Содержание номера


ГЛАВНОЕ

ПИЛОТИРУЕМЫЕ ПОЛЕТЫ

Полет экипажа МКС-40. Июль 2014 года

«Лебедь» и «Голуби» летят на МКС

«Прогресс М-24М»: российско-европейский эксперимент EXPOSE-R2

«Жорж Леметр» – последний из ATV. В полете – европейский автоматический грузовой корабль ATV-5

Памяти Генри Уоррена Хартсфилда

ЗАПУСКИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Орбитальная углеродная

Тройка «Гонцов» на «Рокоте»

«Метеор» в хорошей компании

Еще четыре спутника связи для трех миллиардов землян

Десятый полет девятого «Сокола»

Номер четвертый в автономном полете

«Ангелы» и «стражи» для геостационара

ПИЛОТИРУЕМАЯ ТЕХНИКА

Перспективный транспортный корабль нового поколения

Американские коммерческие корабли и русские двигатели

ЮБИЛЕИ

Краснодарскому ОАО «Сатурн» – 50 лет

«Выбирать решение, за которое не буду себя ругать…» Алексею Елисееву – 80 лет

ВОЕННЫЙ КОСМОС

Третье испытание ПРО в Китае

ИСКУССТВЕННЫЕ СПУТНИКИ ЗЕМЛИ

«Спектр-Р» продолжает работу. Три года – полет нормальный

Виктор Хартов: «Во всем должна быть логическая связь»

КОСМОНАВТЫ. АСТРОНАВТЫ. ЭКИПАЖИ

О космонавтах и астронавтах

Реклама

 
Новости космонавтики на Google Play Новости космонавтики на AppStore

Первый полет «Ангары»

Автор: Афанасьев И.

9 июля 2014 г. в 15:00:00.164 ДМВ (12:00:00.164 UTC) с пусковой установки универсального стартового комплекса (УСК 14П211) 35-й площадки космодрома Плесецк стартовые расчеты Войск воздушно-космической обороны при участии специалистов ГКНПЦ имени М. В. Хруничева осуществили первый пуск новой РН «Ангара-1.2ПП» (изделие 14А125-01 № 71601).

Целями миссии, выполненной в рамках летно-конструкторских испытаний (ЛКИ), являлись:
  • проверка функционирования составных частей космического ракетного комплекса (КРК) «Ангара» при подготовке и осуществлении пуска ракеты;
  • отработка бортовых систем и эксплуатационной документации РН «Ангара».
В качестве полезной нагрузки в космической головной части (КГЧ) был использован неотделяемый от второй ступени массово-габаритный макет (МГМ). В соответствии с планом полета вторая ступень вышла на суборбитальную траекторию (параметры незамкнутой орбиты):
  • наклонение – 75.2° ± 2’;
  • минимальная высота – -1008.527 ± 5.8 км;
  • максимальная высота – 188.878 ± 0.3 км;
  • период обращения – 76.3 мин ± 3.5 сек.
Время полета ракеты космического назначения (РКН) составило 21.28 мин. МГМ вместе с блоком второй ступени упал на полигоне Кура на Камчатке на расстоянии около 5700 км от места старта.

Подготовка и пуск
Согласно указу Президента РФ от 6 января 1995 г. первый пуск РН «Ангара» должен был состояться еще в 2005 г., однако создание нового носителя потребовало вдвое большего времени. В рамках пересмотренной программы пуск планировался на 2011 г., но затем многократно переносился. Реально подготовка к началу ЛКИ началась в мае 2013 г., когда в Плесецк была отправлена первая летная машина – изделие «первого пуска» «Ангара-1.2ПП».
 
Ее подготовка проводилась на техническом комплексе площадки № 41. В ноябре 2013 г. ракету впервые вывезли на стартовый комплекс для «примерки». Параллельно на космодроме проводились испытания и тренировки персонала с электрическим и пневмогидравлическим аналогом – стендовым изделием «Ангара-1.2НЖ». В феврале 2014 г. специалисты в Плесецке протестировали изделие «Ангара-1.2ПП» для отработки наземных испытаний стартового оборудования, после чего началась непосредственная подготовка к пуску. 25 марта ракета была установлена на пусковом столе. Цикл электрических испытаний систем и агрегатов носителя, стартового оборудования и проверки готовности УСК к первому пуску занял шесть суток. В апреле на установленном на старте макете носителя прошли испытания систем и агрегатов заправки РН компонентами ракетного топлива. 

