3) приоритеты украины. "Морской старт".
Читатели "киевских новостей" с большим интересом (о чем свидетельствуют
многие отзывы) восприняли публиковавшееся на страницах газеты
документальное повествование льва андреева и станислава конюхова
"байконурская катастрофа" (nn 16-27 в апреле-июне 1999 года). Публикация
ценна еще и тем, что ее авторы непосредственные участники создания
отечественной ракетно-космической техники.
Конюхов станислав николаевич -- академик нан украины и ряда международных
академий, в том числе астронавтической, заслуженный машиностроитель
украины, доктор технических наук, профессор, генеральный конструктор и
генеральный директор гкб "южное". Автор монографий, научных трудов и
изобретений.
Андреев лев вячеславович -- член корреспондент международной инженерной
академии, заслуженный деятель науки и техники украины, доктор технических
наук, профессор днепропетровского университета, ведущий научный сотрудник
гкб "южное". Автор монографий, научных трудов, изобретений и
научно-популярных книг.
Ныне "киевские новости" предлагают вниманию читателей очерк с.Конюхова и.
Л.Андреева "морской старт", посвященный недавним событиям, которые
несомненно войдут в историю и украинской, и мировой космонавтики.
На пороге ххi века
28 марта 1999 года в 4 часа 30 минут по московскому времени с самоходной
стартовой платформы, находившейся в экваториальной зоне тихого океана, к
югу от гавайских островов (0 градусов широты, 154 градуса западной долготы)
впервые в истории космонавтики ракетно-космический носитель "зенит",
созданный в государственном конструкторском бюро "южное" имени академика
м.К.Янгеля, вывел на орбиту искусственного спутника земли имитатор
полезного груза "демостат". Так начался отсчет времени нового направления в
ракетно-космической технике, получившего название "морской старт". Прежде
ракеты кб "южное" стартовали наземных площадок, из-под земли. Отныне они
начали осваивать новый вид старта водный.
Воздавая должное этому событию, к участникам международного проекта "sea
launch" обратился президент украины:
"учасникам мiжнародного космiчного проекту "сi лонч". Державне
конструкторське бюро "пiвденне" i виробниче об'уднання "пiвденний
машинобудiвний завод" (украхна), компанiя "бохнг комершел спейс компанi"
(сша), космiчна компанiя "энергия" iм. С.П.Корольова (росiйська федерацiя),
акцiонерна компанiя "кварнер мосс технолоджi" (норвегiя).
Вiтаю всiх учасникiв мiжнародного проекту "морський старт" iз першим
успiшним пуском ракети-носiя "зенiт-3 sl".
Ця подiя, датована 28 березня 1999 року, увiйде важливою вiхою в iсторiю
свiтовох космонавтики як етапне досягнення у розвитку космiчнох науки i
технiки та приклад мiжнароднох спiвпрацi у цiй сферi.
Реалiзацiя масштабного, складного i смiливого проекту, спрямованого у
майбутну, стала можливою завдяки об'уднанню зусиль, творчого потенцiалу
вчених, конструкторiв та iнженерiв чотирьох крахн - украхни, росiх,
норвегiх та сша.
Весь процес пiдготовки i реалiзацiх "морського старту" у свiдченням i
наслiдком безмежних можливостей людського розуму та працi. А також, що не
менш важливо, демонстрацiую нових перспектив, якi вiдкриваються з
iнтеграцiую свiтовох науковох думки та технiчних можливостей i якi, я в
цьому переконаний, будуть визначати вектори розвитку земнох цивiлiзацiх у
xxi столiттi.
Шлях до цього вiдкривау перший вдалий крок у космiчному комерцiйному
спiвробiтництвi.
Бажаю всiм учасникам проекту здоров'я i благополуччя, нових успiхiв у
розвитку ракетно-космiчнох технiки, що у дiтищем i головним iндикатором
сучасного рiвня науково-технiчного прогресу.
Л.Кучма".
А истоки этого события берут начало свыше двух десятилетий назад. 16 марта
1976 года было принято совершенно секретное, "особой важности"
постановление руководства ссср "о создании универсального космического
ракетного комплекса 11к77". Разработка названного комплекса поручалась
днепропетровскому конструкторскому бюро "южное". У истоков создания будущей
ракеты-носителя "зенит" был леонид кучма, являвшийся в то время помощником
главного конструктора по испытаниям и руководителем группы ведущих
конструкторов по ракетно-космическим комплексам. На этапе предварительных
проработок леонид данилович являлся и первым ведущим конструктором
будущего проекта. Конечно, он тогда не представлял себе, что через
двадцать три года будет в ранге первого лица государства приветствовать
успехи родного коллектива конструкторского бюро в связи с эпохальным
запуском ракеты участницы крупного международного проекта.
Что же представляла собой секретная ракета 11к77 и что обусловило ее
создание? отметим, что задолго до того, как громко зазвучало понятие
"конверсия", все космические ракеты-носители конструкторского бюро "южное"
создавались на базе военных ракет. Так, в основу носителей, с помощью
которых запускались спутники серий "космос" и "интеркосмос", были положены
ракеты первого поколения конструкторского бюро р-12 и р-14, сыгравшие
важную роль в создании ракетно-ядерного щита ссср. Космические
ракеты-носители серии "циклон" проектировались на основе боевой ракеты
второго поколения р-36. Попытки создать в 1969 году более мощный носитель,
используя в качестве базового проекта разрабатывавшуюся ракету р-36
(прародителя будущей "сатаны") не привели к желаемым результатам. Как
говорят проектанты, ракета не вязалась и прежде всего не удовлетворяла
требований по повышенной энергетике. Единственными заказчиками носителей
разного назначения являлись в то время военные. Именно они поставили вопрос
о разработке ракеты для запуска спутников большей массы. Остро был
поставлен вопрос об экологии. Дело в том, что запуски предполагалось
производить с северного полигона в плесецке, где не последним был вопрос о
"ненанесении" вреда водным источникам. Как известно, в этих местах много
рек, озер. Поэтому падение первых ступеней, особенно ракет при аварийных
пусках угрожало загрязнением вод на больших пространствах. Требования
заказчика были однозначны: необходимо переходить от традиционных топливных
компонентов на основе азотной кислоты на нетоксичные кислород-керосин. На
выбор максимального стартового веса первой ступени сильно повлиял
железнодорожный транспорт. В результате был определен диаметр ракеты 3,9
метра, а длина 31 метр. Эти максимальные габариты диктовались условиями
транспортировки изделия по рельсам без помех встречному движению поездов.
