Пусть полеты в космос уже давно привычное дело. Но все ли вы знаете о космических ракетах-носителях? Разберем по частям и посмотрим, из чего они состоят и как работают.

Ракетные двигатели

Двигатели – важнейшая составная часть ракеты-носителя. Они создают силу тяги, за счет которой ракета поднимается в космос. Но когда речь идет о ракетных двигателях, не стоит вспоминать те, что находятся под капотом автомобиля или, например, крутят лопасти несущего винта вертолета. Ракетные двигатели совсем другие.

В основе действия ракетных двигателей – третий закон Ньютона. Историческая формулировка этого закона говорит, что любому действию всегда есть равное и противоположное противодействие, проще говоря – реакция. Поэтому и двигатели такие называются реактивными.

Реактивный ракетный двигатель в процессе работы выбрасывает вещество (так называемое рабочее тело) в одном направлении, а сам движется в противоположном направлении. Чтобы понять, как это происходит, не обязательно самому летать на ракете. Самый близкий, «земной», пример – это отдача, которая получается при стрельбе из огнестрельного оружия. Рабочим телом здесь выступают пуля и пороховые газы, вырывающиеся из ствола. Другой пример – надутый и отпущенный воздушный шарик. Если его не завязать, он будет лететь до тех пор, пока не выйдет воздух. Воздух здесь – это и есть то самое рабочее тело. Проще говоря, рабочее тело в ракетном двигателе – продукты сгорания ракетного топлива.

Модель ракетного двигателя РД-180

Топливо

Топливо ракетных двигателей, как правило, двухкомпонентное и включает в себя горючее и окислитель. В ракете-носителе «Протон» в качестве горючего используется гептил (несимметричный диметилгидразаин), а в качестве окислителя – тетраксид азота. Оба компонента чрезвычайно токсичны, но это «память» о первоначальном боевом предназначении ракеты. Межконтинентальная баллистическая ракета УР-500 – прародитель «Протона», – имея военное предназначение, до старта должна была долго находиться в боеготовом состоянии. А другие виды топлива не позволяли обеспечить долгое хранение. Ракеты «Союз-ФГ» и «Союз-2» используют в качестве топлива керосин и жидкий кислород. Те же топливные компоненты используются в семействе ракет-носителей «Ангара», Falcon 9 и перспективной Falcon Heavy Илона Маска. Топливная пара японской ракеты носителя «H-IIB» («Эйч-ту-би») – жидкий водород (горючее) и жидкий кислород (окислитель). Как и в ракете частной аэрокосмической компании Blue Origin, применяемой для вывода суборбитального корабля New Shepard. Но это все жидкостные ракетные двигатели.

Применяются также и твердотопливные ракетные двигатели, но, как правило, в твердотопливных ступенях многоступенчатых ракет, таких как стартовый ускоритель ракеты-носителя «Ариан-5», вторая ступень РН «Антарес», боковые ускорители МТКК Спейс шаттл.

Ступени

Полезная нагрузка, выводимая в космос, составляет лишь малую долю массы ракеты. Ракеты-носители главным образом «транспортируют» себя, то есть собственную конструкцию: топливные баки и двигатели, а также топливо, необходимое для их работы. Топливные баки и ракетные двигатели находятся в разных ступенях ракеты и, как только они вырабатывают свое топливо, то становятся ненужными. Чтобы не нести лишний груз, они отделяются. Кроме полноценных ступеней применяются и внешние топливные емкости, не оснащенные своими двигателями. В процессе полета они также сбрасываются.

Первая ступень РН «Протон-М»

Существует две классические схемы построения многоступенчатых ракет: c поперечным и продольным разделением ступеней. В первом случае ступени размещаются одна над другой и включаются только после отделения предыдущей, нижней, ступени. Во втором случае вокруг корпуса второй ступени расположены несколько одинаковых ракет-ступеней, которые включаются и сбрасываются одновременно. В этом случае двигатель второй ступени также может работать при старте. Но широко применяется и комбинированная продольно-поперечная схема.

Варианты компоновки ракет

Стартовавшая в феврале этого года с космодрома в Плесецке ракета-носитель легкого класса «Рокот» является трехступенчатой с поперечным разделением ступеней. А вот РН «Союз-2», запущенная с нового космодрома «Восточный» в апреле этого года, – трехступенчатая с продольно-поперечным разделением.

