Анализ ракет-носителей для доставки на орбиту тяжелых космических платформ информационного обеспечения Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Секция «Проектирование и производство летательньк аппаратов»

УДК 629.764.7

АНАЛИЗ РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ ДЛЯ ДОСТАВКИ НА ОРБИТУ ТЯЖЕЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ ПЛАТФОРМ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

С. В. Степанова, Д. А. Замятин, В. В. Кольга

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: zamyatin.denis2011@yandex.ru

Дается анализ характеристик современных российских ракет-носителей с целью выбора оптимальной для вывода на заданную орбиту космической платформы информационного обеспечения.

Ключевые слова: ракета-носитель, космический аппарат, орбита Земли, транспортная система.

ANALYSIS OF CARRIER ROCKETS FOR TRANSPORTING INFORMATION SUPPORT HEAVY SPACE PLATFORMS INTO ORBIT

S. V. Stepanova, D. A. Zamyatin, V. V. Kolga

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: zamyatin.denis2011@yandex.ru

This article describes analysis of the characteristics of modern Russian carrier rockets to select optimal for the output into the desired orbit the space platform of information support.

Keywords: carrier rocket, spacecraft, Earth orbit, transportation system.

Введение. На сегодняшний день средства доставки космических аппаратов на целевую орбиту представлены весьма широким спектром ракет-носителей, имеющих существенные различия технических характеристик, что позволяет найти подходящую транспортную систему для космического аппарата практически любого назначения и конфигурации.

Выбор оптимального носителя - очень ответственная задача, для которой необходимо учитывать большое количество параметров космического аппарата и его потенциального носителя, особенно в случаях с тяжёлыми и крупногабаритными КА.

В данной работе рассматриваются актуальные на сегодняшний день ракеты-носители российского производства, пригодные для вывода на орбиты высотой до 1 000 км тяжёлого космического аппарата.

Опорной точкой данной работы является проект «Разработка концепции орбитальной компьютерной сети», цель которого - создание крупной независимой компьютерной сети посредством размещения физических носителей информации на орбите Земли (космические аппараты, выполняющие функцию серверных комплексов) [1].

Для оптимального выбора транспортной системы для подобных целей необходим подробный анализ технических характеристик ракет-носителей, которые смогут вывести космический аппарат на заданную орбиту, обеспечив высокое качество транспортировки и выполнение программы в заданные сроки и с минимумом затрат.

В ходе работы для рассмотрения были выбраны ракеты-носители семейств «Протон» и «Ангара». Сравнение проводилось с целью не только выбрать подходящий носитель для поставленной задачи, но и проанализировать причины грядущей постепенной замены «Протонов» ракетами семейства «Ангара».

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1

Основные преимущества ракет «Ангара»:

- возможность доставки полезной нагрузки большей массы, чем с помощью РН «Протон»;

- старт с территории России - с космодромов «Плесецк» и «Восточный»;

- спроектированы и производятся полностью на территории России;

- используют более экологически чистое топливо на основе керосина;

- широкий диапазон грузоподъёмности, в зависимости от выбранной конфигурации.

Одним из значительных недостатков ракет-носителей «Протон» является высокая токсичность компонентов топлива, а именно пары «АТ+НДМГ» по большому счёту несвойственной для ракет-носителей, а более подходящих для баллистических ракет, от которых и берёт начало семейство ракет «Протон». «Ангара» изначально создавалась как носитель, не имея прямых предков военного назначения, что в целом не свойственно для отечественной ракетно-космической техники, однако позволило на ранних этапах проектирования учесть требования к конструкции, характерные именно для носителей.

Также следует отметить, что ракеты «Протон» имеют возможность запуска только с космодрома «Байконур», находящегося вне российских границ, что значительно сказывается на стоимости запуска, а также может быть сопряжено с рядом политико-экономических проблем [2].

В основе конструкции ракет «Ангара» лежит модульная схема, что позволяет достаточно оперативно собирать ракету требуемой конфигурации, несколько облегчает транспортировку, а главное, позволяет использовать стартовый комплекс одного типа на все конфигурации. Такая унификация очень значительно (на 20-30 %) снижает стоимость использования «Ангары» [3].

Еще одним преимуществом ракеты-носителя является использование композитных материалов. Около 36 % деталей ракеты удалось изготовить из композитных материалов, что приводит к снижению общей массы конструкции более чем на 12 %.

В качестве верхних ступеней для тяжёлых конфигураций РН «Ангара» применяются разгонные блоки «Бриз-М» и КВТК.

Разгонный блок КВТК конструктивно включает несущий бак горючего (жидкого водорода), подвесной бак окислителя (жидкого кислорода), межбаковый и приборный отсеки изогрид-ной конструкции (с равномерно расположенными элементами жесткости) изготовленные из углепластика. Разгонный блок КВТК устанавливается на ракете-носителе посредством нижней проставки, остающейся на предыдущей ступени при её отделении.

Баки разгонного блока покрыты теплоизоляцией на основе пенопласта «изолан» и многослойной экранно-вакуумной изоляцией, что позволяет выполнять длительный (до девяти часов) полет в условиях космического пространства и осуществлять многократное (до пяти раз) включение маршевого двигателя [4].

Библиографические ссылки

1. Замятин Д. А., Шашило Е. П., Кольга В. В. Разработка концепции орбитальной компьютерной сети // Решетневские чтения : материалы XX Междунар. науч. конф. (09-12 ноября 2016, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2016. С. 27-28.

2. Вести.Яи: Все преимущества «Ангары»: «Протон», уступите место даме [Электронный ресурс]. URL: www.vesti.ru/doc.html?id=2589856 (дата обращения: 14.09.2016).

3. «Ангара» (ракета-носитель): технические характеристики и запуск [Электронный ресурс]. URL: http://fb.ru/article/169323/angara-raketa-nositel-tehnicheskie-harakteristiki-i-zapusk (дата обращения: 14.09.2016).

4. Семейство ракет-носителей «Ангара» // Военное обозрение [Электронный ресурс]. URL: https://topwar.ru/63468-semeystvo-raket-nositeley-angara.html (дата обращения: 14.09.2016).

© Степанова С. В., Замятин Д. А., Кольга В. В., 2017