В сентябре - октябре 1959 года ракетам-носителями «Восток» были запущены станции «Луна-1», «Луна-2» и «Луна-3», сфотографировавшая обратную сторону Луны. Основные характеристики РН «Восток» приведены в таблице.
 |
1 - Отделение первой ступени |
СХЕМА ПОЛЕТА РН "Восток" и КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ "Восток" |
12 апреля 1961 года ракетой-носителем "Восток" на орбиту ИСЗ был выведен пилотируемый космический корабль "Восток" с первым космонавтом Земли, гражданином СССР Ю.А. Гагариным. Ракета-носитель "Восток" стала первой космической ракетой-носителем для пилотируемых полетов. первый космический кафандр разработан на заводе № 918 (Главный конструктор - С. М. Алексеев). Первый пуск «Востока-2» был осуществлен 1 июня 1962 года. С его помощью запускались космические корабли серии «Восток». Всего было проведено 47 пусков РН «Восток-2», из них 43 успешных. После некоторой модернизации РН «Восток-2М» успешно эксплуатировалась ВКС до 29 августа 1991 года, когда на орбиту был выведен индийский спутник ИРС-1В. Всего было проведено 94 пусков этой РН, из них 92 успешных.
ТРЕХСТУПЕНЧАТАЯ РАКЕТА-НОСИТЕЛЬ «ВОСХОД»
Ракета-носитель «Восход» была впервые запущена 16 ноября 1963 года. Основные отличия у новой ракеты состояли в третьей ступени. В качестве ее использовался вновь разработанный блок «И», который был существенно мощнее, чем применявшийся ранее на «Востоках» блок «Е». С помощью данной РН были выведены на околоземную орбиту космические корабли серии «Восход». Но наиболее широко эта РН использовалась для запусков ИСЗ серии «Зенит». Ракете-носителю «Восход» присвоен индекс 11А57.
РАКЕТА-НОСИТЕЛЬ "ВОСХОД" |
12 октября 1964 года произведен запуск РН 11А57 с многоместным космическим кораблем «Восход» с космонавтами В. М. Комаровым, К. П. Феоктистовым и Б. Б. Егоровым. 18 марта 1965 года на орбиту был выведен космический корабль «Восход-2» с космонавтами П. А. Беляевым и А А. Леоновым. В процессе полета корабля «Восход-2» космонавтом А. А. Леоновым был осуществлен выход в космос. Всего за период эксплуатации ракеты-носителя «Восход» с 1963 по 1976 гг. произведено 299 пусков, из них 285 успешных.
ЧЕТЫРЕХСТУПЕНЧАТАЯ РАКЕТА-НОСИТЕЛЬ «МОЛНИЯ»
В 1958-1960 гг. коллективом ОКБ-1 на базе ракеты "Восход" была разработана четырехступенчатая РН "Молния" (8К78) с разгонным блоком «Л» и блоком «И» в качестве третьей ступени. «Молния» предназначена для выведения космических объектов к Луне, планетам Солнечной системы, а также спутников связи «Молния». За 1960-1967 гг. ракетой-носителем 8К78 был обеспечен вывод на орбиты полета к Луне и планетам Солнечной системы АМС «Венера-1», «Марс-1», «Зонд-1», «Зонд-2», «Зонд-3» и АМС «Луна-4» - «Луна-14». Тем самым было положено начало планомерному изучению Солнечной системы.
| Название | ЖРД | Компоненты топлива | Тяга, кН | Удельный импульс, Н с/кг | Давление в камере, МПа | Время работы, с | Год первого запуска | Используется на РН |
| Блок «Е» | РД-0109 | Кислород/ керосин | 55 | 3260 | 5,0 | 430 | 1959 | «Восток» |
| Блок «Л» | 11ДЗЗ | Кислород/ керосин | 69 | 3400 | 5,45 | 250 | 1965 | «Молния-М» |
| Блок «Д», «ДМ» | РД-58М | Кислород/ керосин | 85 | 3538 | 7,94 | 720 | 1967/1976 | «Протон-К», «Зенит-3» |
| «С5М» | Д-25 | АТ/НДМГ | 81,8 | 3110 | 9,0 | 118 | 1977 | «Циклон-3» |
| «БризКМ» | АТ/НДМГ | 19,6 | 3193 | - | 25 | 1998 | «Рокот» | |
| «Бриз-М» | «Протон-М» | |||||||
| «Фрегат» | С5-92 | АТ/НДМГ | 19,6 | 3208 | - | 20 | 2000 | «Союз-2» |
| КВРБ | РД-56 | Кислород/ водород | 73,9 | 4306 | 5,9 | 1000 | «Протон-М», «Ангара» | |
ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ РАЗГОННЫЕ БЛОКИ |
||||||||
Филиалом ОКБ-1 в 1965 г. была проведена модернизация ракеты-носителя «Молния». Основные изменения заключались в повышении характеристик системы управления и повышении энергетики ДУ центрального блока. Первый пуск модернизированной ракеты-носителя 8К78М был проведен в 1965 г. с космическим аппаратом «Луна-7». Первый космический аппарат, совершивший мягкую посадку на поверхность Луны «Луна-9» был запущен 31 января 1966 года. Были получены первые фотографии поверхности Луны. Впоследствии исследования Луны и других планет с помощью ракеты-носителя 8К78М были продолжены. В период с 1966 по 1972 гг. на траекторию полета к Венере было запущено 5 АМС «Венера». Однако основное количество запусков РН 8К78М было связано с выводом на орбиты спутников связи типа «Молния». С начала эксплуатации (1965 г.) по 01 июля 2000 года проведено 268 пусков ракет-носителей 8К78М, из них 267 успешных. Эксплуатация 8К78М продолжается.
