Sojuz (rodzina rakiet)
Funkcjonować | Uruchom pojazd |
---|---|
Producent |
Centrum Kosmiczne Rakiet Postępu OKB-1 |
Kraj pochodzenia |
ZSRR Rosja |
Rozmiar | |
Gradacja | 3 |
Powiązane rakiety | |
Rodzina | R-7 |
Uruchom historię | |
Status | Aktywny |
Uruchom witryny | |
Pierwszy lot | 28 listopada 1966 |
Rodzaj pasażerów/ładunku |
Postęp Sojuza |
Sojuz ( rosyjski : Союз , co oznacza „związek”, indeks GRAU 11A511 ) to rodzina jednorazowych rosyjskich i radzieckich rakiet nośnych opracowanych przez OKB-1 i wyprodukowanych przez Progress Rocket Space Center w Samarze w Rosji. Z ponad 1900 lotami od swojego debiutu w 1966 roku, Sojuz jest najczęściej używaną rakietą nośną na świecie od 2021 roku.
Przez prawie dekadę, między ostatnim lotem promu kosmicznego w 2011 r. a pierwszą załogową misją rakiety Falcon 9 firmy SpaceX w 2020 r ., rakiety Sojuz były jedynymi pojazdami nośnymi, które mogły i zostały zatwierdzone do transportu astronautów na Międzynarodową Stację Kosmiczną .
Pojazdy Sojuz są używane jako wyrzutnie dla załogowych statków kosmicznych Sojuz w ramach programu Sojuz , a także do wystrzeliwania bezzałogowych statków kosmicznych Progress na Międzynarodową Stację Kosmiczną oraz do komercyjnych startów sprzedawanych i obsługiwanych przez Starsem i Arianespace . Wszystkie rakiety Sojuz wykorzystują RP-1 i ciekły tlen (LOX), z wyjątkiem Sojuza-U2 , w którym zastosowano Syntin , wariant RP-1, z LOX. Rodzina Sojuz jest podzbiorem Rodzina R-7 .
Historia
Kosmiczny koń pociągowy
Wyrzutnia Sojuz została wprowadzona w 1966 roku, wywodząc się z wyrzutni Wostok , która z kolei bazowała na międzykontynentalnym pocisku balistycznym 8K74 lub R-7a . Początkowo była to rakieta trzystopniowa z górnym stopniem Block I. Pierwsze cztery starty testowe zakończyły się niepowodzeniem, ale ostatecznie zadziałało. Później wyprodukowano wariant Molniya , dodając czwarty stopień, co pozwoliło mu osiągnąć wysoce eliptyczną orbitę Molniya . Późniejszym wariantem był Sojuz-U . Podczas gdy dokładne oznaczenie modelu i wariantu było utrzymywane w tajemnicy przed Zachodem, wyrzutnia Sojuz była określana przez Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych lub oznaczenie Sheldon A-2 (opracowane przez Charlesa S. Sheldona, analityk Biblioteki Kongresu ). Oba systemy nazewnictwa radzieckich rakiet przestały być używane, gdy pojawiły się dokładniejsze informacje.
Produkcja wyrzutni Sojuz osiągnęła szczyt 60 rocznie na początku lat 80. Stała się najczęściej używaną wyrzutnią kosmiczną na świecie, lecąc ponad 1700 razy, znacznie więcej niż jakakolwiek inna rakieta. Pomimo swojego wieku i być może dzięki swojej prostocie, ta rodzina rakiet wyróżnia się niskim kosztem i wysoką niezawodnością.
