На сегодняшний день Российская Федерация обладает самой мощной в мире космической отраслью. Россия является безоговорочным лидером в области пилотируемой космонавтики и к тому же обладает паритетом с США в вопросах космической навигации. Некоторые отставания нашей страны имеются лишь в исследованиях далеких межпланетных пространств, а также в разработках по дистанционному зондированию Земли.
История
Космическая ракета впервые была задумана российскими учеными Циолковским и Мещерским. Они же в 1897-1903 годах создали теорию ее полета. Намного позже данное направление стали осваивать зарубежные ученые. Это были немцы фон Браун и Оберт, а также американец Годдард. В мирное межвоенное время вопросами реактивного движения, а также создания для этой цели твердотопливных и жидкостных двигателей занимались лишь три страны в мире. Это были Россия, США и Германия.
Уже к 40-м годам 20 века наша страна могла гордиться успехами, достигнутыми в вопросах создания твердотопливных двигателей. Это позволило во время Второй мировой войны использовать такое грозное оружие, как "Катюши". Что касается создания больших ракет, оснащенных жидкостными двигателями, то здесь лидером была Германия. Именно в этой стране на вооружение приняли "Фау-2". Это первые баллистические ракеты, имеющие малую дальность. В период Второй мировой войны "Фау-2" использовали для бомбардировок Англии.
После победы СССР над гитлеровской Германией основная команда Вернера фон Брауна под его непосредственным руководством развернула свою деятельность в США. При этом они забрали с собой из поверженной страны все разработанные ранее чертежи и расчеты, на основании которых должна была быть построена космическая ракета. Только мизерная часть команды немецких инженеров и ученых продолжила свою работу в СССР вплоть до середины 50-х годов 20 века. В их распоряжении были отдельные части технологического оборудования и ракет без каких-либо расчетов и чертежей.
В дальнейшем как в США, так и в СССР были воспроизведены ракеты "Фау-2" (у нас это Р-1), что и предопределило развитие ракетостроения, направленного на увеличение дальности полета.
Теория Циолковского
Этого великого русского ученого-самоучку и выдающегося изобретателя считают отцом космонавтики. Им еще в 1883 году был написана историческая рукопись "Свободное пространство". В этом труде Циолковский впервые высказал мысль о том, что перемещение между планетами возможно, и нужен для этого специальный который называется "космическая ракета". Сама теория реактивного прибора была обоснована им в 1903 г. Она содержалась в труде под названием "Исследование мирового пространства". Здесь автор приводил доказательства того, что космическая ракета является тем аппаратом, с помощью которого можно покинуть пределы земной атмосферы. Эта теория явилась настоящей революцией в научной сфере. Ведь о полете на Марс, Луну и на другие планеты человечество мечтало давно. Однако ученые мужи так и не смогли определить, каким образом должен быть устроен летательный аппарат, который будет перемещаться в абсолютно пустом пространстве без опоры, способной дать ему ускорение. Данная задача была решена Циолковским, который предложил использование для этой цели Только с помощью такого механизма можно было покорить космос.
Принцип действия
Космические ракеты России, США и других стран до настоящего времени выходят на орбиту Земли при помощи ракетных двигателей, предложенных в свое время Циолковским. В этих системах происходит преобразование химической энергии топлива в кинетическую, которой обладает выбрасываемая из сопла струя. Особый процесс происходит в камерах сгорания таких двигателей. В них в результате реакции окислителя и горючего выделяется теплота. При этом продукты сгорания расширяются, нагреваются, разгоняются в сопле и выбрасываются с огромной скоростью. Ракета при этом движется благодаря закону сохранения импульса. Она получает ускорение, которое направлено в противоположную сторону.
На сегодняшний день существуют такие проекты двигателей, как космические лифты, и т. д. Однако на практике они не применяются, так как пока еще находятся в разработке.
Первый космический аппарат
Ракета Циолковского, предложенная ученым, представляла собой металлическую камеру продолговатой формы. Внешне она была похожа на аэростат или дирижабль. Переднее, головное пространство ракеты предназначалось для пассажиров. Здесь же были установлены приборы управления, а также хранились поглотители углекислоты и запасы кислорода. В отсеке для пассажиров предусматривалось освещение. Во второй, основной части ракеты Циолковский расположил горючие вещества. При их смешении происходило образование взрывчатой массы. Она зажигалась в отведенном ей месте в самом центре ракеты и выбрасывалась из расширяющейся трубы с огромной скоростью в виде горячих газов.
В течение долгого времени имя Циолковского было малоизвестно не только за рубежом, но и в России. Многие считали его мечтателем-идеалистом и чудаком-фантазером. Истинную оценку труды этого великого ученого получили только с приходом советской власти.
Создание ракетного комплекса в СССР
Значительные шаги в освоении межпланетного пространства были сделаны после окончания Второй мировой войны. Это было время, когда США, являясь единственной атомной державой, стали оказывать на нашу страну политическое давление. Первоначальной задачей, которая ставилась перед нашими учеными, было наращивание военной мощи России. Для достойного отпора в условиях развязанной в эти годы холодной войны необходимо было создать атомную, а затем и Вторая, не менее сложная задача, состояла в доставке созданного оружия до цели. Для этого и требовались боевые ракеты. С целью создания данной техники уже в 1946 г. правительством были назначены главные конструкторы гироскопических приборов, реактивных двигателей, систем управления и т. д. Ответственным за увязку в единое целое всех систем стал С.П. Королев.
Уже в 1948 г. первая из разработанных в СССР баллистических ракет прошла успешные испытания. Аналогичные полеты в США были осуществлены на несколько лет позже.
Запуск искусственного спутника
Кроме наращивания военного потенциала правительство СССР ставило перед собой задачу освоения космического пространства. Работы в этом направлении велись многими учеными и конструкторами. Еще до того как в воздух поднялась ракета межконтинентальной дальности, разработчикам подобной техники стало понятно, что, сократив полезный груз летательного аппарата, можно было добиться скорости, превышающей космическую. Этот факт говорил о вероятности вывода на земную орбиту искусственного спутника. Данное эпохальное событие произошло 4.10.1957 г. Оно стало началом новой вехи в освоении космического пространства.
