ОАО "ГРЦ Макеева" Доклад на общем собрании Уральского отделения РАН 15 апреля 2011 года Создание ракетно-космических комплексов на основе достижений научной. - презентация

1 ОАО "ГРЦ Макеева" Доклад на общем собрании Уральского отделения РАН 15 апреля 2011 года Создание ракетно-космических комплексов на основе достижений научной школы морского ракетостроения В.Г.Дегтярь Генеральный конструктор ОАО «ГРЦ Макеева» член-корреспондент РАН

2 ОАО "ГРЦ Макеева" Отечественная научная школа морского ракетостроения Открытие новой эпохи освоения человеком космического пространства, 50-летие которой мы сегодня отмечаем, стало возможным благодаря бурному развитию ракетной техники. ОКБ-1 и Главный конструктор С.П.Королёв на базе боевой ракеты создали ракету-носитель, что и послужило началом использования ракетно- космических технологий во благо человечества. 6 сентября 1955 г. впервые в мире был выполнен пуск с подводной лодки баллистической ракеты Р-11ФМ, разработки ОКБ-1 С.П.Королева, а с 1956 г. разработка баллистических ракет подводных лодок была передана в СКБ-385, ныне ОАО «ГРЦ Макеева». В 60-х гг. прошлого века сложилась школа морского ракетостроения как самостоятельная область отечественной науки и техники. В ее основу легли научно-технические и организационные наработки при создании отечественных морских ракет, полученные под руководством главных конструкторов С.П.Королева, В.П.Макеева, А.М.Исаева, Н.А.Семихатова, Е.И.Забабахина и их соратников. С.П.Королев В.П.Макеев А.М.Исаев Н.А.Семихатов Е.И.Забабахин

3 ОАО "ГРЦ Макеева" На основе достижений научной школы морского ракетостроения за полувековой период Государственный ракетный центр, как головной разработчик создал и передал в эксплуатацию Военно-морскому флоту три поколения морских ракетных комплексов – семь базовых и двенадцать модификаций баллистических ракет. Начиная с ракеты Р-21 был реализован подводный старт, в ракете Р-27 применены принципиально новые технические решения: «утопленный» в компоненте топлива двигатель, «ампулизация», т.е. заводская заправка ракеты, применение резинометаллической амортизации, применение конструктивно-ортотропных, «вафельных» обечаек баков ракеты и т.д. Все эти решения позволили создать малогабаритную ракету и увеличить количество ракет на ПЛ до 16. В ракете Р-29 реализована межконтинентальная дальность стрельбы с астрокоррекцией траектории, ракета Р-29Р оснащена разделяющейся головной частью. Р-39 – твердотопливная ракета с межконтинентальной дальностью стрельбы. А ракета Р-29РМ и ее модернизации Р-29РМУ, Р-29РМУ2 «Синева» обладают наивысшим энергомассовым совершенством среди баллистических ракет. Баллистические ракеты подводных лодок разработки ОАО «ГРЦ Макеева»

4 ОАО "ГРЦ Макеева" Опыт эксплуатации нескольких тысяч морских жидкостных баллистических ракет на подводных лодках и в частях Военно-морского флота позволил внести в конструкцию ракет и технологию их производства такие технические решения, которые свели к минимуму риски, связанные с применением на ракетах жидкого высокоэффективного топлива. Уникальная, единственная в мире технология создания ампулизированных жидкостных ракет обеспечивает безопасную эксплуатацию и не требует обслуживания ракет в течение гарантийного срока. Сочетание высоких энерго-массовых показателей, высокой надежности и безопасности баллистических ракет подводных лодок (БРПЛ) позволило использовать их в качестве средств доставки в ближний космос полезных нагрузок различного назначения. В связи с реализацией Договоров по сокращению стратегических наступательных вооружений, а также в связи с окончанием срока эксплуатации некоторых типов стратегических баллистических ракет была проведена работа по переоборудованию таких ракет в ракеты-носители, как наиболее рациональный и экономически обоснованный путь их утилизации. Разработки ведутся по следующим основным направлениям: 1.Запуски с подводных лодок переоборудованными ракетами экспериментальных и технологических блоков в верхние слои атмосферы с целью научных исследований и получения материалов и биопрепаратов в условиях микрогравитации. 2.Создание на основе технологий и элементов БРПЛ ракет-носителей для запуска низкоорбитальных малогабаритных космических аппаратов. 3.Создание перспективных ракетно-космических комплексов на основе прогрессивных технических решений боевой и ракетно-космической тематики. 4.Создание космических аппаратов различного назначения.

