Rakieta "Sojuz": opis, historia, uruchomienie i ciekawe fakty

Sojuz to seria radzieckich trzystopniowych pojazdów startowych, które przez kilka dziesięcioleci pozostały najlepszymi pojazdami do wystrzeliwania statków kosmicznych o różnym przeznaczeniu na orbitę Ziemi. Udane osiągnięcia w dziedzinie produkcji rakiet pozwoliły nam stworzyć pojazd startowy o dobrej wydajności energetycznej i dużym potencjale modernizacyjnym.

Opis

Sojuz to średniej klasy wzmacniacz przeznaczony do wodowania na niskim poziomie Ziemska orbita statki kosmiczne typu Progress i Soyuz, a także badania (Resource, Foton) i statki kosmiczno-socjalne z automatyczną kontrolą. Trzystopniowy pojazd startowy (LV) Soyuz bazuje na rakiecie R-7 i dlatego należy do rodziny tych rakiet z dodatkiem trzeciego etapu.

Został opracowany i wyprodukowany w OKB-1 (obecnie TsSKB-Progress). Liderami projektu byli Korolev S. P. i Kozlov D. I. Operacja serii pojazdów nośnych rozpoczęła się w 1963 roku i analogicznie do modelu, na którym opierał się nowy przewoźnik, wciąż nazywano "Sunrise". Od 1966 roku oficjalnie zaczęto używać nazwy "Unia". W ciągu następnych kilku dekad, aż do lat 2000, rakieta Soyuz została poddana kilku modyfikacjom.

Historia stworzenia

Historia stworzenia zaczęła się na długo przed pierwszym uruchomieniem. Początkiem była decyzja Centralnego Komitetu KPZR o potrzebie opracowania nowej międzykontynentalnej rakiety balistycznej, która może dostarczyć ładunek termojądrowy na znaczną odległość w ciągu tysięcy kilometrów. Po kilku latach rozwoju zadanie zostało zakończone. Międzykontynentalna dwustopniowa rakieta nowego modelu ICBM R-7A weszła do służby ze specjalnie utworzoną jednostką sił rakietowych. Pierwsze uruchomienie miało miejsce w 1959 roku. W różnych wersjach R-7 był używany przez 10 lat, ale dzięki dużemu potencjałowi modernizacyjnemu i udanej konstrukcji stał się podstawą dla całej rodziny kosmicznych pojazdów nośnych.

Już po pierwszym załogowym locie kosmicznym, w ramach dłuższego programu lotów, rozpoczęto opracowywanie nowej rakiety opartej na R-7. Problem polegał na tym, że wszystkie rakiety Związku Radzieckiego w tym czasie, w tym Woskhod, nie nadawały się do działania w ramach określonych przez projekt. Oprócz zwiększenia czasu trwania lotu, nowa rakieta powinna wdrożyć system ratunkowy załogi w nagłych wypadkach w przypadku sytuacji awaryjnej, której nie przewidziano podczas powstania.

Podstawą do zaprojektowania nowej rakiety klasy średniej rodziny R-7 są już obsługiwane nośniki Voskhod i R-7A. Nowy RN otrzymał nazwę "Union" i indeks 11A511. Ten trzystopniowy pojazd startowy został użyty do wystrzelenia statków Sojuz i Progress. Po raz pierwszy wystrzelenie rakiety Sojuz przeprowadzono w 1966 roku.

Charakterystyka

Długość wyrzutni rakiet Sojuz zależy od typu statku kosmicznego dostarczonego w kosmos, ale nie przekracza 50,67 m. Przekrój wynosi 10,3 m, a wymiary poprzeczne to odległość między końcami sterów powietrznych. Masa całego pojazdu startowego Soyuz w stanie załadowanym (start) wynosi 308 ton, maksymalna masa paliwa to 274 t. Maksymalna, tzw. Sucha masa całkowita pojazdu startowego Soyuz wynosi 34 tony i zależy również od typu statku kosmicznego wystrzelonego na orbitę. aparatura. Całkowity ciąg wytwarzany przez PH: 413 ton-siła na poziomie morza i ponad 500 ton-siła w próżni. Pocisk Soyuz 11A511 jest zdolny do umieszczenia 7 ton ładunku na orbicie Ziemi, a czas lotu pojazdu startowego wynosi około 9 minut.

Cechy konstrukcyjne 11А511

Rakieta Soyuz 11A511 składa się z trzech etapów z akceleratorami na pierwszych "B", "C", "G" i "D", dwóch blokach "A" i "I" (drugi i trzeci etap), owiewka na głowie, adapter przydatny załoga ładunków i systemów ratowniczych (SAS). W projekcie wykorzystano zmodernizowane silniki dwustopniowej rakiety MBR R-7A i trzyetapowego pojazdu startowego "Voskhod". Początkowo przeprowadzono modernizację jednostki trzeciego etapu, co umożliwiło poprawę wskaźników energetycznych LV, a następnie opracowano kolejne etapy. Ich wygląd się nie zmienił, ale zawartość i możliwości stały się nowe:

• Nowy system telemetryczny został zainstalowany na bloku "A".
• Wbudowana sieć zarządzania przewodami zastąpiona zapalniczką.
• Pochylenie orbity statku względem płaszczyzny równikowej zmniejsza się o więcej niż 10 ^o .
• Zredukowano długość i wagę jednostki sieci kablowej "I".
• Zamieniono silniki bloku "A".
• Wzmocnienie siły niektórych elementów pierwszego etapu.

