Ракета «Рокот» – российская ракета-носитель, которая способна доставить на орбиту легкую и среднюю полезную нагрузку. С разгонным блоком «Бриз-КМ» она выводит до 2150 кг полезного груза на высоту 200 км.
История создания
Что представляет собой ракета-носитель «Рокот»? Она базируется на межконтинентальной баллистической ракете УР-100Н, также известной как SS-19 Stiletto. Разработка УР-100Н началась в 1970 году с целью улучшения МБР УР-100 и создания большого летательного аппарата, способного поднять более тяжелый груз.
Летные испытания проводились в период с 1973 по 1975 год, и система начала функционировать в 1974 г. К 1978 г. был достигнут общий объем запасов в 190 ракет. Улучшенная версия, названная УР-100УТТХ, была введена в эксплуатацию в 1979 году и заменила собой старые модели, достигнув максимального запаса в 360 единиц.
Ядерный щит
Ракеты УР-100 могут нести до шести независимых боеголовок индивидуального наведения с радиусом действия 10 000 км. Их можно подготовить к запуску в течение 25 минут в любой момент 22-летнего срока хранения. Межконтинентальные баллистические ракеты УР-100 и по сей день находятся на вооружении.
После окончания холодной войны в ГКНПЦ имени Хруничева оружие было перепрофилировано и оснащено современной авионикой и разгонным блоком «Бриз-КМ», что позволило его использовать в качестве космических ракет-носителей. НПО «Машиностроение» также реконструировало УР-100 в ракету-носитель, но без значительных модификаций, создав менее гибкий, но более дешевый аппарат для выведения небольших полезных нагрузок на низкую околоземную орбиту. В этой конфигурации он известен под названием «Стрела».
Из Байконура в Плесецк
Первый пуск ракеты «Рокот» был проведен 20 ноября 1990 года с космодрома Байконур, Казахстан. Первый орбитальный полет состоялся 26 декабря 1994 года. А в 1995 году была образована компания Eurockot, с помощью которой российская ракета-носитель «Рокот» была выведена на рынок коммерческих запусков.
Предприятие приобрело 45 космических аппаратов. В 2000 году компания Astrium купила 51% акций Eurockot. Остальными 49% владеет ГКНПЦ имени Хруничева. В мае 2000 года с космодрома «Плесецк» «Рокот» был запущен не из шахты, как это происходило на «Байконуре», а из наземного транспортного контейнера.
Ракета «Рокот»: характеристики
Космический аппарат представляет собой двухступенчатую жидкотопливную ракету-носитель, как правило, оснащенную последней ступенью «Бриз-КМ», которая способна доставлять полезную нагрузку массой до 2140 кг на низкую околоземную орбиту и 1200 кг на солнечно-синхронную.
Характеристики ракеты-носителя «Рокот» следующие:
- высота 29,15 м,
- основной диаметр 2,5 м,
- стартовая масса 107 000 кг,
- топливо – несимметричный диметилгидразин (гептил) и тетраоксид азота.
Первая ступень
Первая ступень ракеты-носителя легкого класса «Рокот» имеет 17,2 м в длину и 2,5 м в диаметре. Бак с тетраоксидом азота располагается над емкостью с несимметричным диметилгидразином. Два резервуара разделены общей перегородкой. Подъемная масса – 77 200 кг, инертная– 5700 кг.
В первой ступени используются три двигателя РД-0233 и один РД-0234. Их конструкции схожи, но в РД-0234 есть теплообменник, подающий сжатый газ в топливные баки, чтобы поддерживать в них необходимое давление на протяжении всего первого этапа полета.
Все двигатели - с турбонасосами замкнутого цикла. Каждый обеспечивает 470 килоньютон тяги, что в общей сложности составляет 1,870 кН или 190 700 кг. Вакуумная тяга первой ступени – 2070 кН (211.100 кг), 520 кН на двигатель.
Управление обеспечивается индивидуальной карданной подвеской каждого из четырех двигателей. Время работы – 121 с.
Отделение осуществляется в горячем режиме. Верньерный двигатель второй ступени зажигается еще до стадии разделения. Специальные люки направляют струю четырех сопел наружу. После запуска пиротехнического механизма верньерный выхлоп отталкивает отработанную первую ступень. Кроме того, она оснащена четырьмя твердотопливными ракетными двигателями, которые после разделения зажигаются, чтобы удалить ее на безопасное расстояние.
Вторая ступень
Вторая ступень имеет 3,9 м в длину и 2,5 м в диаметре. Ее масса составляет 1500 кг плюс 10.700 кг топлива. Бак с окислителем также расположен над топливным баком и отделен от него общей перегородкой.
Ступень оборудована двигателями с турбонасосом замкнутого цикла: главным РД-0235 и четырехкамерным верньерным РД-0236 для контроля направления полета.
РД-0235 обладает номинальной вакуумной тягой 240 кН (24 470 кг), обеспечивающей импульс в течение 320 с.
РД-0236 обеспечивает тягу 15,76 кН (1 607 кг) и работает 293 с. Каждое из четырех сопел двигателя посредством карданного подвеса может перемещаться вдоль одной оси, обеспечивая управление ориентацией ракеты на втором этапе полета. Здесь также используется система подачи горячего газа для создания в баках необходимого давления.
Верхняя ступень
Ракета «Рокот» оснащается разгонным блоком, который состоит из трех основных отсеков – двигательного, герметизированного грузового отсека и промежуточный отсек, соединяющийся со второй ступенью.
