Ракета-носитель РС-20

 

    Ракета-носитель (РН) предназначена для оперативного, высокоточного выведения на околоземные орбиты с высотами 300-900 км одного или группы космических аппаратов различ­ного назначения массой до 3,7 т.

   Ракета-носитель создана на базе самой мощной в мире межконтинентальной баллис­тической ракеты РС-20 (SS-18 Satan), обла­дающей высокими энергетическими возмож­ностями и надежностью, подтвержденными в более чем 160 пусках (в том числе в рамках конверсионной программы).

   Конструктивная схема ракеты РС-20 и инвариантность системы управления позво­лили создать на ее основе высокоэффектив­ную ракету-носитель с космической головной частью, отвечающую современным требо­ваниям к средствам выведения космичес­ких аппаратов.

   Энергетические возможности и реализу­емые наклонения орбит ракеты РС-20 позво­ляют использовать ее при выведении аппара­тов перспективных систем низкоорбитальной спутниковой связи, дистанционного зондиро­вания Земли, научного назначения. Кроме того, РС-20 имеет надежность и точность выведения полезной нагрузки более высо­кую, чем у существующих ракет-носителей, что определяет значительный потенциальный рынок реализации услуг по запуску косми­ческих аппаратов.

 

При создании РН на базе РС-20 реализо­ваны следующие основные принципы:

• максимальное использование ранее созданных и отработанных систем и агре­гатов комплекса РС-20;
• применение отработанных технологий работ;
• использование существующих трасс полета ракеты-носителя, имеющих отве­денные поля падения ступеней ракеты и головного аэродинамического обтека­теля.

 

Ракета выполнена по схеме с последова­тельным расположением ступеней и косми­ческой головной части.

 

   В состав РН входят первая, вторая и разгонная ступени, переходники первой и второй ступеней, головной аэродинамический обтекатель с пере­ходником. Все составные части РН, за исключением переходника обтека­теля, являются штатными ракеты РС-20. Переходник обтекателя представляет собой цилиндрический отсек диаметром 3000 мм.

   Первая и вторая ступени ракеты- носителя используются без дорабо­ток. Третья ступень ракеты дорабо­тана в части модернизации блока ПЗУ системы управления. Данная модернизация позволяет реализовывать задан­ную программу полета первой, второй и третьей ступеней, формирование и последовательную выдачу команд на элементы автоматики устройств отде­ления КА и отделяемых узлов космичес­кой головной части (КГЧ), увод третьей ступени и КГЧ с рабочей орбиты после отделения всех КА.

   Двигательные установки ракеты РС-20 используются без доработок. На первой ступени установлена двигательная уста­новка (ДУ) РД-264, состоящая из четырех однокамерных ЖРД РД-263, выполнен­ных по замкнутой схеме. ДУ (РД-0228) второй ступени состоит из маршевого однокамерного ЖРД РД-0229 и четырех- камерного рулевого ЖРД РД-0230.

   Система управления РН - штатная, ракеты РС-20, инерциальная, высоко­точная на базе БЦВМ, доработанная в части программно-математического обеспечения, электрической связи КА с наземной проверочно-пусковой аппара­турой и ввода служебных команд в КА в процессе предстартовой подготовки и полета. Система измерений обеспе­чивает прием и передачу телеметричес­кой информации с РН и КА до отделе­ния от РН. Система безопасности РН предназначена для прекращения полета первой и второй ступеней в аварийных ситуациях - при отклонении от заданных парамет­ров.

     Космический аппарат (космичес­кие аппараты при кластерном запуске) размещается внутри космической голо­вной части. КГЧ состоит из головного обтекателя, цилиндрической промежу­точной секции, переходника (переход­ников), защитной мембраны, газодина­мического экрана.

     Головной обтекатель представляет собой четырехсекционную коническую конструкцию и стыкуется в продоль­ном направлении вдоль осей стабили­зации I и III, которые делят обтекатель на две створки (секции), соединенные между собой с помощью 28 пиротехни­ческих устройств. Обтекатель установ­лен сверху цилиндрической промежу­точной секции и присоединен к ней с помощью 8 пироустройств.