Ogólnie rzecz biorąc, rakieta nośna Soyuz różni się od wcześniejszych pojazdów nośnych - przede wszystkim owiewką głowy z czterema stabilizatorami i stożkowym kształtem jednostek pierwszego stopnia, a także obecnością systemu alarmowego na górze.

Kroki RN "Union"

Dwa etapy pojazdu startowego są podobne do pojazdu startowego Vostok, ale z wieloma ulepszeniami. Pierwszy etap rakiety składa się z 4 bocznych stożkowych bloków akceleratora. Autonomiczne silniki są zainstalowane na każdym akceleratorze. Oddzielenie jednostek akceleratora podczas startu następuje po około 118 sekundach lotu rakiety. Masa jednostki bocznej bez paliwa nie przekracza 3,75 tony, masa paliwa to 155-160 ton.

Drugi etap obejmuje jednostkę centralną "A" z paliwem i ładownością. Masa bez paliwa nie jest większa niż 6 ton, paliwo to 90-95 ton, drugi etap jest oddzielony od pojazdu startowego przez około 278 sekund lotu.

Trzeci, zmodyfikowany etap to ulepszony blok "I" Voskhod 11A57 o łącznej długości 6,7 mi średnicy 2,66 m. Wyposażony w 4-komorowy silnik rakietowy na paliwo ciekłe z jednym zespołem turbopompy. Całkowita waga 25 ton

Rakieta "Sojuz" - układy paliwowe i napędowe

Paliwo stosowane w silnikach wszystkich stopni było identyczne - nafta T-1. Jako czynnik utleniający zastosowano ciekły tlen. Jest to substancja wysoce wybuchowa, ale nie toksyczna. Niewielką ilość ciekłego azotu i nadtlenku wodoru użyto do działania układów pomocniczych.

W pierwszym etapie cztery 4-komorowe silniki rakietowe na paliwo ciekłe (ciecz silniki rakietowe) RD-107 8D728. Każdy silnik rakiety "Sojuz" pierwszego stopnia miał 4 główne stałe komory spalania i 2 kierownice na zawiasach. Masa całkowita silnika wynosiła 1300 kg.

Kontrolą drugiego etapu rakiety Sojuz jest silnik LRE RD-108 składający się z 4 nieruchomych i 4 obrotowych kamer o odchyleniu 350, które były organami wykonawczymi sterowania rakietowego i służyły do ​​sterowania położeniem rakiety w przestrzeni kosmicznej. Jest to silnik o otwartym cyklu, z układami ciśnieniowymi i gazowymi o masie 1195 kg.

Do trzeciego etapu - wysoce niezawodny LRE RD-0110 11D55. Jest to silnik o otwartym cyklu z turbodoładowanym źródłem paliwa, wyprodukowany w OKB-154 pod dowództwem S. A. Kosberg miał również 4 główne i 4 obrotowe komory spalania. Limit czasu ciągłej pracy wynosi 250 sekund.

System ratownictwa awaryjnego

Opracowując pojazd startowy Soyuz, jednym z kluczowych zadań stojących przed projektantami było stworzenie systemu ratowania załogi w razie niebezpieczeństwa. W rezultacie opracowano i wdrożono system ratownictwa awaryjnego (SAS), który został uruchomiony przed wystrzeleniem rakiety i, jeśli to konieczne, zapewnił ratowanie załogi na początku lub w dowolnej części lotu.

System zapewnia usunięcie rakiety z jednostki głównej wraz z załogą w bezpieczne miejsce wraz z owiewami, zejściem i aparaturą z agregatem instrumentalnym. W tym celu zainstalowano rozdzielone silniki rakietowe na owiewce na głowie, pracujące na paliwie stałym w połączeniu z czterema małymi silnikami sterującymi. Na samej górze owiewki głowy znajdował się mały silnik, którego zadaniem było przekierowanie całego modułu na bok po uruchomieniu układu napędowego separacji. Taki system stał się typowy dla wszystkich "związków".

