Familia etajelor superioare D este o familie de etape superioare (etape superioare) derivate din blocul „D” - a cincea etapă a complexului de rachete spațiale N1 - L3 , concepută pentru ca cosmonauții sovietici să zboare pe Lună . Aceștia folosesc o pereche de oxigen lichid - kerosen ca combustibil , în timp ce realimentarea cu „ sintenă ” este permisă fără a modifica structura [1] .
Ca parte a complexului standard, blocul „D” a fost responsabil pentru transferul legăturii LK - LOK de la traiectoria de zbor pe orbita lunară , pentru transferul LK de pe orbita lunară la traiectoria de aterizare, precum și pentru corecțiile în timpul zborului. (blocurile "A", "B" și "C" - primele trei etape ale rachetei N-1 , care au adus complexul pe o orbită de referință joasă , blocul "G" a dispersat expediția pe Lună). Prin urmare, numărul maxim de porniri ale motorului blocului „D” (are indexul 11D58 sau RD-58 în unele surse) a fost de șapte, iar durata de viață a blocului „D” a fost de 7 zile. Pentru a face acest lucru, rezervorul de oxigen avea forma unei sfere și era echipat cu izolație termică . În plus, a fost umplut cu oxigen răcit la -200 °C (punct de fierbere -183 °C), ceea ce a făcut posibilă reducerea în continuare a pierderilor prin evaporare și, în plus, a crescut densitatea oxigenului lichid, economisind volumul necesar rezervorului. . Rezervorul de kerosen avea o formă toroidală și era înclinat cu 3 grade pentru a simplifica proiectarea admisiei de combustibil. Tracțiunea motorului 11D58 a fost de 8,5 tf .
Din cauza indisponibilității rachetei N-1, s-a decis să zboare în jurul Lunii fără a ateriza folosind racheta UR-500K . Pentru aceasta, a fost dezvoltată nava spațială 7K-L1, împrumutând o parte din sistemele de la orbiterul 7K-OK, cunoscut sub numele de Soyuz . Pentru a oferi navei viteza necesară, UR-500K în trei trepte a fost echipat cu o a patra treaptă - blocul „D”, împrumutat de la racheta N-1.
Sub denumirile „Zond-5” ... „Zond-8”, nava spațială 7K-L1 a înconjurat Lună de patru ori, dar fără astronauți („Zond-4” a fost lansat în direcția opusă față de Lună într-o formă extrem de eliptică). orbita cu o înălțime a apogeului de aproximativ 330.000 km ).
Racheta UR-500K, care a primit denumirea de „ Proton ”, împreună cu blocul D, a fost folosită în continuare pentru lansarea stațiilor lunare „ Luna-15 ” ... „ Luna-24 ”, și a stațiilor interplanetare „ Venera-9 ”. " ... " Venus-16 ", " Marte-2 "..." Marte-7 ", " Vega " și " Fobos ". În 1974, au început zborurile pe orbită geostaționară pentru a lansa sateliții de comunicații Horizon , Raduga , Screen .
Cerințele pentru blocul D ca parte a complexului lunar nu corespundeau în totalitate cu ceea ce era necesar pentru AMS și sateliții de comunicații. Ca urmare, a fost întreprinsă o modificare care vizează creșterea capacității de transport și reducerea costului blocului D. Treapta superioară modificată, numită DM, avea o durată de viață activă de numai 9 ore, iar numărul de porniri a motorului a fost limitat la trei. . Acest lucru a făcut posibilă eliminarea izolației termice a rezervorului de oxigen și a unei părți din blocurile sistemului de sprijinire a lansării POP.
În legătură cu diferitele cerințe pentru o varietate de sarcini utile, au fost dezvoltate și alte modificări - DM-2, DM-03. Pentru a funcționa ca parte a complexului Zenit-3SL , a fost dezvoltată o modificare a DM-SL. În plus față de kerosen, blocul DM poate folosi ca combustibil „sintin” hidrocarbură sintetică, ceea ce crește impulsul specific al motorului său de la 358 la 361 de unități.