Sojuz/Fregat
Na początku lat 90. planowano przeprojektowany Sojuz z górnym stopniem Fregata . Silnik Fregat został opracowany przez NPO Ławoczkin z modułu napędowego jego sond międzyplanetarnych Phobos . Chociaż zatwierdzony przez Roscosmos i rosyjskie Ministerstwo Obrony w 1993 r. I oznaczony jako „Rus” jako rusyfikacja i modernizacja Sojuza, a później przemianowany na Sojuz-2, brak funduszy uniemożliwił realizację planu. Stworzenie Starsem w lipcu 1996 zapewnił nowe fundusze na stworzenie mniej ambitnego wariantu, Sojuza-Fregata lub Sojuza-U/Fregata. Składał się z nieco zmodyfikowanego Sojuza-U połączonego z górnym stopniem Fregata, o pojemności do 1350 kg na geostacjonarną orbitę transferową . W kwietniu 1997 r. Starsem uzyskał kontrakt od Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) na wystrzelenie dwóch par satelitów naukowych plazmy Cluster II za pomocą Sojuza-Fregata. Przed wprowadzeniem tego nowego modelu Starsem wystrzelił 24 satelity Globalstar konstelacja w 6 startach z możliwością ponownego uruchomienia górnego stopnia Ikar , między 22 września 1999 a 22 listopada 1999. Po udanych lotach testowych Sojuza-Fregata w dniach 9 lutego 2000 i 20 marca 2000, satelity Cluster II zostały wystrzelone 16 lipca 2000 i 9 sierpnia 2000. Inny Sojuz-Fregat wystrzelił sondę ESA Mars Express z Bajkonuru w czerwcu 2003. Teraz wyrzutnia Sojuz-Fregat jest używana przez Starsem do komercyjnych ładunków.
Transport załogi ISS
Między 1 lutego 2003 a 26 lipca 2005 wraz z uziemieniem floty wahadłowców Stanów Zjednoczonych , Sojuz był jedynym środkiem transportu do iz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Obejmowało to transfer zaopatrzenia za pośrednictwem statku kosmicznego Progress i wymianę załogi. Po wycofaniu floty promów kosmicznych w 2011 r. program kosmiczny Stanów Zjednoczonych nie miał żadnych środków na wyniesienie astronautów na orbitę, a NASA była zależna od Sojuza w wysyłaniu załogi w kosmos do 2020 r. NASA wznowiła loty załogowe ze Stanów Zjednoczonych w 2020 poprzez rozwój załogi komercyjnej program.
Ostatnie incydenty
Długi ciąg udanych startów Sojuza został przerwany 15 października 2002 r., Kiedy bezzałogowy start Sojuza-U satelity Photon-M z Plesiecka spadł w pobliżu platformy startowej i eksplodował 29 sekund po starcie. Jedna osoba z obsługi naziemnej zginęła, a osiem zostało rannych.
Kolejna awaria miała miejsce 21 czerwca 2005 r. podczas wystrzelenia wojskowego satelity komunikacyjnego Molniya z miejsca startu w Plesieck, w którym wykorzystano czterostopniową wersję rakiety o nazwie Molniya-M . Lot zakończył się sześć minut po starcie z powodu awarii silnika trzeciego stopnia lub niezrealizowanego rozkazu rozdzielenia drugiego i trzeciego stopnia. Drugi i trzeci stopień rakiety, które są identyczne z Sojuzem, wraz z ładunkiem (satelita Molniya-3K) rozbił się w regionie Uvatsky w Tiumeniu ( Syberia ) . [ potrzebny cytat ]
24 sierpnia 2011 r. Sojuz-U bez załogi przewożący ładunek na Międzynarodową Stację Kosmiczną rozbił się, nie osiągając orbity. 23 grudnia 2011 r. Sojuz-2.1b wystrzeliwujący wojskowego satelitę komunikacyjnego Meridian 5 nie powiódł się w 7. minucie startu z powodu anomalii w trzecim etapie.
W dniu 11 października 2018 r. Misja Sojuz MS-10 na Międzynarodową Stację Kosmiczną nie osiągnęła orbity po problemie z głównym wzmacniaczem. System ucieczki został wykorzystany do odciągnięcia statku kosmicznego Sojuz od niesprawnej rakiety. Dwie załogi, Aleksey Ovchinin i Nick Hague , podążały trajektorią balistyczną i bezpiecznie wylądowały ponad 400 km od kosmodromu Bajkonur .
Sojuz-2 i port kosmiczny w Gujanie
Czcigodna wyrzutnia Sojuz była stopniowo zastępowana nową wersją, nazwaną Sojuz-2 lub Sojuz/ST , która ma nowy cyfrowy system naprowadzania i wysoce zmodyfikowany trzeci stopień z nowym silnikiem. Pierwsza wersja rozwojowa Sojuza-2 o nazwie Sojuz-2-1a , która jest wyposażona w cyfrowy system naprowadzania, ale nadal jest napędzana starym silnikiem trzeciego stopnia, wystartowała 4 listopada 2004 r. z Plesiecka w suborbitalnym locie testowym, a następnie lot orbitalny w dniu 23 października 2006 r. z Bajkonuru. W pełni zmodyfikowany program uruchamiający (wersja Sojuz-2-1b ) poleciał jako pierwszy 27 grudnia 2006 r. wraz z satelitą CoRoT z kosmodromu Bajkonur .
