К 20-летию первого пуска по программе «Морской старт»

Анатолий Агарков
Заместитель Генерального конструктора ГП «КБ «Южное» им. М.К. Янгеля» по летно-конструкторским испытаниям и летной эксплуатации

Cтарт ракеты-носителя «Зенит-3SL»

28 марта 1999 года состоялся первый старт ракеты-носителя «Зенит-3SL» с плавучей платформы «Одиссей», установленной на экваторе в Тихом океане. На околоземную орбиту был выведен демонстрационный макет спутника DemoSat массой 4,5 тонны. Этому знаковому событию предшествовали шесть лет кропотливого труда большой международной команды.

В марте 1993 года ракетно-космическая корпорация (РКК) «Энергия» предложила аэрокосмической компании Boeing принять участие в проекте «Морской старт». В ноябре, в городе Турку (Финляндия), на встрече представителей РКК «Энергия» компании Boeing и норвежского судостроительного предприятия Кvaerner, было подписано рамочное соглашение о создании морского космодрома и необходимости учреждения международной компании. В марте 1994 года к работам по проекту были привлечены КБ «Южное» и ПО «Южмаш»В 1995 году для осуществления коммерческих запусков спутников с морского космодрома в Тихом океане было создано совместное предприятие Sea Launch. На первом этапе его акционерами выступили американская компания Boeing, российская РКК «Энергия», англо-норвежская Кvaerner Group и украинские предприятия КБ «Южное», ПО «Южмаш».

Запуски космических аппаратов с поверхности океана – выдающееся техническое решение. Основная его идея достаточно проста: ракета стартует точно с экватора, где вращение Земли становится дополнительным природным ускорителем, и нет необходимости отчуждать поля падения для отработавших ступеней ракет. Но для этого нужна экологически чистая ракета, чтобы с ней можно было работать на ограниченной площади и ее топливо не загрязняло океан; нужна ракета, способная стартовать в автоматическом режиме и в условиях морского волнения. В качестве такого носителя, из всех находившихся в то время в эксплуатации ракет-носителей, была выбрана РН «Зенит», обладающая необходимыми летно-техническими и эксплуатационными характеристиками.

При морском базировании стартовая платформа может размещаться в любой точке поверхности океана и менять свое положение в зависимости от задачи пуска. Так, из выбранной для «Морского старта» точки старта с координатами 0° с.ш. 154° з.д., запуск возможен в любом направлении. Поскольку РН «Зенит-3SL» экологически чистая (продукты сгорания, в основном, вода и углекислый газ), отпадает вопрос о загрязнении океана. Возможность использования экваториальной зоны в качестве космодрома существенно повышает эффективность выведения КА на геостационарную орбиту (ГСО). Эффективность РН «Зенит-3SL» при запуске с экватора существенно выше, чем при запуске аналогичной конфигурации РН с космодрома Байконур. Это обусловлено двумя факторами. Во-первых, на экваторе ракета получает линейную скорость от вращения Земли вокруг своей оси в полтора раза большую, чем при запуске с Байконура, расположенного на 46° с.ш. Во-вторых, и это самое главное, при выведении КА на ГСО из Казахстана требуется проведение дополнительных орбитальных маневров для перевода орбиты в плоскость экватора, что приводит к большим энергетическим затратам.

Основной составной частью ракетно-космического комплекса «Морской старт» является ракетный сегмент, за который отвечают РКК «Энергия» и КБ «Южное». В его состав входят трехступенчатая РН «Зенит-3SL» и комплексы технологического оборудования для подготовки и пуска РН на сборочно-командном судне и стартовой платформе, созданные РКК «Энергия», КБТМ и КБ «Южное».

РН «Зенит-3SL»

В состав РН «Зенит-3SL» входят:

— разработанная КБ «Южное» двухступенчатая РН «Зенит-2S», которая к моменту начала работ по проекту «Морской старт» уже серийно изготавливалась в ПО «Южмаш» и активно эксплуатировалась на космодроме Байконур;

— разгонный блок DM-SL (третья ступень) разработки РКК «Энергия» — модифицированная версия блока ДМ, который неоднократно запускался в качестве четвертой ступени ракеты-носителя «Протон»;

— блок полезного груза, разработанный фирмой «Боинг» специально для проекта «Морской старт».

Общая стартовая масса трехступенчатой РН «Зенит-3SL» составляет 470 т, общая длина – 60 м.

Базовая двухступенчатая ракета-носитель «Зенит-2S» имеет следующие основные характеристики: стартовая масса — 444 т., номинальная тяга двигателей первой ступени — 740 тс., второй ступени — 87 тс. основной двигатель и 8 тс рулевой, компоненты топлива — жидкий кислород и керосин. Диаметр ракеты 3,9 м., длина первой ступени — 32,94 м., длина второй ступени — 11,05 м.

