1966 года, когда при подготовке пуска не сработал пирозапал. Тогда автоматическая система управления отменила запуск, и ракета осталась на старте. Персонал космодрома начал выполнять процедуры по сливу топлива. Но спустя 27 минут после отмены пуска сработала система аварийного спасения корабля. Впоследствии выяснилось, что она оставалась активной все это время. Из-за вращения Земли датчики зафиксировали угловое отклонение космического корабля, и началась работа аварийной системы.
После этого в оставшейся части ракеты-носителя начался пожар из-за того, что загорелся теплоноситель, выливавшийся из трубопроводов. После отделения головной части трубопроводы лишились обратных клапанов. Последовал ряд взрывов, которые повредили оборудование. К счастью, большинство людей покинули опасную зону. В дыму задохнулся один человек, и еще двое погибли на следующий день от полученных травм.
Второй инцидент случился 5 апреля 1975 года. Тогда при выведении корабля на орбиту произошёл сбой и автоматика «решила» выполнить отделение корабля от носителя. Разделение произошло на высоте около 150 километров над поверхностью Земли. Спускаемый аппарат корабля сел рядом с Горно-Алтайском на склоне горы. Система покатилась по склону вниз и остановилась только благодаря тому, что космонавты не отстрелили парашют. Он зацепился за дерево, росшее на самом краю пропасти. Экипаж спасли, никто не погиб.
Что сейчас?
Ракета-носитель «Союз» претерпела 10 модификаций. Сейчас ракеты-носители «Союз-У» используют для запуска транспортных грузовых кораблей. Причем новые ракеты этой модификации не используют. 1 декабря этого года будет запущена ракета-носитель модификации «Союз-У» с ТГК «Прогресс МС-04».
Стоит выделить развитие «Союз-2.1а», разработка которого началась ещё в тяжёлые для отечественной аэро-космической отрасли 1990-е годы. Энергетические возможности этого аппарата выросли, плюс специалистам удалось улучшить точность выведения космического аппарата на орбиту. Кроме того, автоматизирован процесс испытаний и предстартовой подготовки ракет. На модернизированном «Союзе» были установлены двигатели с улучшенными форсуночными головками, как на первой, так и на второй ступенях, плюс внедрена новая система телеизмерений. Компоненты ракетного топлива маршевых двигательных установок РН — жидкий кислород и керосин (Т-1).
Всего было осуществлено 1020 стартов «Союзов» разных модификаций. Для запуска «Союзов» созданы семь стартовых площадок, из которых три размещаются в Плесецке, две — на Байконуре, одна в Гвианском космическом центре, одна на космодроме Восточный.
На 28 ноября 2016 года состоялось 23 пуска «Союз-2-1а» и 21 пуск «Союза-2-1б».