Зенит (ракета-носитель)

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.

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».

Самая совершенная ракета

Конструкторское бюро Южное, расположенное в Днепре, в 1974 году начало разработку ракеты-носителя, которая по мощности должна была превзойти Циклон-3. Новый носитель создавался под руководством ученого Владимира Федоровича Уткина.

Замысел предусматривал создание ракеты-носителя, обладающей, в первую очередь, уникальными эксплуатационными свойствами:

• возможностью заблаговременной подготовки к применению с последующим длительным нахождением в готовности к пуску;
• высокой оперативностью пуска (за время не более полутора часов после получения команды);
• высокой экологической «чистотой» и нетоксичностью всех используемых компонентов и газов;
• высокой безопасность проведения всех пусковых работ путем реализации концепции «безлюдного» старта;
• возможностью транспортировки по железной дороге полностью собранных ступеней без остановки встречного движения и т.д.

Уткин с макетом Зенита

Первоначальными планами предусматривалось создание комплекса Зенит только на космодроме Плесецк в Архангельской области. Однако в тот период все строительные мощности специализированных организаций сосредоточивались на космодроме Байконур, «зенитовский» старт был быстро именно там. Плесецкий старт Зенита так и не достроили.

Летные испытания носителя начались в марте 1985 года. Длительный срок разработки ракеты объясняется главным образом трудностями с созданием беспрецедентно мощных двигателей.

Первый пуск был назначен ан 12 апреля — в День космонавтики. Утром того дня в столовой гостиницы КБЮ на 43-й площадке во время завтрака под Уткиным вдруг разламывается на части стул, что считается плохой приметой.

В тот день пуск не состоялся из-за технических проблем на космодроме и был перенесен на 13 число. В ходе первого полета произошла авария на 410 секунде полета, хотя цель первого пуска — уход со старта — была достигнута.

Авария Зентиа 1990 год

Из тринадцати первых пусков три были аварийные. Научно-технический совет космодрома дал отрицательное заключение по результатам летных испытаний.

При пятнадцатом пуске 4 октября 1990 года произошла крупная авария. Из-за отказа на третей секунде полета маршевого жидкостного двигателя первой ступени Зенит упал в газоход пускового устройства, взорвался и полностью разрушил старт, который не был восстановлен.

Потребовалась срочная доработка ракеты и, прежде всего, маршевого ЖРД первой ступени. На это ушло около двух лет.

Свое название Зенит носитель получил позже, когда стал вопрос о выходе на коммерческое использование. До этого она именовалась РН 11К77.

Сейчас Зенит может использоваться в разнообразных конфигурациях: двухступенчатом, трехступенчатом, в вариантах морского и наземного стартов, с разгонными блоками ДМ-SL и Фрегат, что значительно расширяет возможности его применения.

Как обмечается на сайте КБ Южное, второе рождение Зенита на Байконуре состоялось в проекте Наземный старт 28 апреля 2008 года и ознаменовалось успешным запуском на орбиту израильского КА AMOS-3 в облике трехступенчатого носителя Зенит-3SLБ на модернизированном комплексе Зенит-М.

«Ракеты Зенит — это самые совершенные в мире ракеты, использующие нетоксичные компоненты топлива (жидкий кислород и керосин РГ-1). Они совершенны во всем, особенно по компоновке и заложенным в них технологиям. Они пока не летают, хотя мы можем их запустить с рабочего комплекса Байконур и с плавучего космодрома Морской старт», — говорил в 2020 году в одном интервью начальник отдела научно-технической информации КБ Южное Александр Логинов.

Плавучий космодром Морской старт — это бывшая норвежская нефтяная платформа, которую адаптировали, построив специальное командное судно.

Космодром размещен в акватории Тихого океана, где имеются наилучшие условия для запуска ракеты-носителя благодаря максимально эффективному использованию скорости вращения Земли.

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».

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.

