Ракета «зенит»: характеристики, интересные факты

Первая ступень ракеты-носителя «Энергия»

РН «Зенит»

Ракета-носитель 11К77 («Зенит»)
разработана Конструкторским бюро «Южное»
имени академика М.К.Янгеля (г.Днепропетровск) в
1976-1985гг.
Разработка

ракеты была санкционирована
Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР
от 16 марта 1976г. и являлась составной частью
программы «Энергия-Буран».

Блок
первой ступени РН 11К77 (11С771 или блок А) с
некоторыми доработками предполагалось
использовать в качестве бокового блока
универсальной ракетно-космической транспортной
системы многоразового использования
(предполагались комбинации от 2 до 8 блоков А). В
дальнейшем ракетой-носителем «Зенит»
планировалось заменить РН  «Союз»,
планировалось со временем проводить с ее помощью
запуски пилотируемых кораблей. Для этого на
стартовом комплексе «Зенита» на космодроме
Байконур (площадка N45) были построены даже
специальные фермы обслуживания для посадки
космонавтов в корабль. Но задержка с разработкой
корабля под «Зенит» с одной стороны, высокий
уровень перегрузок при старте (до 4.5-4.7g) и
нежелательные для организма человека спектры
колебаний с другой пока не позволили осуществить
эти планы. Однако работы над такими кораблями
ведутся. Есть проработки изменения спектров
колебаний РН и снижения уровня перегрузок за
счет дросселирования двигателей. В качестве
потенциального преимущества «Зенита»
рассматривается возможность запуска кораблей
типа «Союз ТМ» на орбиту с наклонением 51.6º с российского космодрома Плесецк, где
завершается (по состоянию на конец 1998 г.) строительство первой стартовой
установки РН «Зенит» на площадке N35.

Эскизный проект ракеты-носителя 11К77 был завершен в феврале 1977г. 11К77
представляет собой двухступенчатую ракету с поперечным делением ступеней. Первая
ступень

оснащена
четырехкамерным жидкостным ракетным
двигателем 11Д520 (РД-170) тягой 806 тонн (в вакууме),
разработанным НПО «Энергомаш». Ракетный
блок второй ступени 11С772 оборудован двигательной
установкой, состоящей из однокамерного
маршевого ЖРД 11Д123 (РД-120) тягой 85 тонн,
разработанного НПО «Энергомаш» и
четырехкамерного рулевого ЖРД 11Д513 тягой 8 тонн,
разработанного КБ «Южное». Все двигатели
работают на жидком кислороде и керосине РГ-1.

Летно-конструкторские испытания
ракеты-носителя 11К77 проходили с апреля 1985г. по
декабрь 1987., после чего ракета была принята в
эксплуатацию.

Запуски РН «Зенит» осуществляются со
стартового комплекса на площадке 45 5 ГИК.
Стартовый комплекс включал две пусковые
установки, из которых в настоящее время
функционирует только одна — левая (правая ПУ была
разрушена при аварии носителя на начальном
участке полета 4 октября 1990г.).

Модернизированный вариант РН «Зенит»,
дооснащенный блоком третьей ступени 11С851 (так называемый
«Зенит-3»)   выбран в качестве основного
носителя в международном коммерческом проекте
морского космодрома «Sea Launch».
Головным изготовителем «Зенита»
является Производственное объединение «Южный
машиностроительный завод» (ПО ЮМЗ,
г.Днепропетровск).

Более подробно о конструкции, разработке и
испытаниях РН «Зенит» и первой ступени РН
«Энергия» рассказывает
в своих мемуарах Главный конструктор Борис
Иванович Губанов

Исторический проект

Идея морского космодрома состоит в том, чтобы запускать ракету-носитель с эквартора, где имеются наилучшие условия для запуска, поскольку можно максимально эффективно использовать скорость вращения планеты.

В 1995 году американская Boeing, российская РКК Энергия, норвежское судостроительное предприятие Kvaerner, украинские КБ Южное и ПО Южмаш основали Международный консорциум Sea Launch Company для реализации одной из смой амбициозной идеи в истории космонавтики.

