Soyuz (rocket family)
Функция | Ракета-носитель |
---|---|
Производитель | ООН 1 Ракетно-космический центр «Прогресс» |
Страна происхождения | СССР Россия |
Размер | |
Этапы | 3 |
Связанные ракеты | |
Семья | Р-7 |
История запуска | |
Статус | Активный |
Запуск сайтов | |
Первый полет | 28 ноября 1966 г. |
Тип пассажиров/груза | Soyuz Прогресс |
«Союз» ( русский : Союз , что означает «союз», индекс ГРАУ 11А511 ) — семейство одноразовых российских и советских ракет-носителей, разработанных ОКБ-1 и производимых Ракетно-космическим центром «Прогресс» в Самаре , Россия. «Союз» — ракета, осуществившая наибольшее количество запусков в истории космических полетов.
В течение почти десятилетия, между последним полетом программы «Спейс Шаттл» в 2011 году и первым пилотируемым полетом ракеты SpaceX компании Falcon 9 в 2020 году , ракеты «Союз» были единственными ракетами-носителями, способными и одобренными для перевозки астронавтов на Международную космическую станцию .
Корабли "Союз" используются в качестве ракеты-носителя пилотируемых космических кораблей "Союз" в рамках программы "Союз" , а также для запуска беспилотных космических кораблей снабжения "Прогресс" к Международной космической станции и для коммерческих запусков, реализуемых и эксплуатируемых компаниями Starsem и Arianespace . Все ракеты «Союз» используют топливо РП-1 и жидкий кислород (LOX), за исключением « Союза-У2» , который использовал синтин , вариант РП-1, с LOX. Семейство «Союз» является подклассом семейства Р-7 .
История
[ редактировать ]Разработка
[ редактировать ]Ракета-носитель «Союз» была представлена в 1966 году на базе ракеты-носителя «Восток» 8К74 или Р-7а , которая, в свою очередь, была основана на межконтинентальной баллистической ракете . Первоначально это была трехступенчатая ракета с разгонным блоком Block I. Первые четыре испытательных запуска оказались неудачными, но в итоге все сработало. [1] Позже был создан вариант «Молнии» с добавлением четвертой ступени, позволившей ему достичь высокоэллиптической орбиты «Молнии» . Более поздним вариантом стал « Союз-У» . [2] Хотя точная модель и обозначения вариантов держались в секрете от Запада, ракета-носитель «Союз» обозначалась либо обозначением Министерства обороны США SL-4, либо обозначением Шелдона А-2 (разработанным Чарльзом С. Шелдоном, аналитик Библиотеки Конгресса США ). Обе системы наименования советских ракет перестали использоваться по мере появления более точной информации. [3]
Производство ракет-носителей «Союз» достигло пика в 60 штук в год в начале 1980-х годов. Она стала самой часто используемой космической ракетой-носителем в мире: она совершила более 1700 полетов, что намного больше, чем любая другая ракета. Несмотря на свой возраст и, возможно, благодаря своей простоте, это семейство ракет отличалось невысокой стоимостью и высокой надежностью. [4]
Soyuz / Fregat
[ редактировать ]В начале 1990-х годов планировалось построить модернизированный «Союз» с разгонным блоком «Фрегат» . Двигатель «Фрегат» разработан НПО Лавочкина на основе двигательного модуля межпланетных станций «Фобос» . Несмотря на то, что этот план был одобрен Роскосмосом и Министерством обороны России в 1993 году и обозначен как «Русь» как русификация и модернизация «Союза», а затем переименован в «Союз-2», нехватка финансирования помешала реализации этого плана. Создание «Старсема» в июле 1996 года обеспечило новое финансирование для создания менее амбициозного варианта — «Союз-Фрегат» или «Союз-У/Фрегат». Он представлял собой слегка модифицированный «Союз-У» в сочетании с разгонным блоком «Фрегат» грузоподъемностью до 1350 кг на геостационарную переходную орбиту . В апреле 1997 года Starsem получила контракт от Европейского космического агентства (ЕКА) на запуск двух пар плазменных научных спутников Cluster II с использованием корабля «Союз-Фрегат». До внедрения этой новой модели компания Starsem запустила 24 спутника группировки Globalstar за 6 запусков с перезапускаемым запуском. Разгонный блок «Икар» , с 22 сентября 1999 г. по 22 ноября 1999 г. После успешных испытательных полетов «Союз-Фрегат» 9 февраля 2000 г. и 20 марта 2000 г. спутники Cluster II были запущены 16 июля 2000 г. и 9 августа 2000 г. Запущен еще один «Союз-Фрегат». зонд ЕКА «Марс-Экспресс» с космодрома Байконур в июне 2003 года. Сейчас ракета-носитель «Союз-Фрегат» используется компанией «Старсем» для коммерческих грузов.
