Испытания тяжелой ракеты-носителя "Ангара" и разгонного блока "Персей"

27 декабря в 22:00 с космодрома Плесецк вновь стартовала тяжелая ракета-носитель Ангара-A5. Ее полет посвящен испытаниям нового разгонного блока "Персей", о котором мы собираемся рассказать подробнее. А самой ракете-носителю "Ангара" посвящен наш предыдущий материал:
Ракета-носитель "Ангара" приходит на смену советскому "Протону"

Содержание

1. История создания разгонного блока "Персей"
2. Роль разгонного блока "Персей" в российской космической программе
3. Модернизация "Персея" до разгонного блока 14C49
4. Завершение испытаний РН тяжелого класса Ангара-A5

История создания разгонного блока "Персей"

Разгонный блок "Персей" ведет свою родословную от блока "Д" советской лунной ракеты H-1 Л3, игравшем ключевую роль в лунной программе. В этом разгонном блоке впервые для советской космической программы был реализован многократный запуск ракетного двигателя (РД) в условиях невесомости. Существует большое число модификаций блока Д, которые все обладают общими чертами - шаровым баком для жидкого кислорода и торовым баком для керосина, который окружает РД 11Д58. Позже, в блоках серий ДМ он был заменен на РД 11Д58М.

В современной российской космической программе применяется блок ДМ-03 (11С861-03), который отличается от предшественников увеличенным запасом топлива за счет вставок в баки окислителя и горючего.

Увеличение объема баков сыграло фатальную роль во время первого запуска блока ДМ-03, который прошел на ракете Протон-М в декабре 2010 года. Бак низкокипящего окислителя, который заполняется жидким кислородом непосредственно на стартовой позиции, был заправлен по старой инструкции "от верха" - в него залили на 1.6 тонн окислителя больше, чем требовалось. Спутники (системы ГЛОНАСС) вышли на незамкнутую орбиту и были потеряны. Второй запуск 2013 года тоже был аварийным из-за ошибочной установки датчиков критической угловой скорости на ракете-носителе Протон-М. После этого прошло три успешных запуска РН Протон-М с РБ ДМ-03.

Разгонные блоки ДМ-03 летают только на ракетах Протон-М. Для новой РН Ангара-A5 на их основе создан разгонный блок 14С48 "Персей". В новом разгонном блоке герметичный тор с авионикой заменен на более современную систему управления, взятую от РБ ДМ-SL для "Морского старта". Эта система управления размещается в верхней части ферменной конструкции, под полезной нагрузкой.

Интересно, что РБ "Персей" не целиком помещается под головным обтекателем (ГО) ракеты-носителя, а устанавливается на РН с тремя переходниками - нижнем, среднем и верхнем (т.н съемным отсеком). Они видны на фотографии РН под ГО. С разгонным блоком "Персей" РН Ангара-A5 выше, чем с разгонным блоком "Бриз", который шире и ниже.

Переходники воспринимают на себя динамические нагрузки во время выведения РН. Съемный отсек отстреливается вместе с ГО на этапе начала работы третьей ступени РН, и нижний и средний переходники отделяются после отделения разгонного блока от третьей ступени.

Роль разгонного блока "Персей" в российской космической программе

Сейчас РБ "Персей" испытывается на высокоширотном Плесецке - где у него нет никаких особых преимуществ по сравнению с ранее испытанным РБ Бриз-М. Но основным космодромом Ангары станет среднеширотный Восточный, где использование "Бриза" затруднено из-за экологических настроений населения по ходу полета ракеты. У всех на памяти недавняя история 2013 года с падением РН "Протон" в Казахстане. Тогда в ракете находилось более 600 тонн ядовитого ракетного топлива - гептила и амила. В блоке "Бриз" применяется то же самое токсичное топливо - правда его меньше, всего 20 тонн, но это тоже достаточно много.

Блок "Персей", в отличие от ядовитого "Бриза", работает на углеводородном нафтиле и всем понятном жидком кислороде, что позволяет построить экологически безопасную ракету (c учетом того, что все остальные ступени "Ангары" используют то же самое топливо). При этом старт с менее широтного космодрома позволяет поднять выводимую на геостационарную орбиту (ГСО) нагрузку с 2.8 тонн (Бриз-М с Плесецка) до 3.4 тонн ("Персей" с Восточного), а в перспективе - до 3.9 тонн, т.е. вложения "в экологию" приносят заметный экономический эффект.