19 stycznia 2005 r. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) i Roskosmos uzgodniły wystrzelenie rakiet Sojuz/ST z Centrum Kosmicznego w Gujanie . Równikowe miejsce startu pozwala Sojuzowi dostarczyć od 2,7 do 4,9 ton na orbitę synchroniczną ze Słońcem , w zależności od zastosowanego silnika trzeciego stopnia. Budowa nowego lądowiska rozpoczęła się w 2005 roku i została zakończona w kwietniu 2011 roku. Na lądowisku zastosowano obciążenie pionowe, powszechne w Gujanie Francuskiej , w przeciwieństwie do obciążenia poziomego stosowanego na kosmodromie Bajkonur . Symulowany start odbył się na początku maja 2011 r. Pierwszy start operacyjny miał miejsce 21 października 2011 r., kiedy wyniesiono na orbitę dwa pierwsze satelity globalnego systemu pozycjonowania Galileo .
Od 2014 roku rakiety Sojuz-U i Sojuz-FG są stopniowo zastępowane przez Sojuz-2 . Sojuz-U przeszedł na emeryturę w 2017 roku, podczas gdy Sojuz-FG przewoził załogi astronautów na ISS do września 2019 roku (ostatni lot Sojuz MS-15 25 września 2019).
Od lewej: Sojuz-2.1v, Sojuz-2.1a, Sojuz-2.1b i Sojuz-5 )
Warianty
- Sojuz 11A511 (1966-1975)
- Sojuz-L 11A511L (1970-1971)
- Sojuz-M 11A511M (1971-1976)
- Sojuz-U 11A511U (1973-2017)
- Sojuz-U2 11A511U2 lub 11A511K (1982-1995)
- Sojuz-FG 11A511U-FG (2001-2019)
- Sojuz-2 14A14 (2006-obecnie)
Molniya -M (1964-2010) również pochodziła z rodziny Sojuz.
Montaż
Rakieta jest montowana poziomo w Budynku Montażu i Testów. Zmontowana rakieta jest transportowana na miejsce startu w stanie poziomym, a następnie podnoszona. Różni się to od pionowego montażu na przykład Saturna V i jest jedną z cech, dzięki którym Sojuz jest tańszy w przygotowaniu do startu. Montaż rakiety ustawionej poziomo jest stosunkowo prosty, ponieważ wszystkie moduły są łatwo dostępne. Montaż rakiety w pozycji pionowej wymagałby wiatroszczelnego wieżowca, co nie było uważane za wykonalne finansowo w momencie projektowania rakiety ze względu na upadającą gospodarkę Związku Radzieckiego .
Pre-uruchomienie
Cała rakieta jest zawieszona w systemie startowym za pomocą mechanizmów nośnych na przypinanych dopalaczach, gdzie są one przymocowane do centralnego rdzenia. Ten ostatni spoczywa na przednich częściach boosterów z paskiem. Ten schemat przypomina warunki lotu, gdy przypinane dopalacze popychają centralny rdzeń do przodu. Koncepcja zawieszenia rakiety była jedną z nowości wprowadzonych wraz z R-7/Sojuz.
Ponieważ platforma startowa została wyeliminowana, dolna część rakiety jest opuszczona. Kratownice systemu startowego przenoszą obciążenia wiatrem. Ważną cechą systemu startowego jest odporność na silny wiatr, ponieważ stepy Kazachstanu , na których znajduje się miejsce startu Bajkonuru, znane są z wichur .
Początek
Silniki zapalane są elektrycznie inicjowanymi flarami pirotechnicznymi, zamontowanymi na brzozowych słupach, które zapalają się w czasie około T-20 sekund, na kilka sekund przed wprowadzeniem składników paliwa do komory spalania. Ta sekwencja rzadko zawodzi ze względu na swoją prostotę. Podczas startu wysięgniki podtrzymujące śledzą ruch rakiety. Po tym, jak głowice wysięgników wsporczych wyjdą ze specjalnego wgłębienia w przednich częściach pasków, wysięgniki i kratownice wsporcze odłączają się od płatowca rakiety, obracając się na osiach wsporczych i otwierając drogę do startu rakiety. Podczas startu rakieta i stanowisko startowe tworzą jeden dynamiczny system.