Utilizarea blocului DM pe racheta Proton se apropie de sfârșit - acesta este înlocuit cu blocul Briz-M , dar în programul Sea Launch blocul DM-SL (DM-SLB este folosit în programul Land Launch) va continua sa fie folosit. Acest lucru se datorează faptului că Breeze-M folosește aceleași componente de combustibil ca și racheta Proton, în timp ce blocul DM, dimpotrivă, corespunde rachetei Zenit. Este interesant, totuși, că pentru lansarea sateliților Glonass-M (Uraganul-M) pe orbite circulare cu o înălțime de aproximativ 20.000 km , blocul DM oferă o precizie de lansare mai mare decât Breeze-M și, prin urmare, utilizarea sa pe o rachetă „Proton”. -M se va opri aparent numai după înlocuirea finală a sateliților Glonass-M cu noi dispozitive Glonass-K nepresurizate , ale căror teste de zbor au început în februarie 2011. Cu toate acestea, la 5 decembrie 2010, a fost efectuată prima lansare a unei noi modificări a blocului DM (11С861-03) cu realimentare sporită și o capacitate de transport mai mare. Blocul DM-03 a fost folosit pentru a lansa un trio de sateliți Glonass-M, în timp ce lansarea pe orbită s-a încheiat fără succes [2] .
Atitudinea față de dezafectarea blocului DM s-a schimbat oarecum după accidentele Breeze-M din 2006 la lansarea Arabsat-4A și în 2008 la lansarea AMS-14 și, probabil, blocul DM va rămâne în funcțiune pentru asigurări. și ca opțiune pentru clienții comerciali.
Pe 19 august 2012, etapa superioară DM-SL a stabilit un record pentru precizia lansării în timpul lansării [3] .
Prototipul acestui bloc este blocul „D”, dezvoltat de OKB-1 , ca a cincea etapă a complexului N1 - L3 , parte a programului sovietic de aterizare lunară cu echipaj și stații interplanetare „ Venus-9 ” ... „ Venus- 16 ", " Mars-2 " "..." Mars-7 ", " Vega " și " Phobos ". În această versiune, unitatea D nu avea propriul sistem de control; controlul a fost efectuat din sistemul de control al navei spațiale.
Pe blocul „D” al complexului L3 a fost instalat motorul 11D58 dezvoltat de OKB-1. Motorul 11D58, realizat după un circuit închis, trebuia pentru prima dată să ofere lansări multiple în spațiul cosmic și imponderabilitate prin învârtirea unității de turbopompă a rezervorului de rapel a oxidantului cu gaz comprimat din secțiunea autonomă de cilindru de gaz a sistemului pneumohidraulic. sistemul de pornire al blocului „D”. În timpul pornirii pneumatice, pompa de oxidare a creat o presiune semnificativă (aproximativ 10 kg/cm²), care a asigurat umplerea fiabilă a traseului oxidantului nerăcit cu oxigen lichid și nivelul inițial al debitului de gaz al generatorului de gaz prin turbina CP principală, necesar pentru ca motorul să intre în modul normal. O astfel de schemă a asigurat pierderi minime de oxigen pentru răcirea PS. Pentru reducerea fluxului de căldură către oxidant (oxigen suprarăcit cu o temperatură de până la -193 °C), a fost adoptată forma sferică a rezervorului de oxidant cu izolație termică ecran-vid, iar toate conexiunile au fost realizate folosind punți termice. Rezervorul de combustibil, în interiorul căruia se afla motorul, avea forma unui tor. Blocul a fost primul care a aplicat soluții tehnice care au devenit ulterior clasice în tehnologia rachetelor (de exemplu, utilizarea unor pre-pompe de rezervor care fac parte din motor, și stocarea heliului în cilindri scufundați în oxigen lichid etc.) [ 4]
Modificarea blocului D, conceput pentru a lansa sateliți de comunicații și televiziune pe orbită geostaționară , dezvoltat de Design Bureau PM (Chief Designer M. F. Reshetnev ).
