РН «Союз-2.1в» лёгкого класса

«Союз-2» - семейство трёхступенчатых среднего класса, разработанное и производимое РКЦ «Прогресс» (Самара) путём глубокой модернизации ракеты-носителя «Союз-У». Также в семейство «Союз-2» входит двухступенчатая РН лёгкого класса.

Масса полезной нагрузки выводимой на низкую орбиту - от 2 800 кг до 9 200 кг в зависимости от модификации и точки запуска.

Является частью семейства ракет-носителей Р-7. Рабочее название проекта - «Русь».

В долгосрочной перспективе семейство РН “Союз-2” может быть заменено на перспективное семейство РН (“Феникс”).

Назначение

Ракеты предназначены для выведения на низкие, средние, высокие, солнечно-синхронные, геопереходные и геостационарные орбиты с существующих стартовых комплексов. В том числе предусматривается запуск и грузовых космических кораблей по программе .

В настоящее время происходит постепенный процесс замены РН «Союз-У», и «Молния-М» на РН “Союз-2” этапов 1а и 1б, который начался приблизительно одновременно с летными испытаниями РН “Союз-2” этапов 1а и 1б:

• После заключительного пуска РН «Молния-М» 30 сентября 2010 года, завершающего ее эксплуатацию, и последнего в истории совместного применения «Союз-ФГ» с (22 июля 2012 года) весь диапазон полезных нагрузок РН «Молния-М» на весь диапазон орбит выводится с помощью РН “Союз-2″ этапов 1а (или 1б) совместно с РБ”Фрегат”.
• Для выведения КА ДЗЗ, предназначенных для применения на НОО, РН «Союз-У» к концу 2014 года практически полностью заменена на “Союз-2” этапа 1а (например, КА “Янтарь-4К2М”), а в случае КА типа “Ресурс-ДК”, или его модернизации , применяемый ранее «Союз-ФГ» к 2013 году заменен на “Союз-2” этапа 1б.
• Для выведения научных КА типа «Фотон» и типа «Бион» процесс перехода на “Союз-2” этапа 1а также завершен (соответственно, в 2014 и в 2013 году).
• Для выведения транспортных грузовых кораблей типа “Прогресс” переход с РН «Союз-У» на “Союз-2” этапа 1а продолжается, завершение ожидается в 2017 году.
• Для выведения транспортных пилотируемых кораблей типа процесс перехода с РН «Союз-ФГ» на “Союз-2” этапа 1а был заморожен в июле 2013 года по причине нехватки финансирования Роскосмоса . В настоящее время (февраль 2016 года) работы по данному направлению не ведутся. Завершить переход на “Союз-2” этапа 1а планируется в 2020 году.

Замена на РН “Союз-5” (“Феникс”)

Планируется, что на смену ракетам «Союз-2» придет семейство ракет «Союз-5» (“Феникс”), головным разработчиком которого является РКЦ «Прогресс».

При разработке семейства “Союз-5” был использован задел по теме «Русь-М».

Основной вариант – двухступенчатая РН “Союз-5.1” тандемной схемы на компонентах топлива сжиженный природный газ и жидкий кислород и с массой полезной нагрузки около 8,5 тонн. Существуют также другие варианты, в том числе на другие массы полезных нагрузок, а также с использованием керосина в качестве топлива.

По состоянию на январь 2016 года по теме “Союз-5” завершено эскизное проектирование, которое в отличие от проведенной до него НИР, выполнялось в инициативном порядке.

В дальнейшем, в рамках Федеральной космической программы на 2016-2025 годы ожидается формирование требований Роскосмоса к космическому ракетному комплексу “Феникс” (запланировано на 2016-2017 годы) и проведение опытно-конструкторских работ (с 2018 года) с использованием задела по комплексу “Союз-5”.

Кроме того, в рамках работ ФКП 2016-2025 “по разработке ключевых элементов и технологий создания космического ракетного комплекса сверхтяжелого класса” предполагается, что в качестве боковых блоков (первой ступени) перспективной российской РН сверхтяжелого класса будут адаптированы блоки первой ступени РН “Феникс” (аналогично тому, как это было сделано с блоками РН “Зенит” для РН “Энергия”), которые, по предварительной информации, будут иметь ряд принципиальных отличий от блоков первой ступени базовой РН “Союз-5.1”, в частности, за счет использования ЖРД типа РД-171 вместо РД0164. Ожидается, что Роскосмос примет решение о создании сверхтяжелой ракеты-носителя на базе “Феникса” в 2017 году.

Также, по предварительным данным, в настоящее время тема “Феникс” рассматривается как научно-технический задел по созданию новой ракеты-носителя для пилотируемой программы в размерности ракеты “Зенит”.