 |
РАКЕТА-НОСИТЕЛЬ "МОЛНИЯ" |
 |
1 - Пирошашка пусковая; |
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ДВИГАТЕЛЯ 11ДЗЗ |
РАЗГОННЫЙ БЛОК "Л" |
1 - Форма КА; |
 |
РАЗГОННЫЙ БЛОК «Л». Блок «Л» с кислородно-керосиновым двигателем 11ДЗЗ был разработан ОКБ-1 в 1960 г. и явился первым в мире разгонным блоком с криогенной жидкостной двигательной установкой, запускающейся в условиях невесомости после часового полета по промежуточной орбите ИСЗ. В 1965 г. ОКБ-1 передало изготовление и эксплуатацию блока «Л» НПО им. С. А. Лавочкина (сохранив за собой изготовление двигателя 11ДЗЗ). Блок «Л» создавался для реализации в составе РН «Молния» полетов к Луне, Венере, Марсу, и такие полеты были осуществлены: «Марс-1» в 1962 г.; «Венера-1» - «Венера-8» с 1961 по 1972 гг.; «Луна-4» - «Луна-14» с 1963 по 1968 гг. В течение длительного времени блок используется для выведения на высокую эллиптическую орбиту (h = 700 км, Н = 4000 км) КА типа «Молния», «Прогноз».
Двигатель крепится на блоке «Л» с помощью рамы и имеет возможность поворота относительно двух взаимно-перпендикулярных осей, лежащих в плоскостях тангажа и рыскания. В плоскости крена стабилизация ГБ осуществляется с помощью отдельных сопел. Для управления РБ на пассивном участке полета используется сжатый газ. В качестве исполнительных органов применены сопловые блоки. Система управления блока «Л» автономная, инерциальная.
Создатели ракеты Р-7, входившие в Совет главных конструкторов
Они руководили своими самостоятельными производственными коллективами, создавашими необходимое оборудование для производства ракет и космической техники. Совет главных кострукторов был создан С.П. Королёвым для координации деятельности предприятий и решения сложных оперативных вопросов производства ракетно-космической техники. В этом Совете главных за С.П. Королевым утвердилась приставка "Главный (с большой буквы) конструктор". Портреты расположены в том порядке, как на фото
 |
 |
 |
 |
 |
Богомолов А.Ф. |
Рязанский М.С. |
Пилюгин Н.А. |
Королёв С.П. |
Глушко В.П. |
 |
 |
|||
Бармин В.П. |
Кузнецов В.И. |
(1913-2009) и возглавлявшийся им коллектив сотрудников ОКБ МЭИ (Московский энергетический институт) является создателем средств радиотелеметрии и траекторных измерений, обеспечивших разработку и испытания первых баллистических ракет, межконтинентальных ракет, запуск первых искусственных спутников Земли, проведения научных экспериментов в космосе. Действительный член АН СССР по Отделению общей и прикладной физики (радиофизика и радиотехника) с 1 июля 1966 года, академик по Отделению общей физики и астрономии (астрономия) с 26 декабря 1984 года.
(1909-1987). Под его непосредственным руководством были проведены работы по созданию систем радиоуправления ракетным вооружением различного типа, в том числе баллистических ракет дальнего действия, радиотехнических систем космической связи и управления космическими аппаратами оборонного, народнохозяйственного и научного назначения, включая системы космической навигации, наблюдения, радиотехнических систем дальней космической связи, обеспечивших достижения мирового уровня по изучению Луны, Венеры и Марса. Большой вклад был сделан в радиотехническое обеспечение пилотируемых космических полётов.
Доктор технических наук (1958), в этом же году избирается членом-корреспондентом Академии наук СССР.
(1908-1982). Под его руководством разработаны системы управления (СУ) многих ракетных и ракетно-космических комплексов и автоматических межпланетных станций; создана теория проектирования прецизионных СУ летательных аппаратов; разработаны методы анализа и синтеза сложных надежно функционирующих даже при единичных отказах ряда элементов сложных динамических систем, получившие широкое распространение в практике проектирования СУ; созданы научная методология экспериментальной наземной отработки приборов, подсистем и СУ в целом и испытательные комплексы для этой цели. На научной основе получила развитие методология сбора, обработки и анализа измерительной информации при испытаниях систем управления в обеспечение оценок правильности функционирования СУ, соответствия режимов ее работы заданным документацией, опытно-теоретических оценок точностных характеристик СУ, полученных с использованием моделей инструментальных погрешностей комплекса командных приборов исходя из априорных оценок ошибок управления и характеристик ее надежности.
Академик АН СССР (1966; член-корреспондент 1958).
(12.01.1907/30.12.1906 - 14.01.1966). Основоположник практической космонавтики. Это выдающийся конструктор и организатор работ по созданию ракетно-космической техники в СССР. Он по праву считается первопроходцем многих основных направлений развития отечественного ракетного вооружения и ракетно-космической техники, обеспечившей стратегический паритет и сделавшей наше государство передовой ракетно-космической державой. Ракета Р-7 — главное детище его жизни. Академик (1958).