Американскй стороне принадлежало 40 процентов, российской — 25, норвежской — 20 и украинкой 15 процентов.

Плавучий космодром Морской старт — это бывшая норвежская нефтяная платформа, которую адаптировали под запуски ракет модификации Зенит-3SL семейства Зенит, которую эксперты называют гениальной и совершенной.

Зенит тогда был единственной роботизированной ракетой, подходящей для запуска с платформы Морского старта: после установки в вертикальное состояние она самостоятельно заправляется топливом и отбрасывает стыковочные крепления.

Для Морского старта это было обязательным условием: на платформе не должно оставаться людей. В итоге для запуска Зенита достаточно команды из двух сотен человек, тогда как на Байконуре запуски Союзов обслуживают почти 1,5 тысячи.

https://www.youtube.com/watch?v=5lDt4FqXSgM

Однако для каждого запуска с Морского старта нужно было собрать корпус ракеты в Украине, установить на нее российские комплектующие, по частям отправить в США, собрать и установить ракету на судно, отправить в плавание до экватора, осуществить запуск и вернуться обратно. Такой алгоритм усложняет и удорожает пуски.

Летом 2009 года компания Морской старт объявила о своем банкротстве, а после реорганизации ведущую роль в проекте получила Энергия. Однако в 2011 году запуски возобновились. До 2013 года с Морского старта запустили 31 ракету. Два запуска были неудачными.

В результате реорганизации дочка российской корпорации компания Energia Overseas Ltd получила 95-процентную долю в компании, три процента отошло Boeing, два процента — Aker.

В 2020 году было объявлено, что владельцем Морского старта станет группа компаний S7. Сделка по покупке имущества плавучего космодрома закрылась 17 апреля.

Предметом сделки стали корабль Sea Launch Commander, платформа Odyssey с установленным на них оборудованием ракетного сегмента, наземное оборудование в базовом порту Лонг-Бич в США и товарный знак Sea Launch.

Новые владельцы говорят о готовности возобновить запуски с 2019 года, закупить 50 новых ракет и прибавить опцион еще на 35.

Тридцать пятый пуск – пока последний

Новые владельцы водной платформы «Одиссей» пока не готовы отказаться от лучшего носителя среднего класса — ракет украинской сборки «Зенит-3SL» . Но платформа уже была свидетелем неоднократных аварий при запуске «Зенитов». Первая нештатная ситуация произошла во время третьего запуска в 2000 году. В период запуска ракеты-носителя «Зенит-3SL» (спутник ICO F-1) клапан пневмосистемы второй ступени не закрылся, что привело к остановке рулевого двигателя и отклонению в траектории полета. Через два часа спутник был потерян, а «Зенит» потерпел аварию. Двигатель маршевый ДМ-SL отказал при запуске в 2004 году носителя со спутником Telstar-18. Самая крупная авария случилась в 2007 году. Тогда носитель должен был вывести на геостационарную орбиту нидерландский спутник NSS-8. Носитель упал на платформу в результате отказа и воспламенения двигателя РД-171М ракеты-носителя (первая ступень). В январе 2013 года тридцать пятый запуск закончился крушением по причинам, аналогичным предыдущей аварии — поломке в двигателе. Нештатная ситуация была купирована, траектория полета изменена, ракета утонула в океане, американский спутник Intelsat-27 был потерян. Платформа «Одиссей» не пострадала. Среди причин аварии называется также и шторм в Тихом океане.

Первая ступень

Конструкция первой ступени РН «Зенит» включает:

• межступенную раму;
• двигатель РД171 (РД171М);
• хвостовой отсек;
• баки горючего и окислителя.

Межступенная рама представляет собой переходный отсек сварной ферменной конструкции. На ней смонтирована боковая плата электропневморазъемов, обеспечивающая связь систем РН и КА с соответствующими наземными системами до старта РКН.

