Ракеты-носители на базе баллистических ракет подводных лодок11)d.write('--'+'>')//-->

Из головных организаций оборонной отрасли Конструкторское бюро машиностроения (КБМ), носящее с 1994 года название Государственный ракетный центр "КБ имени академика В.П. Макеева" (ГРЦ "КБ им. В.П. Макеева") до сих пор остается одним из самых закрытых предприятий. Созданное в 1947 году на базе златоустинского оружейного завода, конструкторское бюро прошло славный и долгий путь, став крупнейшим разработчиком отечественных баллистических ракет подводных лодок (БРПЛ). Работой КБМ с 1955 года руководил один из талантливейших учеников С.П. Королева Виктор Павлович Макеев. С 1986 года, после смерти В.П. Макеева, руководителем коллектива был назначен Игорь Иванович Величко.

Жидкостные ракеты разработки ГРЦ не имеют мировых или отечественных аналогов. Их отличает сравнительно малая стартовая масса, высокая точность стрельбы и высочайшая плотность компоновки, достигнутая за счет многих оригинальных решений, среди которых - отказ от "сухих" отсеков, использование ЖРД, установленных внутри баков с компонентами топлива. Надежность использования БРПЛ достигается за счет ампулизации ракеты на заводе-изготовителе.

В последние годы в ГРЦ разрабатываются следующие ракетно-космические направления на основе применения отработанных технологий баллистических ракет подводных лодок (БРПЛ):

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 технологии и элементов БРПЛ коммерческих ракет-носителей для выведения низкоорбитальных малогабаритных космических аппаратов пусками с наземных стартовых комплексов либо с подводных лодок.

В рамках первого направления ГРЦ решена задача создания спасаемых летательных аппаратов с научно-технологической аппаратурой для проведения экспериментов в условиях кратковременной невесомости и средств их запуска на базе снимаемых с вооружения ракет ВМФ.

На базе корпусов снятых с вооружения боеголовок разработаны спасаемые летательные аппараты (СЛА) для проведения экспериментов по получению кристаллов полупроводниковых материалов (аппаратура "Спринт") и сверхчистых биопрепаратов (аппаратура "Медуза"). В течение 1991..1993 годов проведены три экспериментально-демонстрационных пуска ракеты "Зыбь", созданной на базе баллистической ракеты РСМ-25. Логическим продолжением этих работ стал запуск РН "Волна" в 1995 году.

Ракета-носитель "Волна"

Ракета-носитель "Волна" (рис. 1), созданная на базе БРПЛ РСМ-50 (SS-N-18), со стартовой массой около 34 тонн используется, в первую очередь, при пусках по баллистическим траекториям для решения задач отработки технологий получения материалов в условиях кратковременной микрогравитации и других исследований.

Началом коммерческого использования БРПЛ можно считать пуск в 1995 году РН "Волна" с подводной лодки "Кальмар" проекта 667 БДРМ. Пуск был произведен по баллистической трассе Баренцево море - полуостров Камчатка на дальность 7500 км. Полезной нагрузкой для этого международного эксперимента стал термоконвекционный модуль Бременского университета (Германия).

При запусках РН "Волна" используется спасаемый летательный аппарат "Волан" (рис. 2). Он предназначен для проведения научных и прикладных исследований в условиях невесомости пусками по суборбитальным траекториям.

В корпусе аппарата "Волан" размещаются исследовательская аппаратура, парашютный отсек, источники электропитания, система управляющих приборов и телеметрических измерений, а также система оперативного поиска аппарата после приземления.

В полете с борта аппарата передается телеметрическая информация о контролируемых параметрах. На конечном участке полета аппарат совершает баллистический спуск, а перед приземлением задействуется двухкаскадная парашютная система спасения. После "мягкого" приземления аппарат оперативно обнаруживается и эвакуируется.

Для запуска исследовательской аппаратуры увеличенной массы (до 400 кг) служит усовершенствованный вариант спасаемого летательного аппарата "Волан-М". Кроме размеров и массы этот вариант отличается оригинальной аэродинамической компоновкой.

В спасаемом аппарате кроме научных приборов массой 105 кг размещен бортовой измерительный комплекс. Он обеспечивает управление экспериментом и контроль полетных параметров. СЛА "Волан" снабжен трехкаскадной парашютной системой приземления и аппаратурой оперативного (не более 2 часов) поиска аппарата после приземления. С целью снижения стоимости и сроков разработки в максимальной степени заимствованы технические решения, узлы и приборы серийных ракетных комплексов.

В процессе проведенного в 1995 году пуска уровень микрогравитации составил 10^-4..10^-5 g при времени невесомости 20.5 минут. Начаты исследования, которые показывают принципиальную возможность создания спасаемого летательного аппарата с научной аппаратурой массой до 300 кг, запускаемого ракетой-носителем "Волна" по траектории с временем невесомости 30 минут при уровне микрогравитации 10^-5..10^-6 g.

Ракета "Волна" может быть использована для запуска на суборбитальные траектории аппаратуры для исследования геофизических процессов в верхних слоях атмосферы и в ближнем космосе, мониторинга поверхности Земли, проведения различных, в том числе активных, экспериментов.