Транспорт экипажа МКС
[ редактировать ]США В период с 1 февраля 2003 г. по 26 июля 2005 г., после остановки флота космических кораблей , «Союз» был единственным средством передвижения на Международную космическую станцию и обратно. Это включало доставку припасов через космический корабль «Прогресс» и смену экипажей. После вывода из эксплуатации флота космических шаттлов в 2011 году космическая программа США лишилась каких-либо средств для вывода астронавтов на орбиту, и НАСА зависело от «Союза» в отправке экипажа в космос до 2020 года. [5] НАСА возобновило полеты с экипажем из США в 2020 году в рамках программы развития коммерческих экипажей .
Недавние инциденты
[ редактировать ]Длинная череда успешных запусков «Союзов» прервалась 15 октября 2002 года, когда беспилотный «Союз-У» запуск спутника «Фотон-М» из Плесецка упал возле стартовой площадки и взорвался через 29 секунд после старта. Один человек из наземной команды погиб, восемь получили ранения.
Еще одна авария произошла 21 июня 2005 года при «Молния» запуске военного спутника связи с космодрома Плесецк, на котором использовалась четырехступенчатая версия ракеты под названием «Молния-М» . Полет завершился через шесть минут после старта из-за отказа двигателя третьей ступени или невыполнения приказа на разделение второй и третьей ступеней. Вторая и третья ступени ракеты, идентичные «Союзу», и ее полезная нагрузка (спутник «Молния-3К») разбились в Уватском районе Тюмени ( Сибирь ). [ нужна ссылка ]
24 августа 2011 года беспилотный корабль «Союз-У», перевозивший груз на Международную космическую станцию, разбился, не сумев выйти на орбиту. 23 декабря 2011 года корабль «Союз-2.1б», запускавший военный спутник связи «Меридиан-5», потерпел неудачу на 7-й минуте запуска из-за аномалии на третьей ступени. [6]
11 октября 2018 года корабль «Союз МС-10» к Международной космической станции не смог выйти на орбиту из-за неисправности основного ракеты-носителя. Система аварийного спасения использовалась для отвода космического корабля «Союз» от неисправной ракеты. Два экипажа, Алексей Овчинин и Ник Хейг , следовали по баллистической траектории и благополучно приземлились на расстоянии более 400 км от космодрома Байконур .
Союз-2 и космодром в Гвиане
[ редактировать ]Почтенная ракета-носитель «Союз» постепенно была заменена новой версией, названной «Союз-2» или «Союз/СТ» , которая имеет новую цифровую систему наведения и сильно модифицированную третью ступень с новым двигателем. Первая опытно-конструкторская версия корабля «Союз-2» под названием «Союз-2-1а» , оснащенная цифровой системой наведения, но все еще приводящаяся в движение старым двигателем третьей ступени, стартовала 4 ноября 2004 года из Плесецка в суборбитальном испытательном полете, за которым последовал орбитальный полет 23 октября 2006 г. с космодрома Байконур. Полностью модифицированная ракета-носитель (версия «Союз-2-1б ») совершила первый полет 27 декабря 2006 года со спутником CoRoT с космодрома Байконур .
19 января 2005 года Европейское космическое агентство (ЕКА) и Роскосмос договорились о запуске ракеты «Союз/СТ» с Гвианского космического центра . [7] Экваториальная стартовая площадка позволяет «Союзу» доставлять на солнечно-синхронную орбиту от 2,7 до 4,9 тонны в зависимости от используемого двигателя третьей ступени. [8] Строительство новой площадки началось в 2005 году и завершилось в апреле 2011 года. На площадке использовалась вертикальная нагрузка, распространенная во Французской Гвиане , в отличие от горизонтальной нагрузки, используемой на космодроме Байконур . [9] Моделирование запуска было проведено в начале мая 2011 года. [10] Первый оперативный запуск состоялся 21 октября 2011 года с первыми двумя спутниками Galileo глобальной системы позиционирования .
Ракеты «Союз-У» и «Союз-ФГ» постепенно заменялись на «Союз-2» с 2014 по 2019 год. «Союз-У» был выведен из эксплуатации в 2017 году. [11] а «Союз-ФГ» доставлял экипажи космонавтов на МКС до сентября 2019 года (заключительный полет «Союз МС-15 » 25 сентября 2019 года).