(1908-1989). Основоположник отечественного ракетного двигателестроения, пионер и творец отечественной ракетно-космической техники. Конструктор первого в мире электротермического ракетного двигателя (1928-1933), первых советских жидкостных ракетных двигателей ОРМ (опытный ракетный мотор) (1930-1931), семейства ракет РЛА (ракетные летательные аппараты) на жидком топливе (1932-1933), мощных жидкостных ракетных двигателей, установленных практически на всех отечественных ракетах, летавших до настоящего времени в космос. Двигатели В.П. Глушко вывели на орбиту первые и последующие спутники Земли, космические корабли с космонавтами, а также обеспечили полёты к Луне и планетам Солнечной системы. Под руководством В.П. Глушко была создана уникальная многоразовая космическая система “Энергия-Буран”, базовый блок долговременной орбитальной станции “Мир” и т.д. Академик (1958).
(1909-1993). Начиная с 1947 года, под руководством В.П. Бармина в короткие сроки были разработаны стартовые комплексы для подготовки и пуска баллистических ракет конструкции С.П. Королева: Р-1, Р-2 (1948-1952 гг.), Р-11, Р-5 и первой стратегической ракеты с ядерным боезарядом Р-5М.
В 1957 году были завершены работы над стартовым комплексом первой в мире межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, которая вывела на орбиту Земли первый искусственный спутник Земли и первого космонавта планеты Ю.А. Гагарина.
В.П. Бармин вместе со своим коллективом внес огромный вклад в дело создания ракетно-ядерного щита Родины. В 1960-х годах в ГСКБ "Спецмаш" создают шахтные стартовые комплексы для боевых ракет Р-12, Р-14, Р-9А, УР-100.
Под руководством Бармина были разработаны и созданы уникальные стартовые комплексы для ракетоносителей УР-500 ("Протон") и многоразовой ракетно-космической системы "Энергия-Буран". Академик РАН (1991)
(1913-1991). 13 мая 1946 года он был назначен руководителем только что созданного НИИ-10, которому было поручено заниматься гироскопами. С нуля пришлось разрабатывать теорию гироскопов. Все, что создавалось в ракетной и космической технике, тесно связано с его именем. Начиная с Р-1, его приборы стоят на всех ракетах, на космических кораблях, на межпланетных станциях. Они раскручиваются еще на Земле и работают до конца полета. Опубликовал множество трудов по системам инерциальной навигации и автономного управления. Академик АН СССР (1968).
В узком кругу друзей его называли «Витя-крошка» — он был самым высоким из всех Главных.
1 - головной обтекатель; 2 - вырез под люк катапультного кресла; 3 - КК «Восток»; 4 - третья ступень (блок Е); |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Схема ракеты-носителя Р-7
|
Примечание:
Эффективность РД, как и эффективность топлива измеряется его удельным импульсом
– отношением силы тяги к расходу рабочего тела. |
3D-модель
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В период запусков советских космических кораблей (КК) «Восток» эту РН в прессе называли «мощной многоступенчатой ракетой-носителем», или «космической многоступенчатой ракетой». Свое имя она неожиданно приобрела в 1967 г., когда впервые была продемонстрирована миру на авиасалоне в Ле-Бурже, во Франции. Именно тогда на ее борту появилось слово «Восток».
Трехступенчатая РН 8К72К «Восток» — первый носитель пилотируемых космических кораблей. Ее создали в ОКБ-1 в 1959-60 гг. на базе двухступенчатой межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) Р-7 (8К71) с добавлением 3-й ступени от РН 8К72, запускавшей к Луне первые автоматические станции. Оказалось, что эта лунная ракета — с некоторыми доработками может вывести на орбиту КК массой 4.5 т.
Стыковка бокового (слева вид на сопла РД-107 ) и центрального блоков (вид на сопла РД-108 )
фото из книги В.П. Порошков "Ракетно-космический подвиг Байконура", 2007
РН «Восток» повторяла конструктивно-компоновочную схему предыдущих вариантов Р-7. Эта схема остается неизменной и для всех современных «семерок» (как часто называют РН типа Р-7), таких как «Союз-У» или «Молния-М». Блоки первых двух ступеней соединялись параллельно, в «пакет», состоящий из четырех одинаковых боковых блоков (Б, В, Г и Д) 1-й ступени, которые окружали центральной блок (А) 2-й ступени. При старте двигательные установки (ДУ) всех блоков включались одновременно. Боковые блоки сбрасывались после 118-120 сек полета, а центральный блок 2-й ступени продолжал работать еще в течение 180-190 сек. Третья ступень (блок Е) устанавливалась на вторую последовательно, и ее ДУ включалась в конце работы 2-й ступени.
В состав бокового блока входили:
- верхний опорный и переходной конусы;
- конические баки окислителя и горючего;
- межбаковый отсек;
- силовое кольцо и цилиндрический хвостовой отсек.
Опорный конус со сферическим оголовком в вершине служил для стыковки бокового и центрального блоков. Оголовки упирались в кронштейны силового пояса центрального блока, передавая ему усилия, создаваемые тягой ДУ боковых блоков. Топливные баки всех блоков являлись несущими, т.е. их стенки выполняли и роль корпуса. В них создавалось избыточное давление, наддув, который производился азотом, хранившимся в жидком состоянии в торовом баке отсека вспомогательных компонентов. В этом же отсеке располагался то-ровый бак еще одного вспомогательного компонента - перекиси водорода, которая служила для привода турбонасосного агрегата (ТНА), подающего топливо в камеры сгорания двигателей. К силовому кольцу, соединявшему отсек торовых баков с хвостовым, крепилась рама жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) и узлы нижнего соединения боковых блоков с центральным.
В хвостовом отсеке бокового блока был установлен ЖРД 8Д74 (РД-107). Двигатель РД-107 имел четыре основные неподвижные камеры сгорания и две поворотные рулевые камеры для управления полетом ракеты. Если во время полета тяга ЖРД одного из блоков падала более чем на 25%, происходил самопроизвольный отрыв дефектного бокового блока от «пакета». Две такие аварии произошли до первого пилотируемого полета — 16 апреля 1960 г. при пуске АМС к Луне и 28 июля 1960 г. при пуске корабля-спутника 1К №1.