В силу различных причин плановая дата старта с «конца мая» 2014 г. сдвинулась на 25 июня. 9 июня в ГКНПЦ имени М. В. Хруничева прошел Совет главных конструкторов, зафиксировавший готовность комплекса «Ангара» к летным испытаниям. 20 июня на заседании Государственной комиссии по проведению летных испытаний средств выведения КА в штабе Войск воздушно-космической обороны было принято решение о начале летных испытаний и были официально объявлены даты вывоза ракеты на старт (25 июня) и пуска (27 июня, резервная дата – 28 июня).

24 июня состоялось заседание Государственной комиссии по проведению ЛКИ: было принято решение вывезти РКН на УСК утром 25 июня. В 08:00 – 08:55 летнего времени агрегаты пускового устройства были подготовлены к установке ракеты; параллельно выполнялся контроль параметров системы наземных измерений (СНИ). Для установки РКН на пусковой стол потребовалось менее часа – с 08:55 до 09:50.

В 09:50 – 11:00 началась подготовка кабель-заправочной башни (КЗБ) к отводу транспортно-установочного агрегата (ТУА). Сразу после отвода, в 11:15, – подготовка КЗБ к обслуживанию ракеты. С 11:30 до 15:30 проводилась стыковка наземных коммуникаций с РКН, а также раскладка и стыковка кабелей разового применения. Затем с 15:30 до 18:00 проверяли бортовые системы ракеты, в том числе выполнили проверочные включения системы телеметрических измерений и электрические тесты бортовой аппаратуры системы управления (СУ).


Второй стартовый день – 26 июня – начался в 09:00 с двухчасовой проверки функционирования пневмогидросистем подачи. Параллельно с 09:00 до 16:45 шел контрольный набор стартовой готовности (по сути «сухой прогон»). Анализ и оценка телеметрической информации длились до 22:30. 

Пусковой день 27 июня начался в 08:15 с 40-минутной подготовки агрегатов пусковой установки и наземного оборудования к заправке и электроиспытаниям. Одновременно началось термостатирование РКН, которое должно было продолжаться до самого момента старта. В 08:40 – 09:55 были выполнены включение и защитные операции системы управления. В 09:40 начала работать система телеметрических измерений РН.

В 10:00 состоялось заседание Государственной комиссии, давшее «добро» на заправку. В 10:15 началась эвакуация боевого расчета с КЗБ и пусковой установки, которая завершилась спустя полчаса. В 10:15 – 10:45 готовили системы термостатирования и пожарной безопасности к заправке ракеты.

К этому времени представители различных ведомств и СМИ собрались на космодроме и в ситуационном центре Минобороны, а президент России В. В. Путин приготовился наблюдать за пуском по телемосту.

Целый час – с 11:33 до 12:33 – заняло захолаживание системы заправки жидким кислородом. Последующие два часа заправляли баки окислителя. Баки горючего были заправлены с 13:35 до 14:35. В 14:35 – 14:40 отвели устройства удержания.

В ходе предпусковых операций, начавшихся за 15 минут до расчетного момента старта (14:15:00 ДМВ), автоматизированная система управления пуском сформировала команду «Нет готовности двигательной установки к пуску». За несколько минут до зажигания обратный отсчет автоматически остановился.

Именно во время телемоста командующий Войсками воздушно-космической обороны РФ генерал-лейтенант А. В. Головко доложил президенту: «Товарищ Верховный главнокомандующий, произошла автоматическая отмена пуска. Проводится анализ. После проведения анализа доклад будет представлен установленным порядком».

Владимир Путин дал указание министру обороны Сергею Шойгу: «Работайте без спешки. Аккуратненько все проанализируйте, через час доложите». Первоначально было объявлено о переносе пуска на резервную дату – 28 июня, однако анализ проблемы показал необходимость отложить его на более длительный срок.