Интересную схему двухступенчатой ракеты с продольным разделением представляет собой система Спейс шаттл. В ней и кроется отличие американских шаттлов от «Бурана». Первая ступень системы Спейс шаттл – боковые твердотопливные ускорители, вторая – сам шаттл (орбитер) с отделяемым внешним топливным баком, который по форме напоминает ракету. Во время старта запускаются двигатели как шаттла, так и ускорителей. В системе «Энергия – Буран» двухступенчатая ракета-носитель сверхтяжелого класса «Энергия» была самостоятельным элементом и помимо вывода в космос МТКК «Буран» могла быть применена и для других целей, например для обеспечения автоматических и пилотируемых экспедиций на Луну и Марс.

Разгонный блок

Может показаться, что как только ракета вышла в космос, то цель достигнута. Но это не всегда так. Целевая орбита космического аппарата или полезного груза может быть гораздо выше линии, от которой начинается космос. Так, например, геостационарная орбита, на которой размещаются телекоммуникационные спутники, расположена на высоте 35 786 км над уровнем моря. Вот для этого и нужен разгонный блок, который, по сути, является еще одной ступенью ракеты. Космос начинается уже на высоте 100 км, там же начинается невесомость, которая является серьезной проблемой для обычных ракетных двигателей.

Одна из основных «рабочих лошадок» российской космонавтики ракета-носитель «Протон» в паре с разгонным блоком «Бриз-М» обеспечивает выведение на геостационарную орбиту полезных грузов массой до 3,3 т. Но первоначально вывод осуществляется на низкую опорную орбиту (200 км). Хотя разгонный блок и называют одной из ступеней корабля, от обычной ступени он отличается двигателями.

РН «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М» на сборке

Для перемещения космического аппарата или корабля на целевую орбиту или направления его на отлетную или межпланетную траекторию разгонный блок должен иметь возможность выполнить один или несколько маневров, при совершении которых изменяется скорость полета. А для этого необходимо каждый раз включать двигатель. Причем в периоды между маневрами двигатель находится в выключенном состоянии. Таким образом, двигатель разгонного блока способен многократно включаться и выключаться, в отличие от двигателей других ступеней ракет. Исключением являются многоразовые Falcon 9 и New Shepard, двигатели первых ступеней которых используются для торможения при посадке на Землю.

Полезная нагрузка

Ракеты существуют для того, чтобы что-то выводить в космос. В частности, космические корабли и космические аппараты. В отечественной космонавтике это транспортные грузовые корабли «Прогресс» и пилотируемые корабли «Союз», отправляемые к МКС. Из космических аппаратов в этом году на российских ракетах-носителях отправились в космос американский КА Intelsat DLA2 и французский КА Eutelsat 9B, отечественный навигационный КА «Глонасс-М» №53 и, конечно, КА «ЭкзоМарс-2016», предназначенный для поиска метана в атмосфере Марса.

Возможности по выводу полезной нагрузки у ракет разные. Масса полезной нагрузки РН легкого класса «Рокот», предназначенной для выведения космических аппаратов на низкие околоземные орбиты (200 км), – 1,95 т. РН «Протон-М» относится к тяжелому классу. На низкую орбиту он выводит уже 22,4 т, на геопереходную – 6,15 т, а на геостационарную – 3,3 т. «Союз-2» в зависимости от модификации и космодрома способен вывести на низкую околоземную орбиту от 7,5 до 8,7 т, на геопереходную орбиту – от 2,8 до 3 т и на геостационарную – от 1,3 до 1,5 т. Ракета предназначена для запусков со всех площадок Роскосмоса: Восточного, Плесецка, Байконура и Куру, используемого в рамках совместного российско-европейского проекта. Применяемая для запуска транспортных и пилотируемых кораблей к МКС, РН «Союз-ФГ» имеет массу полезного груза от 7,2 т (с пилотируемым кораблем «Союз») до 7,4 т (с грузовым кораблем «Прогресс»). В настоящее время это единственная ракета, применяемая для доставки космонавтов и астронавтов на МКС.

Полезная нагрузка, как правило, находится в самой верхней части ракеты. Для того чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление, космический аппарат или корабль помещается внутрь головного обтекателя ракеты, который после прохождения плотных слоев атмосферы сбрасывается.

Вошедшие в историю слова Юрия Гагарина: «Вижу Землю… Красота-то какая!» были им сказаны именно после сброса головного обтекателя ракеты-носителя «Восток».