В топливных баках размещены узлы автоматики ПГСП, датчики СКЗ, СУРТ, в баке окислителя, кроме того, установлены баллоны системы наддува. В хвостовом отсеке размещен четырехкамерный двигатель РД171М, который с помощью стержневой рамы устанавливается на нижний торцевой шпангоут.

«Зенит-3SLБ» (наземный старт)

Ракета космического назначения разработана в рамках программы для запусков космических аппаратов с космодрома Байконур на низкие, средние и высокие круговые и эллиптические околоземные орбиты (в том числе переходную к геостационарной и геостационарную), а также на отлетные траектории.

Технические характеристики: Максимальная стартовая масса, т 473 Масса полезного груза, выводимого на геопереходную орбиту, т определяется перед пуском Масса горючего и окислителя, т 425 Тяга двигателей при старте, тс 740 Максимальная перегрузка при выведении, единиц 4,0 Компоненты топлива керосин/жидкий кислород Полная длина, м 58,7 Диаметр корпуса 1 и 2 ступеней, м 3,9 Диаметр разгонного блока, м 3,7 Диаметр головного обтекателя, м 4,10 Количество ступеней 3

к библиотеке Б.И. Каторгин Е.В. Дмитриев Ракета-носитель «Протон-М» Ракета-носитель «Протон-К»

Знаете ли Вы,

как разрешается парадокс Ольберса? (Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса — это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды. Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление «усталости света», открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы «устают», отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Осуществление полетов

Дебютный запуск ракеты-носителя состоялся в апреле 1985, причем прошел нештатно, как и повторный. Успешный пуск осуществлен в октябре 1985 года. Изначально комплекс ориентировался на оперативный вывод военных спутников и систем двойного назначения, однако позже произошла переориентация на запуск коммерческих спутников.

Второй областью применения первоначального варианта РН «Зенит-2» 11K77 было обеспечение полетов на орбитальную станцию «Мир» с экипажем на борту. Чтобы соответствовать всем требованиям, предъявляемым к средствам выведения пилотируемых космических кораблей, в конструкцию РН «Зенит» было заложено значительное внутреннее резервирование и приняты многие другие меры повышения надежности.

История

При разработке второго поколения спутников РТР «Целина» уже в начале 1974 г. выяснилось, что масса проектируемого КА превосходит энергетические возможности РН «Восток-2М» и «Циклон-3», поэтому КБ «Южное» было поручено разработать новый носитель среднего класса под индексом 11К77, эскизный проект которого был готов к декабрю того же года.

Первая ступень ракеты стартовой массой 450 т должна была состоять из двух параллельных блоков диаметром три метра (такую связку работники КБЮ неофициально называли «двустволкой» или «камбалой») и выводить на НОО груз около 12 тонн. Первоначальные керосин-кислородные двигатели РД-124 первой ступени (трёхкамерный) и РД-125 второй ступени (однокамерный, унифицированный с РД-124) проектировались по схеме с дожиганием окислительного газа в КБ Энергомаша. Геометрические размеры камер сгорания брались по образцу близких по параметрам (давлению, тяге, расходонапряженности) двигателей МБР Р-36 и Р-36М.

Однако вскоре было принято решение унифицировать первую ступень 11К77 с боковыми блоками (первой ступенью) 11К25 «Энергия», что было закреплено постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР «О создании универсального космического ракетного комплекса 11К77 „Зенит“» от 16 марта 1976 г. Предполагалось, что «Зенит» положит начало новому классу средних ракет-носителей.

Эскизный проект более грузоподъёмного «моноблочного» (с первой ступенью предельного для перевозки по железной дороге диаметра 3,9 м, которую проектанты неофициально прозвали «бревном») варианта был готов к февралю 1977 г. Совершенно новый мощнейший четырёхкамерный двигатель разрабатывался в «Энергомаше» под руководством Глушко с 1975 года, в ноябре 1976 был представлен эскизный проект с тягой на земле 740 тс (что превосходило тягу трёхкамерных РД-124 с прежнего варианта 11К77).

