Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Возможности серийной ракеты-носителя «СоюзУ» (11А511У) по массе полезного груза, использованной еще при запуске космического корабля «Союз-19» по программе ЭПАС, ограничивали высоты орбит станции (не выше 300 км) при выведении трехместного корабля 7КСТ. В 1984 году закончились работы по модернизации носителя «СоюзУ» в варианте «СоюзУ2» с использованием на центральном блоке более эффективного синтетического горючего – синтин (циклин). За счет использования синтина тяга двигателя второй ступени РД108 в пустоте увеличилась с 99,7 до 103,1 тонны. При том же стартовом весе ракеты-носителя в 310 тонн масса полезной нагрузки возрастала до 7070 кг. Впервые ракета-носитель «СоюзУ2»( 11А511У2) была использована при запуске корабля «Союз Т-12».

Дальнейшая модернизация космического корабля 7КСТ, приведшая к созданию его очередной модификации «Союз ТМ», связана с совершенствованием орбитальных станций типа ДОС7К, и, в частности, с тем, что для них предусматривалась возможность изменения наклонения рабочей орбиты до 65о. Это ставило задачу компенсации потери массы выводимого ракетой-носителем груза в размере 300-350 кг. На корабле «Союз ТМ» ряд систем был доработан или заменен. Радиотехническая система сближения «Игла» была заменена на систему «Курс» разработки НИИТП, что позволило стыковаться со станцией без ее переориентации. Ведь переориентация многоблочной станции массой около 100 тонн требовало больших затрат топлива. Не снижая надежности, была уменьшена масса КДУ с новым маршевым блоком С5.80, двигательной установки САС и парашютной системы за счет более высокой эффективности и применения новых материалов. В частности, для куполов парашютов был использован облегченный капрон, а для строп парашюта – новый синтетический высокомодульный материал СВМ (отечественный аналог кевлара).

Эскизный проект корабля «Союз ТМ» был выпущен в апреле 1981 года, а основной комплект рабочей документации – в начале 1982 года. Летные испытания усовершенствованного корабля «Союз ТМ»начались запуском его 21 мая 1986 годав беспилотном варианте. Стыковка, совместный полет и спуск корабля 30 мая прошли успешно, что позволило перейти к пилотируемым полетам и штатной эксплуатации. Пилотируемые полеты корабля «Союз ТМ», которые начались с февраля 1987 года, успешно обеспечивают эксплуатацию станции «Мир» и по сей день, при этом максимальная длительность его полета составила 197 суток. Этот же корабль будет использован и для доставки экипажей на Международную космическую станцию с доведением продолжительности полета до 370-380 суток.

В 1996 году в связи с высокой стоимостью “синтина” (в 5-6 раз дороже керосина) было прекращено его использование на ракетах-носителях, что привело к отказу от ракеты «СоюзУ2». Все космические корабли, начиная с «Союза ТМ-24», стали выводиться ракетой-носителем «СоюзУ», а поскольку они менее мощные, то пришлось максимально уменьшить массу корабля и провести мероприятия по облегчению самой ракеты.

В настоящее время ведутся работы по созданию перспективной ракеты-носителя «Русь» («Союз-2»), которые будут проведены в несколько этапов:

на первом этапе за счет замены двухкомпонентных струйно-струйных форсунок камеры сгорания двигателей РД107 и РД108 на однокомпонентные струйно-центробежные удастся повысить их удельный импульс на 5-7 единиц (выигрыш 200 кг) – вариант «Союз ФГ» (первый пуск этой ракеты состоялся 21 мая 2001 года);

кроме того, ракета-носитель получит новую систему управления на базе БЦВМ и новую телеметрическую систему (выигрыш 160 кг);

на втором этапе двигатель третьей ступени РД0110 заменяется новым, более эффективным РД0124, что даст прибавку в удельном импульсе 33 единицы и, как следствие, увеличит выводимую полезную нагрузку на 950 кг, которая в результате составит 8,2 тонны;

на третьем этапе двигатели первой и второй ступени РД107 и РД108 будут заменены на РД123, который летает на второй ступени ракеты-носителя «Зенит» (смотри ниже), при этом в случае увеличения запасов топлива грузоподъемность РН «Союз-2» может достичь 11-12 тонн на опорной орбите.

В качестве промежуточного варианта возможно появление модификации для коммерческих запусков зарубежных спутников. Ракета-носитель «Soyuz/ST» будет иметь форсированные двигатели первой и второй ступени, цифровую систему управления и расширенную номенклатуру головных обтекателей, в том числе от «Ариана-4». Этот носитель, который предваряет «Союз-2», разрабатывается на деньги потенциальных заказчиков, среди которых выделяется российско-французское совместное предприятие «Старсем». Возможно, в перспективе на одном из вышеуказанных носителей будут запускаться и усовершенствованные космические корабли «Союз».

Распад Советского Союза и «уход» производства «Зенитов» за границу вызвал потребность в создании чисто российской ракеты-носителя промежуточного класса, которая бы занимала свою нишу между ракетой-носителем «СоюзУ» или «Союз-2» с грузоподъемностью 7-8 тонн и «Протоном» или «Протоном-М» с грузоподъемностью 19-22 тонны. Правда, ГКНПЦ имени М. В. Хруничева начал разрабатывать целое семейство ракет-носителей «Ангара». Их основу составляет универсальный ракетный модуль (УРМ) оснащенный однокамерным кислородно-керосиновым двигателем РД191. Этот двигатель фактически является четвертинкой от самого мощного в мире двигателя РД170, установленного на ракетах-носителях «Энергия» и «Зенит». Соответственно тяга РД191 составила 196 тонн. Первая ступень компонуется из различного количества УРМ. В зависимости от этого меняется и масса выводимого полезного груза. Самые легкие варианты «Ангары» («Ангара-1.1» и «Ангара-1.2»), первая ступень которых состоит из одного УРМ, должны выводить на низкую орбиту 1,7-3,4 тонны полезного груза. То есть они предназначены для замены «Космоса-3М», «Циклона» и конверсионных ракет-носителей «Старт», «Рокот» и «Стрела». При наличии первой ступени, состоящей из 4 УРМ грузоподъемность «Ангары» возрастает до 21 или даже до 30 (при использовании водорода на второй ступени). Эти модификации («Ангара-4И», «Ангара-5И» и «Ангара-4Э») предназначены уже для замены «Протона». Диапазон же от 5 до 15 тонн этим семейством остался неохваченным, по крайней мере, так поначалу было продекларировано. Однако, конечно же, ГКНЦ имени М. В. Хруничева припас «фигу в кармане», представив чуть позже модификацию «Ангара-3И» с тремя УРМ на первой ступени и грузоподъемностью 13,5 тонн, которая явно предназначена для замены «Зенита». Разумеется, унификация – дело хорошее, ведь она снижает затраты на разработку и изготовление различных по своей грузоподъемности ракет. Но осилят ли они все это – вопрос, конечно, интересный. Хотя сроки летных испытаний «Ангары» назывались достаточно оптимистичные: 2000 год для «Ангары-1.1» и 2003 года «Ангары-5И». Но 2000 год уже прошел, и теперь для «Ангары-1.1» называется срок в конце 2003 года.