Sateliții de comunicații nu aveau echipament de control al unității de rachete, așa că unitatea D era echipată cu un sistem de control independent situat într-un compartiment de instrumente toroidal etanș, care găzduia și echipamente de telemetrie și o legătură radio de comandă. Compartimentul pentru instrumente a fost instalat pe o ferme specială deasupra rezervorului de oxidant și avea un sistem de control termic. Blocul D a fost echipat cu motorul 11D58M , dezvoltat la NPO Energia sub conducerea lui B. A. Sokolov . Acest motor este produs în serie la uzina mecanică Voronezh .
Unitatea de accelerare modificată a avut o durată de viață activă de 9 ore, iar numărul de porniri a motorului a fost limitat la trei. În prezent[ când? ] se folosesc trepte superioare ale modelelor DM-2, DM-2M și DM-03 fabricate de RSC Energia , în care numărul incluziunilor a fost crescut la 5 [5] [6] .
DezvoltareDezvoltarea blocului DM a început în 1969. Blocul acestei modificări din 3 august 1973 [7] până la 30 iulie 1975 a trecut șase teste de incendiu, timp în care blocul a fost alimentat de două sau trei ori, iar motorul a fost pornit de 4-5 ori. A fost operat din vehiculul de lansare Proton din 1974.
CaracteristiciBlocul DM este format din: motor principal; două sisteme de propulsie pentru stabilizare și orientare; rezervor de oxidant sferic; rezervor toroidal de combustibil; compartimentul pentru instrumente; echipamentul complexului de comandă-măsurare; adaptoare inferioare si mijlocii detasabile in zbor.
Fiabilitate dovedită a motorului 0,997 cu un nivel de încredere de 0,9. Fiecare motor trece testele de control fără revizie folosind mijloace progresive de diagnosticare a unei stări tehnice.
Blocuri comercialeDezvoltarea blocurilor comerciale pe baza blocului DM a început în 1993. Blocurile comerciale au fost desemnate sub forma a două litere inițiale DM și un număr de modificare asociat cu nevoia de rafinare pentru o anumită încărcătură comercială străină.În documentația de proiectare, acest număr este scris imediat după literele DM fără spațiu, spre deosebire de denumirile oficiale ale blocurilor 11C861-01 adoptate de forțele militare spațiale (VKS). În denumirile oficiale, literele inițiale și numărul modificării sunt scrise cu o cratimă (D-2, DM-2, DM-2M). Existența a două sisteme de denumiri similare a creat multă confuzie.
Inițial, fiecare treaptă superioară a fost proiectată pentru o anumită sarcină utilă. Acest lucru s-a datorat numărului mic de contracte pentru lansări comerciale folosind vehiculul de lansare Proton-K , limitat la o cotă de cinci lansări. În vederea încheierii de contracte, blocurile au primit desemnări: pentru sonda Inmarsat 3 - DM1, pentru trei lansări ale sondei Iridium - DM2, pentru sonda Astra IF - DM3 și pentru sonda Tempo FM1 - DM4. Datorită faptului că montarea a șapte nave spațiale Iridium a necesitat instalarea unui distribuitor cu diametru mare, nu 11C861-01 a fost luat ca prototip al blocului DM2, ci RB 17C40 neutilizat atunci . La această unitate, fermă de alimentare superioară, pe care este atașat adaptorul sistemului de separare, are un diametru mai mare decât la unitățile din seria 11C861.
DM3DM3 este o versiune comercială a blocului DM, destinată inițial lansării navelor spațiale de tip Astra IF . Etapa superioară DM3 a lansat cu succes mulți sateliți comerciali străini. Pe 25 decembrie 1997, nava spațială Asiasat-3 nu a fost lansată pe o orbită dată din cauza unei defecțiuni a RB.
DM4DM4 este o versiune comercială a blocului DM, destinată inițial lansării navei spațiale Tempo FM1 .