Длительный срок разработки ракеты объясняется главным образом трудностями с созданием беспрецедентно мощных двигателей. Только 25 августа 1980 года РД-171 вышел на огневые испытания, 26 июня 1982 в результате аварии был разрушен испытательный стенд НИИ химического машиностроения в Новостройке (единственный в СССР, подходящий для ступени такой мощности).

Первые два запуска «Зенит-2» в апреле и июне 1985 года прошли нештатно, успешный пуск ракеты-носителя «Зенит-2» с полезной нагрузкой был осуществлен 22 октября 1985 с космодрома Байконур. К тому моменту спутники-шпионы комплекса «Целина-2» уже полетели в космос на более тяжёлых «Протонах».

В связи с тем, что из первых 13 пусков три прошли нештатно, при подписании в 1989 году Акта Государственной комиссии о приёме РН «Зенит» на вооружение в Ракетные войска стратегического назначения СССР руководство Байконура приложило к нему особое мнение. Недостатки не были своевременно устранены и 4 октября 1990 года носитель в ходе запуска взорвался, полностью разрушив одно из двух пусковых устройств стартового комплекса «Зенит» на Байконуре.

В целом в 1985—2009 гг. было произведено 37 пусков РН «Зенит-2», из них 30 прошли успешно.

Доработанная первая ступень РН «Зенит», после оснащения кислородно-керосиновым двигателем 11Д521 (РД-170) вместо 11Д520 (РД-171), а также хвостовым и передним отсеками, использовалась в качестве модульной части 11С25 блока А первой ступени ракеты-носителя «Энергия».

На РН «Зенит-2» предполагалось запускать разрабатывавшийся в конце 1980-х гг на смену используемому кораблю «Союз» новый некрылатый многоразовый транспортный пилотируемый космический корабль «Заря», производство которого так и не было начато, в связи с сокращением финансирования космических программ.

29 июня 2007 года с Байконура совершила полёт ракета-носитель «Зенит» переходного варианта. От предыдущей версии её отличала новая цифровая система управления на базе бортовой ЭВМ «Бисер-3» и ряд других доработок, сделанных для «Зенит-2SLБ» (но без автономной космической головной части (КГЧ)).

После модернизации ракетно-космического комплекса «Зенит» (площадка 45) на Байконуре в связи с завершением производства ряда его компонентов и применения новых носителей в состав модернизированного комплекса «Зенит-М» входят следующие ракеты семейства «Зенит»: двухступенчатая «Зенит-2SLБ», трёхступенчатая «Зенит-3SLБ» и трёхступенчатая «Зенит-3SLБФ».

Основные системы

На РН имеется полный комплект бортовой радиоэлектронной аппаратуры для обеспечения работы системы телеметрии. Бортовая телеметрическая система «Сириус» обеспечивает передачу ТМИ по двум отдельным радиоканалам на существующие НИП, расположенные на территории России.

Разделение ступеней – «теплое»: осуществляется запуском рулевого двигателя 2-й ступени, подрывом межступенных механических связей и торможением при помощи четырех РДТТ отделяющейся части первой ступени. После ее удаления на безопасное расстояние запускается маршевый двигатель 2-й ступени.

На РН установлены следующие системы, обеспечивающие ее эксплуатацию и функционирование в полете:

• система управления;
• система измерений;
• пневмогидравлическая система подачи компонентов топлива;
• система управления расходованием топлива;
• система контроля заправки;
• система безопасности полета;
• система термостатирования воздухом высокого давления;
• элементы системы контроля температур;
• элементы системы термостатирования;
• системы гидроприводов;
• система пожаропредупреждения.