Неназванный источник в отрасли, принимавший участие в разработке и строительстве стартового комплекса, в интервью агентству «Интерфакс» отметил: «Есть циклограмма пуска – полная, пятичасовая – и так называемая бортовая, пятнадцатиминутная. Отмена пуска произошла во время работы бортовой циклограммы, примерно за три минуты до срока запуска». По его словам, система автоматизированного прерывания пуска вводилась как раз для того, чтобы предупредить аварийный старт: «Если изделие уберегли от неудачного пуска, то это хорошо. Во время испытаний, а первый пуск ракеты «Ангара» и есть испытание, любой перенос – это нормально. Торопиться нам некуда, работа продолжается».

27 июня Государственная комиссия решила оставить ракету на старте, и при этом слить компоненты топлива. Судя по повторно объявленным запретным районам, какое-то время рассматривалась возможность второй попытки пуска 1 или 2 июля. Однако 30 июня Госкомиссия все-таки приняла решение снять 1 июля «Ангару-1.2ПП» со стартового стола и вернуть на технический комплекс для выявления и устранения причин отмены, а также проведения дополнительных проверок. 

1 июля со ссылкой на источник в отрасли агентство «Интерфакс» озвучило первые выводы комиссии, расследовавшей нештатную ситуацию. Было отмечено, что в процессе «прозвона» системой управления различных систем и параметров прошел отбой по пониженному давлению наддува бака жидкого кислорода, хотя проведенная до этого заправка завершилась штатно. Эксперты выдвинули три предположения о возможных районах возникновения неисправностей: датчики в баке, система наддува бака с жидким кислородом, а также клапан дренажа бака жидкого кислорода. Источник заявил, что осмотр изделия подтвердил третью версию: клапан дренажа остался в открытом положении. 

Однако официальная информация, раз­мещенная в тот же день на сайте НПО «Энергомаш», оказалась иной. В сообщении говорилось, что 27 июня за 19 секунд до заполнения горючим двигателя первой ступени и за 79 секунд до старта произошло аварийное прекращение пуска по сигналу «ненорма ДУ первой ступени». Причиной его оказалось падение давления в шар-баллоне наддува демпфера окислителя, который не является элементом конструкции двигателя РД-191. 

Разработчик подчеркнул, что при изготовлении каждый двигатель проходит огневые контрольно-технические испытания (КТИ). Двигатель РД-191 № Д012, установленный на РН «Ангара 1.2ПП», выдержал КТИ на огневом стенде НПО «Энергомаш» без замечаний. Всего же двигатели РД-191 прошли 162 испытания с общей наработкой 37896.5 сек.

14 июля первый заместитель руководителя Роскосмоса Александр Иванов в передаче «Арсенал» на радиостанции «Эхо Москвы» сообщил дополнительные подробности: «Отбой был произведен за 1 мин 20 сек до пуска, когда проводился опрос готовности бортовых систем РН... Когда начали разбираться уже на техническом комплексе, обнаружили негерметичность в магистрали подачи гелия из шар-баллона, который находится в баке кислорода, к демпферу окислителя. Причину неисправности устранили совершенно спокойно. Почему не обнаружили до того? Да потому что все проверки на техническом и стартовом комплексе проводятся при одном давлении – при 40 атм, ну можно до 80 наддувать шар-баллон, а рабочее давление в нем после захолаживания бака кислородом составляет 230 атм. Поэтому здесь такая сложная неисправность, которая проявилась только при подаче повышенного давления». 

«Это техническая особенность, которая выявилась на этапе подготовки РН к пуску, – объяснил впоследствии генеральный конструктор ракетно-космического комплекса «Ангара» В. Е. Нестеров, в 2005 – 2012 гг. бывший также генеральным директором, а после этого – первым заместителем гендиректора ГКНПЦ имени М. В. Хруничева. – Автоматизированная система определила замечание и своевременно дала команду на отмену запуска… Разумеется, были сделаны выводы, эту особенность парировали. Повторение такой ситуации исключено». После выявленной неисправности при первой попытке ввели процедуру дополнительной проверки герметичности.

После выявления и устранения причин нештатной ситуации 5 июля Госкомиссия назначила новую дату пуска – 9 июля 2014 г. в 15:00 ДМВ. 