Kiedy silniki wspomagające strapon zatrzymują się, wzmacniacze odpadają, zapewniając separację bez uderzenia. Jeśli niebo jest czyste, obserwatorzy naziemni mogą zobaczyć krzyż Korolewa utworzony przez spadające dopalacze.
Owiewki używane do misji bez załogi
Pojazd nośny Sojuz jest używany w różnych rosyjskich misjach bez załogi, a także jest sprzedawany przez Starsem do komercyjnych startów satelitów. Obecnie stosowane są następujące typy owiewek:
Progress to statek kosmiczny przeznaczony do misji bez załogi na ISS, a wcześniej na Mir . Statek kosmiczny wykorzystuje dedykowaną platformę i owiewkę i może być wystrzelony za pomocą Sojuza-U, Sojuza-FG lub Sojuza-2.
typu A są używane do premier komercyjnych.
typu S są używane do komercyjnych premier Starsem. Owiewka ma zewnętrzną średnicę 3,7 m i długość 7,7 m. Górny stopień Fregata jest zamknięty w owiewce z ładunkiem i adapterem/dozownikiem ładunku. Owiewki typu S wraz z górnym stopniem Fregata posłużyły do wystrzelenia następujących statków kosmicznych: Galaxy 14 , GIOVE A , Mars Express , AMOS-2 , Venus Express , Cluster .
typu SL są używane do komercyjnych startów przez firmę Starsem. Owiewka ma zewnętrzną średnicę 3,7 m i długość 8,45 m. Górny stopień Fregata jest zamknięty w owiewce z ładunkiem i adapterem/dozownikiem ładunku. Owiewki typu SL wraz z górnym stopniem Fregata posłużyły do wystrzelenia statku kosmicznego: CoRoT .
typu ST są używane do komercyjnych startów przez firmę Starsem. Jego średnica zewnętrzna wynosi 4,1 m, a długość 11,4 m. Można go używać tylko z Sojuzem-2, ponieważ starszy analogowy system sterowania nie radzi sobie z niestabilnością aerodynamiczną wprowadzaną przez tak dużą owiewkę. Ta owiewka z tworzywa węglowo-plastikowego jest oparta na sprawdzonej konfiguracji używanej w pojazdach Ariane 4 firmy Arianespace, z jej długością zwiększoną o około jeden dodatkowy metr. Owiewka została opracowana i jest produkowana przez TsSKB-Progress zgodnie z wymaganiami klienta ( Starsem ). To jedyny typ owiewek oferowany przez Starsem/Arianespace do startów z Kourou. Progress M-UM to jedyny statek kosmiczny Progress, który został wystrzelony z owiewką ST.
Gradacja
Pierwszy etap
Pierwszy stopień rakiety Sojuz składa się z czterech identycznych stożkowych rakiet wspomagających płyn, przymocowanych do rdzenia drugiego stopnia. Każdy wzmacniacz ma pojedynczy silnik rakietowy z czterema komorami spalania, dwiema z noniuszem i jednym zestawem turbopomp.
Statystyki (każdy z 4 boosterów)
- Masa brutto: 44,5 tony (98100 funtów)
- Propelent: 39,2 tony (86400 funtów)
- Sucha masa: 3784 kg (8342 funtów)
- Średnica: 2,68 m (8 stóp 10 cali)
- Długość: 19,6 m (64 stopy 4 cale)
- Czas palenia: 118 sekund
- Silniki:
- Modele Sojuz i Sojuz-U
-
RD-107
- Ciąg 813 kN (183 klb f ) podczas startu
- Ciąg 991 kN (223 klb · f ) w próżni
- Impuls właściwy 245 sekund (2,40 km/s) przy starcie
- Impuls właściwy 310 sekund (3,0 km/s) w próżni
- Ciśnienie w komorze 5,85 MPa (848 psi)
-
RD-107
- Modele Sojuza-ST
- RD-107A (14D22)
- Ciąg 838 kN (188 klb f ) przy starcie
- Ciąg 1021 kN (230 klb · f ) w próżni
- Specyficzny impuls 245 sekund (2,40 km / s) podczas startu (szacowany)
- Impuls właściwy 310 sekund (3,0 km/s) w próżni (szacowany)
- Ciśnienie w komorze 5,85 MPa (848 psi)
- RD-107A (14D22)
- Sojuz-FG
- Modele Sojuz i Sojuz-U
Drugi etap
Drugi stopień wzmacniacza Sojuz to pojedynczy, zasadniczo cylindryczny stopień z jednym silnikiem u podstawy i jest aktywowany pierwszym stopniem. Jak każda z rakiet pierwszego stopnia, ma również cztery komory spalania i jeden zestaw turbopomp, ale cztery (zamiast dwóch) noniuszowych komór spalania. Drugi stopień zwęża się ku dołowi, aby umożliwić lepsze dopasowanie czterech rakiet pierwszego stopnia.
