Ракета-носитель

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Запуск ракеты-носителя «Протон-К» с модулем «Звезда» для Международной космической станции

Раке́та-носи́тель (РН), также раке́та косми́ческого назначе́ния (РКН) — ракета, предназначенная для выведения полезной нагрузки в космическое пространство[1].

Иногда термин «ракета-носитель» применяется в расширенном значении: ракета, предназначенная для доставки в заданную точку (в космос либо в отдалённый район Земли) полезной нагрузки — например, искусственных спутников Земли, космических кораблей, ядерных и неядерных боевых блоков. В такой трактовке термин «ракета-носитель» объединяет термины «ракета космического назначения» (РКН) и «межконтинентальная баллистическая ракета» (МБР).

Классификация[править | править вики-текст]

В отличие от некоторых горизонтально-стартующих авиационно-космических систем (АКС), ракеты-носители используют вертикальный тип старта и (много реже) воздушный старт.

Количество ступеней[править | править вики-текст]

Одноступенчатых ракет-носителей, выводящих полезную нагрузку в космос, до настоящего времени не создано, хотя имеются проекты различной степени проработки (КОРОНА, HEAT-1X и другие). В некоторых случаях как одноступенчатая может классифицироваться ракета, имеющая в качестве первой ступени воздушный носитель либо использующая в качестве таковой ускорители. Среди баллистических ракет, способных достичь космического пространства, немало одноступенчатых, в том числе и первая баллистическая ракета «Фау-2»[2]; однако ни одна из них не способна выйти на орбиту искусственного спутника Земли.

Расположение ступеней (компоновка)[править | править вики-текст]

Конструктивное исполнение ракет-носителей может быть следующим:

  • продольная компоновка (тандемная), у которой ступени расположены одна за другой и работают в полёте поочерёдно (РН «Зенит-2», «Протон», «Дельта-4»);
  • параллельная компоновка (пакетная), при которой несколько блоков, расположенных параллельно и относящихся к разным ступеням, работают в полёте одновременно (РН «Союз»);
    • условно-пакетная компоновка (т. н. полутораступенчатая схема), в которой используются общие топливные баки для всех ступеней, от которых питаются стартовые и маршевые двигатели, запускающиеся и работающие одновременно; по завершении работы стартовых двигателей сбрасываются только они.

Используемые двигатели[править | править вики-текст]

В качестве маршевых двигателей могут использоваться:

Масса полезной нагрузки[править | править вики-текст]

Классификация ракет по массе полезной нагрузки, выводимой на низкую опорную орбиту, меняется с развитием техники и является достаточно условной[1][3]:

Класс ракеты-носителя Масса полезной нагрузки на НОО
Нано-носители До нескольких десятков кг
Лёгкая ракета-носитель До 5 тонн
Ракета-носитель среднего класса От 5 до 20 тонн
Тяжёлая ракета-носитель От 20 до 100 тонн
Сверхтяжёлая ракета-носитель Свыше 100 тонн

Повторное использование[править | править вики-текст]

Наибольшее распространение получили одноразовые многоступенчатые ракеты как пакетной, так и продольной схем. Одноразовые ракеты отличаются высокой надёжностью благодаря максимальному упрощению всех элементов. Следует уточнить, что одноступенчатой ракете для достижения орбитальной скорости теоретически необходимо иметь конечную массу не более 7—10 % от стартовой, что при даже существующих технологиях делает их труднореализуемыми и экономически неэффективными из-за низкой массы полезного груза. В истории мировой космонавтики одноступенчатые ракеты-носители практически не создавались — существовали только т. н. полутораступенчатые модификации (например, американской РН «Атлас» со сбрасываемыми дополнительными стартовыми двигателями). Наличие нескольких ступеней позволяет существенно увеличить отношение массы выводимой полезной нагрузки к начальной массе ракеты. В то же время многоступенчатые ракеты требуют отчуждения территорий для падения промежуточных ступеней.