Повторный вывоз на старт состоялся 7 июля. На этот раз РН прошла все этапы подготовки к пуску штатно, все проверки все проверки бортовых и наземных систем выдали «норму», и за 8 сек до старта сформировался обобщенный сигнал о готовности РН к пуску. За 5 сек до «контакта подъема» (КП) была выдана команда на окончание точного приведения комплекса командных приборов – и система управления перешла на полетный режим работы. Двигатель первой ступени включился за 4.5 сек до КП и вышел на номинальный режим через предварительную ступень (~61 % номинала). Когда тяга превысила вес ракеты, «Ангара-1.2ПП» плавно оторвалась от стартового стола. 

На 3-й секунде полета начинается маневр увода РН и газовой струи двигателя от сооружений УСК, который проводится до достижения высоты 250 м. Надо сказать, что такие «пируэты» не в новинку: достаточно вспомнить старты южнокорейских ракет Naro-1, созданных при участии Центра Хруничева на базе УРМ-1 «Ангары». Хотя маневр и выглядит страшновато, это вполне штатная операция, необходимая для сохранения стартовых сооружений, в составе которых достаточно много механизмов, которые отделяются от ракеты только при старте. Поскольку элементы многоразовые, маневр увода позволяет исключить тепловое и газодинамическое воздействие на эти механизмы.

К сожалению, видеотрансляция ограничилась лишь начальным участком старта. Тем не менее согласно опубликованной информации телеметрия показала штатное выполнение полета в соответствии с расчетной циклограммой (табл. 1).

В 15:02 ДМВ «Ангара-1.2ПП» была взята на сопровождение средствами Главного испытательного космического центра имени Г. С. Титова. Через 4 мин после старта в заданном районе над южной частью Баренцева моря прошло отделение первой ступени и сброс головного обтекателя. В установленное время выключился маршевый двигатель второй ступени. Спустя чуть больше 21 мин после старта неотделяемый МГМ полезной нагрузки со второй ступенью ракеты попал в заданный район полигона Кура на полуострове Камчатка. Все цели* первого старта ракеты «Ангара-1.2ПП» были достигнуты.

Отметим, что полет РКН проходил согласно утвержденному плану по баллистической траектории над территорией России. Системы РН функционировали по командам СУ в соответствии с циклограммой и полетным заданием, с реализацией терминального («гибкого») метода управления, обеспечивающего выведение полезной нагрузки с высокой точностью по оптимальным траекториям и падение отделяющихся частей в заданные районы. При этом двигательные установки могут выключаться по первому из сформированных признаков: прогнозу остатков компонентов топлива в соответствии с данными системы управления расходованием топлива или по набору заданного функционала наведения.

В полете СУ контролировала параметры аварийности по критериям предельного углового отклонения РН от заданных программных значений и снижения продольной перегрузки на участках работы двигателей первой и второй ступеней. При достижении критичных значений могла быть сформирована команда «Авария» с последующим прекращением полета, выключением двигателей и приведением изделия в безопасное состояние.

Через несколько минут после пуска министр обороны РФ С. К. Шойгу доложил Верховному главнокомандующему В. В. Путину об успешном проведении первого испытательного пуска РН «Ангара-1.2ПП».

Ракета
Разработка и изготовление РКН «Ангара» ведутся в рамках Государственной программы вооружения и Федеральной космической программы (ФКП) России на 2006 – 2015 гг. Государственными заказчиками комплекса являются Министерство обороны РФ и Федеральное космическое агентство, головным предприятием-разработчиком – ГКНПЦ имени М. В. Хруничева.

История семейства «Ангара» восходит к 1992 г., когда с целью обеспечения независимого доступа в космос Мин­обороны РФ инициировало разработку проекта носителя тяжелого класса, способного заменить «Протон» и обеспечить выведение широкого круга полезных нагрузок (в том числе на геостационарную орбиту) – в интересах национальной безопасности и социально-экономического развития страны – при пусках с космодрома Плесецк, где располагался недостроенный старт «Зенита».

В конкурсной разработке носителя приняли участие РКК «Энергия», ГРЦ «КБ имени академика В. П. Макеева» и ГКНПЦ имени М. В. Хруничева. После второго этапа конкурса победил проект Центра Хруничева, который сочетал в себе как перспективные решения (использование жидкого водорода на второй ступени), так и большой задел по готовым элементам (двигатели РД-171 и РД-0120). Победу узаконил указ Президента РФ от 6 января 1995 г. № 14 «О разработке КРК “Ангара”».