Block DM-2 folosește un motor cu o singură cameră 11D58M pe componentele combustibilului oxigen lichid - kerosen. Prima lansare a blocului DM-2 a avut loc pe 12 octombrie 1982, când primii doi sateliți din seria Hurricane și modelul de greutate al celui de-al treilea satelit au fost lansati pe o orbită apropiată de circulară. [9] . Etapa superioară DM-2 a lansat cu succes observatorul internațional de astrofizică „ Integral ”.
Blocul DM-2M are caracteristici de putere îmbunătățite și utilizează motorul 11D58S . Această modificare a telecomenzii folosește kerosen sintetic ("syntin") ca combustibil. Noua modificare a blocului 11С861-01 a fost utilizată pentru prima dată pe 20 ianuarie 1994. Acest bloc diferă de predecesorul său printr-o scădere a numărului de straturi de acoperire termoizolantă în unele locuri, modificări ale sistemului de control etc. Din acest motiv, masa blocului a scăzut cu 120 kg. Masa navei spațiale lansate pe orbită staționară a fost ridicată la 2500 kg. Etapa superioară 11S861-01 a fost folosită pentru lansarea sateliților Russian Express.
Blocul DM-03 este una dintre principalele etape superioare rusești concepute pentru a lansa nave spațiale de pe orbite joase ale Pământului către orbite de înaltă energie, inclusiv orbite geostaționare, circulare înalte și foarte eliptice, precum și traiectorii de plecare către Lună și planetele planetei. Sistemul solar [10] .
14S48 - o versiune modernizată a etapei superioare 11S861-03 cu un motor 11D58M, care a fost creată ca parte a comisiei de proiectare și dezvoltare Dvina-DM pentru vehiculul de lansare Proton-M, cu adaptarea sa ulterioară la Angara-A5 și alte promițătoare vehicule de lansare de clasă grea [ 11] . Dar, din moment ce operațiunea Protonilor ar trebui să fie finalizată în 2026, lucrările la Dvina-DM R&D au fost oprite, iar modernizarea ulterioară a etapei superioare este realizată ca parte a Perseus-KV R&D numai pentru vehiculul de lansare Angara-A5. . Astfel, proiectul de dezvoltare Perseus-KV presupune crearea unui complex de etape superioare pentru Angara-A5 la cosmodromul Plesetsk. În viitor, conform Programului Spațial Federal al Rusiei pentru 2016-2025, un complex similar (ROC „Orion”) va fi construit la cosmodromul Vostochny.
La crearea modulului de bază al etapei superioare 14S48, au fost utilizate dezvoltări de la RB 11S861-03, 452GK și 314GK.A18. Deci, în noul „accelerator” rezervoarele de combustibil au fost mărite, sistemul pneumohidraulic s-a schimbat. A fost dezvoltat inițial de Krasmash OJSC, dar ulterior producția a fost transferată la Uzina Mecanică Voronezh.
La începutul lunii decembrie 2018, Krasmash a livrat primul model de zbor 14S48 [12] . În 20 decembrie, modulul de bază al primei etape superioare a fost livrat către RSC Energia, care este dezvoltatorul 14S48, de la uzina Krasmash. În 2019, TsNIIMash plănuiește teste de rezistență la vibrații ale unui model al unei noi etape superioare. În cursul anului 2019, specialiștii RSC Energia vor trebui să reechipeze și să testeze RB 14S48 înainte de viitoarea utilizare în trimestrul patru al anului 2019 în timpul celei de-a doua lansări a rachetei Angara-A5 [13] . În decembrie 2020, a devenit cunoscut faptul că lansarea lui Angara-A5 cu RB Perseus va avea loc în 2021.