Обтекатели, используемые для непилотируемых запусков

РН «Союз-2» используется для различных непилотируемых запусков, в том числе продвигается Старсем для коммерческих запусков спутников. При этом используются следующие типы головных обтекателей:

• Грузовой космический корабль Прогресс (КА) используется для доставки различных грузов на МКС (как прежде использовался для доставки на станцию Мир). Корабль использует специализированный головной обтекатель (одинаковый для «Союз-У», «Союз-ФГ» и «Союз-2»);

• тип обтекателя А используется для коммерческих запусков. Кроме «Союз-2» используется на «Союз-У», «Союз-ФГ»;

• тип обтекателя С используется для коммерческих запусков Старсем. Обтекатель имеет внешний диаметр 3,7 м и длину 7,7 м. РБ Фрегат спрятан под обтекателем вместе с полезной нагрузкой;

• тип обтекателя СЛ используется для коммерческих запусков Старсем. Обтекатель имеет внешний диаметр 3,7 м и длину 8,45 м. РБ Фрегат спрятан под обтекателем вместе с полезной нагрузкой. Этот тип обтекателя был использован для запуска КА Corot;

• тип обтекателя СТ используется для коммерческих запусков Старсем. Обтекатель имеет внешний диаметр 4,1 м и длину 11,4 м. Данный тип обтекателя может быть использован только вместе с «Союз-2», так как аналоговые системы управления не способны стабилизировать полёт, парируя аэродинамические возмущения, возникающие при полёте с обтекателем такого размера. Этот углепластиковый обтекатель адаптирован с РН Ариан-4. Это единственный тип обтекателя, предлагаемый Старсем и Arianespace при запуске из Куру. Этот тип обтекателя был использован для запуска КА MetOp-A.

Стартовые площадки

Пустой стартовый комплекс 43/4 в Плесецке

Так как, с точки зрения конструкции, РН «Союз-2» является модификацией РН «Союз-У» его запуск возможен с любого стартового комплекса, предназначенного для запуска ракет-носителей семейства Р7 после установки специфического для «Союз-2» оборудования и прокладки соответствующих кабельных связей.

На сегодня переоборудованы под запуск РН «Союз-2» следующие стартовые комплексы:

• , площадка 43 / старт № 4 (оборудование для более старых РН демонтировано, поэтому запускать с данного стартового комплекса можно только «Союз-2»).
• , площадка 31 (на 2011 год в МИК и на стартовом комплексе установлено оборудование как для проверки и запуска Союз-У/Союз-ФГ, так и для «Союз-2», поэтому с данной площадки возможны и производятся запуски всех вышеперечисленных РН).

Планируется доработка под запуск РН «Союз-2» следующих стартовых комплексов:

• Плесецк, площадка 43 / старт № 3 (МИК используется общий для площадки 43, поэтому его доработка не требуется).
• Плесецк, площадка 16.
• Байконур, площадка 1 (так называемый «Гагаринский старт», откуда осуществляются (совместно с площадкой 31) российские пилотируемые запуски).

Строится стартовый комплекс для данной ракеты на новом российском космодроме Восточный.

Кроме вышеперечисленных площадок для запуска «Союз-2» (модификаций , ) специально построен стартовый комплекс в (ГКЦ), технология запуска с которого кардинально отличается от запусков из Плесецка и Байконура:

• В монтажно-испытательном комплексе (МИК) собирается только собственно РН, без её стыковки с космической головной частью (состоит из космического аппарата, обтекателя и, опционально, разгонного блока «Фрегат»). Ракета вывозится и устанавливается на стартовый комплекс «без головы». На российских космодромах РН вывозится из МИК в сборе с головной частью.

• Головная часть собирается, вывозится и устанавливается на РН в вертикальном положении. Это связано с тем, что многие европейские космические аппараты не переносят искривляющих боковых нагрузок, неизбежных при стыковке аппарата к РН и перевозки собранной конструкции в горизонтальном положении.

• Установка головной части и операции по подготовке РН к пуску производятся в прямом смысле под крышей - после установки РН на неё накатывают по рельсам специальную конструкцию - мобильную башню обслуживания, которая закрывает от экваториальной погоды работающий с РН персонал и содержит площадки, лифты и другие средства удобного доступа к различным частям ракеты.

• В отличие от российских космодромов управление пуском осуществляется не из сравнительно близко расположенных к стартовому столу подземных бункеров, а из обычного здания, расположенного на расстоянии более 1 км от стартового стола. Большие длины связей потребовали дополнительной адаптации систем стартового комплекса.

• По предварительной информации операции подключения и отключения заправочного оборудования будут автоматизированы благодаря тому, что стартовый стол для «Союз-СТ» не вращается и точки подключения заправочного оборудования находятся всегда в одном месте. В Плесецке и Байконуре «Союз-2» запускается с вращающегося по азимуту стартового стола, что затрудняет автоматизацию заправочных операций.

Модификации ракеты

Семейство состоит из нескольких модификаций РН (ранее предполагалось, что это будут последовательные этапы модернизации одной ракеты):

Первая модификация предусматривала замену двух аналоговых систем управления на единую цифровую российского производства, что позволило значительно повысить точность выведения, устойчивость и управляемость ракеты, кроме того снизило зависимость от импортных комплектующих при производстве РН. Применение новой системы управления позволило использовать увеличенные головные обтекатели и соответственно увеличить габариты полезной нагрузки. Новая система управления распределена по всей ракете: на третьей ступени установлены БЦВМ, навигационные приборы и оборудование преобразования информации с датчиков и формирования команд для элементов управления третьей ступени, оборудование преобразования информации с датчиков и формирования команд для элементов управления остальных блоков (центрального и боковых) размещены непосредственно в этих блоках, преобразовательное оборудование связано с БЦВМ по кодовым линиям связи.

На этом этапе предусмотрено также использование модернизированных (относительно «Союз-У») двигателей на блоках первой и второй ступеней - с целью повышения эффективности двигателей применены новые форсуночные головки, обеспечивающие более эффективное смесеобразование, что приводит к увеличению выводимой полезной нагрузки (на низкую орбиту) примерно на 300 кг. Конструкция третьей ступени рассчитана на применение обоих типов двигателей, как РД-0110, использовавшийся и на предыдущих модификациях, так и на РД-0124. Соотношение объёмов баков О и Г изменено с учётом требований для двигателя РД-0124, в результате чего бак керосина приобрёл слегка «чечевицеобразную» форму.