   Промежуточная секция представляет собой цилиндрическую конструкцию, включающую в себя две платформы - А (на верхней крайней кольцевой раме которой устанавливается головной обте­катель) и В (донная кольцевая рама, кото­рая присоединяется к третьей ступени). Обе платформы соединены между собой с помощью 6 пироустройств.

  Переходник представляет собой вновь разработанную коническую конс­трукцию. К верхнему фланцу переход­ника присоединены КА и специальная защитная мембрана. Нижний фланец адаптера установлен на нижней коль­цевой раме платформы В.

   Для защиты КА от воздействия струй двигателя третьей ступени применя­ется газодинамический экран, который устанавливается на верхнем кольце платформы А и отделяется раньше, чем происходит отделение космичес­кого аппарата.

   РН, установленная в шахтную пуско­вую установку и заправленная компонен­тами топлива, может находиться в ПУ до установки КГЧ с КА или с установленной КГЧ неограниченное время в пределах срока эксплуатации. Замена КА (КГЧ) не требует слива топлива и изъятия РН из ПУ.

   Старт РН - минометный. Двигатель­ная установка первой ступени запуска­ется после выхода носителя из транспортно-пускового контейнера (ТПК).

   Разделение ступеней осуществляется по штатной отработанной схеме. Головной обтекатель сбрасывается путем подрыва пироболтов и разбрасывания створок в боковых направлениях. Отделение КА от разгонной ступени производится путем увода отделяющейся части ступени от КА при работе двигателя в дросселированном режиме.

   При выводе космического аппа­рата на круговую орбиту без маневров рыскания максимальные отклонения (с вероятностью р = 0,993) парамет­ров орбиты от номинальных значе­ний в момент отделения спутника не превосходят значений, приведенных в таблице.

Точность выведения спутников на орбиту

 

Параметры орбиты	Н = 300 км, i = 98њ	Н = 600 км, i = 98њ	Н = 900 км, i = 65њ
Высота, км	+4,0	+5,5	+10,0
Период обращения, с	+3,0	+4,0	+6,5
Наклонение, град.	+0,040	+0,045	+0,050
Прямое восхождение восходящего узла, град.	+0,050	+0,060	+0,070

 

Основные характеристики РН РС-20

 

Стартовый вес (при массе КА 2000 кг), кг:
первая ступень	208900
вторая ступень	47380
третья ступень	6266
Габаритные размеры, м:
длина (со штатной длиной переходника обтекателя)	34,3
диаметр	3,0
Компоненты топлива на всех ступенях:
окислитель	AT (азотный тетроксид)
горючее	ндмг
Рабочий запас топлива, кг:
первая ступень	147900
вторая ступень	36740
третья ступень	1910
Тяга двигателей в пустоте, тс:
первая ступень	461,2
вторая ступень	77,5
третья ступень (основной режим / дросселированный режим)	1,9/0,8
Полетная надежность	0,97
Наклонение плоскостей орбит выведения, град.	50,5; 64,5; 87,3; 98
Эксплуатационные нагрузки:
осевая продольная перегрузка	до 7,5
поперечная перегрузка	до 0,8
интегральная акустическая нагрузка	до 140 дБ

 

 

Стартовый и технический комплексы

Стартовый комплекс (СК) представляет собой совокупность технологических сооружений, систем и коммуникаций, обеспе­чивающих выполнение следующих задач:

• приведение в готовность к пуску ракеты РС-20 с космическим аппаратом;
• непрерывный и периодический автома­тизированный дистанционный контроль состояния ракеты-носителя с космичес­ким аппаратом и оборудования пусковой установки;
• проведение пуска ракеты-носителя.

 

В состав стартового комплекса входят:

• три пусковых установки шахтного типа (ко­личество пусковых установок при необходи­мости может быть увеличено до четырех);
• командный пункт управления;
• унифицированная система внутреннего электроснабжения;
• межплощадочные кабельные линии управ­ления и связи;
• подвижное технологическое оборудова­ние;
• межплощадочные автомобильные дороги и инженерные сооружения.