Центральный блок включал:
- приборный отсек с переходной фермой;
- бак окислителя с силовым опорным поясом;
- цилиндрический бак горючего;
- отсек вспомогательных компонентов;
- хвостовой отсек.
Переходная ферма на вершине блока А служила для установки на нем 3-й ступени и обеспечивала выход газов стартующей ДУ этой ступени при «горячем» разделении со 2-й ступенью. Рама опиралась на приборный отсек (ПО), разделенный на секции фанерными перегородками. В секциях ПО располагались блоки инерциальной системы управления (СУ), радиосистемы, приборы автоматики и т.п. Эти фанерные перегородки сохранились и в ПО современных РН семейства Р-7. Верх ПО был закрыт отражателем с жаростойким покрытием, предохранявшим отсек от газов работающей ДУ блока Е.
(1908-1971) советский конструктор, специалист в области ракетных двигателей. В 1950-52 под его руководством впервые в СССР были созданы газогенераторы (ГГ), работавшие на двухкомпонентном ракетном топливе с большим избытком горючего или окислителя. ГГ такого типа нашли применение в вытеснительных системах подачи топлива (жидкостном аккумуляторе давления), для привода турбин ТНА (турбонасосные агрегаты) и наддува топливных баков, а также в РД замкнутых схем, предложенных Исаевым.
В 1950 на головке камеры ЖРД по предложению Исаева впервые начали применять антипульсационные перегородки, позволившие во многих случаях устранить высокочастотные колебания давления в камере. В 1957 Исаев применил неразъемные (сварные) соединения агрегатов двигателя, завершив эту работу созданием первого цельносварного ЖРД. Под руководством Исаева созданы ЖРД и ДУ для ракетной и космической техники, в том числе для КК "Восток", "Восход" и "Союз", КА серий "Луна", "Марс", "Венера", "Зонд", "Молния", "Полет", "Космос", орбитальных станций "Салют" и др. Доктор технических наук (1959)/
Для КС "Восток" А.М. Исаевым была создана тормозная двигательная установка (ТДУ).
В центральной части бака окислителя располагался силовой пояс. Он являлся (и является сейчас) основным элементом блока А, воспринимающим усилия от работающих ДУ блоков 1-й ступени, и он же удерживает всю РН на стартовой позиции. Четыре откидывающиеся опоры стартового комплекса (который часто называют «тюльпаном»), «упираясь» в «карманы» опорных конусов боковых блоков, фактически «подвешивают» РН за этот пояс на стартовой позиции. Бак окислителя и бак горючего центрального блока транспортируются с завода на космодром раздельно и собираются в единый блок уже в здании монтажно-испытательного корпуса (МИК).
В хвостовом отсеке центрального блока был установлен ЖРД 8Д75 (РД-108). По конструкции он аналогичен РД-107 бокового блока, но имел четыре рулевые камеры, а также некоторые отличия в параметрах и элементах автоматики. РД-108 и РД-107 работали на жидком кислороде и керосине. Они были разработаны в ОКБ-456 главного конструктора В.П. Глушко (ныне ОАО «НПО «Энергомаш» им. академика В.П. Глушко»).
Состав блока 3-й ступени:
- переходной отсек;
- торовые баки окислителя и горючего;
- межбаковый отсек;
- двигательный отсек.
ракетный двигатель
РД-0109
На верхнем шпангоуте переходного отсека 3-й ступени, блока Е, устанавливался КК «Восток» и головной обтекатель (ГО). Третья ступень имела собственную СУ, которая размещалась в межбаковом отсеке. Там же размещались элементы системы телеметрии, энергоснабжения и автоматики. В центральном отверстии торового бака горючего располагался ЖРД блока Е.
Головной обтекатель, состоявший из двух частей, защищал КК от напора воздуха при прохождении плотных слоев атмосферы и сбрасывался сразу после 150-й секунды полета. ГО имел сбоку округлый проем поперечником 1.8 м для посадки космонавта в корабль, который служил также для его катапультирования при возникновении аварийной ситуации на старте или в полете. Интересно, что концепция системы аварийного спасения менялась дважды по ходу проектирования РН и КК. При аварии РН со 150 по 700-ю сек полета предусматривалось аварийное выключение ДУ, отделение СА и приземление его в штатном режиме. При аварии непосредственно перед выходом на орбиту, после 700-й сек полета, предусматривалось отделение всего корабля с последующим аварийным разделением отсеков и приземлением СА в штатном режиме, однако перегрузки при этом могли достигать 21 g. Затем было принято решение: при аварии до 150-й сек полета аварийно сбрасывать обтекатель и отделять СА с последующим катапультированием космонавта. Однако практически было ясно, что срабатывание парашютной системы с полным раскрытием парашюта возможно только после 40-й секунды полета, когда появлялся необходимый запас высоты. Наконец, при разработке корабля ЗКА приняли решение упростить систему спасения - высоту катапультирования космонавта ограничили всего 4 км (примерно 30-я секунда полета), а при аварии 1 -й ступени на большей высоте отключалась ДУ, сбрасывался ГО, отделялся СА и космонавт катапультировался по штатной схеме. Это означало, что в случае аварии РН на высоте ниже 4 км шанса на спасение у космонавта практически не было. В 1960-1963 гг. РН 8К72К «Восток» стартовала 15 раз, в т.ч. с беспилотными кораблями-спутниками 7 раз, с пилотируемыми кораблями «Восток» 6 раз и 2 раза — с автоматическими спутниками-разведчиками «Зенит-2». Все пилотируемые пуски РН «Восток» были успешными, но авариями закончились три попытки запуска РН «Восток» с беспилотными аппаратами: две — с кораблями-спутниками и одна — со спутником «Зенит-2». |
Первый полет человека в космос стал настоящим прорывом, подтвердив высокий научный и технический уровень СССР и ускорив развитие космической программы в США. Между тем, этому успеху предшествовала трудная работа над созданием межконтинентальных баллистических ракет, прародительницей которых стала разработанная в нацистской Германии "Фау-2".