Хотя данным указом и выпущенным вслед постановлением Правительства РФ от 26 августа 1995 г. проект нового носителя был объявлен «задачей государственной важности», в силу жесточайшей ломки экономической системы государства не удалось ритмично и в полной мере обеспечить финансирование разработки. В плановый период она велась крайне медленно: с 1994 по 2005 год на проект было выделено не более 4 % суммы, необходимой для создания комплекса, причем половина денег пришлась на 2004 – 2005 гг. Центр М. В. Хруничева был вынужден вкладывать в разработку носителя собственные средства, в том числе получаемые от коммерческих пусков «Протонов».

В условиях глубокого экономического кризиса первой половины 1990-х годов были утрачены многие критически важные технологии. Так, промышленного производства жидкого водорода в стране не было, серийный выпуск двигателя РД-0120 прекратился, в силу чего проект «Ангара» буквально рассыпался на глазах. Кроме того, после договоренностей с Казахстаном о долгосрочной аренде Байконура снизилась острота проблемы гарантированного доступа в космос, и разработка перешла в «реактивную фазу».

Несколько позже наметились серьезные трудности с выпуском и эксплуатацией носителей легкого («Космос», «Циклон») и среднего («Зенит») классов, в связи с чем у космического агентства России появилась потребность закрыть появившиеся бреши в линейке средств выведения. Центр Хруничева, до этого разрабатывавший фактически одноцелевую ракету «Ангара», принял решение переработать проект. Новая концепция, сформированная в 1997 – 1998 гг., предусматривала создание семейства РН легкого, среднего и тяжелого классов из набора двух универсальных ракетных модулей нижних (УРМ-1) и верхних (УРМ-2) ступеней с двигателями на кислородно-керосиновом топливе. Такое решение позволяло сократить затраты на разработку, производство и эксплуатацию, а впоследствии выйти на рынок коммерческих запусков. На УРМ-1 предполагалось установить новый двигатель РД-191, разработка которого началась в НПО «Энергомаш» в 1998 г. на базе летавшего РД-171 с первой ступени «Зенита». УРМ-2 планировалось оснастить модификацией двигателя РД-0124, создававшегося в Конструкторском бюро химической автоматики (КБХА) для третьей ступени «Союза-2.1Б».

Работа по проекту, полностью оформившемуся к 2004 – 2005 гг., пошла полным ходом только после 2006 г., когда появилась Федеральной целевая программа (ФЦП) «Развитие российских космодромов» и были получены средства для создания наземного комплекса «Ангары». В полной мере развернулась подготовка серийного производства ракеты.

Проект сильно затормозился еще раз из-за пресловутого финансово-экономического кризиса 2008 г., который привел к приостановке строительства наземного комплекса. По словам В. Е. Нестерова, «в 2009 – 2010 гг. [денег] выделили в три раза меньше, чем планировалось. Численность строителей в Плесецке сократилась на порядок – с 2000 до 150 человек, работа практически остановилась».

Даже после резкого увеличения финансирования отставание от графика оставалось (к ноябрю 2013 г. оно составляло шесть месяцев) и было фактически ликвидировано только к середине 2014 г.

Итак, КРК «Ангара» призван стать составной частью национальной системы средств выведения КА различного назначения, целиком базирующейся на использовании исключительно российского научно-промышленного потенциала.

К настоящему времени разрабатываемое семейство включает три типа носителей: «Ангара-1.2» легкого, «Ангара-А3» среднего и «Ангара-А5» тяжелого классов. На ранней стадии проектирования находится проект «Ангара-А7» тяжелого класса. Параметры ракет приведены в таблице 2 (см. также НК № 11, 2009, с. 56-57). Основу семейства составляют модули УРМ-1 и УРМ-2: первый входит в состав нижних ступеней носителей всех классов, второй составляет основу верхних ступеней. Вторая ступень серийной (штатной) «Ангары-1.2» имеет ту же двигательную установку и элементы пневмогидравлической системы, что и УРМ-2, но отличается меньшим объемом и диаметром 2.9 м вместо 3.6 м.