Установка головного обтекателя РН «Протон-М», полезная нагрузка КА «Экспресс-АТ1» и «Экспресс-АТ2»

Система аварийного спасения

Ракету, которая выводит на орбиту космический корабль с экипажем, практически всегда можно отличить по внешнему виду от той, которая выводит грузовой корабль или космический аппарат. Чтобы в случае возникновения аварийной ситуации на ракете-носителе экипаж пилотируемого корабля остался жив, применяется система аварийного спасения (САС). По сути, это еще одна (правда, небольшая) ракета в головной части ракеты-носителя. Со стороны САС выглядит как башенка необычной формы на вершине ракеты. Ее задача – в экстренной ситуации вытянуть пилотируемый корабль и увести его от места аварии.

В случае взрыва ракеты на старте или в начале полета основные двигатели системы спасения отрывают ту часть ракеты, в которой находится пилотируемый корабль, и уводят ее в сторону от места аварии. После чего осуществляется парашютный спуск. В случае же если полет проходит нормально, после достижения безопасной высоты система аварийного спасения отделяется от ракеты-носителя. На больших высотах роль САС не так важна. Здесь экипаж уже может спастись благодаря отделению спускаемого аппарата космического корабля от ракеты.

РН «Союз» с САС в верхней части ракеты

Ракета-носитель “Протон-М”

Ракета-носитель (РН, также ракета космического назначения, РКН) - многоступенчатая баллистическая ракета, предназначенная для выведения полезной нагрузки в космическое пространство.

Иногда термин «ракета-носитель» применяется в расширенном значении: ракета, предназначенная для доставки в заданную точку (в космос, в отдаленный район или океана) полезной нагрузки - например, ядерных и неядерных боевых блоков. В такой трактовке термин «ракета-носитель» объединяет термины «ракета космического назначения» (РКН) и «межконтинентальная баллистическая ракета» (МБР).

Классификация

В отличие от некоторых горизонтально-стартующих авиационно-космических систем (АКС), ракеты-носители используют вертикальный тип старта и (много реже) воздушный старт.

Количество ступеней

Одноступенчатых ракет-носителей, выводящих полезную нагрузку в космос, до настоящего времени не создано, хотя имеются проекты различной степени проработки («КОРОНА», HEAT-1X и другие). В некоторых случаях как одноступенчатая может классифицироваться ракета, имеющая в качестве первой ступени воздушный носитель либо использующая в качестве таковой ускорители. Среди баллистических ракет, способных достичь космического пространства, немало одноступенчатых, в том числе и первая баллистическая ракета «Фау-2»; однако ни одна из них не способна выйти на орбиту искусственного спутника Земли.

Расположение ступеней (компоновка)

Конструктивное исполнение ракет-носителей может быть следующим:

• продольная компоновка (тандемная), у которой ступени расположены одна за другой и работают в полёте поочерёдно (РН «Зенит-2», «Протон», «Дельта-4»);
• параллельная компоновка (пакетная), при которой несколько блоков, расположенных параллельно и относящихся к разным ступеням, работают в полёте одновременно (РН «Союз»);
  • условно-пакетная компоновка (т. н. полутораступенчатая схема), в которой используются общие топливные баки для всех ступеней, от которых питаются стартовые и маршевые двигатели, запускающиеся и работающие одновременно; по завершении работы стартовых двигателей сбрасываются только они.

Используемые двигатели

В качестве маршевых двигателей могут использоваться:

• жидкостные ракетные двигатели;
• твёрдотопливные ракетные двигатели;
• различные комбинации на разных ступенях.

Масса полезной нагрузки

Классификация ракет по массе выводимой полезной нагрузки:

• лёгкая;
• средняя;
• тяжёлая;
• сверхтяжёлая.

Конкретные границы классов меняются с развитием техники и являются достаточно условными, в настоящее время лёгким классом считаются ракеты, выводящие на низкую опорную орбиту груз массой до 5 т, средними - от 5 до 20 т, тяжёлыми - от 20 до 100 тонн, сверхтяжёлыми - свыше 100 т. Появляется также новый класс так называемых «нано-носителей» (полезная нагрузка - до нескольких десятков кг).