Жесткие требования (а они впоследствии и определили высокие
эксплуатационные качества носителя) были предъявлены относительно
обеспечения оперативного развертывания орбитальных группировок спутников
космических систем. Ракета должна была обладать максимальной простотой,
обеспечивающей минимальную продолжительность и несложность предстартовых
операций. Это требование в конечном итоге приводило к высокой автоматизации
названных ракет. Наконец. Пусковая установка должна была стать настолько
прочной и надежной, чтобы исключалась необходимость ее ремонта после старта
ракеты.
Благодаря выполнению всех этих требований формировались предпосылки к
созданию автоматизированного старта, не требовавшего присутствия людей. И
хоть это далось с немалым трудом, но родился наиболее совершенный из всех
существовавших в мире космических ракетных комплексов, что ныне признано
всеми специалистами.
Много проблем пришлось разрешить в процессе отработки двигателя первой
ступени. Его творец главный конструктор валентин павлович глушко заложил
очень высокие параметры. Это привело к длительной и тяжелой
экспериментальной отработке, даже явилось причиной аварий на начальном
этапе с разрушением стартового оборудования, а летно-конструкторские
испытания и принятие в эксплуатацию носителя затянулись на пять лет и
завершились позже запланированного срока.
Космическая ракета-носитель 11к77 разрабатывалась параллельно с "энергией"
на базе одного типа двигателя. И даже на начальном этапе проектирования
предполагалось, что первые ступени ракеты 11к77 будут использоваться в
качестве ускорителей (блоков первой ступени) ракеты-носителя "энергия".
Летно-конструкторские испытания 11к77 были завершены в декабре 1987-го. В
том же году произошло и другое событие, повлиявшее на судьбу новой ракеты:
днепропетровск был исключен из списка закрытых городов, запрещенных для
посещения иностранными гражданами. И хотя на первых порах это был больше
формальный шаг, но, как говорится, "лед тронулся". Международная
презентация состоялась в 1989 году в австралии, где после снятия грифа
секретности ракета была представлена как "зенит". Именно отныне это слово
стало ее официальным названием в сфере рыночной экономики. По разным
причинам, на первом этапе отношения с зарубежными партнерами не ладились.
Но впереди новинку ждал большой успех.
В дальнейшем, в процессе предпринимавшихся попыток выхода на международный
коммерческий рынок, прорабатывался также и вариант с дополнительной
третьей ступенью. Поэтому, чтобы идентифицировать проекты, прототипом
которых стала ракета 11к77, в рекламных буклетах появились две
ракеты-носителя: "зенит-2" и "зенит-3".
Почему предпочли экватор
космос сегодня представляет собой обширное поле для бизнеса. Короткая
справка: стоимость килограмма груза, выводимого на опорную орбиту
составляет от 5 до 30 тысяч долларов сша.
Поэтому самый главный показатель, характеризующий совершенство
ракеты-носителя это масса выводимого на орбиту спутника. В зависимости от
заданного полезного груза назначается и запас топлива. Все основные
параметры ракеты взаимосвязаны: чем больше транспортируемый объект, тем
больший запас топлива должен быть на борту. Значит, возрастает стартовый
вес и должна увеличиться тяга двигателей. Но рост запаса топлива приводит
к увеличению объема и веса баков, а с усилением тяги увеличивается вес
двигателя. Явно тяжелее становится вся конструкция. Частично эти трудности
преодолеваются при переходе к многоступенчатым ракетам.
И еще одна деталь. Наблюдая запуск ракеты с экрана телевизора, мы всегда
видим, что она стартует вертикально, а затем уже начинается поворот в
направлении предписанной траектории. Логично было бы ракете сразу
стартовать в направлении цели из наклонного положения, как вылетает из
артиллерийского ствола снаряд. Однако, кроме сложнейших стартовых лафетов,
будучи заправленной, она не сможет выдержать в этом случае возникающие
огромные поперечные нагрузки, вызываемые собственным весом. Или для этого
потребуются такие усиления корпуса ракеты, что она будет даже не в
состоянии взлететь.
Однако не будем далее углубляться в профессиональную сферу, где властвуют
проектанты и где, как в любой другой творческой области, без таланта не
обойтись. В общем, выбор определяющих параметров будущей ракеты -- это
сложная оптимизационная задача, которую решают создатели. Но какое бы
удачное решение не было найдено, все равно имеется предел возможного,
который определяется уровнем развития техники на данный период.
Восточная мудрость гласит, что "если магомет не идет к горе, то гора идет
к магомету". Применительно к рассматриваемой проблеме таких путей два.
Первый -- уменьшение потерь скорости ракеты при преодолении силы земного
тяготения и силы лобового аэродинамического сопротивления при движении ее в
плотных слоях атмосферы. Для этого надо организовать надземный старт --
например, на воздушной платформе, парящей на высоте нескольких километров
над землей. Можно подойти к решению рассматриваемой задачи с другой стороны
-- построить старт на высокой горе. В роли космодрома фигурировала
популярная в свое время в "армянских" анекдотах гора арарат, хотя она и
расположена в турции. Это предложение интересно по замыслу, но не более.