Работа по освоению безвоздушного околоземного пространства потребовала огромных усилий со стороны многочисленных коллективов конструкторов, ученых и рабочих. Создатели космических ракет должны были разработать программу вывода летательного аппарата на орбиту, отладить работу наземной службы и т. д.
Перед конструкторами стояла сложная задача. Необходимо было увеличить массу ракеты и сделать возможным достижение ею второй Именно поэтому в 1958-1959 годах в нашей стране был разработан трехступенчатый вариант реактивного двигателя. С его изобретением стало возможным производить первые космические ракеты, в которых на орбиту мог подняться человек. Трехступенчатые двигатели открыли и возможность полета на Луну.
Далее ракеты-носители все более и более усовершенствовались. Так, в 1961 г. была создана четырехступенчатая модель реактивного двигателя. С ним ракета могла достичь не только Луны, но и добраться до Марса или Венеры.
Первый пилотируемый полет
Старт космической ракеты с человеком на борту впервые состоялся 12.04.1961 г. От поверхности Земли оторвался корабль «Восток», пилотируемый Юрием Гагариным. Это событие явилось эпохальным для человечества. В апреле 1961 г. получило свое новое развитие. Переход к пилотируемым полетам потребовал от конструкторов создания таких летательных аппаратов, которые могли бы возвращаться на Землю, безопасно преодолевая слои атмосферы. Кроме того, на космической ракете должна была быть предусмотрена система жизнеобеспечения человека, включающая регенерацию воздуха, питание и многое другое. Все эти задачи были успешно решены.
Дальнейшее освоение космоса
Ракеты типа «Восток» еще долгое время способствовали удержанию ведущей роли СССР в сфере исследования околоземного безвоздушного пространства. Их использование продолжается и до настоящего времени. Вплоть до 1964 года летательные аппараты «Восток» превосходили все существующие аналоги по своей грузоподъемности.
Несколько позже в нашей стране и в США были созданы более мощные носители. Название космических ракет такого типа, сконструированных в нашей стране, - «Протон-М». Американский подобный аппарат - «Дельта-IV». В Европе была сконструирована ракета-носитель «Ариан-5», принадлежащая к тяжелому типу. Все эти летательные аппараты позволяют выводить 21-25 тонн груза на высоту в 200 км, где располагается низкая околоземная орбита.
Новые разработки
В рамках проекта полета человека на Луну были созданы РН, принадлежащие к сверхтяжелому классу. Это такие космические ракеты США, как «Сатурн-5», а также советская Н-1. Позднее в СССР была создана сверхтяжелая ракета «Энергия», которую в настоящее время не используют. Мощным американским РН стал «Спейс шаттл». Эта ракета позволяла выводить на орбиту космические корабли массой в 100 тонн.
Производители летательных аппаратов
Космические ракеты проектировались и создавались в ОКБ-1 (Особом конструкторском бюро), ЦКБЭМ (Центральном конструкторском бюро экспериментального машиностроения), а также в НПО (Научно-производственном объединении) «Энергия». Именно здесь увидели свет отечественные баллистические ракеты всех типов. Отсюда вышли и одиннадцать стратегических комплексов, которые взяла на вооружение наша армия. Усилиями работников данных предприятий была создана и Р-7 - первая космическая ракета, которая считается самой надежной в мире и в настоящее время. С середины прошлого века на этих производствах инициировались и велись работы по всем направлениям, касающимся развития космонавтики. С 1994 г. предприятие получило новое название, став ОАО РКК «Энергия».
Сегодняшний день производителя космических ракет
РКК «Энергия» им. С.П. Королева является стратегическим предприятием России. Оно играет ведущую роль в разработке и производстве пилотируемых космических систем. Большое внимание на предприятии уделяется вопросам создания новейших технологий. Здесь разрабатываются специализированные автоматические космические системы, а также РН для вывода на орбиту летательных аппаратов. Кроме того, РКК «Энергия» активно внедряет наукоемкие технологии для производства продукции, не относящейся к освоению безвоздушного пространства.
В составе этого предприятия, помимо головного конструкторского бюро, находятся:
ЗАО «Завод экспериментального машиностроения».
ЗАО «ПО «Космос».
ЗАО «Волжское КБ».
Филиал «Байконур».
Самыми перспективными программами предприятия являются:
Вопросы дальнейшего освоения космоса и создания пилотируемой транспортной космической системы новейшего поколения;
Разработка пилотируемых летательных аппаратов, которые способны освоить межпланетные пространства;
Конструирование и создание энергетических и телекоммуникационных космических систем с использованием специальных малогабаритных рефлекторов и антенн.
Лёгкая двухступенчатая ракета-носитель (РН) «Космос-3М» (11К65М) служит для выведения автоматических космических аппаратов (КА) легкого и среднего класса различного назначения на круговые и эллиптические орбиты.
Видео Космос-3М
На обеих ее ступенях установлены маршевые жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) открытого цикла с турбонасосной подачей долгохранимого самовоспламеняющегося топлива (окислитель – 27% раствор тетроксида азота в азотной кислоте (АК-27И), горючее – несимметричный диметилгидразин (НДМГ)). Система управления – инерциальная. Управление на участке работы первой ступени РН осуществляется с помощью четырёх графитовых газовых рулей (устанавливаются незадолго перед стартом ракеты), на участке работы второй ступени – с помощью четырёх качающихся сопел, работающих на отработанном на турбине («мятом») генераторном газе.
КА устанавливаются под головным обтекателем (ГО), на ферменном переходнике в зоне размещения полезного груза (ПГ). ГО сбрасывается на участке работы второй ступени на высоте 75 км.
Разделение ступеней – холодное, с использованием тормозных твердотопливных двигателей на межбаковом отсеке первой ступени.
Выведение КА на орбиту функционирования – по схеме с двухкратным включением ДУ второй ступени: после первого включения полёт происходит по переходной траектории, в расчётной точке которой вторым включением обеспечивается дополнительное приращение скорости, необходимое для выхода аппарата на заданную орбиту.