«Бриз-КМ» имеет 2,6 м в длину, 2,5 м в диаметре и массу 1320 кг. Бак с гептилом расположен выше емкости с окислителем. Последняя имеет коническую форму и углубление для размещения маршевого двигателя. «Бриз-КМ» способен вместить 1 665 кг НДМГ и 3310 кг окислителя. Для поддержания в баках необходимого давления и управления пневматикой используется гелий высокого давления.
Центральная часть блока состоит из емкости с окислителем, расположенной над топливным баком. Оба резервуара оборудованы гидравлическими и пневматическими системами, а также внутренними перегородками для предотвращения ударов жидкости о стенки конструкции. Они имеют тороидальную форму с выемкой в нижней части для основной двигательной системы, что позволило свести к минимуму длину ступени. Ниже расположен отсек с основной силовой установкой и двигателями стабилизации и ориентации, и сферическими баками с гелием и топливом для них. Оборудование покрыто термоизоляцией, предотвращающей излишнее охлаждение топлива, которое влияет на его вязкость и может привести к замерзанию трубопроводов и баков.
Приборный отсек
В верхней части блока в перевернутом усеченном конусе расположен отсек для оборудования, состоящий из рам, обеспечивающих установку различных контроллеров, модулей телеметрии, батарей и систем связи. Поддерживаются адаптеры до 2,49 м в диаметре.
В нижней части находится 60-см адаптер, соединяющий «Бриз-КМ» со второй ступенью, а также обеспечивающий крепление обтекателей.
В разгонном блоке реализованы две топливные системы: низкого давления для маршевого двигателя и высокого давления для двигателей стабилизации и ориентации. В обеих используется несимметричный диметилгидразин и четырёхокись азота, которые воспламеняются сразу после вступления в контакт друг с другом.
Двигатели разгонного блока
Двигатели управления ориентацией, используемые на «Бриз-КМ» носят название 17D58E и обеспечивают номинальную тягу 13,3 Н. Каждый блок имеет в длину 14 см и весит 550 г. Реактивный микродвигатель работает при соотношении компонентов смеси 1:1,85 и номинальном входном давлении 14,7 бар, но он способен выдержать большой диапазон давлений от 7,8 до 34,3 бар. Для управления ориентацией силовые установки используются в импульсном режиме с минимальным временем работы 0,03 с, но 17D58E также сертифицирован для работы в постоянном режиме продолжительностью до 10000 секунд. Двигатель выдерживает 450 000 рабочих циклов.
Система питания разгонного блока
«Бриз-КМ» оснащен собственной системой питания, состоящей из батарей и систем распределения электроэнергии, которые обеспечивают до 7 ч работы ступени на орбите. Приборный отсек включает приборы телеметрии с передатчиками и антеннами, а также магнитофоны для хранения и передачи данных. Система наведения, навигации и управления отвечает за полет на всех этапах. Она состоит из платформы с инерциальным наведением, включающей 3-осевой гироскоп с бортовыми компьютерами. У системы тройное резервирование с мажоритарным принятием решений. Она полностью автономна и не может управляться извне.
Обтекатель
Ракета «Рокот» оснащена обтекателем, который был специально разработан для коммерческой версии космического аппарата. Он устанавливается на приборный отсек верхней ступени. Состоит из двух частей по 7,8 м в длину, которые вместе имеют эллиптическую форму 2,5 на 2,62 м в диаметре. Место для полезной нагрузки составляет 5,9 м в высоту.
Обтекатель защищает космический корабль от аэродинамических, тепловых и акустических воздействий, оказываемых на него во время полета в атмосфере. Когда ракета ее покидает, обтекатель сбрасывается путем размыкания механических замков, скрепляющих две полуоболочки вдоль вертикальной линии разделения, с помощью пиротехнического устройства, расположенного в носовой части обтекателя. Затем на горизонтальной линии разделения отстреливают несколько пироболтов, что позволяет обтекателю разойтись в стороны благодаря пружинным толкателям. Петли в основании обеспечивают вращение в сторону от ракеты и четкое отделение.
Хранение и запуск системы
В отличие от SS-19, которые стартуют из шахт, запуск ракеты-носителя «Рокот» производится из транспортного и пускового контейнера на космодроме Плесецк, Россия. Ракеты хранятся длительное время, что требует контроля климатических условий и поддержания азотной атмосферы. Транспортировка и установка на стартовой площадке также производятся в контейнере. Кроме того, контейнер содержит оборудование для предпусковой подготовки и защиты окружающей среды.
Пред пуском он раздвигается, и на ракету-носитель устанавливается полезная нагрузка, верхняя ступень и обтекатель. К контейнеру подключаются интерфейсы для заправки топливом, а также силовые и информационные кабеля. В вертикальном положении ракета "Рокот" опирается на кольцо в нижней части контейнера. При взлете разрывные кабели разъединяются механическими системами. Во время старта аппарат направляется двумя рельсами. Контейнер защищает стартовую площадку от выбросов двигателя и используется один раз.
Интересные факты
Запуск ракет «Рокот» будет прекращен в 2017 году после выполнения запланированных федеральных и коммерческих запусков.
Название SS-19 Stiletto – это название НАТО для данного типа МБР. SS расшифровывается как система «земля-земля», а число 19 и название «Стилет» присвоены данному типу межконтинентальных баллистических ракет. В России официальное наименование SS-19 – РС-18 и УР-100Н.
Лучше всего о космической ракете «Рокот» говорит ее надежность, которая подтверждена 27 успешными запусками из 29. А из 150 запусков SS-19 лишь 3 закончились неудачей в самом начале их эксплуатации в 1970 годах. Тестовые пуски SS-19 и «Рокот» проводятся ежегодно в рамках проверки надежности космического аппарата и учений космических войск.
