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:

• облегчена бортовая кабельная сеть систем управления и телеметрии;
• телеметрическая система на боковом и центральном блоках заменена новой системой, установленной на блоке «А»;
• снижено наклонение орбиты космического корабля к плоскости экватора с 64,8° до 51,5°;
• повышена прочность некоторых силовых элементов первой ступени, так как при новой циклограмме их отделение предусматривалось при повышенном скоростном напоре;
• из-за разброса параметров, двигатели 8Д727 (РД-108) для блока «А» подбирались индивидуально (удельная тяга — не менее 252 секунд на уровне моря);
• уменьшена длина блока «И», облегчена его кабельная сеть;
• модернизирована система управления третьей ступени.

Сама ракета-носитель «Союз» внешне отличается от других ракет-носителей. В первую очередь, коническими блоками первой ступени и головным обтекателем с четырьмя прямоугольниками решетчатых стабилизаторов. Также выделяется и система аварийного спасения на вершине ракеты.

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:

• первой ступени, которая состоит из четырёх стартовых ускорителей — блоков «Б», «В», «Г» и «Д»;
• второй ступени, которая состоит из центрального блока «А»;
• третьей ступени — блок «И»;
• адаптера полезного груза, головного обтекателя и системы аварийного спасения экипажа.

Ракета-носитель 11А511 «Союз» позволяет выводить на низкую околоземную орбиту полезные нагрузки массой до 7,1 тонн. В конструкции ракеты использованы доработанные двигатели двухступенчатой МБР Р-7А и трёхступенчатой ракеты-носителя среднего класса «Восход».

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»:

• Длина — 19,825 м;
• Максимальный диаметр — 3 м;
• Масса с полезным грузом (Союз 7К-ОК) — 8,51 т;
• Масса полезного груза (Союз 7К-ОК) — 6,56 т;
• Время сброса двигательных установок САС — Т + 157 секунд;
• Время сброса головного обтекателя — Т + 161 секунда.
• Масса САС: 1,95 т

У ракеты-носителя «Союз» было несколько модификаций. В частности, на базе 11А511 «Союз» было разработано две модификации: «Союз-Л» и «Союз-М». РН «Союз-Л» отличалась несколько необычной формой головного обтекателя. С этой ракетой-носителем было осуществлено три пуска. На борту находились космические аппараты «Космос-379», «Космос-398» и «Космос-434».

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 спу��тя 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».