Параметры траектории определяются за счет выбора продолжительности работы и интервалов между включениями ДУ второй ступени. Стабилизация ступени на участке полёта по переходной траектории – с помощью четырёх ЖРД малой тяги (по 25 Н каждый), имеющих автономные баки с вытеснительной системой подачи топлива.
«Космос-3М» (Впервые наименование «Космос-3М» было заявлено в СМИ 26 апреля 1994 г.) использовался для выведения на орбиту спутников серии «Надежда» международной системы спасения «КОСПАС-САРСАТ», геодезических, навигационно-связных и других КА военного назначения, индийских спутников Aryabhata, Bhaskara и Bhaskara 2, французского КА Signe-3, шведских Astrid и Astrid 2, американских FAISat и FAISat-2V, мексиканского Unamsat-2, итальянских MegSat 0 и MITA, германских Tubsat B, Abrixas и CHAMP, британского SNAP-1, китайского Tsing Hua 1.
С помощью ракеты "Космос-3М" проводились астрофизические, технологические и другие эксперименты в интересах Академии наук СССР, международной организации «Интеркосмос», отраслевых научно-исследовательских организаций, в т.ч. с возвращением ПГ на Землю (см. табл. 2). Примерно половина всех проведенных пусков ракеты приходится на суборбитальные полёты с полигона Капустин Яр для выполнения экспериментов на гиперзвуковых скоростях.
В 1995 г. ракета "Космос-3М" участвовала в международном конкурсе на легкий носитель Med-Lite для NASA. По оценке американских специалистов, которые провели сравнительный анализ 18 типов ракет легкого класса, созданных в разных странах, «Космос-3М» был признан одним из самых совершенных.
Маркетинг носителя на западном рынке ведут совместное предприятие Cosmos International GmbH (при участии германской фирмы OHB-Systems) и российское предприятие «Пусковые услуги».
Производство носителя осуществляется (в низком темпе) в ПО «Полет» (г.Омск). В настоящее время конструкторы предприятия ведут разработку перспективного варианта 11К65МУ «Космос-3МУ» («Взлет»), оснащенного новой системой управления.
Краткая история создания носителя «Космос-3М»
Эскизный проект носителя 65С3 для вывода КА «малой» и «средней» массы (от 100 до 1500 кг) на круговые (высотой от 200 км до 2000 км) и эллиптические орбиты был разработан к апрелю 1961 г. в ОКБ-586 (г.Днепропетровск) на базе одноступенчатой баллистической ракеты среднего радиуса действия Р-14 (8К65) и подкреплен Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 984-425 от 30 октября 1961 г. и Комиссией Президиума Совета Министров от 12 июля 1962 г. Поскольку эта работа несколько выпадала из главного направления деятельности предприятия (создание боевых баллистических ракет), генеральный конструктор днепропетровского ОКБ М.К.Янгель предложил передать ее в красноярское ОКБ-10 под руководством М.Ф.Решетнева.
В конце 1961 г. представители ОКБ-10 включились в работу. Решетневцы предложили оригинальное техническое решение, позволяющее запускать спутники на круговые орбиты путем введения «пунктирного» участка стабилизированного полёта. Для реализации идеи была принята двухимпульсная схема включения маршевого ЖРД второй ступени: первый импульс формирует эллиптическую траекторию, в апогее которой вторым включением аппарат переводится на круговую орбиту.
В ОКБ-456 А.М.Исаева создали трехрежимный двигатель 11Д49 (два включения на номинальной тяге и работа в дроссельном режиме), а решетневцы разработали систему малой тяги, обеспечившую стабилизированный полёт между двумя включениями маршевого ЖРД. Топливо для этой системы располагалось в двух специальных баках, подвешенных на внешней поверхности основного бака второй ступени.
Разработка ракетного комплекса велась в два этапа. На первом был создан носитель 11К65 «Космос-3». В мае 1964 г. две таких ракеты были вывезены на Байконур для пуска со стартовой площадки 41, имеющей недобрую славу: именно здесь в 1960 г. при катастрофе во время предстартовой подготовки ракеты Р-16 погибла большая группа специалистов и военных, включая маршала М.И.Неделина.
В августе началась предстартовая подготовка. В соответствии «с законами жанра», незаправленная ракета упала со стартового стола!
Приняли решение: пустую ракету до заправки крепить к башне обслуживания. За ночь, используя «производственные мощности» ремонтного поезда В.Н.Челомея, изготовили установку для крепления.
После заправки носителя на полигон пришла туча с ветром до 25 м/с (порывы до 27 м/с), что превышало тактико-технические требования. Судьба продолжала и далее испытывать создателей «Космоса-3»: произошли три сбоя электроники и местная потеря устойчивости хвостового отсека (на его обшивке появились «хлопуны»). Но с третьей попытки, 18 августа, ракета стартовала, выведя на орбиту три габаритно-весовых макета КА «Стрела» (спутники «Космос-38»…-40) с передатчиками системы «Маяк», получавшими питание от батареек для карманного фонаря.
3 сентября 1965 г. ТАСС сообщил о выведении пяти новых «Космосов» (№80–84) на круговую орбиту высотой 1500 км.
Дальнейшая судьба 11К65М сложилась так: первые 14 носителей были изготовлены на опытном производстве ОКБ-10 с участием «Красмашзавода». В 1966 г. их изготовление было полностью передано на «Красмашзавод», а с 1970 г. – в ПО «Полёт».
Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР №949-321 от 30 декабря 1971 г. ракета-носитель 11К65М была принята на вооружение в составе космического комплекса специального назначения.
В 1972 г. разработка 11К65М была отмечена Государственной премией СССР в области науки и техники.
Для замены РН «Космос-3М» в 1980-х годах ОКБ «Южное» (Днепропетровск) и ПО «Полет» (Омск) выпущен проект легкой экологически чистой ракеты 11К55 на базе технологических решений, разработанных в ходе программы «Энергия–Буран», но разработка сначала затормозилась, а потом и полностью прекратилась, осложненная процессами, происходящими в последние годы существования СССР.