Для реализации подобного проекта нужен не только робот -- "альпинист",
способный доставить туда ракету с выводимым грузом, но и требуется
строительство уникального высокогорного сооружения для осуществления
старта. Эти два предложения будоражили умы энтузиастов конструкторского
бюро "южное" во второй половине пятидесятых годов. Но они никогда даже не
прорабатывались на уровне аванпроекта.
Попутно отметим, что в наши дни к возможности запуска ракеты не с земли, а
с высот пятого океана решили подойти с другой стороны. Популярной стала
идея запуска ракеты с самолета. Над этой проблемой работают в ряде стран.
Ведутся исследования такого старта и в украине. В частности предполагается,
что в заоблачные высоты ракетный комплекс может доставить самолет-гигант
"мрия". А стартовать должно детище конструкторского бюро "южное" ракета
"зенит", мода на которую продолжает расти.
В россии работают над другим проектом, где в качестве носителя
рассматривается самолет ан-124-100 "руслан". Летающий гигант доставляет
ракету в любую точку над сушей или океаном, где производится ее
десантирование с последующим свободным падением под действием силы тяжести
в течении шести секунд. На седьмой секунде запускается маршевый двигатель
первой ступени. Подобный комплекс сможет стартовать с любой точки суши.
Для этого нужна только взлетно-посадочная полоса длиной не менее трех
километров. Это дает возможность использовать сотни "стартовых площадок",
не требующих создания специальной инфраструктуры.
Всегда остается в поле зрения проектантов другой путь: поставить на службу
вращение земли: к скорости, развиваемой двигателем ракеты должна
прибавляться и скорость движения нашей планеты вокруг своей оси. Это дает
солидные добавки, эквивалентные увеличению энергетики ракет. Так, например,
при запуске ракеты-носителя с полигона сша во флориде по сравнению с
полигонами бывшего ссср, получает увеличение веса выводимого на орбиту
полезного груза на 10-15 процентов. Понятно, что максимальный прирост
скорости можно получить, стартуя из экваториального района.
Одним из несомненных преимуществ запуска из "экватории океана" является и
то, что в этом случае не надо выискивать трассы полета ракет-носителей,
которые бы обеспечивали безопасность землян от падающих ступеней, не
угрожали их жизни, не влияли бы на экологию земной поверхности.
Территория бывшего ссср находится далеко от нулевой широты. Но на экватор,
не имея в этих зонах планеты своих собственных владений, можно добраться и
водным путем. А прибыв туда, организовать космические старты. Так пришли к
идее "перемещения" полигона на плавающую платформу. Запуск ракет с
плавательного средства получил название морского (точнее океанского)
старта.
В шестидесятые годы это была лишь красивая идея, не более. Вроде бы все
реально... Но в советский период к намерениям оборудовать
ракетно-космический полигон "далеко за границей" относились подозрительно.
Впервые серьезно к идее старта с плавающей платформы подошли в
конструкторском бюро "южное" в конце семидесятых годов. В кооперации со
многими научно-исследовательскими институтами отрасли и в первую очередь
московским конструкторским бюро транспортного машиностроения, руководимым
в.Н.Соловьевым, а также министерством судостроительной промышленности была
выполнена большая научно-исследовательская работа, получившая кодовое
название "плавучесть".
На основе проектных исследований схема морского старта выглядела так: шесть
ракет-носителей "зенит", компоненты топлива и все необходимое оборудование
для подготовки и запуска доставляются в район старта на двух судах
катамаранного типа. Одно из них служит платформой для пусков наподобие
буровой нефтяной платформы. Перед стартом производится ее полузатопление
для повышения устойчивости. На этой же платформе размещаются запасы
компонентов топлива, оборудование стартового комплекса. На втором судне
должны находиться во время транспортировки ракеты, спутники, прочее
оборудование, аппаратура для управления пуском и приема данных
телеметрической информации. Кстати, в качестве одного из транспортных
кораблей на определенном этапе рассматривалась даже "кандидатура" мощного
авианосца "адмирал кузнецов".
На итоговом документе о рассмотрении разработки "плавучесть" значится дата
декабрь 1980 года. Проекту суждено было долго пылиться на архивных
полках...
На новом витке
как это ни звучит парадоксально, но к идее "морского старта" вернулись
тогда, когда великая держава рассыпалась на большие и малые государства.
Следствием развала экономики, хронического недостатка средств явилось и
прекращение финансирования многих государственных программ. Возникшая
ситуация подтолкнула к поиску новых заказчиков на принципиально новой
основе сотрудничества -- создания корпораций с иностранными партнерами и в
первую очередь с соединенными штатами америки. На одном из совещаний в сша
генеральный директор ракетно-космического концерна "энергия" (в то время --
научно-производственное объединение "энергия") ю.П.Семенов выступил с
инициативной перед американской стороной -- рассмотреть возможность
реализации "морского старта". Переговоры велись со знаменитой авиационной
фирмой "боинг", которая стремилась завоевать свои позиции и в космосе.
Американцы были весьма озабочены сложившимся положением на мировом
космическом рынке, где большую часть заказов захватила французская фирма
"аэроспасьяль", осуществляющая запуски спутников с помощью носителя "ариан"
с космодрома, расположенного на экваторе, в новой гвинее. Ракеты сша не в
состоянии были конкурировать с французскими, поэтому американцы, стремясь
занять активную позицию, поддержали эту идею.
Выбирая ракету-носитель для запуска спутников заказчик учитывает вот такие
определяющие факторы: цену, надежность и уровень сервиса. Именно сочетание
названных показателей наиболее полно обеспечивается на ракете "ариан", чем
и объясняется ее впечатляющий успех на международном коммерческом рынке.