Сделано в Германии
"Фау-2", известная также как V-2, Vergeltungswaffe-2, A-4, Aggregat-4 и "Оружие возмездия", была создана в нацистской Германии в начале 1940-х годов под руководством конструктора Вернера фон Брауна. Это была первая в мире баллистическая ракета. "Фау-2" поступила на вооружение вермахта в конце Второй мировой войны и использовалась преимущественно для нанесения ударов по городам Великобритании.
Макет ракеты "Фау-2" и картинкой из фильма "Девушка на луне". Фото пользователя Raboe001 с сайта wikipedia.org
Немецкая ракета была одноступенчатой с жидкостным двигателем. Старт V-2 осуществлялся вертикально, а навигация на активном участке траектории осуществлялось автоматической гироскопической системой управления, в состав которой входили программные механизмы и приборы для измерения скорости. Немецкая баллистическая ракета была способна поражать объекты противника на расстоянии до 320 километров, а максимальная скорость полета V-2 достигала 1,7 тысячи метров в секунду. Боеголовка "Фау-2" оснащалась 800 килограммами аммотола.
Немецкие ракеты обладали малой точностью и были ненадежными, применялись в основном для запугивания мирного населения и заметного военного значения не имели. В общей сложности за время Второй мировой войны Германия произвела свыше 3,2 тысячи запусков "Фау-2". От этого оружия погибли около трех тысяч человек, преимущественно из числа мирного населения. Основным же достижением немецкой ракеты была высота ее траектории, достигавшая ста километров.
"Фау-2" является первой в мире ракетой, совершившей суборбитальный космический полет. По окончании Второй мировой войны образцы V-2 попали в руки победителей, которые на ее основе начали разрабатывать собственные баллистические ракеты. Программы, основанные на опыте "Фау-2", вели США и СССР, а позже и Китай. В частности, советские баллистические ракеты Р-1 и Р-2, созданные Сергеем Королевым, в конце 1940-х годов базировались именно на конструкции "Фау-2".
Опыт этих первых советских баллистических ракет в дальнейшем был учтен при создании более совершенных межконтинентальных Р-7, надежность и мощность которых были настолько велики, что их стали использовать не только в военной, но и космической программе. Справедливости ради стоит отметить, что фактически СССР своей космической программой обязан самой первой "Фау-2", выпущенной в Германии, с картинкой из фильма 1929 года "Женщина на Луне", нарисованной на фюзеляже.
Межконтинентальное семейство
В 1950 году Совет Министров СССР принял постановление, в рамках которого начались научно-исследовательские работы в области создания баллистических ракет с дальностью полета в пять-десять тысяч километров. Изначально в программе участвовали больше десяти различных конструкторских бюро. В 1954 году работы по созданию межконтинентальной баллистической ракеты были поручены Центральному конструкторскому бюро №1 под руководством Сергея Королева.
К началу 1957 года ракета, получившая обозначение Р-7, а также испытательный комплекс для нее в районе поселка Тюра-Там были готовы, и начались испытания. Первый запуск Р-7, состоявшийся 15 мая 1957 года, оказался неудачным - вскоре после получения команды на запуск в хвостовом отсеке ракеты возник пожар, и ракета взорвалась. Повторные испытания состоялись 12 июля 1957 года и также были неудачными - баллистическая ракета отклонилась от заданной траектории и была уничтожена. Первая серия испытания была признана полностью проваленной, а в ходе расследований были выявлены конструктивные недостатки Р-7.
Следует отметить, что неполадки были устранены довольно быстро. Уже 21 августа 1957 года был произведен успешный запуск Р-7, а 4 октября и 3 ноября этого же года ракета уже была использована для запуска первых искусственных спутников Земли.
Р-7 была жидкостной двухступенчатой ракетой. Первая ступень представляла собой четыре конических боковых блока длиной 19 метров и наибольшим диаметром три метра. Они располагались симметрично вокруг центрального блока, второй ступени. На каждом блоке первой ступени были установлены двигатели РД-107, созданные ОКБ-456 под руководством академика Валентина Глушко. Каждый двигатель имел шесть камер сгорания, две из которых использовались как рулевые. РД-107 работал на смеси жидкого кислорода и керосина.
В качестве двигателя второй ступени использовался РД-108, конструктивно основанный на РД-107. РД-108 отличался большим количеством рулевых камер и был способен работать дольше силовых установок блоков первой ступени. Запуск двигателей первой и второй ступени производился одновременно во время старта на земле при помощи пирозажигательных устройств в каждой из 32 камер сгорания.
В целом, конструкция Р-7 оказалась настолько удачной и надежной, что на основе межконтинентальной баллистической ракеты было создано целое семейство ракет-носителей. Речь идет о таких ракетах, как "Спутник", "Восток", "Восход" и "Союз". Этими ракетами осуществлялся вывод на орбиту искусственных спутников земли. На ракетах этого семейства свой первый полет в космос осуществили легендарные Белка и Стрелка и космонавт Юрий Гагарин.