Ввиду необходимости применения высокоэффективных сложных технологий (прежде всего, в области двигательных установок и теплозащиты), полностью многоразовых ракет-носителей пока не существует, несмотря на постоянный интерес к этой технологии и периодически открывающиеся проекты разработки многоразовых носителей (за период 1990—2000-х годов — такие как ROTON, Kistler K-1, АКС VentureStar и др.). Частично многоразовой являлась широко использовавшаяся американская многоразовая транспортная космическая система (МТКС)-АКС «Спейс шаттл» («Космический челнок») и закрытая советская программа МТКС «ЭнергияБуран», разработанная, но так и не использованная в прикладной практике, а также ряд нереализованных бывших (например, «Спираль», МАКС и др. АКС) и вновь разрабатываемых (например, «Байкал-Ангара») проектов. Вопреки ожиданиям, «Спейс шаттл» не смог обеспечить снижение стоимости доставки грузов на орбиту; кроме того, пилотируемые МТКС характеризуются сложным и длительным этапом предстартовой подготовки (из-за повышенных требований по надёжности и безопасности при наличии экипажа).

Присутствие человека[править | править вики-текст]

Ракеты для пилотируемых полётов должны обладать бо́льшей надёжностью (также на них устанавливается система аварийного спасения); допустимые перегрузки для них ограничены (обычно не более 34,5 g). При этом сама ракета-носитель является полностью автоматической системой, выводящей в космическое пространство аппарат (космический корабль) с людьми на борту; это могут быть пилоты, способные осуществлять непосредственное управление кораблем, специалисты (инженеры, исследователи, медики), космические туристы.

История[править | править вики-текст]

Почтовый конверт, посвященный первому в мире запуску космического аппарата в сторону Луны

Первым теоретическим проектом ракеты-носителя был «Lunar Rocket», спроектированный Британским межпланетным обществом в 1939 году. Проект представлял собой попытку разработки ракеты-носителя, способной доставить полезный груз на Луну, основанную исключительно на существующих в 1930-х годах технологиях, то есть был первым проектом космической ракеты, не имевшим фантастических допущений. Ввиду начала Второй мировой войны работы по проекту были прерваны и существенного влияния на историю космонавтики он не оказал[4].

Первой в мире настоящей ракетой-носителем, доставившей в 1957 году груз (искусственный спутник Земли №1) на орбиту, была советская Р-7 («Спутник»). Далее США и ещё несколько стран стали так называемыми «космическими державами», начав использовать собственные ракеты-носители, а три страны (а значительно позже также и четвёртая — Китай) создали РН для пилотируемых полётов.

Самые мощные используемые на данный момент ракеты-носители — это российская РН «Протон-М», американская РН «Дельта-IV Heavy» и европейская РН «Ариан-5» тяжёлого класса, позволяющие выводить на низкую околоземную орбиту (200 км) 2125 тонн полезного груза, на ГПО — 610 тонн и на ГСО — до 36 тонн[5].

В прошлом были созданы (в рамках проектов высадки человека на Луну) и более мощные ракеты-носители сверхтяжёлого класса — такие, как американская РН «Сатурн-5» и советская РН «Н-1», а также, позднее, советская «Энергия», которые в настоящее время не используются. Соизмеримой мощной ракетной системой была американская МТКС «Спейс шаттл», которую можно было рассматривать как РН сверхтяжёлого класса для вывода пилотируемого корабля 100-тонной массы, или как РН всего лишь тяжёлого класса, для вывода на НОО прочей полезной нагрузки (до 2030 тонн, в зависимости от орбиты). При этом космический корабль-челнок являлся частью (второй ступенью) многоразовой космической системы, которая могла использоваться только при его наличии — в отличие, например, от советского аналога МТКС «Энергия—Буран».

См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Ракеты-носители. Воениздат, 1981.
  • Конструкция и проектирование изделий ракетно-космической техники. Часть 2. Основы проектирования ракет-носителей, электрон. учеб. пособие / В. И. Куренков; Минобрнауки России, Самарский гос. аэрокосмический университет им. С. П. Королева, Самара, 2012

Ссылки[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Ракета-носитель — статья из Большой советской энциклопедии
  2. Дорнбергер В. «Фау-2». Сверхоружие Третьего Рейха. 1930—1945 = V-2. The Nazi Rocket Weapon / Пер. с англ. И. Е. Полоцка. — М.: Центрполиграф, 2004. — 350 с. — ISBN 5-9524-1444-3.
  3. Техника. Современная иллюстрированная энциклопедия / Гл. редактор А. П. Горкин. — М.: Росмэн, 2006.
  4. BIS Lunar Lander
  5. http://www.khrunichev.ru/khrunichev/live/full_raket.asp?id=13185