Тактико-технические характеристики Космос-3М
Количество ступеней........................2
Длина........................32,4 м
Диаметр........................2,4 м
Стартовая масса........................109000 кг
История запусков
Состояние........................снята с эксплуатации
Места запуска........................Плесецк, Капустин Яр
Число запусков........................440
- успешных........................420
- неудачных........................20
Первый запуск........................15 мая 1967
Первая ступень - Р-14У
Маршевый двигатель........................РД-216 (11Д614)
Тяга........................1485,6 кН на уровне моря
Удельный импульс........................291 с на уровне моря
Время работы........................130 с
Вторая ступень
Маршевый двигатель........................11Д49
Тяга........................157,3 кН
Удельный импульс........................303 с
Время работы........................350 с
Горючее........................НДМГ
Окислитель........................АК-27И
Фото Космос-3М
23 ноября 1972 года был произведён ставший последним четвёртый пуск сверхтяжелой ракеты-носителя Н-1. Все четыре запуска были неуспешными и через четыре года работы по Н-1 были свернуты. Стартовая масса этой ракеты составляла 2 735 т. Мы решили рассказать о пяти самых тяжелых космических ракетах в мире.
Советская ракета-носитель сверхтяжёлого класса H-1 разрабатывалась с середины 1960-х годов в ОКБ-1 под руководством Сергея Королёва. Масса ракеты составляла 2735 тонн. Первоначально она предназначалась для вывода на околоземную орбиту тяжёлой орбитальной станции с перспективой обеспечения сборки тяжелого межпланетного корабля для полётов к Венере и Марсу. Поскольку СССР включился в «лунную гонку» с США программа Н1 была форсирована и переориентирована для полета на Луну.
Однако все четыре испытательных запуска Н-1 были неуспешными на этапе работы первой ступени. В 1974 году советская лунно-посадочная пилотируемая лунная программа была фактически закрыта до достижения целевого результата, а в 1976 году также официально закрыты и работы по Н-1.
«Сатурн-5»
Американская ракета-носитель «Сатурн-5» остаётся самой грузоподъемной, наиболее мощной, самой тяжелой (2965 тонн) и самой большой из существующих ракет, выводивших полезную нагрузку на орбиту. Она была создана конструктором ракетной техники Вернером фон Брауном. Ракета могла вывести на низкую околоземную орбиту 141 т и на траекторию к Луне 47 т полезного груза.
«Сатурн-5» использовалась для реализации программы американских лунных миссий, в том числе с её помощью была осуществлена первая высадка человека на Луну 20 июля 1969 года, а также для выведения на околоземную орбиту орбитальной станции «Скайлэб».
«Энергия»
«Энергия» - советская ракета-носитель сверхтяжёлого класса (2400 т), разработанная НПО «Энергия». Она являлась одной из самых мощных ракет в мире.
Была создана как универсальная перспективная ракета для выполнения различных задач: носитель для МТКК «Буран», носитель для обеспечения пилотируемых и автоматических экспедиций на Луну и Марс, для запуска орбитальных станций нового поколения и т.д. Первый запуск ракеты состоялся в 1987 году, последний - в 1988 году.
«Ариан 5»
«Ариан 5» - европейская ракета-носитель семейства «Ариан», предназначенная для выведения полезной нагрузки на низкую опорную орбиту (НОО) или геопереходную орбиту (ГПО). Масса ракеты по сравнению с советскими и американскими не столь велика - 777 т. Производится Европейским космическим агентством. РН «Ариан 5» является основной ракетой-носителем ЕКА и останется таковой по крайней мере до 2015 года. За период 1995–2007 гг. было произведено 43 запуска, из которых 39 успешных.
«Протон»
«Протон» (УР-500, «Протон-К», «Протон-М») - ракета-носитель тяжёлого класса (705 т), предназначенная для выведения автоматических космических аппаратов на орбиту Земли и далее в космическое пространство. Разработана в 1961–1967 годах в подразделении ОКБ-23 (ныне ГКНПЦ им. М. В. Хруничева).
«Протон» явилась средством выведения всех советских и российских орбитальных станций «Салют-ДОС» и «Алмаз», модулей станций «Мир» и МКС, планировавшихся пилотируемых космических кораблей ТКС и Л-1/«Зонд» (советской лунно-облётной программы), а также тяжёлых ИСЗ различного назначения и межпланетных станций.
5:02 / 05.05.17
«Космос-3М» (11К65М) - ракета-носитель среднего класса
«Космос-3М» (Индекс ГРАУ — 11К65М) - двухступенчатая одноразовая ракета-носитель космического назначения среднего класса, предназначенная для выведения автоматических космических аппаратов (КА) на эллиптические и круговые околоземные орбиты высотой до 1700 км с наклонениями плоскости орбиты 66°, 74° и 83°. Масса полезной нагрузки до 1500 кг.
История создания
Космос-1 (65С3) Создание ракеты-носителя среднего класса стало необходимым после того, как к тяжёлому (на то время) носителю «Восход» добавилась ракета-носитель лёгкого класса 63С1 (тогда ещё не имевшая названия «Космос»). Разработка носителя, как и в случае с ракетой 63С1, была поручена инженерам ОКБ-586 (сейчас ГКБ «Южное»).
Эскизный проект носителя, получившим внутренний индекс КБ «Южное» 65С3, для вывода малых и средних КА массой от 100 до 1500 кг на круговые (высотой от 200 км до 2000 км) и эллиптические орбиты был разработан к апрелю 1961 года на базе одноступенчатой баллистической ракеты среднего радиуса действия Р-14 (8К65) и утверждён Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 984-425 от 30 октября 1961 года и Комиссией Президиума Совета Министров от 12 июля 1962 года.
ОКБ-586 разрабатывало и выпускало конструкторскую документацию по ракете до осени 1962 года. Затем, в связи с загруженностью работами (это происходило в преддверии Карибского кризиса) по созданию ракет Р-36 и Р-56 и поскольку эта работа несколько выпадала из главного направления деятельности предприятия (создание боевых баллистических ракет), генеральный конструктор ОКБ-586 Михаил Янгель предложил передать производство ракеты 65С3 в ОКБ-10 (сейчас ОАО «Информационные спутниковые системы») под руководством Михаила Решетнёва.