В ракете-носителе «Союз-2.1б», по сравнению с вариантом «Союз-2.1а», в качестве двигателя третьей ступени используется РД-0124 разработки КБ Химавтоматикис повышенным удельным импульсом до 359 с и улучшенной управляемостью за счёт возможности изменения вектора тяги основных камер вместо применения малоэффективных рулевых сопел на затурбинном («мятом») газе. Применение другого типа горючего (керосин РГ-1 вместо керосина Т-1) привело к изменению соотношения объёмов заправляемых компонентов и, как следствие, к переработке конструкции блока И.

Данная модификация может применяться как самостоятельно, так и с использованием разгонного блока Фрегат.

Данная модификация проще (содержит меньше элементов) чем 1а, из-за применения более совершенного двигателя и способна заменить 1а во всех вариантах применения. Её недостатки проистекают из её преимуществ: новый двигатель делает модификацию дороже из-за необходимости окупания затрат на ОКР, он заметно более материалоёмок, и он же не позволяет распространить статистику успешных пусков «Союз-У» и «Союз-ФГ» на данную модификацию ракеты, что пока не позволяет применять её в особо ответственных областях, например, в пилотируемой космонавтике.

«Союз-СТ-А»

Для обеспечения коммерческих запусков с космодрома Куру на базе ракеты-носителя «Союз-2.1а» создаётся модифицированная ракета-носитель «Союз-СТ» (Союз-СТА). Основные отличия ракеты от базового варианта - доработка системы управления под приём телекоманд с земли на прекращение полёта, доработка телеметрии под европейские наземные станции приёма телеметрической информации и доработка под среду эксплуатации (высокая влажность, морская перевозка и др.).

Основные отличия между СТА и 1а лежат в технологии подготовки и запуска РН из Куру относительно применяемых в Плесецке и Байконуре.

Первый запуск «Союз-СТ» состоялся 17 декабря 2011 года. Первая партия российского оборудования для стартового комплекса ракет-носителей «Союз» прибыла в Куру в 2008 г. В начале 2011 года проведены комплексные испытания старта.

Предполагавшаяся по завершении комплексных испытаний пусковая кампания отложена из-за отсутствия или неготовности полезной нагрузки.

«Союз-СТ-Б»

Вариант «Союз-СТ» для запуска с космодрома Куру на базе «Союз-2.1б», отличия аналогичны отличиям между СТА и «Союз-2.1а». Первый запуск «Союз-СТБ» произведён с космодрома Куру 21 октября 2011 года.

«Союз-2.1в»

Является ракетой лёгкого класса, с грузоподъёмностью порядка 2800 кг на низкую (200 км) околоземную орбиту. Модификация ранее была известна как «Союз-1». Является глубокой модернизацией ракеты «Союз-2.1б», кроме того, двухступенчатой, без использования четырёх боковых блоков.

По сравнению с вариантом «Союз-2.1б» в качестве двигателя центрального блока используется жидкостный ракетный двигатель закрытого цикла НК-33-1 разработки СНТК им. Н.Д. Кузнецова, обладающий более чем вдвое большей тягой, по сравнению с используемым на «Союз-2.1а» и «Союз-2.1б» РД-108А. Эскизный проект доработан в плане использования в качестве маршевого двигателя первой ступени двигателя НК-33-1 без форсирования, установки узла качания и рулевых машин. В апреле 2013 года Владимир Солнцев (НПО «Энергомаш») сообщил, что производство НК-33 возобновляться не будет: по исчерпанию запаса старых двигателей (около 20 штук) на носитель будет устанавливаться новый двигатель РД-193, разрабатываемый на основе РД-191 и планируемый к серийному выпуску в 2014 году. В качестве рулевого двигателя будет использована специальная версия двигателя РД-0110 с третьей ступени РН «Союз», при этом 4 камеры РД-0110Р (Р - «рулевой») будут расположены вокруг двигателя центрального блока. Кроме того, исключаются боковые блоки.

Данная модификация использует унифицированные с остальными вариантами ракет-носителей «Союз-2.1» стартовый комплекс и систему управления.

«Союз-2.1в» может использоваться с блоком выведения «Волга», разрабатываемым «ЦСКБ-Прогресс». Блок имеет двигательную установку на компонентах НДМГ/АТ, развивающую тягу 2,94 кН (0,3 тс) и обеспечивающую удельный импульс 307 с. Длина блока 1,025 м, диаметр 2,72-3,2 м. Стартовая масса 1140-1740 кг, сухая - 840 кг. Масса выводимой полезной нагрузки на ССО - 1500 кг.

В случае успешных испытаний и введения в эксплуатацию будет конкурировать с ракетами Ангара-1 и Вега.

По состоянию на июнь 2013 года успешно завершились огневые испытания блока первой ступени.

Первый запуск РН «Союз-2.1в», первоначально запланированный на 4-й квартал 2012 года с космодрома «Плесецк», неоднократно переносился и, наконец, состоялся 28 декабря 2013 года. Второй запуск с космодрома «Плесецк» состоялся 5 декабря 2015 года. Первоначально он трактовался как «частичный успех», однако 20 января 2016 года Роскосмос подтвердил утерю спутника «Канопус-СТ» из-за нештатной ситуации: по предварительной информации, космический аппарат не смог отделиться от разгонного блока, вследствие чего вся связка начала двигаться по неверной траектории. Третий запуск ракеты «Союза-2.1в» с двигателем НК-33 запланирован на апрель 2016 года.