- Masa brutto: 105,4 tony (232400 funtów)
- Propelent: 95,4 tony (210 000 funtów) [ wymagane wyjaśnienie ]
- Propelent (Sojuz-U2 z propelentem Syntin ): 96,4 tony (212 000 funtów) [ wymagane wyjaśnienie ]
- Sucha masa: 6875 kg (15160 funtów)
- Długość: 28 m (91 stóp 10 cali)
- Średnica: 2,95 m (9 stóp 8 cali)
- Czas palenia: 290 sekund
- Silniki:
- Modele Sojuz i Sojuz-U
- RD-108
- Ciąg 779 kN (175 klb f ) przy starcie
- Ciąg 997 kN (224 klb · f ) w próżni
- Specyficzny impuls 264 sekundy (2,59 km / s) podczas startu
- Impuls właściwy 311 sekund (3,05 km/s) w próżni
- Ciśnienie w komorze 5,1 MPa (740 psi)
- RD-108
- Model Sojuz-U2 z paliwem Syntin
- RD-108
- Ciąg 811 kN (182 klb f ) przy starcie
- Ciąg 1009 kN (227 klb f ) w próżni
- Specyficzny impuls 264 sekundy (2,59 km / s) podczas startu
- Impuls właściwy 311 sekund (3,05 km/s) w próżni
- Ciśnienie w komorze 5,1 MPa (740 psi)
- RD-108
- Modele Sojuza-ST
- RD-118 (11D512)
- Ciąg 792 kN (178 klb f ) przy starcie
- Ciąg 990 kN (222 klb · f ) w próżni
- Impuls właściwy 264 sekundy (2,59 km / s) przy starcie (szac.)
- Impuls właściwy 311 sekund (3,05 km / s) w próżni (szac.)
- Ciśnienie w komorze 5,85 MPa (848 psi)
- RD-118 (11D512)
- Modele Sojuz i Sojuz-U
Trzeci etap
W użyciu są dwa warianty górnych stopni, Block I i Improved Block-I (używany w Sojuzie-2-1b ).
- Masa brutto: 25,2 tony (55600 funtów)
- Propelent: 21,4-22,9 ton (47200 – 50500 funtów) [ wymagane wyjaśnienie ]
- Sucha masa: 2355 kg (5190 funtów)
- Długość: 6,7 m (22 stopy)
- Średnica: 2,66 m (8 stóp 9 cali)
- Czas palenia: 240 sekund
- Silnik:
Zobacz też
- Porównanie rodzin wyrzutni orbitalnych
- Lista startów R-7 , w tym startów rodziny rakiet Sojuz
Dalsza lektura
- International Reference Guide to Space Launch Systems, wydanie trzecie , Iaskowitz, Hopkins i Hopkins red., 1999, Reston, Wirginia, AIAA Publications. ISBN 1-56347-353-4
Linki zewnętrzne
- starsem
- Dziennik startu Sojuza w Starsem
- Sojuz-U/Fregat
- Rakieta nośna Sojuz: najbardziej niezawodny środek podróży kosmicznych
- Rodzina wzmacniaczy Sojuza
- Instrukcja obsługi Sojuza - Arianespace
- 1960 w Związku Radzieckim
- 1967 w lotach kosmicznych
- 1968 w lotach kosmicznych
- 1969 w lotach kosmicznych
- 1970 w lotach kosmicznych
- 1970 w Związku Radzieckim
- 1971 w lotach kosmicznych
- 1972 w lotach kosmicznych
- 1973 w lotach kosmicznych
- Projekty powstałe w 1967 roku
- R-7 (rodzina rakiet)
- Rosyjskie wynalazki
- radzieckie wynalazki
- programu Sojuz
- Kosmiczne pojazdy startowe Rosji
- Kosmiczne pojazdy nośne Związku Radzieckiego