Прибыль в бизнесе космических запусков неизбежно порождает острую
конкуренцию. Для того, чтобы выиграть в этом соревновании, необходимо,
чтобы цена на другой носитель, его надежность и уровень технического
совершенства превосходили конкурента.
Мнение практичных американцев было однозначно. Они считали, что, для
быстрейшей реализации "морского старта" и соответственно выхода на мировой
космический рынок, ставка должна быть сделана на существующие, доведенные
до кондиции ракеты-носители. Поэтому идея создания для "морского старта"
нового носителя была сразу отвергнута, к ней больше не возвращались.
Условия жесткое конкуренции требовали быстрейшего выхода на мировой
космический рынок. А ведь создание новой ракеты и оборудования к ней --
длительный многолетний процесс с огромными финансовыми затратами. И самый
важный аргумент: чтобы заказчик доверил запуск своего "полезного груза"
новой ракете, у нее должен быть международный авторитет.
Выбирая из числа известных ракет-носителей, разработчики проекта
определяют и предназначенный для нее комплекс наземного оборудования. Своих
ракет, которые вполне отвечали бы предъявляемым требованиям, у американцев
не было. Скурпулезное изучение энергетических и экологических характеристик
имеющихся ракет с учетом их отработанности показало, что... Все дороги
ведут в украину! в результате пришли к однозначному выводу: из всех
существующих в мире ракет альтернативы "зениту" в проекте "морского старта"
нет! именно эта ракета кб "южное" наиболее полно удовлетворяет всем
предъявляемым требованиям. В этой связи нельзя не отметить, что с распадом
ссср украина осталась без полигонов, которые оказались в россии и
казахстане. Но государственная самостоятельность украины дала возможность
отстаивать свои интересы на международном уровне.
В конце июля 1993 года в москве, в ракетно-космической корпорации "энергия"
состоялось представительное совещание заинтересованных сторон, которые
впервые в истории решили осуществить крупномасштабный международный
космический проект. По итогам переговоров 28 июля 1993 года был подписан
"протокол совещания рабочей группы нпо "энергия", россия, нпо "южное",
украина и корпорации "боинг" сша по исследованию возможности запуска
космических аппаратов со стартовых устройств морского базирования". Этим
официальным документом утверждалось согласие сторон осуществить "морской
старт" на основе ракеты "зенит-2". Это благословение положило начало
проектированию. К названным партнерам присоединилась норвежская компания
"кварнер мэритайм", которая "очень кстати" построила гигантскую плавучую
платформу катамаранного типа для добычи нефти с морского дна. Она-то и
оказалась вполне подходящей для реализации запусков космических аппаратов.
Международное совместное предприятие компания "морской старт" (sea launch
company) для реализации одноименного проекта было юридически оформлено в
апреле 1995 года. Соучредителями его стали всемирно известная американская
авиационная компания "боинг коммершел спейс" (сиэтл, сша, 40 % уставного
капитала), ракетно-космическая
корпорация "энергия" (г. Королев, россия, 25%), компания "кварнер мэритайм"
(осло, норвегия, 20%), государственное конструкторское бюро "южное" и
производственное объединение "южный машиностроительный завод" (украина, 15
%,в том числе по юмз -- 10 % и гкбю -- 5 % акций уставного капитала.
Одновременно были распределены и сферы влияния участников проекта,
определявшие схему деления и структуру комплекса, а также предусматривавшие
ответственность каждого из партнеров.
В морском сегменте (этим узаконенным в кругах специалистов термином
определяется совокупность морских судов, входящих в систему морского
старта) впервые предусматривались необычные для ракетно-космической техники
средства. Плавучий космодром состоит из двух уникальных морских
сооружений: сборочно-командного судна и самоходной полупогружаемой
стартовой платформы.
Сравнивая инфраструктуры "морского старта" и проекта "плавучесть", легко
обнаружить, что основные идеи, положенные в современный проект (самоходная
полузатопляемая стартовая платформа катамаранного типа и судно, которое
обеспечивает подготовку, управление подготовкой и запуск ракеты), были
предвосхищены в предложениях уже далекого 1980 года. Вот основные положения
концепции, заложенной в "морской старт": доступная по стоимости, надежная в
эксплуатации ракета-носитель нового поколения; современная, удобная в
эксплуатации подготовка полезного груза космических аппаратов; запуск
полезных грузов на орбиты всех наклонений с одной стартовой платформы;
автоматизированная подготовка к пуску ракеты-носителя; размещение береговых
сооружений и бытовых помещений базового порта на тихоокеанском побережье
сша.
Не все гладко...
Основу ракетного сегмента составила модифицированная двухступенчатая
ракета-носитель "зенит-2", адаптированная к морским условиям, в сочетании с
разгонным блоком и блоком полезного груза.
Проектная документация "морского старта" выпускалась довольно торопливо:
заказчик много времени не давал. Так в памятном 93-м году, когда россию
сотрясали политические катаклизмы, были заложены основы будущей
международной кооперации.
Создание каждого нового ракетного комплекса всегда требует значительных
усилий многих коллективов с обязательным привлечением большого количества
разнопрофильных специалистов. Не стал исключением и новый проект, но у него
принципиальное отличие, в корне меняющее ситуацию: для реализации замысла
привлечены специалисты четырех государств двух континентов! а это --
представители стран с различным политическим строем, экономикой, культурой,
финансовыми возможностями, с людьми, говорящими на разных языках... Одна
сторона старается усвоить основы совершенно нового для нее русского языка.
Другая призывает на помощь приобретенный словарный запас институтской
программы английского. Как показал опыт общения, этих "воспоминаний" не
хватало даже для понимания простейшей информации. О полноценном общении на
первых порах не могло быть и речи. Но время делает свое дело. Постепенно
происходит накопление знаний, и нужные фразы начинают формироваться в
голове, что несомненно способствует общению, свидетельствуя о явном
"языковом" прогрессе. На первых порах выручают и технические термины,
многие из которых -- международные.