5 ОАО "ГРЦ Макеева" Научные эксперименты с использованием ракеты-носителя «Зыбь» По первому направлению, в течение 1991 – 1993 годов проведены три экспериментально-демонстрационных пуска ракеты-носителя «Зыбь», созданной на базе баллистической ракеты РСМ-25. В 1995 году в рамках международного эксперимента ракетой-носителем «Волна», (переоборудованная БРПЛ РСМ-50) впервые в мире с подводной лодки «Кальмар» по баллистической трассе «Баренцево море – полуостров Камчатка» проведен запуск германской научной аппаратуры для исследования проблем термической конвекции. В процессе проведенного пуска уровень микрогравитации составил g при времени невесомости 20,5 минут. Были выполнены все технические и научные задачи эксперимента. С помощью парашютной системы блок с научной аппаратурой совершил мягкую посадку.

6 ОАО "ГРЦ Макеева" РН «Штиль» РН «Штиль-2.1» РН «Штиль-2» Ракеты-носители «Штиль» Второе направление ракетно-космической тематики ГРЦ развивается на базе технологий и элементов ракеты РСМ-54. Рассмотрены пути создания семейства ракет-носителей «Штиль» – это РН «Штиль», «Штиль-2.1», «Штиль-2». Переоборудование БРПЛ РСМ-54 в РН «Штиль» осуществляется с минимальными доработками, осуществляемыми на технической позиции. Полезная нагрузка размещается в специальной капсуле, которая обеспечивает защиту полезной нагрузки от внешних воздействий. 7 июля 1998 года из акватории Баренцева моря был осуществлен пуск ракеты «Штиль» с двумя германскими спутниками – «TUBSAT-N» и «TUBSAT-N1» с атомной подводной лодки Северного флота из подводного положения. Оба спутника, объединенных в одну сборку, были выведены на эллиптическую орбиту с высотами апогея 790 км, перигея 399 км и наклонением 78. Позже, 26 мая 2006 года, также ракетой «Штиль» на орбиту был выведен малогабаритный космический аппарат «Компас», разработанный и изготовленный специалистами ГРЦ и Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Российской Академии наук (ИЗМИРАН).

7 ОАО "ГРЦ Макеева" Космическая головная часть РН "Штиль " Космическая головная часть РН "Штиль-2" Космическая головная часть РН "Штиль-2Р" Космические головные части семейства ракет-носителей «Штиль» Ракеты-носители''Штиль''"Штиль-2" Способ старта:- с ПЛ Стартовая масса, т39.7 Масса ПН, кг (Hкр =200 км, i = 83°) 2 x (на 500 км) На РН "Штиль-2" полезная нагрузка устанавливается в специально разработанном сборочно-защитном блоке, размещаемом в носовой части ракеты, при этом значительно увеличен объем отсека под полезную нагрузку и созданы более комфортные условия для ее размещения. Для повышения энергетических возможностей РН возможно размещение в сборочно-защитном блоке разгонных блоков различной конфигурации на жидком или твердом топливе (РН «Штиль-2Р»). На рисунке представлены космические головные части семейства РН «Штиль». Переоборудование БРПЛ РСМ-54 в ракеты-носители легкого классa семейства «Штиль» позволяет получить надежные средства выведения малых космических аппаратов различного назначения.