Михаил Янгель / Фото: ruspekh.ru
Михаил Решетнев / Фото: stolitca24.ru
Первые 14 носителей были изготовлены на опытном производстве с участием «Красмашзавода». В 1966 году их изготовление было полностью передано на «Красмашзавод», а с 1971 года производство ракет было передано на ПО «Полет» (город Омск). Всего было совершено 8 запусков ракеты-носителя «Космос», из них один был неудачным. Космос-3 (11К65) Разработка ракетного комплекса третьего поколения велась в два этапа. На первом был создан носитель 11К65 «Космос-3». На втором - 11К65М «Космос-3М».
Конструкторская документация на новое изделие 11К65 была выпущена ОКБ-10 в 1962 году. Лётно-конструкторские испытания были начаты 18 августа 1964 года с пусковой установки № 15 площадки № 41 5-го НИИП (Байконур) с приспособленного старта (разработчик - КБ НКМЗ). Экспериментальная отработка и изготовление 10 летных ракет, получивших индекс 11К65 (РН «Космос-3») проводились совместно с ОКБ-10 при головной роли ОКБ-586. В рамках проекта 11К65 двигатель 8Д514 для ракеты Р-14 был модифицирован и получил индекс 11Д614 . Производство двигателя 11Д614 осуществлялось на заводе «Южмаш» (г. Днепропетровск, Украина). На второй ступени носителя был установлен многофункциональный ЖРД 11Д47 разработки ОКБ-2, отработанный на «Красмаше».
Общий вид двигателей первой ступени / Фото: megaobuchalka.ru
Общий вид двигателя второй ступени / Фото: megaobuchalka.ru
Трансформация боевой ракеты в ракету-носитель была осуществлена путём установки на частично доработанную первую ступень вновь разработанной второй ступени. Ступени соединяются последовательно через цилиндрический переходный отсек. Топливный отсек II ступени - единый с промежуточным днищем, разделяющим его на полости «Окислитель» и «Горючее». Двигатель II ступени крепится непосредственно к нижнему коническому днищу топливного отсека. Приборный отсек размещается над топливным отсеком. На него опираются рама для полезного груза и головной обтекатель, сбрасываемый на высоте 75 км.
Подготовка и пуск РН типа «Космос» / Фото: www.kap-yar.ru
Инженеры ОКБ-10 впервые в СССР предложили оригинальное техническое решение, позволяющее запускать спутники на круговые орбиты путём введения «пунктирного» участка стабилизированного полета. Для реализации идеи была принята двухимпульсная схема включения маршевого двигателя второй ступени: первый импульс формирует эллиптическую траекторию, в апогее которой вторым включением аппарат переводится на круговую орбиту.
Схема двухкомпонентного ЖРД 1 - магистраль горючего 2 - магистраль окислителя 3 - насос горючего 4 - насос окислителя 5 - турбина 6 - газогенератор 7 - клапан газогенератора (горючее) 8 - клапан газогенератора (окислитель) 9 - главный клапан горючего 10 - главный клапан окислителя 11 - выхлоп турбины 12 - форсуночная головка 13 - камера сгорания 14 - сопло / Изображение: ru.wikipedia.org
Трёхрежимный двигатель (два включения на номинальной тяге и работа в дроссельном режиме) 11Д49 был разработан в ОКБ-2 (ныне МКБ «Факел»), а изготавливали его на «Красмаше», который выпускал ЖРД вплоть до 1992 года. В ОКБ-10 разработали систему малой тяги, обеспечившую стабилизированный полет между двумя включениями маршевого ЖРД. Топливо для этой системы располагалось в двух специальных баках, подвешенных на внешней поверхности основного бака второй ступени.
Порядок работы двигателя II ступени выглядел так:
- Основной. На этом режиме двигатель в полете может работать дважды. При выведении ИСЗ на высокую круговую орбиту первое включение двигателя формирует траекторию промежуточной орбиты в апогее. Второе включение двигателя переводит вторую ступень ракеты с ИСЗ на круговую орбиту.
- Режим работы рулевых камер. Используется для стабилизации полета ракеты до, во время и после работы двигателя на первом режиме.
- Режим малой тяги. Используется для ориентации ракеты и создания незначительных ускорений, обеспечивающих возможность повторного запуска двигателя на основной режим.
Основные ТТХ ЖРД ракеты «Космос-3М»
| Параметры | ДУ первой ступени
| ДУ второй ступени |
| Название
| РД-216 (11Д614)
| 11Д49() |
| Тип и число турбонасосных агрегатов (ТНА)
| Четырехкамерный (два двухкамерных блока) с двумя ТНА
| Однокамерный с одним ТНА |
| Тяга, кН: | ||
| на уровне моря
| 1485.6
| – |
| в пустоте
| 1744.6
| 157.3* + 4 х (1.4–1.8**) |
| Удельный импульс, сек: | ||
| на уровне моря
| 1485.6
| – |
| в пустоте
| 291
| 303 |
| Давление в камере сгорания, атм
| 75
| 102 |
| Сухая масса двигателя, кг
| 662
| 225 |
| Время работы в составе ступени, с
| 130
| 350* |
Примечание: * основная камера сгорания; ** рулевые сопла.
Всего с 1966 по 1968 было осуществлено 4 запуска, из них половина неудачны.
Космос-3М (11К65М)
Параллельно с 11К65 на ПО «Полет» (г. Омск) велась разработка конструкторской документации на модернизированный вариант носителя. Ракета получила индекс 11К65М («Космос-3М»). 15 мая 1967 года РН 11К65М, успешно запущенная с ПУ № 2 площадки № 132 53-го НИИП (Плесецк), вывела на орбиту ИСЗ «Космос-158». В 1968 году документация и право на авторское сопровождение производства ракеты 11К65М были переданы в ПО «Полет», которое немедленно приступило к серийному выпуску ракеты. Штатная эксплуатация осуществлялась с 1970 года с космодрома Плесецк.
Старт 26 января 1973 года с ПУ № 1 площадки № 107 стал первым запуском ракеты 11К65М с космодрома Капустин Яр, где был сооружён стационарный старт с подвижными башнями обслуживания разработки КБТМ (СК «Восход»). Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР № 949-321 от 30 декабря 1971 года ракета-носитель 11К65М была принята на вооружение в составе космического комплекса специального назначения «Восход». В 1972 г. разработка 11К65М была отмечена Государственной премией СССР в области науки и техники.