Языковый барьер серьезное препятствие. Кроме того, сказалось и различие
инженерных школ. У каждой свои подходы к решению технических задач, свои
правила ведения и оформления технической документации. Поэтому разработка
проекта началась с установления контактов партнеров -- и профессиональных,
и чисто человеческих. Американцы, не стесняясь, учились и постигали "стиль"
малоизвестной им ранее ракетной техники украины и россии. Взаимный интерес
проявляла и другая сторона, познавая прежде всего систему отношения к делу.
И плоды такого взаимозаинтересованного сотрудничества не заставили себя
ждать. Подготовку ракеты к пуску заканчивала уже единая команда, движимая
общей идеей. И, что самое главное, на одном дыхании, полностью отдаваясь
поставленной задаче, иногда даже без выходных. Один из представителей
американской стороны впоследствии говорил: он боялся. Что люди просто не
выдержат!.
Сердцевина проекта
но что же позволило "зениту-2" выйти победителем в международном конкурсе и
проявить себя как уникальное создание в ракетной технике? разгадка лежит,
что называется, на поверхности: обладая более высокими энергетическими
характеристиками, чем у большинства существующих ракет, как уже было
сказано выше, "зенит-2" является экологически чистым космическим носителем,
не оказывающим вредного воздействия на природную среду. Даже в случае
аварийного падения в океан компоненты его топлива (жидкий кислород и
керосин) не нанесут заметного ущерба воде, животному и растительному миру.
Для эксплуатации в стесненных условиях морских судов исключительно важными
оказались преимущества компактной моноблочной компоновки, а также простота
операций сборки ракеты-носителя и подготовки к пуску. С этих позиций очень
важно, что горизонтальная схема сборки и транспортировки "зенита-2s". В
сочетании с максимальной автоматизацией процесса предстартовой подготовки
эти важные преимущества позволили максимально ограничить время нахождения
ракеты на пусковой установке в вертикальном положении, сократив его до
семнадцати часов а это несомненно одно из решающих условии при эксплуатации
в условиях переменчивой морской погоды. Для сравнения следует отметить, что
продолжительность подготовки на стартовой позиции ракеты "ариан-4" в
вертикальном положении составляет почти двести часов (8 суток).
Среди важнейших качеств "зенита-2s" и такое, как автоматизация предпусковых
операций. Вывоз ракеты из ангара, установка в вертикальное положение,
стыковка электро-, пневмо- и гидрокоммуникаций производятся в
автоматическом режиме без ручных работ. За шесть часов до старта весь
персонал пусковой платформы переводится на сборочно-командное судно. С
этого момента управление предпусковыми операциями и непосредственно самим
стартом ракеты осуществляется по радиоканалу со сборочно-командного судна
при полном отсутствии людей на пусковой платформе. Этим гарантируется
безопасность персонала, участвующего в пуске, при возникновении любой
нештатной ситуации.
"Зенит-2s" оснащен самой современной системой управления, построенной на
основе высоконадежной бортовой цифровой вычислительной машины, которая в
процессе полета сама определяет в каждый отрезок времени положение ракеты в
пространстве и выбирает оптимальную траекторию дальнейшего полета и
стратегию полетных операций. А совершенное программно-алгоритмическое
обеспечение бортового компьютера позволяет выводить космический аппарат на
заданную орбиту с высокой степенью точности.
Все названные качества "3енита-2s" не позволяют сегодня ни одной
ракете-носителю в мире в условиях морского старта составить ему
конкуренцию.
К решающим обстоятельствам при выборе ракеты-носителя для программы
"морской старт" следует отнести и готовность развитой промышленной базы,
способной обеспечить производство ракет в количествах, достаточных для
коммерческого успеха программы. Ракеты изготавливаются на южном
машиностроительном заводе (днепропетровск) при прямом участии
российско-украинской кооперации поставщиков материалов и комплектующих
систем (маршевый двигатель первой ступени, система управления и др.). НА
существующей производственной базе сегодня южный машиностроительный завод
способен выпускать до 12 ракет в год, а при дополнительных вложениях есть
резервы для дальнейшего наращивания производственных мощностей
взлет "зенита-2" с плавучей платформы оказался непростым делом: не стоит
представлять события упрощенно мол, взяли отработанный носитель, и
состоялся "морской старт". Для адаптации ракеты к новым условиям пришлось
внести ряд изменений для увязки ее с блоком дм-sl и оборудованием корабля.
По сути, это уже модификация ракеты, поэтому и появилась в ее индексе
дополнительная буква "s". И хотя модернизация была отнюдь не косметической,
она не повлияла на тактико-технические характеристики ракеты-носителя. В ее
состав был введен разгонный блок дм-sl и новый блок полезного груза.
Изменен технологический процесс эксплуатации ракеты с момента погрузки ее
блоков на сборочно-командное судно. Появление в схеме "зенита-2" разгонного
блока потребовало введения новых систем автономной заправки и слива
горючего ( на случай отмены пуска) из блока дм-sl.
При предстартовой подготовке и старте ракеты с подвижной платформы, по
сравнению с наземным стартом, ракетно-космический носитель испытывает
немалые нагрузки от сочетания внешних силовых факторов: направления ветра
и волн относительно продольной оси платтформы, а также периода и высоты
волн, скорости ветра.
Величина нагрузок по длине ракеты в условиях стоянки на подвижной платформе
определяется статическими углами дифферента (угол поворота судна с носа на
корму), крена платформы, колебаниями системы платформа-ракета.
Появление нового блока полезного груза большого диаметра и внушительной
длины повысило нагрузки на корпус ракеты и в полете.
Все это потребовало доработки имевшихся и создания новых узлов и деталей.