"Восток"
Трехступенчатая ракета-носитель "Восток" из семейства Р-7 широко использовалась на первом этапе космической программы СССР. В частности, с ее помощью на орбиту были выведены все космические аппараты серии "Восток", космические аппараты "Луна" (с индексами от 1А, 1В и до 3), некоторые спутники серий "Космос", "Метеор" и "Электрон". Разработка ракеты-носителя "Восток" началась в конце 1950-х годов.
Ракета-носитель "Восток". Фото с сайта sao.mos.ru
Первый запуск ракеты, осуществленный 23 сентября 1958 года, оказался неудачным, как и большинство других пусков первого этапа испытаний. В общей сложности, на первом этапе были произведены 13 запусков, удачными из которых были признаны лишь четыре, включая полет собак Белки и Стрелки. Последующие запуски ракеты-носителя, также созданной под руководством Королева, были преимущественно успешными.
Как и у Р-7, первая и вторая ступени "Востока" состояли из пяти блоков (от "А" до "Д"): четырех боковых длиной 19,8 метра и наибольшим диаметром 2,68 метра и одного центрального длиной 28,75 метра и наибольшим диаметром 2,95 метра. Боковые блоки располагались симметрично вокруг центрального второй ступени. В них использовались уже проверенные жидкостные двигатели РД-107 и РД-108. В состав третьей ступени входил блок "Е" с жидкостным двигателем РД-0109.
Каждый двигатель блоков первой ступени имел тягу в пустоте в один меганьютон и состоял из четырех основных и двух рулевых камер сгорания. При этом каждый боковой блок оснащался дополнительными воздушными рулями для управления полетом на атмосферном участке траектории. Ракетный двигатель второй ступени обладал тягой в пустоте в 941 килоньютон и состоял из четырех основных и четырех рулевых камер сгорания. Силовая установка третьей ступени была способна обеспечивать тягу в 54,4 килоньютона и имела четыре рулевых сопла.
Установка запускаемого в космос аппарата производилась на третьей ступени под головным обтекателем, защищавшим его от неблагоприятного воздействия при прохождении через плотные слои атмосферы. Ракета "Восток" стартовой массой до 290 тонн была способна выводить в космос полезный груз массой до 4,73 тонны. В целом полет проходил по следующей схеме: зажигание двигателей первой и второй ступеней производилось одновременно на земле. После того как заканчивалось топливо в боковых блоках, они отделялись от центрального, продолжавшего свою работу.
После прохождения плотных слоев атмосферы сбрасывался головной обтекатель, а затем происходило отделение второй ступени и запуск двигателя третьей ступени, который отключался с отделением блока от космического аппарата после достижения расчетной скорости, соответствующей выведению корабля на заданную орбиту.
"Восток-1"
Для первого запуска человека в космос использовался космический корабль "Восток-1", созданный для осуществления полетов по околоземной орбите. Разработка аппарата серии "Восток" началась в конце 1950-х годов под руководством Михаила Тихонравова и завершилась в 1961 году. К этому времени было произведено семь испытательных запусков, включая два с манекенами человека и подопытными животными. 12 апреля 1961 года космический корабль "Восток-1", запущенный в 9:07 утра с космодрома Байконур, вывел на орбиту летчика-космонавта Юрия Гагарина. Аппарат выполнил один виток вокруг Земли за 108 минут и совершил посадку в 10:55 в районе деревни Смеловка Саратовской области.
Масса корабля, на котором человек впервые отправился в космос, составляла 4,73 тонны. "Восток-1" имел длину 4,4 метра и максимальный диаметр 2,43 метра. В состав "Востока-1" входил сферический спускаемый аппарат массой 2,46 тонны и диаметром 2,3 метра и конический приборный отсек массой 2,27 тонны и максимальным диаметром 2,43 метра. Масса теплозащиты составляла около 1,4 тонны. Все отсеки были соединены между собой при помощи металлических лент и пиротехнических замков.
В состав аппаратуры космического корабля входили системы автоматического и ручного управления полетом, автоматической ориентации на Солнце, ручной ориентации на Землю, жизнеобеспечения, электропитания, терморегулирования, приземления, связи, а также радиотелеметрическая аппаратура для контроля за состоянием космонавта, телевизионная система, система контроля параметров орбиты и пеленгации аппарата, а также система тормозной двигательной установки.
Приборная панель космического корабля "Восток". Фото с сайта dic.academic.ru
Вместе с третьей ступенью ракеты-носителя "Восток-1" весил 6,17 тонны, а их совместная длина составляла 7,35 метра. Спускаемый аппарат был оснащен двумя иллюминаторами, один из которых размещался на входном люке, а второй - у ног космонавта. Сам космонавт размещался в катапультируемом кресле, в котором он должен был покидать аппарат на высоте семи километров. Была также предусмотрена возможность совместной посадки спускаемого аппарата и космонавта.
Любопытно, что на "Востоке-1" имелся и прибор для определения точного местоположения корабля над поверхностью Земли. Он представлял собой небольшой глобус с часовым механизмом, который и показывал местоположение корабля. При помощи такого прибора космонавт мог принять решение о начале маневра на возвращение.
Схема работы аппарата при выполнении приземления была такова: в конце полета тормозная двигательная установка замедляла движение "Востока-1", после чего происходило разделение отсеков и начиналось отделение спускаемого аппарата. На высоте семи километров космонавт катапультировался: его спуск и спуск капсулы осуществлялись на парашютах раздельно. Так должно было быть по инструкции, но при завершении первого полета человека в космос почти все прошло совершенно иначе.