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

Тридцать пятый

Что стало причиной последней нештатной ситуации, пока до конца непонятно. Расследовать инцидент будет специальная комиссия — ее организует Центр управления полетами. Предварительно известно лишь, что вскоре после старта ракеты (10:56 по московскому времени, 20:56 31 января по местному времени) двигатель первой ступени РД-171, изготовленный НПО «Энергомаш», перестал работать.

Сразу после инцидента исполнительный директор «Энергомаша» Владимир Солнцев пообещал провести экспресс-анализ телеметрической информации пуска ракеты. Разработчик самой ракеты «Зенит» — украинское КБ «Южное» — также взялся разобраться в причинах фальстарта. «Наши специалисты где-то через пять часов получат телеметрию. Мы будем работать в субботу и в воскресенье, и в понедельник мы, возможно, уже сможем сделать предварительные выводы о причинах аварии. Специалисты РКК «Энергия» [которая разработала для ракеты «Зенит-3SL» разгонный блок ДМ-SL — прим. «Ленты.ру»

] тоже занимаются анализом данных», — рассказали РИА Новости в КБ.

Международная программа «Морской старт» (Sea Launch) началась 90-х годах прошлого века. В 1995-мбыл образован консорциум Sea Launch Company, в который вошла «дочка» американской компании Boeing, российская РКК «Энергия», украинские КБ «Южное» и ПО «Южмаш», а также норвежская Aker Solutions. Демонстрационный пуск ракеты «Зенит-3SL» успешно состоялся в марте 1999 года. В октябре того же года ракета успешно доставила на орбиту телевизионный спутник DIRECTV 1-R.

Тем временем источник «Интерфакса» в ракетно-космической отрасли предположил, что сбить ракету с правильной траектории могло сильное волнение Тихого океана. По его словам, стабилизирующие двигатели пусковой платформы едва справлялись с качкой, в то время как для успешного пуска необходима полная устойчивость пусковой поверхности: к ней привязано все навигационное и гироскопическое оборудование ракеты и платформы.

Поскольку «Зенит» с самого старта ушел с нужной траектории, по мнению собеседника агентства, можно говорить о том, что системы ракеты сразу определили нештатную ситуацию из-за качки и включили двигатели на увод ракеты от пусковой платформы Odyssey. «Ракета упала в океан, командное судно и плавучий космодром не пострадали», — подытожил представитель ракетно-космической отрасли.

Источник РИА Новости, в свою очередь, указывает на другую возможную причину аварии. «Пятидесятые-шестидесятые секунды — это время прохождения ракетой максимальных аэродинамических нагрузок, и поскольку это время является наиболее трудным с точки зрения управления ракетой, скорее всего, авария произошла из-за сбоя в системе управления, что, в свою очередь, может означать целый комплекс причин. К примеру, либо были выданы неправильные команды, либо команды неправильно выполнялись», — заявил собеседник агентства.

Вице-премьер РФ Дмитрий Рогозин в своем твиттере приводит и вовсе иное описание аварии. По словам чиновника, автоматическая команда на отключение двигателей поступила на 20-й секунде полета.

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.

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.

Международная оценка

Основатель космической компании SpaceX (Америка) Илон Маск в 2017 году в одном из интервью назвал двухступенчатые ракеты-носители «Зенит» лучшими ракетами среднего класса современности. Правда, после своих многоразовых ракет Falkon. Портфель заказов на «Зениты» у производственного объединения «Южмаш» по состоянию на июль 2017 года составляет порядка 350 миллионов долларов. Заказчики космических носителей – группа компаний «S7 Космические транспортные системы», космические корпорации Соединенных Штатов Америки и Италии. Российская космическая корпорация «Энергия» в ответ обещает уже к 2022 году создать ракету среднего класса «Союз-5», которая составит здоровую конкуренцию украинским «Зенитам» как по программе «Наземный старт», так и по программе «Морской старт».

«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».

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. ↑