Преимущества и недостатки

«Союз-2», являясь модернизацией РН «Союз-У», имеет свой набор преимуществ и недостатков относительно других РН своего класса.

Преимущества:

• отработанная конструкция (вместе с «Союз-У» и «Союз-ФГ» налетала на начало 2011 года почти 800 пусков), являясь при этом одной из самых низкоаварийных РН в мире
• низконапряженные двигатели (давление в двигателях этапа 1а не более 70 атмосфер, для 1б не более 160 атмосфер), что дает большой запас по надежности
• освоенное производство (отлаженный техпроцесс), что означает низкий процент брака, отработанные технологии контроля, низкую себестоимость продукции

Недостатки:

• наличие ряда атавизмов в конструкции приводящих к меньшему массовому совершенству (отношению массы полезной нагрузки к стартовой массе), чем то, которого можно было бы достичь, используя более современные технические решения:
  • использование перекиси водорода для работы турбонасосных агрегатов двигателей первой и второй ступени, вместо использования тех же компонентов, что использует сам ЖРД;
  • использование тяжелого азота (а не гелия) для наддува баков. При этом на первой и второй ступени РН «Союз-2.1в», а также на третьей ступени РН «Союз-2.1б» и «Союз-СТ-Б» реализован гелиевый наддув баков;
  • использование ЖРД открытого цикла, имеющих меньший КПД, чем ЖРД закрытого цикла. При этом ЖРД открытого цикла считаются более безопасными из-за более медленного развития аварийных ситуаций, что является несомненным преимуществом при использовании РН для пилотируемых миссий;
• из-за исторического использования поворотного стартового стола отсутствие автоматизации операций по заправке РН, ручная стыковка электро- и пневмосоединений при установке РН на старт, что требует большое количество обслуживающего персонала и увеличивает влияние человеческих ошибок при подготовке к запуску РН. При этом наличие поворотного круга для РН «Союз-2» не требуется, поскольку «Союз-2» совершает поворот на начальном участке траектории выведения. Стартовый комплекс ГКЦ лишён поворотного круга, что позволило максимально автоматизировать процесс подготовки;
• из-за подвески РН за верхнюю часть первой ступени, а не установки РН «на днище», требуется сравнительно сложный стартовый комплекс (характерная форма - «тюльпан»). Это не недостаток как таковой, а всего лишь особенность всех РН семейства Р-7, поскольку за многие десятилетия использования конструктивные и технологические особенности подобных стартов хорошо известны, а постройка нового старта при отсутствии производственного брака теоретически может занять всего лишь 9 месяцев. Фактически постройка старта в ГКЦ заняла 4 года, что по современным меркам сравнительно недолго.

Испытания

Участники испытаний в одной из пультовых - у пульта СУ РН «Союз-2».

Летные испытания РН модификации 1а начались в октябре 2004 года и завершены пуском КА “Меридиан-3” в ноябре 2010 года.

Летные испытания модификации 1б начались в декабре 2006 года и завершены пуском КА “Ресурс-П” №1 в июне 2013 года. Ряд заключительных пусков данной модификации в этот период времени проводился вне программы летных испытаний.

Испытания модификаций СТ-А и СТ-Б в части бортового оборудования, агрегатов и узлов, а также адаптации для использования с обтекателем типа СТ, были совмещены с соответствующими испытаниями модификаций 1а и 1б. Испытания модификаций СТ-А и СТ-Б в собранном виде начались в мае 2010 года с испытаний на технической позиции. На настоящий момент (февраль 2016 года) обе РН находятся в штатной эксплуатации.

Летные испытания модификации 1в начались в декабре 2013 года пуском КА “АИСТ” и двух калибровочных сфер “СКРЛ-756”.

Всего на начало 2011 в рамках испытаний произведено 10 пусков (6 - модификации 1а, 4 - модификации 1б). Все пуски в рамках летных испытаний, за исключением первого пуска модификации 1а, производились с выведением коммерческой полезной нагрузки.

Ожидаемый объём летных испытаний - не менее чем по 5 пусков для каждой модификации.

Развитие отечественных и международных программ невозможно без модернизации и обновления существующих типов ракет-носителей, используемых на 1-ом Государственном испытательном космодроме. Космические носители "Союз-У" и "Молния-М" , подвергавшиеся модернизации более двадцати лет назад, планируется заменить ракетой-носителем под условным наименованием "Русь". Космическая ракета "Русь" ("Союз-2К") будет оснащена новой системой управления, базирующейся на бортовом цифровом вычислительном комплексе, а энергетические характеристики ее двигательных установок будут несколько улучшены. Благодаря этому масса полезного груза, выводимого на низкую околоземную орбиту, увеличится на 300 кг. В последующем, за счет замены морально устаревших двигателей "пакета", масса полезного груза может быть увеличена на 1,5 тонны.

Ракета-носитель (РН) среднего класса "Русь" (РН "Союз-2", 14А14) разработана в ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс" (г. Самара) путем глубокой модернизации РН "Союз-У" . Работы по созданию новой РН выполняются в рамках ОКР "Русь". Окончательное решение о наименовании РН не принято, поэтому в печати часто можно встретить название РН "Союз-2" с указанием этапа разработки. После принятия в эксплуатацию РН "Русь" заменит ракеты-носители "Союз-У" , "Союз-ФГ" и "Молния-М" . Изначально предполагалось создать одну РН путем последовательной модернизации (этапы работ по ОКР), однако в настоящее время разрабатывается и используется семейство РН "Русь" ("Союз-2"), состоящее из нескольких модификаций.