Примечания

1. В зависимости от используемой конфигурации ракеты-носителя.
2. ↑  (недоступная ссылка). «Известия» (6 мая 2008). Дата обращения: 19 октября 2018.
3. ↑
4. ↑
5. ↑ . Rocket Propulsion Analysis (RPA). Дата обращения: 27 ноября 2010.
6. Незабываемые космические программы / Под ред. А. Н. Кирилина. − Самара, 2013. — С. 111. ISBN 978-5-93424-684-7.
7. Александр Чеков. . Известия (21 марта 2019). Дата обращения: 21 марта 2019.
8. ↑
9. ↑ . Space1.ru. Дата обращения: 27 ноября 2010.
10. Агарков А. В.  (недоступная ссылка). ГНПЦ «Природа». Дата обращения: 28 ноября 2010.
11.  (англ.). Gunter’s Space Page. Дата обращения: 11 апреля 2011.
12. . УНИАН. Дата обращения: 12 апреля 2011.
13. ↑  (англ.). Gunter’s Space Page. Дата обращения: 11 апреля 2011.
14. ↑

История создания

КБ «Южное» первоначально разрабатывало двухступенчатую РН «Зенит» с индексом 11K77 в конце 1970-х – начале 1980-х годов в соответствии с заданием Министерства обороны СССР иметь такое средство выведения, которое позволяло бы быстро и эффективно восполнять группировки ИСЗ военного назначения.

Соответственно, при ее конструировании особое внимание обращалось на надежность, простоту в эксплуатации и быстроту подготовки к пуску, что было достигнуто на основе широкого применения стандартизации и автоматизации. Ракеты-носители тяжелого класса по определению не могут быть мобильными, поэтому конструкторы сосредоточились на проектировании РН среднего класса

В отличие от систем, разрабатывавшихся в предыдущие годы, в настоящей конструкции используются наиболее передовые технологии подготовки и пуска, разработанные НИИ СК, партнером ГП «КБ «Южное» по многим проектам.

Маск защитил Россию в ответ на ее «пассивную агрессию»

3 марта к Международной космической станции впервые успешно пристыковался корабль Crew Dragon, разработанный компанией SpaceX для доставки астронавтов на МКС. 8 марта космический грузовик вернулся на Землю.

Сейчас экипажи на станцию доставляют исключительно российские ракеты Союз и успех корабля Илона Маска грозит обернуться многомилионными потерями для космической отрасли России. Подробно в материале Замена ракет Союз: успех корабля Илона Маска.

Накануне запуска Россия засомневалась в новой системе автоматической пристыковки Crew Dragon и несколько дней обдумывала доводы NASA. От России согласие было получено за три дня до старта.

Несколько недель назад глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин заявил, что SpaceX вряд ли сможет делать ракетные двигатели лучше, чем Россия, поскольку «Маск не специалист в этом деле».

«Он просто не понимает, о чем здесь речь», — сказал Рогозон.

На это Маск ответил в своем микроблоге в Twitter: «Я работаю главным инженером/конструктором в SpaceX с первого дня».

Американские СМИ были также возмущены тем фактом, что Роскосмос сообщил, только о новых российских противогазах, которые впервые были надеты в момент пристыковки Crew Dragon к МКС, но о самом корабле или участии SpaceX ни слова.

Позже российские СМИ писали о «высоких конзамечательное ракетостроение и лучший двигатель, который сейчас летает».

В ответ глава SpaceX написал: «Украина действительно сыграла основную роль».

«Камбала» превращается в «бревно»

К 1977 году в КБ «Южное» созрел проект «моноблочного» и мощного носителя с диаметром 3,9 метра, предельной величины для транспортировки по железной дороге (отсюда и прозвище — «бревно»). Четырехкамерный двигатель, спроектированный на том же производственном объединении «Энергомаш», давал ракете тягу в 740 тс на земле, что превосходило все существующие аппараты на то время. Рулевой двигатель способен работать длительное время после отключения двигателя маршевого. Беспрецедентный ракетный двигатель прошел испытания в 1980 году, а в 1985 году прошли первые два нештатных взлета ракеты-носителя «Зенит» с полезной нагрузкой с космодрома Байконур. Из тринадцати запусков три прошли нештатно, и при приеме в эксплуатацию в 1989 году ракета «Зенит» поступила на вооружение с замечаниями. Но шпионская «Целина-2» к тому времени уже улетела в космос на тяжелых космических носителях «Протон».