Зона размещения полезной нагрузки представляет собой усеченный конус высотой 1670 мм, диаметром основания 1350 мм и радиусом притупления вершины конуса 405 мм. Ракета обеспечивает выведение полезных нагрузок массой 600..700 кг на траектории с максимальной высотой 1200..1300 км, а с массой 100 кг - с максимальной высотой до 3000 км. Имеется возможность установки на ракете нескольких элементов полезной нагрузки и их последовательное отделение.

Ракета-носитель "Штиль-1"

Второе направление ракетно-космической тематики Государственного ракетного центра базируется на использовании для создания ракет-носителей материальной части и технологии БРПЛ Р-29РМ (РСМ-54) - ракетно-космический комплекс "Штиль".

Отличительной особенностью этого комплекса является использование существующей инфраструктуры полигона "Ненокса", в том числе наземных стартовых сооружений, а также серийных баллистических ракет Р-29РМ, снимаемых с боевого дежурства. Минимальные доработки по ракете обеспечат высокую надежность и точность выведения полезной нагрузки на орбиту при низкой стоимости пуска (4..5 млн. долл. США).

Работы по созданию комплекса проводятся поэтапно. На первом этапе разработки полезная нагрузка размещается в штатном отсеке. Ракета-носитель в этом варианте имеет индекс "Штиль-1". Пуски проводятся из шахты подводной лодки.

БРПЛ Р-29РМ - трехступенчатая жидкостная баллистическая ракета. Ее внешний вид представлен на рис. 3, а основные характеристики - в табл. 1.

Работы по БРПЛ Р-29РМ комплекса Д-9РМ начались в 1979 году, а на вооружение она была принята в 1986 году. Ракета спроектирована по трехступенчатой схеме с маршевыми двигателями, утопленными в топливных баках ракеты. Двигательные установки третьей ступени и головной части объединены в единую сборку с общей баковой системой. Это означает, что третья ступень одновременно выполняет функцию маршевой ступени и ступени разведения боевых блоков по индивидуальным точкам прицеливания. По сравнению с предшественницей Р-29Р диаметр ракеты был увеличен (с 1.8 до 1.9 м), а диаметр шахты подводной лодки оставлен без изменения.

Поскольку длина БРЛП также увеличилась, то, соответственно, была увеличена высота ракетного отсека ПЛ. Компоненты топлива высококипящие. Инерциальная система управления с астрокоррекцией обеспечивает точность стрельбы около 0.5 км. На ракете нет системы стабилизации движения центра масс, первая и вторая ступени работают до полного окончания одного из компонентов топлива. Это является причиной большого разброса параметров движения на участке работы этих ступеней. С помощью третьей ступени осуществляется коррекция ошибок путем выбора соответствующих программ тангажа и рыскания. ДУ третьей ступени выключается по команде системы управления при достижении требуемых параметров движения.

Таблица 1 - Характеристики БРПЛ Р-29РМ

При доработке штатной БРПЛ Р-29РМ для запуска КА были проведены некоторые изменения. Добавлена специальная рама для установки запускаемого КА и изменена полетная программа. На третьей ступени был установлен специальный телеметрический контейнер со служебной аппаратурой для контроля выведения наземными службами. Конструкторам также пришлось решать проблему, связанную с нагревом головного обтекателя во время старта ракеты и ее выхода из-под воды, что могло привести к повреждению КА.

РН "Штиль-1" позволяет вывести на круговую орбиту высотой 400 км и наклонением 79 градусов полезный груз массой 70 кг.

Конструкция верхней ступени ракеты-прототипа рассчитана на размещение четырех компактных боеголовок в изолированных малогабаритных объемах. В связи с тем, что современные коммерческие КА, отличаются низкой плотностью компоновки и требуют относительно большого цельного пространства, полное использование энергетических возможностей РН невозможно. То есть, конструкция РН накладывает ограничение на объем, занимаемый КА, составляющий 0.183 м³. Энергетика РН позволяет выводить КА большей массы.

КА размещается в специальной капсуле, защищающей полезный груз от тепловых, акустических и прочих воздействий со стороны верхней ступени. После выхода на заданную орбиту капсула с КА отделяется, а последняя ступень уводится с траектории полета аппарата. Раскрытие капсулы и освобождение груза выполняется после того, как ступень ушла на расстояние, исключающее воздействие работающих двигателей на КА.

Первый запуск РН "Штиль-1" произведен 7 июля 1998 года с борта атомной подводной лодки К-407 "Новомосковск". Полезной нагрузкой были два спутника Берлинского технического университета (Technische Universitat Berlin, TUB)-Tubsat-N и Tubsat-Nl. Больший из спутников – Tubsat-N - имеет габаритные размеры 320х320х104 мм и массу 8.5 кг. Меньший из аппаратов – Tubsat-Nl установлен при запуске на верхней части КА Tubsat-N. Его габаритные размеры составляют 320х320х34 мм, масса - около 3 кг.