Повторное использование

Наибольшее распространение получили одноразовые многоступенчатые ракеты как пакетной, так и продольной схем. Одноразовые ракеты отличаются высокой надёжностью благодаря максимальному упрощению всех элементов. Следует уточнить, что одноступенчатой ракете для достижения орбитальной скорости теоретически необходимо иметь конечную массу не более 7-10 % от стартовой, что при даже существующих технологиях делает их труднореализуемыми и экономически неэффективными из-за низкой массы полезного груза. В истории мировой космонавтики одноступенчатые ракеты-носители практически не создавались - существовали только т. н. полутораступенчатые модификации (например, американской РН «Атлас» со сбрасываемыми дополнительными стартовыми двигателями). Наличие нескольких ступеней позволяет существенно увеличить отношение массы выводимой полезной нагрузки к начальной массе ракеты. В то же время многоступенчатые ракеты требуют отчуждения территорий для падения промежуточных ступеней.

Ввиду необходимости применения высокоэффективных сложных технологий (прежде всего, в области двигательных установок и теплозащиты), полностью многоразовых ракет-носителей пока не существует, несмотря на постоянный интерес к этой технологии и периодически открывающиеся проекты разработки многоразовых носителей (за период 1990-2000-х годов - такие, как: ROTON, Kistler K-1, АКС VentureStar и др.). Частично многоразовой являлась широко использовавшаяся американская многоразовая транспортная космическая система (МТКС)-АКС «Спейс шаттл» («Космический челнок») и закрытая советская программа МТКС «Энергия-Буран», разработанная, но так и не использованная в прикладной практике, а также ряд нереализованных бывших (например, «Спираль», МАКС и др. АКС) и вновь разрабатываемых (например, «Байкал-Ангара») проектов. Вопреки ожиданиям, «Спейс шаттл» не смог обеспечить снижение стоимости доставки грузов на орбиту; кроме того, пилотируемые МТКС характеризуются сложным и длительным этапом предстартовой подготовки (из-за повышенных требований по надёжности и безопасности при наличии экипажа).

Присутствие человека

Ракеты для пилотируемых полётов должны обладать бо́льшей надёжностью (также на них устанавливается система аварийного спасения); допустимые перегрузки для них ограничены (обычно не более 3-4,5 единиц). При этом сама ракета-носитель является полностью автоматической системой, выводящей в космическое пространство аппарат с людьми на борту (это могут быть как пилоты, способные осуществлять непосредственное управление аппаратом, так и так называемые «космические туристы»).

История

Первым детально проработанным теоретическим проектом ракеты-носителя был «Lunar Rocket», спроектированный Британским межпланетным обществом в 1939 году. Проект представлял собой попытку разработки ракеты-носителя, способной доставить полезный груз на , основанную исключительно на существующих в 1930-х годах технологиях, то есть был первым проектом космической ракеты, не имевшем фантастических допущений. Ввиду начала Второй мировой войны работы по проекту были прерваны, и существенного влияния на историю космонавтики он не оказал.

Первой в мире настоящей ракетой-носителем, доставившей в 1957 году груз на орбиту, была советская Р-7 («Спутник»). Далее США и ещё несколько стран стали так называемыми «космическими державами», начав использовать собственные ракеты-носители, а три страны (а значительно позже также и четвёртая - Китай) создали РН для пилотируемых полётов.

Ракета-носитель Дельта 2

Самые мощные используемые на данный момент ракеты-носители - это российская РН «Протон-М», американская РН «Дельта-IV Heavy» и европейская РН «Ариан-5» тяжёлого класса, позволяющие выводить на низкую околоземную орбиту (200 км) 21-25 тонн полезного груза, на ГПО - 6-10 тонн и на ГСО - до 3-6 тонн.

Планируемая ракета Ариан 6

В прошлом были созданы (в рамках проектов высадки человека на Луну) и более мощные ракеты-носители сверхтяжёлого класса - такие, как американская РН «Сатурн-5» и советская РН «Н-1», а также, позднее, советская «Энергия», которые в настоящее время не используются. Соизмеримой мощной ракетной системой была американская МТКС «Спейс шаттл», которую можно было рассматривать как РН сверхтяжёлого класса для вывода пилотируемого корабля 100-тонной массы, или как РН всего лишь тяжёлого класса, для вывода на НОО прочей полезной нагрузки (до 20-30 тонн, в зависимости от орбиты). При этом космический корабль-челнок являлся частью (второй ступенью) многоразовой космической системы, которая могла использоваться только при его наличии - в отличие, например, от советского аналога МТКС «Энергия-Буран».

5:02 / 05.05.17
«Космос-3М» (11К65М) - ракета-носитель среднего класса

«Космос-3М» (Индекс ГРАУ — 11К65М) - двухступенчатая одноразовая ракета-носитель космического назначения среднего класса, предназначенная для выведения автоматических космических аппаратов (КА) на эллиптические и круговые околоземные орбиты высотой до 1700 км с наклонениями плоскости орбиты 66°, 74° и 83°. Масса полезной нагрузки до 1500 кг.