Modyfikacje

PH 11A511 następnie miał 3 modyfikacje:

• "Soyuz-L" - był przeznaczony do uruchomienia kompleksu księżycowego H1-LZ. Zewnętrzna różnica tego pojazdu startowego to niezwykły kształt owiewki na głowę. Były 3 premiery tego pojazdu startowego ze statkiem kosmicznym z serii "Kosmos" 379, 398 i 434.
• Sojuz-M jest rozwinięciem Kujbyszewskiego oddziału TsKBEM do uruchamiania specjalnych pojazdów rozpoznawczych z serii Zenit (4M, 4MT, Orion) i wojskowych statków badawczych Sojuz 7K-VI na orbitę wokół Ziemi. Osiem uruchomień tej modyfikacji wykonano z kosmodromu Plesetsk.
• Soyuz-U to najnowsza modyfikacja oparta na PH 11A511. Przy opracowywaniu tego nośnika brano również pod uwagę zmiany zastosowane już w modyfikacjach Soyuz-L i Soyuz-M. Ten rakietowy nośnik został zaprojektowany w latach 70. i był przeznaczony głównie do uruchamiania załogowych i bezzałogowych statków kosmicznych Progress. Za pomocą tej rakiety wiele kosmicznych statków kosmicznych z kosmosu, takich jak Kosmos, Foton, Resource-F i Bion zostało wystrzelonych w kosmos. Główną różnicą między Soyuz-U jest ulepszona charakterystyka energetyczna zdalnego sterowania etapami 1 i 2. Ta odmiana pojazdu startowego uznawana była za jedną z najbardziej udanych i przez długi czas była najpopularniejsza. Jego uruchomienie przeprowadzono 771 razy.

Ulepszając Sojuz-U w TsSKB-Progress, powstał rakieta Sojuz-2, który wyróżniał się zwiększoną ładownością i był w stanie wprowadzić 9 200 kg ładunku na orbitę wokół Ziemi. Następnie cała rodzina pojazdów startowych Soyuz-ST została wykonana na bazie Soyuz-2, które zostały odróżnione przez zmodyfikowany system kontroli. Najnowszą modyfikacją wyrzutni rakiet Soyuz-U jest rakieta Soyuz-FG stworzona w 2001 roku.

Uruchamia

Pojazd startowy Sojuz rozpoczął z powodzeniem wprowadzanie sztucznych satelitów Ziemi w kosmos w 1966 roku. Początkowo były to urządzenia kosmiczne, a później pilotowane statki kosmiczne. W ciągu pierwszych 10 lat eksploatacji pojazdu startowego 11A511 przeprowadzono 32 starty z Kosmodromu Bajkonur, z których 30 zakończyło się sukcesem.

Następnie stworzono kilka modyfikacji na bazie wyrzutni rakiet Sojuz w celu wykonania różnych zadań, głównie w celu uruchomienia statków kosmicznych krajowych i zagranicznych do różnych celów. Do uruchomienia pojazdu startowego Soyuz stworzono 7 wyrzutni:

• Bajkonur - 2 strony.
• Plesetsk - 3.
• Centrum Gujany (Gujana Francuska) - 1.
• Kosmodrom "Wostochny" - 1.

Łączna liczba wszystkich uruchomień "Soyuz" wyniosła 1020. Pod koniec 2016 r. Zakończono 44 uruchomienia Soyuz 2.1a i Soyuz 2.1b LV.

Fakty i incydenty

Jedną z misji Soyuz 11A511 była możliwość wystrzelenia załogowego statku kosmicznego z załogą na orbitę Księżyca. W tym celu planowano stworzyć cały kompleks załogowego statku, tankowca i górnego stopnia na orbicie okołoziemskiej. Wszystkie elementy zostały umieszczone na orbicie za pomocą Sojuza.

Wystąpiły tylko dwa incydenty podczas wystrzelenia z pojazdu Sojuz. W grudniu 1966 r., Podczas przygotowania przed startem, pirrozapal nie działał, a automatyzacja anulowała start. Personel rozpoczął procedurę wyładunku paliwa, ale po 27 minutach pracował SAS, który pozostawał aktywny cały czas. Przyczyną operacji był obrót Ziemi, w wyniku której czujniki zarejestrowały odchylenie kątowe położenia statku i uruchomiły system alarmowy. W rezultacie, po odłączeniu głowicy od rurociągu, płyn chłodzący rozlał się i zapalił, a następnie seria eksplozji. Jedna osoba została zabita przez uduszenie, a dwie zostały zabite przez obrażenia, a sprzęt został uszkodzony.

W 1975 roku, kiedy statek został wystrzelony na orbitę na wysokości 150 km, awaria automatyzacji spowodowała, że ​​statek oddzielił się od pojazdu startowego. Pojazd z załogą zeszedł na zbocze góry w Ałtaju i stoczył się. Astronauci zostali uratowani przez spadochron, którego nie strzelali, złapani na drzewie. Żadna z załogi nie została zraniona.

Sojuz rakietowy teraz

W sumie opracowano 10 modyfikacji pojazdu startowego Soyuz. Dziś, z pomocą przewoźnika Sojuz-U, rozpoczynają się statki towarowe. Pod koniec 2016 r. Uruchomiono aparat Progress MS-04 z pojazdem startowym Soyuz-U. Największą uwagę współczesnego krajowego przemysłu lotniczego i kosmicznego poświęca się opracowaniu wyrzutni rakiet Sojuz-2.1a. Prace nad modernizacją tej rakiety nośnej rozpoczęły się w latach 90. XX wieku. Opracowano i zainstalowano nowe silniki, wprowadzono nowy system telemetryczny, zautomatyzowano proces przygotowania testu i przygotowania do startu. W rezultacie poprawiono ogólną charakterystykę urządzenia i dokładność wystrzeliwania na orbitę.