Цели создания комплекса РН "Русь" (14А14):

• расширение номенклатуры космических аппаратов, запускаемых с космодрома "Плесецк" (перенос пусков с космодрома "Байконур"),
• сокращение номенклатуры изготавливаемых блоков (замена нескольких эксплуатируемых РН семейства Р-7 одной универсальной РН),
• последовательное снижение потребностей в РН, использующих высокотоксичные компоненты топлива.

РН "Русь" предназначена для выведения КА на низкие, средние, высокие, солнечно-синхронные, геопереходные и геостационарные орбиты.

Модификации РН "Русь" ("Союз-2")

РН "Союз-2.1а"

Модификация "1а" предусматривает (относительно РН "Союз-У"):

• замену аналоговой системы управления на цифровую,
• модернизацию двигателей первой и второй ступени.

Применение новой цифровой системы управления позволило повысить точность выведения и управляемость ракеты. Применение новых форсуночных головок в двигателях, обеспечивающих более эффективное смесеобразование, позволило увеличить массу полезного груза, выводимого на низкую орбиту, на 300 кг.

Применение новых увеличенных головных обтекателей позволило увеличить объем выводимого полезного груза. Модификация "Союз-2.1а" может использоваться как самостоятельно, так и с применением разгонного блока (РБ) "Фрегат".

Первый пуск РН "Союз-2.1а" состоялся 8 ноября 2004 г. с космодрома "Плесецк". На орбиту был выведен макет полезного груза. Первый пуск РН "Союз-2.1а" с РБ "Фрегат" произведен 19 октября 2006 г. с космодрома "Байконур". На орбиту был выведен КА MetOp-A.

РН "Союз-2.1б"

Модификация "1б" предусматривает (относительно модификации "1а"):

• замена двигателя третьей ступени (блок "И") на РД-0124,
• переработка конструкции блока "И" (изменение соотношения объемов горючее-окислитель, вследствие использования керосина марки РГ-1 вместо Т-1).

Модификация "Союз-2.1б" может использоваться как самостоятельно, так и с применением разгонного блока (РБ) "Фрегат".

Первый пуск РН "Союз-2.1б" состоялся 27 декабря 2006 г. с космодрома "Байконур", был выведен космический телескоп Corot с применением РБ "Фрегат". Первый пуск с космодрома "Плесецк" РН "Союз-2.1б" был осуществлен 26 июля 2008 г, на орбиту был выведен КА в интересах МО РФ.

РН "Союз-2.1в"

В настоящее время (2009) завершена разработка эскизного проекта и начата разработка РН легкого класса "Союз-2.1в" грузоподъемностью 2.8 т (низкая орбита).

Модификация "1в" предусматривает (относительно модификации "1б"):

• замена двигателя второй ступени (блок "А") на НК-33-1,
• исключение боковых блоков (блок "Б", "В", "Г", "Д").

Данная модификация использует унифицированный с остальными вариантами стартовый комплекс и систему управления.

РН "Союз-СТ"

Модификации "Союз-СТА" (на базе "Союз-2.1а") и "Союз-СТБ" (на базе "Союз-2.1б") создаются для обеспечения коммерческих запусков с космодрома "Куру".

Основные отличия данных модификаций:

• доработка системы управления на прием телекоманд прекращения полета (аварийный подрыв РН на этапе выведения),
• доработка телеметрической системы под европейские наземные станции приема.

(РН) "Союз-2.1а" — трехступенчатая ракета среднего класса, являющаяся модифицированным вариантом (этап модернизации — 1а) ракеты-носителя "Союза-У", успешно эксплуатируемой с 1973 года. Предназначена для обеспечения запусков космических аппаратов военного, народнохозяйственного и социального назначения.

РН "Союз-2.1а" в сочетании с разгонным блоком "Фрегат" или блоком выведения "Волга" позволяет выводить космические аппараты на всевозможные типы орбит: низкие, средние, высокоэллиптические, солнечно-синхронные, геопереходные и геостационарные.

Разрабатывалась в соответствии с постановлением правительства РФ от 1992 года, а также в соответствии с требованиями тактико-технического задания, утвержденного в 1995 году командующим Военно-космическими силами РФ и генеральным директором Российского авиационно-космического агентства, и была призвана заменить все типы РН на базе ракеты Р-7А, выпускавшиеся прежде. Создавалась с опорой только на промышленную базу России.

Головным разработчиком и изготовителем является Ракетно-космический центр "Прогресс" (Самара).

Максимальная длина — 46,3 м

Стартовая масса — 311,7 т

Масса РН (без головной части) — 303,2 т

Масса конструкции РН (без головной части) — 24,4 т

Масса компонентов топлива — 278,8 т

Масса выводимой полезной нагрузки:

на низкую околоземную орбиту (Н = 200 км) — 7480 кг,

на солнечно-синхронную орбиту (Н = 820 км) — 4350 кг,

на геопереходную орбиту (4 V = 1500 м/с) — 2780 кг,

на геостационарную орбиту (Н = 36000 км) — 1300 кг

Летные испытания ракеты-носителя "Союз-2-1а" были успешно начаты 8 ноября 2004 года пуском с космодрома Плесецк, а 19 октября 2006 года осуществлен первый коммерческий пуск ракеты-носителя с европейским метеорологическим космическим аппаратом "Метоп". После этого проходили летные испытания ракеты-носителя. Было проведено несколько пусков с космодромов "Плесецк", "Байконур" и с Гвианского космического центра в Куру.