8 ОАО "ГРЦ Макеева" В рамках третьего направления ведутся работы по перспективным комплексам воздушного и наземного базирования. ГРЦ совместно с кооперацией организаций и предприятий ведет работы по созданию авиационного ракетного комплекса космического назначения «Воздушный старт» на базе серийного самолёта Ан-124 «Руслан» и двухступенчатой ракеты-носителя на топливе «жидкий кислород – керосин». Используемый в проекте «Воздушный старт» самолёт Ан-124 фактически является многоразовой первой ступенью. Это позволяет осуществлять запуск РН в любой точке воздушного пространства Земли, в т.ч. в районе экватора, реализовывать широкий диапазон наклонений орбит выводимых КА, исключить проблемы отчуждения новых территорий под падение отделяемых элементов. Масса десантируемого груза (со сбрасываемыми элементами), т- 103 Условия пуска: Высота полёта самолёта, км- 10,5 Скорость полёта, км/ч- 650 Угол возвышения вектора скорости самолёта, град Перегрузки, действующие на ракету при -0,1...0,3 движении её в самолёте при десантировании Авиационный ракетно-космический комплекс «Воздушный старт»

9 ОАО "ГРЦ Макеева" Ракета космического назначения АРК КН «Воздушный старт» Стартовая масса, т - 102,3 Количество ступеней разгонный блок Топливо - жидкий кислород + керосин Габариты РН, м - длина диаметр - I и II ст ; ГО - 2 Объем зоны ПН (для РН с КРБ и РН без КРБ), м Выводимая масса (по ТТЗ), кг: - на опорную полярную орбиту - не менее на геопереходную орбиту - не менее на геостационарную орбиту - не менее 800 Реализация высотного старта ракеты-носителя позволяет увеличить её энергетические возможности по сравнению с ракетой-носителем наземного старта при сопоставимых массах.

10 ОАО "ГРЦ Макеева" Фазы пуска РКН из самолета-носителя АН-124 «ВС»

11 ОАО "ГРЦ Макеева" РН «Россиянка» с многоразовой первой ступенью Применительно к наземному базированию в результате проведенных ГРЦ проектных исследований разработана концепция создания многоразовой ракетно- космической системы на базе двухступенчатой ракеты с многоразовой первой ступенью (проект «Россиянка»), реализующей способ возвращения и вертикальной безударной посадки с помощью ракетных двигателей путем их многократного включения в полете. При многократном использовании первой ступени значительно снижается удельная стоимость выведения полезной нагрузки.

12 ОАО "ГРЦ Макеева" Схема выведения РН «Россиянка»

13 ОАО "ГРЦ Макеева" В рамках четвертого направления своей космической деятельности ГРЦ проводит работы по созданию малогабаритных космических аппаратов различного назначения. В течение 2004÷2006г. ГРЦ совместно с ИЗМИРАН разработал и изготовил аппарат «Компас», предназначенный для исследований прогнозирования землетрясений на основе измерений аномальных электромагнитных полей, возмущений плазмы и других явлений в ионосфере над зонами повышенной сейсмической активности. Основные характеристики МКА «Компас»: Масса МКА на орбите, кг81 Масса научной аппаратуры, кг14,5 Среднесуточная мощность СЭС, Вт25 Высота орбиты, км 400/ Время активного существования МКА на орбите, лет 1 26 мая 2006 года РН «Штиль» аппарат «Компас» был выведен на эллиптическую орбиту с высотой в перигее – 450 км, в апогее – 500 км. МКА «Компас» функционировал на орбите около года. За это время было проведено: около 1120 сеансов связи с командно- измерительным пунктом ИЗМИРАН и получено около 2010 МГб информации; около 950 сеансов связи с командно- измерительным пунктом ГРЦ и получено ~ 1700 МГб информации. Малогабаритный исследовательский космический аппарат «Компас»