Pe 27 decembrie 2021, a avut loc a treia lansare de probă a vehiculului de lansare greu Angara-A5 cu treapta superioară Perseus din cosmodromul Plesetsk. Perseus RB cu o machetă de sarcină utilă s-a separat în mod obișnuit de vehiculul de lansare, dar nu a intrat pe orbita geostaționară alocată la o înălțime de 36.000 km [14] . Potrivit Comandamentului de Apărare Aerospațială din America de Nord ( NORAD ), un obiect 50505/2021-133A a apărut pe orbita joasă a Pământului cu o înălțime de 179 × 201 km, ale cărui elemente orbitale corespund timpului de lansare a lui Angara-A5. La două zile după lansarea lui Angara, pe site-ul celestrak.com existau deja 4 obiecte, care urmărește obiectele din apropierea Pământului înregistrate de NORAD [15] .
14S49 - modernizarea în continuare a etapei superioare 14S48 cu un motor 11D58MF cu caracteristici de putere îmbunătățite și realimentare sporită pentru utilizare în lansările Angara-A5 (nu mai devreme de cea de-a treia lansare ca parte a testelor de proiectare de zbor ale acestui ILV) [16] [17 ] ] .
Caracteristiciinclusiv compartimente pentru picături:
Blocul DM-5 este o modificare a blocului DM, conceput pentru a lansa pe orbită nave spațiale grele din seria Araks .
Blocul DM-SL este o modificare a blocului DM, destinat ca o treaptă superioară pentru vehiculul de lansare Zenit-3SL , care este utilizat pentru lansări în cadrul proiectului Sea Launch . Contează[ de cine? ] unul dintre cele mai „precise” blocuri superioare.
Blocul DM-SL a fost creat pe baza RB 315GK, dezvoltat la RSC Energia în anii 1980 pentru vehiculul de lansare Zenit-3. Primul bloc de zbor DM-SL și-a îndeplinit cu succes sarcina în timpul lansării demonstrative a vehiculului de lansare Zenit-3SL. Blocurile DM-SL sunt produse din 1997 în paralel cu RB DM3. În viitor, blocurile nerevendicate din seria DM3 pot fi, de asemenea, convertite în RB DM-SL. [optsprezece]
CaracteristiciBlocul DM-SLB este o modificare a DM-SL, reproiectat special pentru vehiculul de lansare Zenit-3SLB , utilizat pentru lansări de la Cosmodromul Baikonur în cadrul proiectului Ground Launch . A fost folosit pentru prima dată în timpul lansării satelitului Amos-3 în 2008.
Caracteristici [20]| Caracteristicile familiei stadiilor superioare D | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nume | indicele GUKOS | Masa de RB | Combustibil | Rezerva de combustibil, t | motor de sustinere | Împingere în vid, tf | Numărul de porniri ale motorului | Masa PG pe OSG , t | Începerea funcționării | |||
| pe pământ | in spatiu | Proton-K | Proton-M (etapa a treia) | Zenit-2S | ||||||||
| DM-2 [5] [21] | 11S861 | 3.2 | 2.3 | kerosen + oxigen lichid | 15.1 | 11D58M | 8.5 | până la 5 | 2.4 | 1982 | ||
| DM-2M [22] [6] | 11С861-01 | 2.2 | kerosen + oxigen lichid | 15.1 | 11D58S | 8.5 | până la 5 | 2.5 | 1994 | |||
| DM-03 [23] | 11С861-03 | 3.245 | 2.35 | kerosen + oxigen lichid | 18.7 | 11D58M | 8.5 | până la 5 | 2,95 | 3.44 | 2007 | |
| DM-SL [19] | 3.5 | kerosen + oxigen lichid | 15.1 | 8.0 | până la 5 | 2.5 | ||||||
| DM-SLB | 3.22 | kerosen + oxigen lichid | 15.58 | 8.103 | pana la 3 | 2008 | ||||||
| Rachete și tehnologie spațială sovietică și rusă | ||
|---|---|---|
| Operarea vehiculelor de lansare | ||
| Lansați vehicule în curs de dezvoltare | ||
| Vehicule de lansare scoase din funcțiune | ||
| Blocuri de amplificare | ||
| Sisteme spațiale reutilizabile | ||