Для установки блока дм-sl пришлось изменить конструкцию верхнего торца
ракеты-носителя, проложить по второй ступени коммуникации для подачи к
блоку сжатых газов и жидкого кислорода, в той же второй ступени изменить
электрические связи и кабельную сеть.
Системы заправки и аварийного слива горючего в блоке дм-sl прошли по
специальной программе полный цикл динамических и вибрационных испытаний.
Был выполнен большой объем расчетных работ по оценке статической и
усталостной прочности конструкций отсеков, стыков, заклепочных соединений,
фитингов, шпангоутов на статическую прочность в штормовых условиях и
усталостную прочность при многократном нагружении в условиях
транспортирования ракеты-носителя "зенит-28" на сборочно-командном судне.
Особенности старта с морской платформы тщательно учтены в системе
управления. В ее состав введена новая гиростабилизированная платформа,
способная в режиме гирокомпаса определять азимут пуска без привязки к
наземной геодезической сети. Это, в свою очередь, потребовало использования
более мощного бортового компьютера нового поколения, превосходящего старый
не только по объему памяти и быстродействию, но и по надежности работы.
Однако все перечисленные изменения, вызванные новыми особенностями
эксплуатации, не привели к принципиальным изменениям конструкции
ракеты-носителя "зенит-2", а потому, что особенно важно, не могли повлиять
на эксплуатационные качества его морской модификации по сравнению с
сухопутным прототипом.
Ракетно-космическая корпорация "энергия" разработала и изготовила для
проекта "морской старт" разгонный блок дм-sl, с помощью которого
космический аппарат выводится на целевую околоземную орбиту. Одновременно,
по сложившимся условиям кооперации, она отвечает за устанавливаемое на
стартовой платформе и сборочно-командном судне "наземное" оборудование
ракетного сегмента. Компонентами топлива для разгонного блока служит, как и
для первых двух ступеней, керосин и жидкий кислород, продуктами сгорания
которых являются вода и углекислый газ.
При создании технологического оборудования для подготовки и пуска ракеты со
стартовой платформы в основу был взят комплекс, разработанный для запуска
"зенита" с космодрома байконур. Характерная особенность этого оборудования
в том, что все операции по предстартовой подготовке ракеты, начиная с ее
вывоза из ангара и кончая заправкой и пуском, проводятся в автоматическом
режиме, без присутствия человека. В проекте "морской старт" все
автоматические операции, начиная с заправки, осуществляются дистанционно
со сборочно-командного судна.
Секреты "под замком"
крупнейший в сша поставщик авиационной техники компания "боинг", вложила в
проект "морского старта" наибольшую сумму денег. Поэтому она взяла на себя
обязанности обеспечения маркетинга и интеграцию всего проекта,
проектирование отсека, который вместе с выводимым на орбиту спутником
называется блоком полезного груза, а также организацию и строительство
берегового комплекса в пору лонг-бич, расположенном на юго-западе сша, в
штате калифорния.
Конструкция отсека полезного груза отвечает не только технической
целесообразности, но и требованию сохранения тайны в отношении помещаемого
внутрь объекта. Здесь, как говорится, "дружба - дружбой, а пирожки врозь".
Поэтому только компания "боинг", как разработчик отсека полезного груза,
осуществляет все контакты с создателями аппаратуры.
Американская сторона поставила строгий заслон перед возможностью утечки
информации о применяемых технологиях. Отсек полезного груза сконструирован
по принципу герметичной капсулы, сборка которой, с установленным внутри
спутником, происходит в камере с высокой чистотой. "Увидеть" спутник можно
только после сброса аэродинамического обтекателя. Но происходит это при
выходе из плотных слоев атмосферы, когда сочетание разреженности воздуха и
скорости полета укладываются в определенные пределы. А это высоты порядка
90-100 километров.
Для сборки капсулы потребовалось создание специального
монтажно-испытательного корпуса.. Готовый блок, извлеченный из нее, надежно
защищен не только от попадания грязи, но и от глаз сторонних наблюдателей.
Этот полностью автономный объект устанавливается на шпангоут разгонного
блока дм-sl, который пришлось дорабатывать для обеспечения условий
стыковки.
Создание специальной капсулы вызвало появление дополнительных
конструктивных элементов -- переходного отсека и диафрагмы, что увеличило
массу пассивной конструкции до 800 килограммов. Такова плата за "охранную
грамоту" американских технологических и конструктивных секретов.
Что может "зенит-3sl"
итак, усилиями государственного конструкторского бюро "южное",
ракетно-космического концерна "энергия" и компании "боинг" осуществляется
проект использования ракеты-носителя "зенит-3sl". Ее основные
характеристики внушительны. Общая длина 60 метров, диаметр первой и второй
ступеней 3,9 метра, разгонного блока 3,7 метра, блока полезного груза
4,15 метра.
Стартовая масса "зенита-3sl" 470,3 тонны распределяется по блокам таким
образом: ракета-носитель "зенит-2s" 444,4 тонны, разгонный блок дм-sl
10,6 тонны, блок полезного груза 7,3 тонны.
"Зенит-3sl" позволяет решать широкий круг задач космического назначения.
Стартовав с плавающей платформы, он может вывести космический аппарат, в
зависимости от его массы, на различные орбиты: на геостационарную орбиту
до 1,9 тонны, на переходную к геостационарной орбите до 5,3 тонны, на
средние круговые орбьиты с высотой до 10 тысяч километров с наклонениями до
45 градусов до 3,9 тонны.
Плавучий космодром
компания "кварнер мэритайм" -- широко известный производитель морских
судов и плавучих платформ для нефтедобывающей промышленности. В проекте
"морской старт" она отвечает за создание плавучего космодрома, состоящего
из двух уникальных судов: сборочно-командного судна (sea launch commander)
и самоходной самопогружаемой стартовой платформы "одиссей" ("odissey").