«Восход» - трёхступенчатая ракета-носитель из семейства Р-7. Ракета-носитель «Восход» была впервые запущена 16 ноября 1963 года. Основные отличия у новой ракеты состояли в третьей ступени. В качестве ее использовался вновь разработанный блок «И», который был существенно мощнее, чем применявшийся ранее на «Востоках» блок «Е». С помощью данной РН были выведены на околоземную орбиту космические корабли серии «Восход». Но наиболее широко эта РН использовалась для запусков ИСЗ серии «Зенит». Ракете-носителю «Восход» присвоен индекс 11А57. 12 октября 1964 года произведен запуск РН 11А57 с многоместным космическим кораблем «Восход» с космонавтами В. М. Комаровым, К. П. Феоктистовым и Б. Б. Егоровым. 18 марта 1965 года на орбиту был выведен космический корабль «Восход-2» с космонавтами П. А. Беляевым и А А. Леоновым. В процессе полета корабля «Восход-2» космонавтом А. А. Леоновым был осуществлен выход в космос. Всего за период эксплуатации ракеты-носителя «Восход» с 1963 по 1976 гг. произведено 299 пусков, из них 285 успешных.
Рис. 1.17
Рис. 1.18 - Принципиальная схема двигателя РД-0110: 1 - Теплообменник; 2 - Дроссель; 3 - Турбонасосный агрегат; 4 - Запальник; 5 - Газогенератор; 6 - Стабилизатор; 7 - Клапан горючего; 8 - Пиростартер; 9 - Запальник; 10 - Камера сгорания; 11 - Сопло рулевое; 12 - Ось качания; 13 - Газификатор; 14 - Клапан горючего; 15 - Регулятор; 16 - Рорючее
Рис. 1.19
«Востомк» - трёхступенчатая ракета-носитель для запуска космических кораблей; на всех ступенях используется жидкое топливо. В сентябре - октябре 1959 года ракетам-носителями «Восток» были запущены станции «Луна-1», «Луна-2» и «Луна-3», сфотографировавшая обратную сторону Луны. Основные характеристики РН «Восток» приведены в таблице 1.5.
Таблица 1.5 - Основные характеристики
|
Показатели |
Для полета человека |
|
|
Стартовая масса, т |
||
|
Масса полезного груза, т |
||
|
Масса топлива, т |
||
|
Тяга двигателя, кН |
||
|
I ступени на Земле |
||
|
II ступени в пустоте |
||
|
III ступени в пустоте |
||
|
Максимальная скорость, м/с |
||
Ракета-носитель "ВОСТОК" |
12 апреля 1961 года ракетой-носителем "Восток" на орбиту ИСЗ был выведен пилотируемый космический корабль "Восток" с первым космонавтом Земли, гражданином СССР Ю.А. Гагариным. Ракета-носитель "Восток" стала первой космической ракетой-носителем для пилотируемых полетов. первый космический кафандр разработан на заводе № 918 (Главный конструктор - С. М. Алексеев). Первый пуск «Востока-2» был осуществлен 1 июня 1962 года. С его помощью запускались космические корабли серии «Восток». Всего было проведено 47 пусков РН «Восток-2», из них 43 успешных. После некоторой модернизации РН «Восток-2М» успешно эксплуатировалась ВКС до 29 августа 1991 года, когда на орбиту был выведен индийский спутник ИРС-1В. Всего было проведено 94 пусков этой РН, из них 92 успешных.
Рис. 1.20
Рис. 1.21 - Принципиальная схема двигателя РД-0109: 1 - Запальник; 2 - Газогенератор; 3 - Смеситель; 4 - Пиростартер; 5 - Испаритель; 6 - Клапан горючего; 7 - Камера сгорания; 8 - Запальник; 9 - Клапан окислителя; 10 - Регулятор; 11 - Дроссель; 12 - Турбонасосный агрегат
Рис. 1.22 - Двигатель РД-0109
Рис. 1.23 - Схема полета РН "Восток" и КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ "Восток"1 - Отделение первой ступени 2 - Отделение обтекателей 3 - Отделение центрального блока 4 - Отделение третьей ступени 5 - Торможение 6 - Отделение спускаемого аппарата 7 - Вход в атмосферу 8 - Отстрел катапультного кресла с космонавтом 9 - Ввод тормозного парашюта 10 - Ввод вытяжного парашюта на высоте 7000 м 11 - Ввод основного парашюта 12 - Ввод основного парашюта, отделение катапультного кресла 13 - Приземление спускаемого аппарата 14 - Приземление космонавта
15 мая 1960 года был осуществлён запуск 1-го корабля-спутника «Спутник-4». Речь идет о таких ракетах, как «Спутник», «Восток», «Восход» и «Союз». Для первого запуска человека в космос использовался космический корабль «Восток-1″, созданный для осуществления полетов по околоземной орбите.
Ракета-носитель «Восток» проработала без замечаний, но на завершающем этапе не сработала система радиоуправления, которая должна была выключить двигатели 3-й ступени. Разработана на базе двухступенчатой ракеты Р-7 в ОКБ-1 под руководством С. П. Королёва. Ракета-носитель должна была вывести на околоземную орбиту разведывательный спутник типа «Целина-Д». Немецкая ракета была одноступенчатой с жидкостным двигателем.
Сделано в Германии
Р-7 была жидкостной двухступенчатой ракетой. Запуск двигателей первой и второй ступени производился одновременно во время старта на земле при помощи пирозажигательных устройств в каждой из 32 камер сгорания. В целом, конструкция Р-7 оказалась настолько удачной и надежной, что на основе межконтинентальной баллистической ракеты было создано целое семейство ракет-носителей.