Конструктивная схема ракеты «Космос-3М» / Изображение: www.plesetzk.ru
«Космос-3М» (индекс 11К65М) является одной из наиболее часто используемых ракет-носителей для запуска российских военных спутников. Эта универсальная жидкостная ракета лёгкого класса предназначена для выведения автоматических космических аппаратов различного назначения массой до 1500 кг на круговые, эллиптические и солнечно-синхронные орбиты высотой до 1700 км. Длина ракеты 32,4 метра, диаметр - 2,5 метра, стартовая масса - 109 000 кг. РН «Космос-3М» состоит из последовательно расположенных первой и второй ступеней, соединенных между собой разрывными болтами. На второй ступени устанавливается головной обтекатель, под которым размещается КА.
РН «Космос-3М» / Изображение: megaobuchalka.ru
Первая ступень РН «Космос-3М» / Изображение: megaobuchalka.ru
Первая ступень состоит из хвостового отсека, силового кольца, бака горючего, приборного отсека, бака окислителя и переходного отсека.Хвостовой отсек служит для размещения двигателя первой ступени, агрегатов системы топливоподачи, а также для восприятия нагрузок на старте и в полете. Отсек представляет собой коническую тонкостенную оболочку, подкрепленную продольным и поперечным силовыми наборами. Хвостовой отсек негерметичен. На нем закрепляются четыре стартовые опоры, с помощью которых РН устанавливается на пусковом устройстве, и четыре неподвижных аэродинамических стабилизатора.
Общий вид хвостового отсека первой ступени / Изображение: megaobuchalka.ru
Общий вид топливного отсека первой ступени / Изображение: megaobuchalka.ru
На каждом опорном кронштейне шарнирно закрепляется поворотный газоструйный руль, используемый для управления РН в полете. На корпусе хвостового отсека имеется три пояса эксплуатационных и технологических люков, закрываемых съемными крышками.
К хвостовому отсеку, верхней его части, с помощью болтов крепится силовое кольцо, предназначенное для равномерного распределения по периметру и передачи на тонкостенный корпус РН силы тяги двигателя.
Обслуживание ДУ первой ступени / Фото: Фото: www.kap-yar.ru
Баки горючего и окислителя предназначены для размещения в них потребного количества компонентов топлива. Оба бака выполнены по несущей схеме и состоят из прессованных панелей и двух штампованных днищ сферической формы. В качестве материала для всех баковых отсеков используется алюминиево-магниевый сплав.
Общий вид приборного отсека первой ступени / Изображение: megaobuchalka.ru
Общий вид переходного отсека первой ступени / Изображение: megaobuchalka.ru
Между баками горючего и окислителя первой ступени размещается приборный отсек, в котором расположены приборы систем управления и измерений, необходимые при работе систем первой ступени. Приборный отсек представляет собой цилиндрический отсек клепаной конструкции с внутренним силовым набором. Для доступа к приборам, размещенным на приборной раме внутри отсека, на обечайке приборного отсека имеется четыре люка, закрываемых съемными крышками. Снаружи приборного отсека устанавливаются два пороховых двигателя, обеспечивающих торможение первой ступени РН при ее отделении. Приборный отсек через силовые шпангоуты скрепляется болтами с замыкающими шпангоутами баков горючего и окислителя.
К верхнему шпангоуту бака окислителя болтами крепится переходной отсек, предназначенный для размещения в нем двигателя второй ступени и стыковки ступеней. Он представляет собой отсек клепаной конструкции с внутренним силовым набором. На отсеке имеется два пояса люков: верхние - для доступа к агрегатам двигателя и нижние - для выхода газов из рулевых сопел двигателя второй ступени в момент их запуска до разделения ступеней.
По всей длине корпуса первой ступени (за исключением хвостового отсека) между плоскостями стабилизации III и IV проходит специальный желоб, в котором проложены кабели бортовой сети и трубопроводы пневмосистемы. К верхнему шпангоуту переходного отсека первой ступени четырьмя пироболтами крепится вторая ступень РН.
Корпус второй ступени состоит из хвостового, топливного и приборного отсеков и рамы для крепления КА. Снаружи корпуса установлены подвесные баки системы малой тяги.
Общий вид второй ступени / Изображение: megaobuchalka.ru
Общий вид ТО второй ступени / Изображение: megaobuchalka.ru
Хвостовой отсек предназначен для стыковки ступеней, размещения рулевых сопел с питающими трубопроводами и рулевыми машинами. Он представляет собой цилиндрический отсек клепаной конструкции. Для доступа к рулевым машинкам на хвостовом отсеке имеются четыре люка, закрываемые крышками.
Общий вид хвостового отсека второй ступени / Изображение: megaobuchalka.ru
Топливный отсек второй ступени выполнен по несущей схеме и представляет собой сварной цилиндрический отсек с тремя днищами. Промежуточным сферическим днищем отсек разделен на две полости: верхняя - полость окислителя и нижняя - полость горючего. Нижнее днище топливного отсека выполнено коническим и заканчивается усиленным фланцем, к которому на шпильках крепится маршевый двигатель. Обечайка, днища и шпангоуты топливного отсека выполнены из алюминиево-магниевого сплава.
Приборный отсек служит для размещения рамы, на верхний пояс которой устанавливается КА, а на боковые стержни устанавливаются приборы систем управления и измерений. На верхний шпангоут приборного отсека крепится головной обтекатель.
Общий вид приборного отсека РН / Фото: megaobuchalka.ru
Баки системы малой тяги (подвесные баки) являются емкостями компонентов топлива, необходимого для работы системы малой тяги (СМТ) на переходном участке траектории, а также для работы двигателя второй ступени при его повторном включении. Баки расположены под углом 45° к плоскостям стабилизации I-IV и II-III и включают два комплекта. Каждый комплект состоит из бака окислителя и бака горючего, соединенных между собой переходником.