- Soyuz-2.1b (2018)
- From left: Soyuz-2.1v, Soyuz-2.1a, Soyuz-2.1b and Soyuz-5 )
Варианты
[ редактировать ]- Soyuz 11A511 (1966–1975)
- Soyuz-L 11A511L (1970–1971)
- Soyuz-M 11A511M (1971–1976)
- Soyuz-U 11A511U (1973–2017)
- Soyuz-U2 11A511U2 or 11A511K (1982–1995)
- Soyuz-FG 11A511U-FG (2001–2019)
- Soyuz-2 14A14 (2006–present)
« Молния-М» (1964–2010 гг.) также была производным от семейства «Союз».
Сборка
[ редактировать ]Ракета собирается горизонтально в монтажно-испытательном корпусе. Собранную ракету доставляют на стартовую площадку в горизонтальном состоянии, а затем поднимают. Это отличается от вертикальной сборки, например, « Сатурна-5» , и является одной из особенностей, удешевляющих подготовку «Союза» к запуску. Сборка горизонтально расположенной ракеты относительно проста, поскольку все модули легко доступны. Для сборки ракеты в вертикальном положении потребовался бы ветрозащитный высотный ангар, что на момент проектирования ракеты не считалось экономически целесообразным из-за упадка экономики Советского Союза .
Предзапуск
[ редактировать ]Вся ракета подвешивается в стартовой системе за счет силовых механизмов на навесных ускорителях, где они крепятся к центральной активной зоне. Последний опирается на носовые секции накладных ускорителей. Эта схема напоминает условия полета, когда навесные ускорители толкают центральную часть вперед. Концепция подвески ракеты была одной из новинок, представленных в Р-7/Союзе.
Поскольку стартовая площадка убрана, нижняя часть ракеты опущена. Фермы пусковой системы воспринимают ветровые нагрузки. Устойчивость к сильному ветру — важная особенность стартовой системы, поскольку казахстанские степи , где расположен космодром Байконур, известны штормовыми ветрами .
Запуск
[ редактировать ]Зажигание двигателей осуществляется с помощью пиротехнических ракет с электрическим запуском, установленных на березовых шестах, которые зажигаются примерно через Т-20 секунд, за несколько секунд до введения компонентов топлива в камеру сгорания. [12] Эта последовательность редко дает сбой из-за своей простоты. [13] Во время запуска опорные стрелы отслеживают движение ракеты. После выхода головок опорных стрел из специальной опорной выемки в носовых частях страпонов опорные стрелы и фермы отсоединяются от планера ракеты, поворачиваясь на опорных осях и освобождая ракете путь для взлета. При запуске ракета и стартовое средство образуют единую динамическую систему. [ нужны разъяснения ]
Когда навесные ускорительные двигатели останавливаются, ускорители падают, обеспечивая разделение без удара. Если небо ясное, наземные наблюдатели могут увидеть королевский крест, образованный падающими ускорителями.
Обтекатели, используемые для беспилотных полетов
[ редактировать ]«Союз» Ракета-носитель используется для различных российских беспилотных миссий, а также продается компанией Starsem для запуска коммерческих спутников. В настоящее время используются следующие типы обтекателей:
«Прогресс» — грузовой космический корабль для беспилотных полетов на МКС, а ранее на «Мир» . Космический корабль использует специальную платформу и обтекатель и может быть запущен с помощью кораблей «Союз-У», «Союз-ФГ» или «Союз-2».
Обтекатель типа А используется для коммерческих запусков.
Обтекатель S-типа используется компанией Starsem для коммерческих запусков. Обтекатель имеет внешний диаметр 3,7 м и длину 7,7 м. Разгонный блок «Фрегат» заключен в обтекатель с полезной нагрузкой и адаптером-распределителем полезной нагрузки. [14] Обтекатель типа S вместе с разгонным блоком «Фрегат» использовались для запуска следующих космических аппаратов: Galaxy 14 , GIOVE A , Mars Express , AMOS-2 , Venus Express , Cluster . [15]
Обтекатель типа SL используется компанией Starsem для коммерческих запусков. Обтекатель имеет внешний диаметр 3,7 м и длину 8,45 м. Разгонный блок «Фрегат» заключен в обтекатель с полезной нагрузкой и адаптером-распределителем полезной нагрузки. [16] Обтекатель типа SL вместе с разгонным блоком «Фрегат» использовался для запуска следующих космических аппаратов: CoRoT .