Восток-1″ сделал один виток вокруг Земли и благополучно приземлился возле советской деревни Смеловка. Советский Главный конструктор, этот невидимый гений, словно бы играл с ними. Но «Восток-1″ в апреле 1961-го стал его piece de resistance.
Межконтинентальное семейство
Выполнить одновитковый полёт вокруг Земли на высоте 180–230 километров, продолжительностью 1 час 30 минут с посадкой в заданном районе. Участие СССР в космической гонке привело к тому, что при создании корабля был выбран ряд неоптимальных, но зато простых и быстро осуществимых решений. Кроме того, из конструкции строящегося корабля была убрана дублирующая тормозная установка.
Он сказал: «Поехали»
Первый полёт проходил в автоматическом режиме, при котором космонавт был как бы пассажиром корабля. Он был усталым и озабоченным. Она обнаружилась при закрытии люка № 1. В ходе проверки герметичности космического корабля датчик показал, что крышка люка, через которую космонавт садился в корабль, закрылась неплотно.
Немецкая баллистическая ракета была способна поражать объекты противника на расстоянии до 320 километров, а максимальная скорость полета V-2 достигала 1,7 тысячи метров в секунду
Старт корабля «Восток-1» был произведён 12 апреля 1961 года в 09:07 по московскому времени с космодрома Байконур; позывной Гагарина был «Кедр». Из этого Гагарин сделал вывод, что карандаши и прочие предметы в космосе лучше привязывать. Спускаемый аппарат космического корабля «Восток» в музее корпорации РКК «Энергия».
В результате, в течение 10 минут перед входом в атмосферу корабль беспорядочно кувыркался со скоростью 1 оборот в секунду. Гагарин решил не пугать руководителей полёта (в первую очередь - Королёва) и в условном выражении сообщил о нештатной ситуации на борту корабля. Характерная компоновка ракеты Р-7 с центральным блоком и 4-мя подвесными сбрасываемыми блоками сделала эту ракету исключительно устойчивой на стартовом столе пусковой площадки.
Топливом являются жидкий кислород и керосин. Космический аппарат устанавливается на 3-й ступени под головным обтекателем, который защищает его от аэродинамических нагрузок при полёте в плотных слоях атмосферы. 18 марта1980 года на космодроме Плесецк, стартовый комплекс № 43/4, при подготовке к пуску ракеты-носителя «Восток-2М» произошел взрыв и пожар. В результате катастрофы погибли 48 человек.
В мае 1959 года был подготовлен отчёт, содержащий баллистические расчёты по спуску с орбиты. В 1959 году ведущим конструктором первых пилотируемых космических кораблей «Восток» был назначен О. Г. Ивановский. К лету 1960 года была завершена разработка и начаты комплексные испытания космического корабля по программе Спутник. Из-за неисправности в системе ориентации при включении тормозной двигательной установки корабль перешёл на более высокую орбиту, где и произошло отделение спускаемого аппарата.
22 декабря 1960 года состоялся запуск корабля-спутника (без №) «Спутник-7-1». Авария ракеты-носителя на позднем этапе запуска привела к аварийному отделению спускаемого аппарата с собаками Комета и Шутка, который совершил суборбитальный полёт и нормально приземлился.
Спускаемый аппарат с собакой Звёздочкой успешно приземлился, а манекен, в соответствии с планом полёта, был катапультирован. Запуск стал завершающей проверкой космического корабля перед полётом человека. Всего, начиная с 1960 года, по программе было запущено в полёт шесть беспилотных аппаратов (считая суборбитальный полёт и не считая одну аварию на старте).
На кораблях серии осуществлены первые в мире суточный полёт, групповые полёты двух кораблей и полёт женщины-космонавта. Ещё 4 планировавшихся пилотируемых полёта (в том числе более длительные, маневрирующий, с созданием искусственной гравитации) были отменены. Приборная панель корабля «Восток-1» Ю. А. Гагарина. Аппаратура кораблей «Восток» была выполнена как можно более простой.
Фау-2″, известная также как V-2, Vergeltungswaffe-2, A-4, Aggregat-4 и «Оружие возмездия», была создана в нацистской Германии в начале 1940-х годов под руководством конструктора Вернера фон Брауна. Основным же достижением немецкой ракеты была высота ее траектории, достигавшая ста километров. К началу 1957 года ракета, получившая обозначение Р-7, а также испытательный комплекс для нее в районе поселка Тюра-Там были готовы, и начались испытания.
Повторные испытания состоялись 12 июля 1957 года и также были неудачными — баллистическая ракета отклонилась от заданной траектории и была уничтожена. Этими ракетами осуществлялся вывод на орбиту искусственных спутников земли. На ракетах этого семейства свой первый полет в космос осуществили легендарные Белка и Стрелка и космонавт Юрий Гагарин.
Первый запуск ракеты, осуществленный 23 сентября 1958 года, оказался неудачным, как и большинство других пусков первого этапа испытаний. В общей сложности, на первом этапе были произведены 13 запусков, удачными из которых были признаны лишь четыре, включая полет собак Белки и Стрелки. В них использовались уже проверенные жидкостные двигатели РД-107 и РД-108. В состав третьей ступени входил блок «Е» с жидкостным двигателем РД-0109.
Ракета-носитель построена по пакетной схеме и состоит из трёх ступеней. 12 апреля 1961 года космический корабль «Восток-1″, запущенный в 9:07 утра с космодрома Байконур, вывел на орбиту летчика-космонавта Юрия Гагарина.