Модернизация "Персея" до разгонного блока 14C49

В дальнейшем РБ "Персей" будет модернизироваться до разгонного блока 14C49 c новым РД 11Д58МФ. Его достоинство - увеличенный с 353 до 372 секунд удельный импульс (соотношение тяги и расхода топлива), что позволяет увеличить массу полезной нагрузки, выводимой на ГСО c Восточного, с 3.4 тонн до 3.9 тонн. Параметры ракетного двигателя 11Д58МФ станут абсолютно рекордными в своем классе. Рост УИ достигается за счет увеличения степени расширения сопла при сокращении тяги с 8.1 тс до 5 тс и другими конструктивными решениями.

Завершение испытаний РН тяжелого класса Ангара-A5

Не будет преувеличением сказать, что от успеха работ по созданию разгонного блока "Персей" зависит вся программа создания космического ракетного комплекса тяжелого класса "Ангара". Именно этот разгонный блок является "пропуском" на геостационарную орбиту при запуске с космодрома Восточный, а также позволяет реализовать программу изучения Луны и дальнего космоса с помощью автоматических станций.

Программа третьего испытательного запуска Ангары-A5 и первого испытательного полета "Персея" предусматривала выведение неотделяемого габаритно-весового модуля (ГВМ) на высокую геостационарную орбиту по типовой 9-часовой схеме с несколькими включениями РД 11Д58М. Ракета-носитель отработала штатно, после чего прошло первое включение двигателя РБ "Персей" для выведения на низкую опорную орбиту высотой менее 200 км. Второе включение РД должно было поднять орбиту, но этого не произошло.

Характерной неисправностью РД 11Д58М является АВД (аварийное выключение двигателя) при его втором включении, которое за все время использования данного РД происходило 5 раз из 187. Общая ВБР (вероятность безаварийной работы) РД 11Д58М составляет 97.3%

Вероятнее всего, запуск Ангары-A5 с РБ 14C48 "Персей" завершился "частичным успехом", под которым в данном случае понимается вывод РБ с ГВМ на промежуточную орбиту. Разгонный блок останется на опорной орбите до входа в плотные слои атмосферы в результате аэродинамического торможения - в течение чего специалисты могут получить и проанализировать телеметрическую информацию о причинах аварии. Это огорчительная, но вполне ожидаемая ситуация при отработке новой техники.

Но нам, прежде чем делать выводы, надо дождаться официальной информации по работе РБ "Персей", которой на данный момент пока нет. Поэтому мы будем продолжать следить за событиями. Пока объявлено только об успешном завершений программы испытаний РН Ангара-A5 c ГВМ и переходу к полетам с полезной нагрузкой - которые, очевидно, будут проходить с Плесецка с успешно испытанным разгонным блоком Бриз-М.

Примечание: разгонный блок "Персей" сошел с орбиты в полночь 6 января над Тихим океаном.

Сокращения:
РН - ракета-носитель
РД - ракетный двигатель
РБ - разгонный блок
ПН - полезная нагрузка
ГО - головной обтекатель
ГСО - геостационарная орбита
ГВМ - габаритно-весовой модуль
КРК - космический ракетный комплекс

С другими статьями Автомалиновки по ракетной технике можно познакомиться здесь:
Космические гонки XX и XXI века, часть 1: полет Гагарина
Космические гонки XX и XXI века, часть 2: несбывшаяся мечта Королева
Космические гонки XX и XXI века, часть 3: лунные автоматы СССР
Космические гонки XX и XXI века, часть 4: лунные экспедиции Америки
Космические гонки XX и XXI века, часть 5: время крылатых гигантов
Космические гонки XX и XXI века, часть 6: возвращение на Луну
Полеты звездных кораблей в Бока-Чика (про H-1 и Super Heavy/Starship)
Лунная станция Чанъэ-5 - предвестник будущей пилотируемой экспедиции
Полет "Старшипа" к Марсу с возвращением на десятом километре

Все материалы на космическую тематику

На нашем автопортале авто баи (ao.by) Вы сможете выбрать подержанный автомобиль любой модели.