Обтекатель типа ST используется компанией Starsem для коммерческих запусков. Его внешний диаметр составляет 4,1 м, а длина – 11,4 м. Его можно использовать только с «Союзом-2», поскольку старая аналоговая система управления не может справиться с аэродинамической нестабильностью, вызванной таким большим обтекателем. Этот обтекатель из углеродного пластика основан на проверенной конфигурации, используемой в транспортных средствах Ariane 4 компании Arianespace , при этом его длина увеличена примерно на один дополнительный метр. [17] Обтекатель разработан и изготавливается ЦСКБ-Прогресс в соответствии с требованиями заказчика ( Старсэм ). Это единственный тип обтекателя, предлагаемый Starsem/Arianespace для запусков с Куру. [18] «Прогресс М-УМ» — единственный космический корабль «Прогресс», запущенный в обтекателе СТ.
Этапы
[ редактировать ]Первый этап
[ редактировать ]Первая ступень ракеты «Союз» состоит из четырех одинаковых конических жидкостных ракет-носителей, прикрепленных к активной зоне второй ступени. Каждый ускоритель имеет один ракетный двигатель с четырьмя камерами сгорания, двумя нониусными камерами сгорания и одним комплектом турбонасосов.
Статистика (каждый из 4-х бустеров)
- Полная масса: 44,5 тонны (98 100 фунтов)
- Топливо: 39,2 тонны (86 400 фунтов)
- Сухая масса: 3784 кг (8342 фунта)
- Диаметр: 2,68 метра (8 футов 10 дюймов)
- Длина: 19,6 метра (64 фута 4 дюйма)
- Время горения: 118 секунд
- Двигатели:
- Soyuz and Soyuz-U models
- РД-107
- Тяга 813 кН (183 ) кгс при отрыве
- Тяга 991 кН (223 кгс ) в вакууме
- Удельный импульс 245 секунд (2,40 км/с) при отрыве
- Удельный импульс 310 секунд (3,0 км/с) в вакууме
- Давление в камере 5,85 МПа (848 фунтов на квадратный дюйм)
- РД-107
- Soyuz-ST models
- РД-107А (14Д22)
- Тяга 838 кН (188 кгс ) при отрыве
- Тяга 1021 кН (230 кгс ) в вакууме
- Удельный импульс 245 секунд (2,40 км/с) при отрыве (расчетный)
- Удельный импульс 310 секунд (3,0 км/с) в вакууме (расчетный)
- Давление в камере 5,85 МПа (848 фунтов на квадратный дюйм)
- РД-107А (14Д22)
- Soyuz-FG
- Soyuz and Soyuz-U models
Второй этап
[ редактировать ]Вторая ступень ракеты-носителя «Союз» представляет собой одну, как правило, цилиндрическую ступень с одним двигателем в основании и активируется вместе с первой ступенью. Как и каждая из ракет первой ступени, она также имеет четыре камеры сгорания и один комплект турбонасосов, но четыре (вместо двух) нониусных камер сгорания. Вторая ступень сужается к низу, чтобы четыре ракеты первой ступени могли более плотно прилегать друг к другу.
- Полная масса: 105,4 тонны (232 400 фунтов)
- Топливо: 95,4 тонны (210 000 фунтов) [ нужны разъяснения ]
- Топливо (Союз-У2 с топливом Синтин ): 96,4 тонны (212 000 фунтов) [ нужны разъяснения ]
- Сухая масса: 6875 кг (15 157 фунтов)
- Длина: 28 метров (91 фут 10 дюймов)
- Диаметр: 2,95 метра (9 футов 8 дюймов)
- Время горения: 290 секунд
- Двигатели:
- Soyuz and Soyuz-U models
- РД-108
- Тяга 779 кН (175 кгс ) при отрыве
- Тяга 997 кН (224 кгс ) в вакууме
- Удельный импульс 264 секунды (2,59 км/с) при отрыве
- Удельный импульс 311 секунд (3,05 км/с) в вакууме
- Давление в камере 5,1 МПа (740 фунтов на квадратный дюйм)
- РД-108
- Soyuz-U2 model with Syntin fuel
- РД-108
- Тяга 811 кН (182 кгс ) при отрыве
- Тяга 1009 кН (227 кгс ) в вакууме
- Удельный импульс 264 секунды (2,59 км/с) при отрыве
- Удельный импульс 311 секунд (3,05 км/с) в вакууме
- Давление в камере 5,1 МПа (740 фунтов на квадратный дюйм)
- РД-108
- Soyuz-ST models
- РД-118 (11Д512)
- Тяга 792 кН (178 кгс ) при отрыве
- Тяга 990 кН (222 кгс ) в вакууме
- Удельный импульс 264 секунды (2,59 км/с) при отрыве (оценка)
- Удельный импульс 311 секунд (3,05 км/с) в вакууме (оценка)
- Давление в камере 5,85 МПа (848 фунтов на квадратный дюйм)
- РД-118 (11Д512)
- Soyuz and Soyuz-U models
Третий этап
[ редактировать ]Используются два варианта верхних ступеней: Блок I и Улучшенный Блок-I (используется в Союзе-2-1б ).