Спутники были выведены на близкую к расчетной орбиту. Параметры орбиты третьей ступени РН после увода от КА составили:

• наклонение орбиты 78.96°;
• минимальное расстояние от поверхности Земли 405.7 км;
• максимальное расстояние от поверхности Земли 832.2 км;
• период обращения 96.83 мин.

На третьей ступени носителя установлен специальный контейнер массой 72 кг. В контейнере размещена телеметрическая аппаратура для контроля ряда параметров и аппаратура для проведения радиоконтроля орбиты.

Для обеспечения запуска привлекались наземные средства командно-измерительного комплекса РВСН (ОКИК-18, 6 и 17) и полигонного измерительного комплекса первого ГИК. Управление аппаратами осуществляется из Берлинского технического университета. Трассы первых трех витков после старта представлены на рис. 5.

Рис. 5

Атомная ПЛ К-407 (рис. 6), с которой был осуществлен запуск, входит в состав третьей флотилии Северного флота и базируется на военно-морской базе (ВМБ) Сайда-Губа в Оленьей бухте в районе поселка Скалистый (бывший Гаджиево) Мурманской области. Это один из семи кораблей, построенных по проекту 667БДРМ "Дельфин" (Delta IV по классификации НАТО).

Подводная лодка К-407 на марше Подводная лодка К-407у причала

Рис. 6

ПЛ этого класса имеют длину 167 м, диаметр цилиндрической части корпуса 12.2 м, водоизмещение 12100 т, время автономного плавания в погруженном состоянии 90 суток и экипаж 130 человек. На борту ПЛ располагается 16 баллистических ракет Р-29РМ (3М37, РСМ-54, SS-N-23) комплекса Д-9РМ. Подводная лодка оборудована комплексом космической связи "Цунами", комплексом радиосвязи "Молния" и гидроакустическим комплексом "Скат-2" (используется в системе распознавания "свой-чужой"). Для определения местоположения ПЛ используется навигационный комплекс "Тобол-М" с астрокоррекцией, а также с местоопределением по гидроакустическим маякам-ответчикам.

Ракета-носитель "Штиль-2"

РН "Штиль-2" разрабатывается в результате второго этапа модернизации баллистической ракеты Р-29РМ. На этом этапе для размещения полезной нагрузки создается отсек полезной нагрузки, который состоит из аэродинамического обтекателя, сбрасываемого в полете, и переходника, на котором размещается полезная нагрузка. Переходник обеспечивает стыковку отсека полезной нагрузки с ракетой (рис. 7). Объем отсека для размещения полезной нагрузки составляет 1.87 м³.

Аэродинамический обтекатель выполнен герметизированным для обеспечения пыле- и влагозащиты полезной нагрузки. Конструкция аэродинамического обтекателя допускает выполнение люков на боковой поверхности для подвода дополнительных связей полезной нагрузки с аппаратурой наземного стартового комплекса.

Пуски проводятся с наземного стартового комплекса или из шахты подводной лодки в надводном состоянии.

Основные характеристики комплекса РН "Штиль-2" приведены в табл. 2.

Таблица 2 - Основные характеристики комплекса РН "Штиль-2"

Комплекс создается на базе баллистических ракет подводных лодок Р-29РМ (РСМ-54, SS-N-23) и существующей инфраструктуры Северного полигона "Ненокса", расположенного в Архангельской области.

В состав инфраструктуры полигона входят:

Ракетно-космический комплекс "Штиль-2".

Наземный стартовый комплекс включает в себя техническую и стартовую позиции, оснащенные аппаратурой для хранения, проведения предпусковых операций и пуска ракеты.

Комплекс систем управления обеспечивает централизованное автоматическое управление системами комплекса во всех эксплуатационных режимах, управление предпусковой подготовкой и пуском ракеты, подготовку технической информации и полетного задания, ввод полетного задания и управление ракетой по выводу полезной нагрузки на заданную орбиту.

Информационно-измерительный комплекс обеспечивает прием и регистрацию телеметрической информации во время полета, обработку и выдачу результатов измерений заказчику пуска.

Многочисленные пуски с наземного испытательного стенда и подводных лодок показали высокую надежность серийной ракеты-прототипа Р-29РМ (достигнута вероятность успешного пуска и полета не менее 0.96).

Наземный стартовый комплекс позволяет:

1. Осуществлять до 10 пусков в год.
2. Запускать серию космических аппаратов с минимальным интервалом до 15 суток.
3. Обеспечить на протяжении длительного времени дежурный режим с высокой готовностью ракеты к пуску.
4. Получать в ходе полета ракеты телеметрическую информацию с борта с помощью информационных средств испытательного полигона и выносных измерительных пунктов.

Пуски с наземного стартового комплекса обеспечивают формирование орбит в диапазоне наклонений орбит от 77 до 60°, что ограничивает область использования комплекса.

При пусках из шахты подводной лодки возможен старт в диапазоне широт от 0 до 77°. Диапазон возможных наклонений определяется координатами точки старта. При этом сохраняется возможность использования подводной лодки по целевому назначению.