Специалисты РКЦ завершили испытания ракеты-носителя, а в начале сентября она была отправлена на космодром "Восточный".

Госкомиссия приняла решение об окончании летных испытаний ракеты-носителя "Союз-2.1а" и передачи ее в штатную эксплуатацию Минобороны и Роскосмосу.

Для запуска с космодрома "Восточный" РН "Союз-2.1а" была доработана и модернизирована. В модернизированной версии ракеты предусмотрены специальные отводы паров жидкого кислорода за пределы мобильной башни обслуживания, которая используется на стартовом комплексе "Восточного", проведена модернизация бортовой вычислительной машины, которая стала более современной, производительной и менее габаритной.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

«Союз-2.1б»

«Роскосмос»

Ракета-носитель «Союз-2.1б» успешно стартовала с космодрома Восточный. Прямая трансляция запуска велась на сайте Центра эксплуатации наземной космической инфраструктуры. Старт ракеты-носителя, ставший вторым в истории космодрома Восточный, состоялся в 8 часов 41 минуту по времени Москвы 28 ноября 2017 года. Ракета оборудована разгонным блоком «Фрегат», а ее полезной нагрузкой являются космический гидрометеорологический аппарат «Метеор-М» и 18 малых спутников, включая «Бауманец-2».

Согласно плану запуска, разгонный блок «Фрегат» завершит распределение спутников по орбитам в 12 часов 54 минуты по московскому времени, после чего начнется подготовка аппарата к входу в атмосферу. Космические аппараты, выведенные в космос, будут разведены по трем орбитам. Как ожидается, в 13 часов 42 минуты «Фрегат» начнет переходить на траекторию входа, а примерно в 14 часов 16 минут он войдет в атмосферу и упадет в Тихом океане.

Космодром Восточный строится недалеко от города Циолковский в Амурской области с 2010 года. В апреле 2016 года на космодроме был построен первый стартовый комплекс, а в августе 2017-го - началось строительство второго. Изначально первую ракету-носитель с космодрома планировалось запустить еще в конце 2015 года, однако это только 28 апреля 2016 года. Тогда ракетой-носителем «Союз-2.1а» на орбиту были запущены три спутника - «Михайло Ломоносов», «Аист-2Д» и SamSat-218.

В общей сложности на строительство космодрома потратили около 120 миллиардов рублей. Длительный перерыв между запусками первой и второй ракет-носителей с космодрома Восточный обусловлен необходимостью достройки космодрома и отладки его оборудования. На 2018 год запланированы пять стартов ракет-носителей с космодрома. При этом в перспективе «Роскосмос» планирует осуществлять с Восточного от восьми до десяти непилотируемых стартов в год. Первый пуск ракеты с экипажем на Международной космическую станцию состоится после 2023 года.

Спутник «Метеор-М» № 2-1, бывший основной полезной нагрузкой «Союз-2.1б», имеет пять метров в ширину, диаметр - 2,5 метра. Масса космического аппарата составляет 2,8 тонны. Спутник предназначен для получения глобальных и локальных изображений облачности, поверхности земли, а также ледового и снежного покровов в видимом, инфракрасном и микроволновом диапазонах волн. Кроме того, аппарат может собирать данные о распределении озона в атмосфере и информацию о гелиогеофизической обстановке в околоземном пространстве.

В числе попутной полезной нагрузки ракеты был спутник «Бауманец-2», построенный по проекту Московского государственного технического университета имени Баумана. Этот аппарат дистанционного зонирования Земли предназначен для передачи данных о поверхности планеты и для образовательных целей.

Василий Сычёв

«Союз» - серия советских трехступенчатых ракетоносителей, которые на протяжении нескольких десятилетий оставались лучшими аппаратами для запусков космических кораблей разного типа и назначения на орбиту Земли. Успешные разработки в области ракетостроения позволили создать ракету-носитель с хорошими энергетическими показателями и большим модернизационным потенциалом.

Описание

«Союз» - ракета-носитель среднего класса, предназначенная для выведения на низкую орбиту Земли космических кораблей типа «Прогресс» и «Союз», а также научно-исследовательских («Ресурс», «Фотон») и социально-экономических космических аппаратов с автоматическим управлением. Трехступенчатый ракетоноситель (РН) «Союз» создан на базе ракеты Р-7, поэтому и относится к семейству этих ракет с добавлением 3-й ступени.

Разрабатывалась и производилась в ОКБ-1 (сейчас ЦСКБ-Прогресс). Руководителями проекта были Королев С. П. и Козлов Д. И. Эксплуатация серии ракетоносителей началась в 1963 году, причем по аналогии с моделью, на которой базировался новый носитель, их все еще называли «Восход». С 1966 года в обиход официально вошло название «Союз». В следующие несколько десятилетий, вплоть до 2000-х годов, ракета «Союз» подвергалась нескольким модификациям.

История создания

История создания началась задолго до первого запуска. Началом послужило постановление ЦК КПСС о необходимости разработки новой межконтинентальной баллистической ракеты, которая сможет доставить термоядерный заряд на значительное расстояние, исчисляемое тысячами километров. После нескольких лет разработок задача была выполнена. Межконтинентальная двухступенчатая ракета нового образца МБР Р-7А поступила на вооружение специально созданного подразделения ракетных войск. Первый пуск состоялся в 1959 году. В различных модификациях Р-7 пробыла на вооружении лишь 10 лет, но благодаря высокому модернизационному потенциалу и удачной конструкции она стала основой для целого семейства космических ракет-носителей.