РН «Космос-3М» (наименование «Космос-3М» впервые было заявлено в апреле 1994 года) - на сегодняшний день единственная из всех ракет семейства «Космос», которая в настоящее время используется для запусков космических аппаратов. Последний пуск ракеты «Космос-3М» состоялся 21 июля 2009 года, когда ракета вывела на орбиту малый космический аппарат «Стерх». Производство ракет-носителей «Космос-3М», работающих на ядовитом топливе, в России было прекращено. Планируется, что запас этих носителей, который составляет около десяти единиц, будет использован до 2012 года.
Подготовка к пуску РН типа «Космос» / Фото: www.kap-yar.ru
До сегодняшнего дня осуществлено более 420 пусков РН «Космос-3М». Из них 397 были успешными, 5 - частично успешными, 4 аварийных пуска с выведением КА на орбиту и 18 аварийных пусков. Запущено более 400 космических аппаратов различного назначения: серии «Надежда», международной системы спасения «КОСПАС-САРСАТ», геодезических, навигационно-связных и других КА военного назначения, индийских спутников Aryabhata, Bhaskara и Bhaskara 2, французского КА Signe-3, шведских Astrid и Astrid 2, американских FAISat и FAISat-2V, мексиканского Unamsat-2, итальянских MegSat-0 и MITA, германских Tubsat B, Abrixas и CHAMP, британского SNAP-1, китайского Tsing Hua 1.
Подготовка к пуску РН типа «Космос» / Фото: www.kap-yar.ru
Ракета-носитель «Космос-3М» производится на ФГУП ПО «Полет» с 1968 года. С тех пор и до настоящего времени зарекомендовала себя в качестве самой надежной ракеты в своем классе. Коэффициент надежности составляет 0,97.
Подготовка к пуску РН типа «Космос» в МИК космодрома «Плесецк» / Фото: www.kap-yar.ru
РН «Космос-3М» обеспечивает одиночное и групповое выведение космических аппаратов на эллиптические и круговые орбиты высотой от 250 до 1700 км, при этом масса выводимой полезной нагрузки может составлять от 500 кг (высота орбиты 1700 км) до 1500 (высота орбиты 250 км).
С начала 1970-х годов произведено более 750 успешных пусков РН «Космос-3М». По программам международного сотрудничества произведены запуски более 25 космических аппаратов.
Подготовка РН «Космос-3М» к пуску с КА / Фото: www.khrunichev.ru
Космические программы с участием РН «Космос-3М»:
- отечественные программы: запуски КА систем "Парус", "Цикада", "Коспас-Сарсат" и др.
- программы международного сотрудничества : "Интеркосмос" - "Ariabhata", "Bhaskara-1", "Bhaskara-2", "Signe-3"
- 1995 год - FAISAT (США), ASTRID-1 (Швеция)
- 1996 год - UNAMSAT (Мексика)
- 1997 год - FAISAT-2V (США)
- 1998 год - ASTRID-2 (Швеция)
- 1999 год - ABRIXAS (Германия), MEGSAT (Италия)
- 2000 год - SNAP-1 (Великобритания), TSINGHUA-1 (Китай)
- 2000 год - CHAMP, BIRD-RUBIN (Германия), MITA (Италия)()
- 2006 год – SAR-Lupe (Германия)
- обеспечена возможность попутного запуска одного или двух малых КА, размещаемых на основном КА
- обеспечена возможность группового запуска нескольких малых КА, размещаемых на специальном адаптере, оснащенном поворотными платформами и системами отделения
- создан и успешно прошел летные испытания головной обтекатель РН с увеличенной зоной полезной нагрузки.
Последние запуски
- 11 сентября 2007 года состоялся пуск РН «Космос-3М», доставившей на орбиту российский военный спутник «Космос-2429».
- 27 марта 2008 года в 20:15 по московскому времени с космодрома Плесецк силами Космических войск и представителей ракетно-космической промышленности России произведён пуск ракеты-носителя «Космос-3М» с выводом на орбиту космического аппарата «SAR-Lupe».
- 27 апреля 2010 года в 05:05 по московскому времени с космодрома Плесецк состоялся пуск РН «Космос-3М», доставившей на орбиту российский военный спутник «Космос-2463».
Память
- Ракета-носитель «Космос» установлена на пьедестал:
- в Омске как монумент в честь 70-летия основания ПО "Полет"
- в Красноярске на площади Котельникова перед зданием Сибирского государственного аэрокосмического университета
- в Ленинградской области в учебном центре Военно-космической академии имени А. Ф. Можайского
Ракета-носитель "Космос-3М": 1 - обтекатель головной; 2 - отсек 2-й ступени, приборный; 3 - отсек 2-й ступени, топливный; 4 - блоки навесных баков; 5 - отсек 2-й ступени, хвостовой; 6 - переходник; 7 - РДТТ тормозной системы разделения ступеней; 8 - бак окислителя; 9 - отсек приборный; 10 - бак топлива; 11 - отсек хвостовой; 12 - стабилизатор; 13 - опора стартовая; 14 - ЖРД 1-й ступени. IV - швы заклепочные (заклепки с полусферической головкой); V - швы заклепочные (заклепки с потайной головкой); VI - швы сварные, сплошные; VII - швы сварные, точечные. / Изображение: lavandamd.ru
Тактико-технические характеристики Космос-3М
| Количество ступеней | 2 |
| Размеры, м:
| длина - 32,4;
диаметр - 2,4 |
| Стартовая масса, кг
| 109000 |
| История запусков | |
| Состояние
| снята с эксплуатации |
| Места запуска:
| Плесецк;
Капустин Яр |
| Число запусков
| 440 |
| Успешных | 420 |
| Неудачных
| 20 |
| Первый запуск
| 15 мая 1967 |
| Первая ступень - Р-14У | |
| Маршевый двигатель
| РД-216 (11Д614) |
| Тяга на уровне моря, кН
| 1485,6 |
| Удельный импульс на уровне моря, с | 291 |
| Время работы, с | 130 |
| Горючее | НДМГ |
| Окислитель
| АК-27И |
| Вторая ступень | |
| Маршевый двигатель
| 11Д49 |
| Тяга, кН
| 157,3 |
| Удельный импульс, с
| 303 |
| Время работы, с | 350 |
| Горючее
Мegaobuchalka.ru, публикация «Конструктивное исполнение РН «Космос-3М»». 7. Материалы сайта издания «Военная техника. Вооружение России и мира», публикация ««Космос-3М» (11К65М) - ракета-носитель среднего класса». 8. Материалы сайта пресс-службы ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. |
Двухступенчатая ракета космического назначения легкого класса "Космос-3М" (11К65М) предназначена для выведения космических аппаратов на эллиптические и околокруговые орбиты высотой до 1700 км с наклонениями плоскости орбиты 66 o , 74 o и 83 o . Используется для запусков низкоорбитальных навигационных и связных спутников, космических аппаратов международной системы поиска КОСПАС-SARSAT и военного назначения. Ранее она использовалась для запусков геодезических космических аппаратов первого поколения и искусственных спутников Земли по программе "Интеркосмос".