Сборочно-командное судно принципиально новый, специально сконструированный
корабль, который в порту базирования служит цехом с мощными мостовыми
кранами. Именно в нем в санкт-перербурге нашли "пристанище" две ракеты
"зенит-2s" и два разгонных блока дм-sl. В дальнейшем сюда перегружались
прибывающие из украины ступени ракеты и разгонные блоки, а также блок
полезного груза из америки. Длина собранной ракеты 60 метров говорит о
масштабах корабельного сборочного цеха.
В океане в районе старта со сборочно-командного судна (скс) осуществляется
дистанционное управление подготовкой ракеты-носителя и разгонного блока к
пуску, управление пуском и обработка поступающей при движении по траектории
телеметрической информации. Одновременно скс служит местом размещения
специалистов, обслуживающих ракетно-космическую технику на всех этапах
работ в районе старта, а также представителей заказчика. На борту судна
могут разместиться 240 человек. Предусмотрены помещения для отдыха, пункты
питания и медицинского обслуживания. Впечатляют размеры судна: длина 201
метр, максимальная ширина около 32 метров, водоизмещение 34 тысячи тонн,
скорость движения до 16 узлов, осадка 8 метров. Сборочно-командное судно
строилось на шотландской верфи "гован" (г. Глазго, великобритания). Его
дооснащение специальным оборудованием для сборки ракет-носителей и
управления пусками осуществлялось в санкт-петербурге.
Стартовая платформа "одиссей" -- это крупнейшее в мире полупогружаемое
самоходное судно, созданное на базе морской буровой платформы. Для
транспортировки собранной ракеты-носителя с блоком полезного груза из порта
базирования предусмотрен ангар, оснащенный специальной системой
кондиционирования воздуха. Операция вывоза ракеты из ангара и установки ее
в вертикальное положение осуществляется специальным передвижным
транспортером-установщиком. Для хранения компонентов топлива (керосина и
жидкого кислорода) оборудованы специальные помещения. Сам процесс заправки
компонентами топлива, все предстартовые операции производятся дистанционно,
а в сочетании с процессом автоматического пуска, позволяют осуществлять все
работы без присутствия людей на борту платформы. На стартовой платформе
могут находиться 68 человек экипаж и специалисты, обслуживающие пуск. Для
этого предусмотрены жилые помещения, столовая и медицинский пункт. У
стартовой платформы солидные размеры: длина судна -- 133 метра, а
максимальная ширина -- 67 метров. Водоизмерение на ход -- 30 тысяч тонн, в
полупогруженном состоянии 50600 тонн, соответственно осадка 7,5 метра и
21,5 метра.
Стартовая платформа была построена на верфи "розенбергер" (г. Ставангер,
норвегия). Все оборудование, связанное с пуском ракеты, изготавливалось в
россии и устанавливалось на стартовую платформу в городе выборге.
Из европы в америку
для первого пуска по программе "морской старт" в санкт-петербург по
железной дороге были доставлены две ракеты "зенит-2s" из днепропетровска и
два разгонных блока дм-sl из подмосковного королева. В последующем все
составные части ракетно-космического носителя "зенит-3sl" начиная с
третьего экземпляра будут транспортироваться к месту базирования
сборно-командного судна и стартовой платформы обычным железнодорожным
транспортом до украинского порта октябрьск (г. Николаев). Дальнейший
маршрут: черное море -- средиземное море -- гибралтар -- атлантический
океан -- панамский канал -- тихий океан -- лонг-бич. Для этих целей у
финской фирмы фрахтуется специальное судно "кондок-iv".
12 июня 1998 года из санкт-петербурга ушло своим ходом сборочно-командное
судно с ракетами на борту. Несколько позднее отправилась в путь и стартовая
платформа из выборга. Шли они из европы в америку в порт назначения каждая
своим маршрутом. Путь сборочно-командного судна пролегал через панамский
канал, а далее вдоль берегов северной америки. Стартовая платформа
"одиссей" плыла через гибралтар, средиземное море, суэцкий канал, индийский
океан, сингапур и наконец, тихий океан -- совершила почти кругосветное
путешествие. Дело в том, что платформа более чем вдвое шире
сборочно-командного судна, и это не позволило ей добраться до лос-анжелеса
через узкий панамский канал.
13 июля 1998 года в лонг-биче представители компании "си лонч" встречали
прибывшее нелегкими океанскими дорогами долгожданное сборочно-командное
судно с двумя ракетами-носителями "зенит". 4 октября того же года на рейде
показалась и более тихоходная стартовая платформа (скорость ее движения до
16 узлов).
Это был второй визит днепропетровских ракет в западное полушарие. И хотя в
обоих случаях это детище одних и тех же "родителей" конструкторского бюро
"южное" и производственного объединения "южный машиностроительный завод",
но какая между ними разница! в далеком 1962 году для проведения
сверхсекретной военной операции под кодовым названием "анадырь" в период с
9 сентября по 22 октября 1962 года на кубу прибыло 24 судна, в трюмах
которых находилось 42 ракеты р-12 и р-14 конструкторского бюро "южное".
Выгрузка ракет производилась только ночью в условиях полного затемнения
кораблей и причалов. При проведении этих операций внешние подступы к портам
охранялись специально выделенным горнострелковым батальоном в составе 300
человек.
Идея размещения советских ракет на кубе принадлежала лично никите хрущеву.
Мотивы такой дерзкой операции укрепление обороноспособности режима фиделя
кастро и недопущение агрессии соединенных штатов америки, которая, по
мнению главы советского правительства, была неминуемой. Однако, американцы
не спали и с помощью воздушной разведки узнали о начавшемся разворачивании
под самым носом у них советских ракетных комплексов. Разразился
приснопамятный карибский кризис. Мир был на грани атомной войны. Но разум,
чувство ответственности перед человечеством восторжествовали. В конце
октября 1962 года на основании решения советского правительства начался
демонтаж стартовых позиций, а расквартированная на острове ракетная дивизия
получила приказ в срочном порядке возвратиться в советский союз.