Третья ступень — разгонный блок DМ-SL предназначен для выведения космических аппаратов на высокоэнергетические орбиты. Для осуществления орбитальных маневров этот блок обладает способностью многократного включения маршевого двигателя. Основные характеристики разгонного блока DМ-SL: масса полностью заправленного блока ~ 19 т., компоненты топлива маршевого двигателя — жидкий кислород и керосин; двигательной установки стабилизации, ориентации и обеспечения запуска — азотный тетраксид и несимметричный диметилгидразин. Номинальная тяга маршевого двигателя составляет 8,5 тс. Диаметр блока равен 3,7 м., а длина — 4,9 м.

Блок полезного груза, предназначен для установки в нем космических аппаратов. Он включает обтекатель из углепластика, переходные элементы конструкции между космическим аппаратом и разгонным блоком DМ-SL, электрические системы, элементы системы термостатирования.

Морской сегмент включает в себя сборочно-командное судно (СКС) Sea Launch Kommander и стартовую платформу (СП) «Одиссей».

СКС – это специально спроектированное судно, которое служит «плавучим цехом» для сборки РН и проверки всех их систем. На СКС размещен центр управления пуском, который дистанционно осуществляет управление предстартовой подготовкой и пуском. Здесь же осуществляются прием и обработка телеметрической информации. СКС — морской аналог наземных технических комплексов и центра управления подготовкой и пуском. Длина его — 203 м, водоизмещение — 34000 т. На судне размещаются до 240 человек экипажа и персонала, участвующего в подготовке и проведении пуска.

центр управления пуском

Стартовая платформа (СП) «Одиссей» имеет длину 133 м, ширину 67 м, ее водоизмещение на ходу составляет 30000 т., а в полупогруженном состоянии — 50600 т. На борту стартовой платформы можно разместить до 68 человек. Конструктивно стартовая платформа представляет собой два понтона, оборудованные пятью несущими цилиндрическими колоннами каждый. На несущих колоннах сооружена надстройка, состоящая из трех основных технологических палуб и пяти палуб навигационных и бытовых надстроек. На СП «Одиссей» размещается оборудование стартового комплекса, обеспечивающее хранение ракеты-носителя на транспортно-установочном агрегате в ангаре во время перехода в район старта, подачу и установку ракеты на пусковой стол, заправку ее компонентами топлива и сжатыми газами, предстартовую подготовку и пуск. Управление работами на СП от операции заправки до пуска РН осуществляется комплексом автоматизированных систем управления по радиоканалу с СКС без присутствия обслуживающего персонала.

По прибытии в точку старта платформа принимает полупогруженное положение. Для повышения устойчивости и демпфирования в момент старта СП утапливается на глубину 21,5 м. Такое положение платформы позволяет соединить телескопическим мостом два судна для свободного перехода членов стартовой команды с одного судна на другое. После погружения платформы ракету, уложенную в ангаре на установщик, готовят к старту. После окончания предварительных работ по подготовке к старту бортовой расчет и экипаж платформы переходят на СКС, который отходит в безопасную зону на расстояние 5-8 км от платформы. Дальнейшая подготовка к старту, включая заправку ракеты и сам старт, управляются с СКС по командной радиолинии.

Платформа в точке старта должна постоянно поддерживать свое местоположение на поверхности океана. Задача точного выведения КА на ГСО требует знания положения платформы с погрешностью до 50 м. Для обеспечения такой точности стартовая платформа оборудована радионавигационной системой GPS и бескарданной системой управления и стабилизации. В качестве исполнительных органов используются винты основной силовой установки и боковые двигатели точного позиционирования. Для удержания платформы в горизонтальном положении она снабжена автоматической системой коррекции крена и дифферента. Эта система перекачивает морскую воду из одних колонн в другие, обеспечивая независимую стабилизацию по двум каналам управления. Больше всего вопросов возникает к колебанию платформы в момент запуска ракеты. Кроме естественного давления ракеты на поверхность платформы осуществляются другие воздействия: газодинамическое, создаваемое огневыми струями двигателя; подача воды в струи двигательной установки для уменьшения акустического воздействия. Предусмотренные меры по стабилизации позволяют поддерживать горизонтальное положение так, что старт ракеты и ее уход со стартового стола практически не влияют на положение платформы.

Платформа в точке старта

6 марта 1999 года на СКС была завершена сборка РН «Зенит-3SL» №SL1 с космическим аппаратом Demosat и начаты комплексные проверки. 11 марта 1999 года ракету перегрузили на СП и, после успешного завершения проверок, 12 марта стартовая платформа вышла в океан.

Переход кораблей в точку старта на экватор был трудным и беспокойным: 15 марта проявилась серьезная неисправность в опоре емкости с жидким кислородом, размещенной на верхней палубе СП. В условиях морского перехода доступ к поврежденной опоре для ее ремонта и даже осмотра оказался невозможным. При бортовой и килевой качке СП в открытом океане емкость испытывала ударные нагрузки, сопровождающиеся угрожающим грохотом. Нависла угроза возвращения кораблей в Базовый порт.

Коллективными усилиями выход был найден: стартовую платформу балластировкой наклонили на определенный угол в устойчивое положение и ударные нагрузки в опоре кислородной емкости прекратились. Со сниженной скоростью СП продолжила свой путь на экватор.