14 ОАО "ГРЦ Макеева" В результате опытной эксплуатации МКА «Компас» получена информация о физике возникновения ряда предвестников землетрясений, проведены измерения фонового состояния ионосферы, обнаружены и зарегистрированы явления мошной грозовой активности в верхней атмосфере, зарегистрированы в околоземном космическом пространстве потоки ускоренных протонов и электронов, связанные с солнечной активностью. Полученные результаты показали, что созданный комплекс научной аппаратуры может быть использован в качестве основы для создания целевого комплекса научной аппаратуры ионосферного мониторинга для последующих проектов. Созданная малогабаритная космическая платформа позволяет размещать на ней аппаратуру различного назначения и решать широкий круг научно-исследовательских задач. В настоящее время ГРЦ выполняет проектные исследования по созданию космического аппарата массой до 150 кг для дистанционного зондирования Земли с высоким разрешением. Области возможного использования: контроль за землепользованием и сельскохозяйственным производством; контроль естественных и возобновляемых природных ресурсов; выявление площадей, перспективных на поиск полезных ископаемых; контроль ресурсов и экологии шельфа; контроль чрезвычайных ситуаций; обновление крупномасштабных топографических карт; экологический контроль окружающей среды; информационное обеспечение геоинформационных систем и др.

15 ОАО "ГРЦ Макеева" Масса аппарата, кг150 в том числе: - целевая аппаратура (оптико-электронный комплекс)60 - бортовой комплекс управления5 - комплекс обеспечивающих (служебных) систем35 - корпус МКА50 Пространственное разрешение, м - панхроматическая съёмка 1,5...2,5 - многоспектральная съёмка6...8 Ширина полосы захвата, км - панхроматическая съёмка10 - многоспектральная съёмка Энергопотребление, Вт - целевая аппаратура (max)до служебные системыдо 130 Высота орбиты, км500 Время активного существования МКА на орбите, летдо 5 Прогнозная величина вероятности безотказной работы КА на орбите в течение 5 лет0,981 МКА для дистанционного зондирования Земли

16 ОАО "ГРЦ Макеева" Основные характеристики Энергетические характеристики Орбита Масса полезного груза, т Низкая круговая орбита Нкр=200 км, i=51,7 23,8 Геопереходная орбита с РБ7,0 Геостационарная орбита с РБ4,0 Перечисленные работы выполнены на высоком техническом уровне и представляют перспективные направления в создании ракет-носителей и ракетно-космических комплексов. ГРЦ также ведет работы в рамках международного сотрудничества с Европейским космическим агентством, Южно-Африканской республикой и республикой Бразилия. С 2008 г. ГРЦ является головным разработчиком I ступени РН «Русь-М», проектируемой для космодрома «Восточный». РН «Русь-М» предназначена для запуска пилотируемых транспортных кораблей нового поколения, грузовых транспортных кораблей и автоматических космических аппаратов на низкие, средние, высокие (совместно с разгонными блоками) круговые и эллиптические орбиты (в том числе на геопереходные и геостационарные орбиты) и на отлетные траектории к планетам Солнечной системы. Первая ступень РН «Русь-М» выполнена в виде связки трех ракетных блоков, на каждом из которых устанавливается кислородно-керосиновый двигатель РД180В, разработки ОАО «НПО Энергомаш имени академика В.П.Глушко». Этот двигатель является адаптированным вариантом двигателя РД180 - одного из самых надежных двигателей подобного класса, с помощью которого выполнено около 30 успешных пусков РН «Атлас 3» и «Атлас 5». В технологии изготовления I ступени применены наиболее прогрессивные технологии БРПЛ и РН космического назначения. Стартовая масса РН, т Количество ступеней2 Максимальная длина РН, м61.1 Максимальный диаметр, м11.6 Компоненты топлива : - окислитель - горючее: I /II ступени кислород керосин РГ-1/водород Номинальная тяга на основном режиме: - первой ступени, тс на Земле / в пустоте - второй ступени, тс 916,5 / 1016, Ракета-носитель «Русь-М»

17 ОАО "ГРЦ Макеева" Благодарю за внимание!