На сей раз, в июле 1998 года корабль с днепропетровскими ракетами выполнил
мирную дружественную миссию его прибытие положило начало завершающего
этапа международного сотрудничества. Но и в этом случае не обошлось без
политических проблем. Неожиданно в прессе появилось сообщение, что компания
"боинг" в процессе контактов якобы поделилась с зарубежными партнерами
какими-то секретными технологиями, не получив на то соответствующего
разрешения от государственного департамента сша. Вход в порт базирования
судов был закрыт. Выдвинутое обвинение стоило потери около трех месяцев
"томления в бездействии пустом" кораблей на рейде. Только в начале октября
было, наконец, дано разрешение на проведение работ по подготовке ракеты к
старту.
Первый пуск
после снятия "вето" начался решающий этап предпусковых операций,
определяемых условиями первого пуска. Шли пневмо- и электроиспытания
ракеты, наземных систем, испытания подстыковки разгонного блока и блока
полезного груза. Наконец, полностью собранную ракету с помощью бортовых
кранов перегрузили на стартовую платформу, поместили в ангар, и корабли
отправились в пятидесятимильную зону для проведения комплексных совместных
испытаний всех систем в условиях открытого моря. Отрабатывалась и
заправка топливных емкостей компонентами топлива.
Ракету устанавливали в вертикальное положение, после чего вначале
раздельно, а затем комплексно производили пробную заправку кислородом и
керосином.
12 марта 1999 года стартовая платформа прибыла в заданный район тихого
океана. 13 марта туда же, с заходом на остров рождества, где на борт
погрузили запасной контейнер системы управления, отплыло сборочно-командное
судно. 25 марта оно прибыло в точку старта.
Технологический цикл предусматривает, что подготовка к пуску занимает два
дня; третий день старта. В первый день проверяется готовность оборудования
стартовой платформы и всех систем после похода и производится погружение
стартовой платформы. Второй день начинается вывозом ракеты. Параллельно в
очередной раз проводятся электроиспытания.
Стартовая платформа была приведена в рабочее полупогруженное состояние за
счет притопления ее понтонов и колонн. Преимущества платформы
полузатопляемого типа прежде всего в том, что в рабочем положении удается
значительно уменьшить качку от воздействия морских волн. А это очень важно
для успешного старта.
Наступает решающий момент: ракета вывозится из ангара и устанавливается в
вертикальное "рабочее" положение. После производится полная проверка всех
ее систем. Этой операцией, заканчивается работа экипажа и обслуживающего
персонала на борту стартовой платформы и они должны эвакуироваться на
сборочно-командное судно (скс) по специальному трапу, переброшенному между
кораблями. Затем скс удаляется от стартовой платформы на расстояние в пять
километров. По команде, поступающей из центра управления пусками, идет
заправка ракеты-носителя и разгонного блока компонентами топлива. Процесс
этот происходит в автоматическом режиме с помощью дистанционно управляемого
оборудования. После окончания заправки приводится в действие система
автоматической подготовки и пуска ракеты. Пуск! и ракета устремляется в
свой исторический полет.
Полет ракеты-носителя и типовая схема выведения космического аппарата на
целевую орбиту включают в себя ряд последовательных операций. Первая из них
-- выведение "зенитом" космического аппарата на промежуточную орбиту.
Дальнейший переход аппарата на геостационарную орбиту осуществляется за
счет использования своей двигательной установки. После того как аппарат
отделится от разгонного блока, дальнейшее управление им передается
заказчику. Длительность операций -- около одного часа.
Первый пуск по своей сути был испытательным. Его цель -- доказать
работоспособность и надежность функционирования всех систем ракеты-носителя
"зенит-3sl". В результате первого старта на целевую расчетную орбиту был
выведен имитатор космического аппарата "демосат" массой 4550 килограмм.
Параметры этой орбиты составили: наклонение 1,25 градусов, высота в перигее
655 км, высота в апогее 36011 км.
Украина космическая держава
космонавтика сегодня стала емкой областью приложения интеллектуального и
технического потенциала человеческого общества. И то, что вкладывается в
нее сегодня, завтра окупится сторицей.
С политической точки зрения, "морской старт" является весомой аргументацией
миролюбивых устремлений независимой украины, взявшей курс на деловое
сотрудничество с зарубежными партнерами в международных масштабах, реальным
подтверждением успешного воплощения задачи "космос для мира". Это мощный
толчок коммерциализации украинской ракетно-космической промышленности,
яркий пример ее возможностей на быстро развивающемся международном рынке
космических услуг.
Осуществление масштабного проекта "си лонч" стало свидетельством признания
роли украины в разработке ракетных технологий. Оно большое значение в
программе выхода ее из состояния экономического застоя и позволит сохранить
наработанные уникальные ракетные технологии, загрузить производственные
мощности машиностроительных предприятий бывшего военно-промышленного
комплекса на длительный период, поскольку программа рассчитана не на годы,
а на десятилетия. И один из главных итогов -- есть работа! "морской старт"
позволит обеспечить в отрасли около 50 тысяч рабочих мест. Кроме того,
реализация программы обеспечит дополнительными рабочими местами украинских
железнодорожников и портовиков.
Скупые на похвалу американцы достойно оценили первый пуск как значительное
явление уходящего xx века. Об этом чрезвычайно важном со всех точек зрения
событии еще будут много говорить. Пройдут годы, десятилетия, мир станет
свидетелем новых, более грандиозных проектов, но "морской старт" войдет в
историю освоения космического пространства.
Станислав конюхов,
лев андреев.
Киевские новости
20/08/99
|