Уже после первого пилотируемого полета в космос, в рамках реализации программы более длительных полетов, началась разработка новой ракеты на базе Р-7. Проблема была в том, что все ракеты Советского Союза на то время, в том числе и «Восход», не подходили для эксплуатации в рамках, заданных проектом. Помимо увеличения длительности полета, на новой ракете должна была быть реализована система аварийного спасения экипажа в случае экстренной ситуации, которая не предусматривалась на «Восходе».

Основой для конструкции новой ракеты среднего класса семейства Р-7 стали уже эксплуатируемые носители «Восход» и «Р-7А». Новый РН получил наименование «Союз» и индекс 11А511. Эта трехступенчатая ракета-носитель стала использоваться для запусков кораблей «Союз» и «Прогресс». Впервые запуск ракеты «Союз» осуществлен в 1966 году.

Характеристики

Длина РН «Союз» зависит от типа доставляемого в космос космического корабля, но не превышает 50.67 м. Сечение - 10,3 м, поперечные размеры - расстояние между концевикам воздушных рулей. Полная масса ракеты-носителя "Союз" в снаряженном состоянии (стартовая) - 308 т. Максимальная масса топлива - 274 т. Максимальная, так называемая сухая полная масса ракеты-носителя «Союз» составляет 34 т и также зависит от типа выводимого на орбиту космического аппарата. Суммарная тяга, развиваемая РН: 413 тонны-силы на уровне моря и свыше 500 тонны-силы в вакууме. Ракета «Союз» 11А511 способна вывести на Земную орбиту полезные грузы массой 7 т. Полетное время РН составляет около 9 мин.

Особенности конструкции 11А511

Ракета «Союз» 11А511 состоит из трех ступеней с ускорителями на первой «Б», «В», «Г» и «Д», двух блоков «А» и «И» (второй и третьей ступени), головного обтекателя, адаптера полезного груза и системы аварийного спасения (САС) экипажа. В конструкции использованы модернизированные двигатели двухступенчатой ракеты МБР Р-7А и трехступенчатой РН «Восход». Изначально была осуществлена модернизация блока третьей ступени, что позволило улучшить энергетические показатели РН, впоследствии были доработаны и другие ступени. Их внешний вид не изменился, но содержание и возможности стали новыми:

• Установлена новая телеметрическая система на блоке «А».
• Бортовая кабельная сеть управления заменена более легкой.
• Наклонение орбиты корабля относительно плоскости экватора снижено более чем на 10 о.
• Уменьшена длина и вес кабельной сети блока «И».
• Заменены двигатели блока «А».
• Усилена прочность некоторых элементов первой ступени.

В целом, внешне РН «Союз» отличается от предшествующих ракет-носителей - прежде всего, головным обтекателем с четырьмя стабилизаторами и конической формой блоков первой ступени, а также наличием аварийной системы на вершине.

Ступени РН «Союз»

Две ступени ракетоносителя аналогичны РН «Восток», но с рядом усовершенствований. Первая ступень ракеты состоит из 4-х боковых конусообразных ускорительных блоков. На каждом ускорителе установлены автономные двигатели. Отделение ускорительных блоков во время запуска происходит примерно на 118 секунде полета ракеты. Масса бокового блока без топлива - не более 3,75 т, вес топлива составляет 155-160 т.

Вторая ступень включает центральный блок «А» с топливом и полезной нагрузкой. Масса без топлива - не более 6 т, топливо - 90-95 т. Вторая ступень отделяется от ракеты-носителя примерно на 278 секунде полета.

Третья, доработанная ступень - модернизированный блок «И» РН «Восход» 11А57 общей длиной 6,7 м и диаметром 2,66 м. Оснащена 4-камерным ракетным двигателем на жидком топливе с одним турбонасосным агрегатом. Общая масса 25 т.

Ракета «Союз» - топливо и двигательные установки

Используемое для двигательных установок всех ступеней топливо было идентичным - керосин Т-1. Жидкий кислород использовался в качестве окислителя. Это весьма взрывоопасное вещество, но не токсичное. Для работы вспомогательных систем в небольшом количестве использовались жидкий азот и перекись водорода.

Для первой ступени в качестве двигательной установки (ДУ) использовались четыре 4-х камерных ЖРД (жидкостные ракетные двигатели) РД-107 8Д728. Каждый двигатель ракеты «Союз» первой ступени имел 4 основных неподвижных камеры сгорания и 2 поворотно-рулевых на шарнирных подвесах. Полная масса двигателя составляла 1300 кг.

ДУ второй ступени ракеты "Союз" - двигатель ЖРД РД-108, состоящий из 4-х неподвижных и 4-х поворотных камер с отклонением 350, которые являлись исполнительными органами управления ракетой и использовались для управления положением ракеты в пространстве. Это двигатель открытого цикла с системами наддува и газогенерации массой 1195 кг.

Для третьей ступени - высоконадежный ЖРД РД-0110 11Д55. Это двигатель открытого цикла с турбированной подачей топлива, созданный в ОКБ-154 под начальством С. А. Косберга также имел 4 основных и 4 поворотных камеры сгорания. Предельное время непрерывной работы - 250 сек.