Работы по подготовке РН к первому пуску на экваторе начались 25 марта и проходили с целым рядом проблем. Так, после вывоза РН на пусковой стол и подъема стрелы установщика в вертикальное положение, из-за отказов в работе наземного оборудования пришлось дважды возвращать ракету в горизонтальное положение. Первый раз – для замены вышедшего из строя рукава термостатирования, затем самопроизвольно развелись захваты стрелы установщика, которые удерживали вертикально стоящую на пусковом столе ракету. Ходом захватов расстыковалась крышка на дренажной горловине бака окислителя. Был также отказ в работе компрессора и преждевременный перевод на термостатирование высоким давлением. Из-за большого волнения океана возникли трудности с эвакуацией персонала с СП.

За 6 часов до пуска почти весь персонал перешел с СП на СКС. На платформе осталась небольшая группа специалистов по ракетному оборудованию и экипаж. Они эвакуировались на СКС вертолетом за 3 часа 20 минут до пуска. Затем, уже по командам из центра управления пуском была выполнена заправка ракеты компонентами топлива и сжатыми газами.

Как достойное вознаграждение за все пережитые волнения, 28 марта 1999 года, состоялся удивительный по красоте успешный старт РН «Зенит-3SL» посреди океана, известивший всему миру о рождении уникального морского космодрома.

Это стало возможным благодаря высокому профессиональному уровню разработчиков, изготовителей и испытателей — мировых лидеров в аэрокосмической области и судостроении. В партнерстве с американской фирмой Boeing, российской РКК «Энергия», норвежской фирмой Kværner, украинскими КБ «Южное» и ПО «Южмаш», был создан ракетно-космический комплекс морского базирования, которому нет равных в мировой практике по техническому совершенству и организации работ.

Однако прибыльности пусковой деятельности в рамках проекта «Морской старт» не удалось достичь из-за целого ряда причин: снижения спроса на запуски коммерческих спутников на мировом рынке, усиления конкуренции между провайдерами услуг по запуску коммерческих спутников, неэффективного управления совместным предприятием и непредвиденного роста затрат. Финансовые трудности компании Sea Launch усилились в 2006 году, когда Boeing получил альтернативный доступ в сектор пусковых услуг через компанию United Launch Alliance, созданную совместно с Lockheed Martin. Интерес Boeing к «Морскому старту» заметно ослаб.

Указанные причины привели к тому, что «Морскому старту» пришлось брать кредиты, чтобы продолжать пусковую деятельность. Обслуживание кредитов способствовало росту дефицита бюджета совместного предприятия. Летом 2009 года «Морскому старту» пришлось прибегнуть к процедуре реорганизации, предусмотренной законодательством США. В результате реорганизации компании Sea Launch, завершившейся в октябре 2010 года, ведущую роль в проекте получила РКК «Энергия». Благодаря ее усилиям с сентября 2011 года пуски возобновились.

Всего с марта 1999 года по май 2014 года в рамках проекта «Морской старт» осуществлено 36 пусков РКН «Зенит-3SL», 33 из которых были успешными. Крайний пуск состоялся 27 мая 2014 года: на орбиту был выведен европейский спутник связи Eutelsat 3В.

«Морской старт» открыл путь к коммерческим запускам «Зенитов» с космодрома Байконур по программе «Наземный старт». В рамках этого проекта с 2008 года начались пуски РН «Зенит-3SLБФ» с разгонным блоком «Фрегат» и РН «Зенит-3SLБ» с разгонным блоком DМ-SLB. Всего осуществлено 11 запусков по программе «Наземный старт».

Осенью 2014 года РКК «Энергия» объявила о закрытии проекта «Морской старт». Руководство КБ «Южное» предприняло попытку убедить собственников изменить это решение. В ноябре 2014 года Генеральный директор КБ «Южное» А.В. Дегтярев выступил на заседании Совета директоров «Морского старта» с докладом, в котором привел аргументы в пользу продолжения проекта при условии оптимизации схемы его ведения и снижения эксплуатационных затрат. По результатам этого доклада Совет директоров отказался от закрытия «Морского старта» и начал переговорный процесс с потенциальными инвесторами.

К настоящему времени плавучий космодром «Морской старт», пребывающий в законсервированном состоянии, выкупила авиационная «Группа компаний S7». Получены все необходимые лицензии Правительства США для возобновления пусковой деятельности, в ПО «Южмаш» изготавливаются первые три ракеты «Зенит» для будущих пусков. Не исключено, что окончательная сборка этих ракет с двигателем первой ступени и системой управления будет проводиться в США в условиях Базового порта. Решение этой задачи в очередной раз потребует предельной концентрации знаний, навыков и практического опыта всех участников проекта, как это уже бывало не раз.

За время своего существования проект «Морской старт» сталкивался и с техническими, и с финансовыми, и с политическими проблемами. Однако до сих пор он остается уникальным примером международного сотрудничества в космической сфере и имеет перспективы для дальнейшего продолжения.

Recent Posts
Форма зворотного зв'язку

Ви можете надіслати нам Ваші пропозиції або зауваження, через цю форму.

Директор Асоціації "Космос" Вадим Васильєв