Модуль УРМ-1 имеет длину 25.1 м, диаметр 2.9 м и заправку компонентами топлива и сжатыми газами (гелий) 130.43 т. В состав блока входят баки горючего и окислителя, межбаковый отсек, хвостовой отсек с однокамерным двигателем РД-191, а также элементы бортовой кабельной сети и пневмогидравлической системы. При эксплуатации в составе ступеней носителей различных классов УРМ-1 доукомплектовывается:
  • первая ступень «Ангары-1.2» – блоком газовых сопел (2 х 100 кгс тяги), работающих на окислительном газе, который отбирается от двигателя РД-191, и аэродинамическими рулями для управления по крену, а также промежуточным отсеком для соединения со второй ступенью;
  • боковой блок «Ангары-А3» и -А5 – носовым обтекателем и узлами силовой связи с центральным блоком;
  • центральный блок «Ангары-А3» и -А5 – промежуточным отсеком и узлами силовой связи с боковыми блоками.
В составе первой ступени «Ангары-1.2» и боковых блоков «Ангары-А3» и -А5 УРМ-1 имеет сухую массу примерно 10.48 т, в составе центрального блока «Ангары-А3» и -А5 – около 11.5 т.

Для отделения блоков первой ступени применяются твердотопливные двигатели (четыре – в составе УРМ-1 «Ангары-1.2»).

Модуль УРМ-2 имеет длину 5.524 м, диа­метр – 3.6 м и заправку компонентами топлива и сжатыми газами около 35 т при сухой массе примерно 4.2 т. Блок включает баки горючего и окислителя, хвостовой отсек с четырехкамерным двигателем РД-0124А, бортовую кабельную сеть и пневмогидравлическую систему.

Разработка проекта ракеты «Ангара-1.2ПП» («первый пуск») для первого этапа ЛКИ началась в 2010 г. на основании решения, принятого заказчиками комплекса и в соответствии с предложенным техническим заданием.

В июле 2011 г. Минобороны и Роскосмос уточнили конфигурацию изделия: из состава РКН первого пуска был исключен разгонный блок «Бриз-М» (без дополнительного топливного бака), а КГЧ укомплектована неотделяемым МГМ. Согласно уточненному техзаданию, «Ангара-1.2ПП» предназначена для комплексной отработки составных частей КРК в реальных условиях подготовки и пуска, а также для повышения вероятности выполнения целевой задачи и снижения риска разрушения УСК при первом пуске РН тяжелого класса «Ангара-А5».

Таким образом, в первом пуске использовалось уникальное изделие, в состав которого входили УРМ-1 с блоком газовых сопел и аэродинамическими рулями, по форме в большей степени соответствующий ракете «Ангара-1.2»*, а также промежуточный (в составе первой ступени) и переходный отсеки с блоком УРМ-2 и передним отсеком, соответствующие ракетам «Ангара-А3» и -А5. 

«Все модули ракеты первого пуска относятся к тяжелой «Ангаре» – и первая ступень, и вторая, – подчеркнул В. Е. Нестеров. – Это было нужно для того, чтобы максимально увеличить надежность старта тяжелой версии, и специально оговаривалось с Минобороны».
Тем не менее для обеспечения необходимой тяговооруженности заправка УРМ-2 компонентами топлива была уменьшена примерно до 24.2 т. В состав головной части общей массой 2591 кг вошли:
  • головной обтекатель массой 995 кг;
  • нижний отсек, выполняющий функцию адаптера полезной нагрузки, массой 167 кг;
  • МГМ полезной нагрузки массой 1429 кг.
Характеристики ракеты приведены в таб­лице 3.

На РН «Ангара-1.2ПП» используется система разделения, предназначенная для второй и третьей ступеней носителя тяжелого класса «Ангара-А5». Соблюдение теплового режима и мер пожарной безопасности ракеты на УСК обеспечивается бортовыми средствами термостатирования и пожаробезопасности путем продувки всех отсеков изделия воздухом и азотом от наземной системы термостатирования высокого давления.

Кооперация предприятий, принимавших участие в подготовке первого пуска «Ангары», представлена в таблице 4.

Полный текст статьи читайте на страницах нашего журнала

Журнал Новости Форум Фото Подписка Рекламодателям Контакты