Система аварийного спасения

При разработке ракетоносителя «Союз» одной из ключевых задач, стоявших перед конструкторами, было создать систему для спасения экипажа в случае аварийной ситуации. В итоге была разработана и реализована система аварийного спасения (САС), которая активировалась до старта ракеты и в случае необходимости обеспечивала спасения экипажа на старте или на любом участке полета.

Система предусматривает увод от ракеты головного блока с экипажем в безопасное место вместе с обтекателем, спускаемым и приборно-агрегатным аппаратом. Для этого на головном обтекателе были установлены ракетные двигатели разделения, работающие на твердом топливе в комплексе с четырьмя небольшими двигателями управления. На самой вершине головного обтекателя располагался небольшой двигатель, задача которого была уводить весь модуль в сторону после срабатывания двигательной установки разделения. Такая система стала типовой для всех «Союзов».

Модификации

У РН 11А511 впоследствии было 3 модификации:

• «Союз-Л» - предназначалась для запусков лунного комплекса Н1-ЛЗ. Внешним отличием этой ракеты-носителя является необычная форма головного обтекателя. Было осуществлено 3 старта этого РН с космическими аппаратами серии «Космос» 379, 398 и 434.
• «Союз-М» - разработка Куйбышевского филиала ЦКБЭМ для вывода на земную орбиту разведывательных аппаратов особого назначения серии «Зенит» (4М, 4МТ, «Орион») и военно-исследовательских кораблей «Союз 7К-ВИ». Было произведено восемь пусков этой модификации с космодрома Плесецк.
• «Союз-У» - последняя модификация на основе РН 11А511. При разработке этого носителя учитывались также и наработки уже используемые в модификациях «Союз-Л» и «Союз-М». Этот ракетоноситель был сконструирован в 70-х годах и в первую очередь предназначался для запуска пилотируемых и беспилотных транспортных космических аппаратов «Прогресс». При помощи этой ракеты в космос было выведено множество как отечественных, так и иностранных космических аппаратов таких серий, как «Космос», «Фотон», «Ресурс-Ф», «Бион». Главное отличие «Союз-У» - улучшенные энергетические характеристики ДУ ступеней 1 и 2. Эта вариация ракеты-носителя считалась одной из наиболее удачных, и долгое время была самой востребованной. Ее запуск осуществлялся 771 раз.

Путем модернизации «Союза-У» в «ЦСКБ-Прогресс» был создан ракетоноситель «Союз-2», которая отличалась повышенной грузоподъемностью и была способна вывести на земную орбиту 9200 кг полезного груза. Впоследствии на базе «Союз-2» было сделано целое семейство ракетоносителей «Союз-СТ», которые отличались доработанной системой управления. Новейшей модификацией РН «Союз-У» является созданная в 2001 году ракета «Союз-ФГ».

Запуски

РН «Союз» начала успешно выводить искусственные спутники Земли в космос в 1966 году. Изначально это были аппараты серии «Космос», а в дальнейшем и пилотируемые космические корабли. За первые 10 лет эксплуатации ракеты-носителя 11А511 было проведено 32 запуска с космодрома Байконур, 30 были успешными.

Впоследствии на базе РН «Союз» было создано несколько модификаций для выполнения различных задач, главным образом для запуска отечественных и иностранных космических аппаратов разного назначения. Для пусков РН «Союз» было создано 7 стартовых площадок:

• Байконур - 2 площадки.
• Плесецк - 3.
• Гвианский космический центр (Французская Гвиана) - 1.
• Космодром «Восточный» - 1.

Общее число стартов всех «Союзов» - 1020. На конец 2016 года суммарно было совершено 44 пуска РН «Союз 2.1а» и «Союз 2.1б».

Факты и инциденты

Одним из предназначений «Союз» 11А511 была возможность выводить на орбиту Луны пилотируемые корабли с экипажем. С этой целью на околоземной орбите планировалось создать целый комплекс из пилотируемого корабля, танкера заправщика и разгонного блока. Выводить на орбиту все элементы планировалось при помощи РН «Союз».

Инцидентов при запусках РН «Союз» было всего два. В декабре 1966 года во время предпусковой подготовки не сработал пирозапал, и автоматика отменила запуск. Персонал начал процедуру слива топлива, но спустя 27 мин сработала САС, которая все то время оставалась активной. Причиной срабатывания стало вращение Земли, вследствие чего датчики зарегистрировали угловое отклонение положения корабля и активировали аварийную систему. В результате после отсоединения головной части из трубопроводов вылился и загорелся теплоноситель, последовал ряд взрывов. От удушья погиб один человек и двое - от полученных травм, было повреждено оборудование.

В 1975 году при выведении корабля на орбиту на высоте 150 км сбой автоматики вызвал отделение корабля от ракетоносителя. Аппарат с экипажем спустился на склон горы в Алтае и покатился вниз. Космонавтов спас парашют, который они не отстрелили, зацепившийся за дерево. Никто из экипажа не пострадал.

Ракета «Союз» сейчас

Всего было разработано 10 модификаций РН «Союз». На сегодняшний день с помощью носителя «Союз-У» осуществляется запуск грузовых кораблей. В конце 2016 года с РН «Союз-У» был запущен аппарат ТГК «Прогресс МС-04». Наибольшее внимание современной отечественной аэрокосмической отрасли уделено развитию РН «Союз-2.1а». Работа по модернизации этого ракетоносителя стартовала еще в 1990 годы. Были разработаны и установлены новые двигатели, внедрена новая система телеметрии, автоматизирован испытательный и предстартовый процесс подготовки. В результате были улучшены общие характеристики аппарата и точность выведения на орбиту.