 

Старт РН из транспортно-пускового контей­нера осуществляется по 'минометной' схеме с помощью порохового аккумулятора давле­ния. Двигательная установка первой ступени носителя запускается после выхода ракеты из транспортно-пускового контейнера. Контроль за прохождением команд осуществляется по проводным каналам связи с помощью системы дистанционного управления и контроля, аппа­ратура которой размещается на командном пункте. Командный и наблюдательный пункты расположены на безопасном расстоянии от пускового сооружения стартового комплекса. Для транспортировки и стыковки к ракете-носителю космической головной части использу­ется имеющийся на космодроме транспортно-стыковочный агрегат с системой обеспечения температурно-влажностного режима.

 

Применение для запусков РН на базе РС-20 шахтных пусковых установок имеет ряд преимуществ:

• обеспечение требуемого температур­ного режима в любое время года;
• проведение пуска в любых погод­ных условиях;
• возможность нахождения ракеты в заправленном состоянии в пусковой установке практически неограничен­ное время в постоянной готовности к пуску.

 

К другим достоинствам СК ракеты РС-20 следует отнести:

• возможность снятия и повторной установки КГЧ на заправленную ракету;
• отсутствие необходимости слива топлива и удаления ракеты-носителя из пусковой установки при переносе пуска.

 

Технический комплекс РН

 

В качестве технического комп­лекса РН используется существую­щая техническая позиция ракеты РС-20 в составе:

• площадки перегрузки для обеспече­ния перегрузки ракеты и комплекту­ющих элементов с железнодорожных транспортных средств на грунтовые агрегаты;
• технических зон для хранения и обслуживания подвижного техно­логического оборудования и ЗИП;
• служебно-лабораторного корпуса для проверки аппаратуры ЗИП.

 

Для обеспечения заправочно-сливных работ компонентами ракетного топлива и сжатыми газами разгонной ступени используется существующая унифицированная заправочная стан­ция.

 

Технический комплекс КА и КГЧ

 

Технический комплекс космического аппарата и космической головной части предназначен для выполнения следую­щих операций:

• приема, временного хранения и про­ведения подготовки космического аппарата;
• сборки и подготовки космической головной части (в составе космичес­кого аппарата, адаптера и головного обтекателя ракеты-носителя).

 

В качестве технического комплекса КА предусмотрено задействование существующей на космодроме Байконур технической позиции КА с использова­нием существующих сооружений с их техническими системами, инженерными коммуникациями, сетью автомобильных и железных дорог, системами техноло­гического оборудования, обеспечива­ющего выполнение работ, связанных с наземной подготовкой КА. В первых двух пусках ракеты РС-20 для подготовки космических аппаратов использовались помещения и оборудование, размещен­ные в МИКе РН 'Зенит' (сооружение 41, площадка 42).

 

'Чистая камера' МИКа-два зала суммарной площадью 212 м² и шлюзо­вой отсек площадью 32,6 м². В шлюзо­вом отсеке и залах 'чистой камеры' имеются электроcтали грузоподъемнос­тью 850 кгс. Максимальная высота подъема крюков тали-8,2 м. Габариты ворот шлюзового отсека, ворот между залами 'чистой камеры' и ворот со стороны РН 'Зенит'-5,2x6,3 м, 5,2x8,2 м и 5,2x6,3 м соответственно. В 'чистой камере' поддерживается темпера­турный режим от 21,1њС до 26,7њС и влажность 30-60%. Чистота воздуха 100000 (федеральный стандарт США FED-STD-209E). Помещение для разме­щения контрольно-проверочной аппа­ратуры (КПА) КА имеет площадь 53 м² (29 м² и 24 м²).

 

Имеется возможность размес­тить технический комплекс космичес­кого аппарата и космической головной части в сооружении 40 площадки 31.

 

Монтажно-испытательный корпус состоит из трех зон: 'А', 'В' и 'С':

• зона 'С' предназначена для приема КА в транспортировочном контей­нере, приема адаптера КА и головного обтекателя ракеты-носителя, проведения погрузочно-разгрузочных работ;
• зона 'В' предназначена для прове­дения персоналом Заказчика подго­товительных операций с космическим аппаратом - механических и электрических проверок;
• зона 'А' предназначена для сборки КГЧ, проведения необходимых меха­нических и электрических прове­рок.

 

МИК оборудован техническими систе­мами: системой электроснабжения с параметрами, предусмотренными как стандартами России, так и США, систе­мами отопления, вентиляции, конди­ционирования, водопровода, канализа­ции, охранной и пожарной сигнализации и различными системами связи.