- Полная масса: 25,2 тонны (55 600 фунтов)
- Топливо: 21,4–22,9 тонны (47 200–50 500 фунтов) [ нужны разъяснения ]
- Сухая масса: 2355 кг (5192 фунта)
- Длина: 6,7 м (22 фута)
- Диаметр: 2,66 метра (8 футов 9 дюймов)
- Время горения: 240 секунд
- Двигатель:
См. также
[ редактировать ]- Сравнение семейств орбитальных ракет-носителей
- Список запусков Р-7 , включая запуски семейства ракет «Союз»
- Дельта (семейство ракет)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Великий заговор советских космонавтов - Заговор Союза - Хронология
- ^ « Союз» — серийные ракеты-носители» . Самарский космический центр. Архивировано из оригинала 7 февраля 2012 года . Проверено 29 марта 2013 г.
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Лардье, Кристиан; Баренский, Стефан (12 марта 2013 г.). Ракета-носитель «Союз»: две жизни инженерного триумфа . Springer Science & Business Media. стр. 233–. ISBN 978-1-4614-5459-5 .
- ^ «Ракета-носитель «Союз»: самое надежное средство космического путешествия» . Европейское космическое агентство . 29 марта 2013 г.
- ^ Кларк, Стивен (27 мая 2014 г.). «Последние закупки НАСА мест для «Союза» могут оказаться последними» . Космический полет сейчас . Проверено 29 мая 2014 г.
- ^ Амос, Джонатан (23 декабря 2011 г.). «Очередной запуск ракеты «Союз» не удался» . Новости Би-би-си . Проверено 29 марта 2013 г.
- ^ «Более тесные связи между ЕКА и Россией» . Европейское космическое агентство. 19 января 2005 года . Проверено 29 марта 2013 г.
- ^ «Союз на Европейском космодроме» (PDF) . Европейское космическое агентство. Ноябрь 2007 года . Проверено 29 марта 2013 г.
- ^ «Космическая площадка «Союз» готова к первому полету» . Европейское космическое агентство. 1 апреля 2011 года . Проверено 29 марта 2013 г.
- ^ «Первый «Союз» почти готов к запуску из Французской Гвианы» . Европейское космическое агентство. 4 мая 2011 года . Проверено 29 марта 2013 г.
- ^ Гебхардт, Крис (21 февраля 2017 г.). «Самая долгослужившая ракета в истории прощается с запуском «Прогресса МС-05»» . NasaSpaceFlight.com.
- ^ Зак, Анатолий (17 марта 2016 г.). «Россия на самом деле зажигает ракеты огромной деревянной спичкой» . Популярная механика . Проверено 11 августа 2018 г.
- ^ «Ракета «Союз» редко прерывается при зажигании - Союз | Ресурс-П №3 | Космический полет101» . spaceflight101.com. 12 марта 2016 года . Проверено 4 декабря 2017 г.
- ^ «Ракета-носитель Союз» . Старсем . Проверено 29 марта 2013 г.
- ^ «Ракета-носитель Союз-ФГ с РБ Фрегат» . www.federalspace.ru. Архивировано из оригинала 6 декабря 2007 года . Проверено 29 марта 2013 г.
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ «Arianespace и Starsem на орбите COROT» (PDF) . Старсем . Проверено 29 марта 2013 г.
- ^ «Союз: Обзор» . Арианспейс . Проверено 29 марта 2013 г.
- ^ «Союз из Гвианского космического центра: Руководство пользователя» (PDF) . Арианспейс. Июнь 2006 г. Архивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2012 г. . Проверено 29 марта 2013 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Международное справочное руководство по системам космического запуска, третье издание , изд. Ясковица, Хопкинса и Хопкинса, 1999, Рестон, Вирджиния, публикации AIAA. ISBN 1-56347-353-4
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Soyuz program
- Космические ракеты-носители Советского Союза.
- Советские изобретения
- Р-7 (семейство ракет)
- 1967 год в космическом полете
- 1968 год в космическом полете
- 1969 год в космическом полете
- 1970 год в космическом полете
- 1971 год в космическом полете
- 1972 год в космическом полете
- 1973 год в космическом полете
- Проекты, основанные в 1967 году
- Русские изобретения
- Космические ракеты-носители России.
- 1960-е годы в Советском Союзе
- 1970-е годы в Советском Союзе