Создана под руководством М.К. Янгеля в начале шестидесятых годов в Особом конструкторском бюро №586 (ныне - ГКБ "Южное", г. Днепропетровск) на базе одноступенчатой баллистической ракеты средней дальности Р-14У. Была передана для изготовления и дальнейшего конструкторского сопровождения в производственное объединение "Полет" (г. Омск).
Ракета-носитель состоит из двух ступеней, соединенных по схеме "тандем". На внешней поверхности второй ступени установлены баки системы малой тяги. Двигательные установки обеих ступеней работают на самовоспламеняющейся топливной паре: окислитель - 27-процентный раствор четырехокиси азота в азотной кислоте ; горючее - несимметричный диметилгидразин . Запуск двигательной установки первой ступени происходит по "пушечной" схеме, когда компоненты топлива начинают поступать в камеры сгорания под рабочим давлением, и двигатель за доли секунды выходит на основной режим. Такая схема запуска сокращает непроизводительные достартовые расходы ракетного топлива и увеличивает эффективность его использования в ходе полета ракеты-носителя. Двигательная установка второй ступени может до двух раз выходить на основной режим, между ними полет второй ступени происходит при работе двигателя в режиме малой тяги. Возможность перевода двигателя на режим пониженной тяги позволяет осуществлять одновременное выведение группы космических аппаратов на разные по высоте орбиты, лежащие в одной плоскости. Групповое выведение восьми искусственных спутников Земли при одном пуске ракеты-носителя "Космос-3М" регулярно проводится на космодроме "Плесецк" с апреля 1970 года. Стартовая масса ракеты-носителя "Космос-3М" составляет около 109 тонн, длина - 32,4 метра. На низкую круговую приполярную орбиту высотой 250 км она может выводить до 1400 кг полезного груза, на круговые орбиты высотой 1000 км - до 950 кг. Первый пуск ракеты-носителя "Космос-3М" с космодрома "Плесецк" состоялся 15 мая 1967 года ("Космос-158"). По состоянию на 1 января 1999 года проведено 397 пусков, из них 373 полностью успешных. Частота успешных пусков составила 93,95%. Выведено на орбиты спутников Земли 707 космических аппаратов, из них 6 субспутников.
С 15 апреля 1992 года пуски РКН "Космос-3М" проводятся с учетом реализации мер по защите окружающей среды от проливов ракетного топлива, которое остается в отработавших первых ступенях. Количество топливо, остающееся в баках ступени уменьшено на 15%.
Основные характеристики:
| Тип носителя | жидкостная двухступенчатая ракета |
| Компоненты топлива: | |
| окислитель | 27% раствор четырехокиси азота в азотной кислоте (АК-27И) |
| горючее | несимметричный диметилгидразин (НДМГ) |
| Система управления | автономная, инерциальная |
| Условия пуска: | |
| температура воздуха | от -40 o С до +50 o С |
| скорость ветра у земли | не более 20 м/с |
| Длина, м | 32.4 |
| Диаметр, м | 2.4 |
| Максимальный диаметр, м | 2.8 |
| Стартовая масса, тонн | до 109 |
| Масса конструкции РКН, тонн | 7.2 |
| Максимальная масса КА, кг: | |
| H кр = 250 км | 1350 |
| H кр = 1000 км | 950 |
| Масса заправляемого топлива, тонн: | |
| окислитель | 71.0 |
| горючее | 29.5 |
| Тяга двигательной установки, тонн | |
| 1 ступень (у земли) | 151.1 |
| 2 ступень (в пустоте) | 16.0 |
Баллистические данные
Выведение спутников на заданные орбиты осуществляется по схеме с двукратным включением двигательной установки 2 ступени. После первого включения полет 2 ступени происходит по переходной траектории, в расчетной точке которой вторым включением двигательной установки обеспечивается дополнительное приращение скорости, необходимое для выведения КА на требуемую орбиту.
| Наименование команд | Время, час:мин:сек | Траектория полета | ||
| Высота, км | Скорость, м/с | Удаление от СК, км | ||
| Старт РКН | 0:00:00 | 0 | 0 | 0 |
| Предварительная команда на выключение ДУ 1 ступени (ПК) | 0:02:10 | 58 | 2536 | 77 |
| Механическое разделение 1 и 2 ступеней | 0:02:12 | 59 | 2584 | 80 |
| Сброс створок головного обтекателя (СГО) | 0:02:27 | 76 | 2568 | 114 |
| Предварительная команда на выключение ДУ 2 ступени (ПК1) | 0:07:57 | 150 | 7907 | 1488 |
| Главная команда на выключение ДУ 2 ступени (ГК1) | 0:08:03 | 150 | 7937 | 1535 |
| Команда на разгон гироинтеграторов (ПВ) | 0:52:19 | 930 | 7170 | 20461 |
| Команда на повторный запуск ДУ2 ступени (ВК) | 1:02:19 | 1003 | 7116 | 24055 |
| Предварительная команда на выключение ДУ 2 ступени (ПК2) | 1:02:24 | 1003 | 7252 | 24085 |
| Главная команда на выключение ДУ 2 ступени (ГК2) | 1:02:30 | 1003 | 7287 | 24122 |
| Отделение КА (ОК) | 1:02:50 | 1003 | 7292 | 24244 |
Примечание. Повторный запуск ДУ 2 ступени и отделение космического аппарата происходят над Антарктидой (берег Принцессы Марты).