История создания

Космос-1 (65С3) Создание ракеты-носителя среднего класса стало необходимым после того, как к тяжёлому (на то время) носителю «Восход» добавилась ракета-носитель лёгкого класса 63С1 (тогда ещё не имевшая названия «Космос»). Разработка носителя, как и в случае с ракетой 63С1, была поручена инженерам ОКБ-586 (сейчас ГКБ «Южное»).

Эскизный проект носителя, получившим внутренний индекс КБ «Южное» 65С3, для вывода малых и средних КА массой от 100 до 1500 кг на круговые (высотой от 200 км до 2000 км) и эллиптические орбиты был разработан к апрелю 1961 года на базе одноступенчатой баллистической ракеты среднего радиуса действия Р-14 (8К65) и утверждён Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 984-425 от 30 октября 1961 года и Комиссией Президиума Совета Министров от 12 июля 1962 года.

ОКБ-586 разрабатывало и выпускало конструкторскую документацию по ракете до осени 1962 года. Затем, в связи с загруженностью работами (это происходило в преддверии Карибского кризиса) по созданию ракет Р-36 и Р-56 и поскольку эта работа несколько выпадала из главного направления деятельности предприятия (создание боевых баллистических ракет), генеральный конструктор ОКБ-586 Михаил Янгель предложил передать производство ракеты 65С3 в ОКБ-10 (сейчас ОАО «Информационные спутниковые системы») под руководством Михаила Решетнёва.

Михаил Янгель / Фото: ruspekh.ru

Михаил Решетнев / Фото: stolitca24.ru

Первые 14 носителей были изготовлены на опытном производстве с участием «Красмашзавода». В 1966 году их изготовление было полностью передано на «Красмашзавод», а с 1971 года производство ракет было передано на ПО «Полет» (город Омск). Всего было совершено 8 запусков ракеты-носителя «Космос», из них один был неудачным. Космос-3 (11К65) Разработка ракетного комплекса третьего поколения велась в два этапа. На первом был создан носитель 11К65 «Космос-3». На втором - 11К65М «Космос-3М».

Конструкторская документация на новое изделие 11К65 была выпущена ОКБ-10 в 1962 году. Лётно-конструкторские испытания были начаты 18 августа 1964 года с пусковой установки № 15 площадки № 41 5-го НИИП (Байконур) с приспособленного старта (разработчик - КБ НКМЗ). Экспериментальная отработка и изготовление 10 летных ракет, получивших индекс 11К65 (РН «Космос-3») проводились совместно с ОКБ-10 при головной роли ОКБ-586. В рамках проекта 11К65 двигатель 8Д514 для ракеты Р-14 был модифицирован и получил индекс 11Д614 . Производство двигателя 11Д614 осуществлялось на заводе «Южмаш» (г. Днепропетровск, Украина). На второй ступени носителя был установлен многофункциональный ЖРД 11Д47 разработки ОКБ-2, отработанный на «Красмаше».

Общий вид двигателей первой ступени / Фото: megaobuchalka.ru

Общий вид двигателя второй ступени / Фото: megaobuchalka.ru

Трансформация боевой ракеты в ракету-носитель была осуществлена путём установки на частично доработанную первую ступень вновь разработанной второй ступени. Ступени соединяются последовательно через цилиндрический переходный отсек. Топливный отсек II ступени - единый с промежуточным днищем, разделяющим его на полости «Окислитель» и «Горючее». Двигатель II ступени крепится непосредственно к нижнему коническому днищу топливного отсека. Приборный отсек размещается над топливным отсеком. На него опираются рама для полезного груза и головной обтекатель, сбрасываемый на высоте 75 км.

Подготовка и пуск РН типа «Космос» / Фото: www.kap-yar.ru

Инженеры ОКБ-10 впервые в СССР предложили оригинальное техническое решение, позволяющее запускать спутники на круговые орбиты путём введения «пунктирного» участка стабилизированного полета. Для реализации идеи была принята двухимпульсная схема включения маршевого двигателя второй ступени: первый импульс формирует эллиптическую траекторию, в апогее которой вторым включением аппарат переводится на круговую орбиту.

Схема двухкомпонентного ЖРД 1 - магистраль горючего 2 - магистраль окислителя 3 - насос горючего 4 - насос окислителя 5 - турбина 6 - газогенератор 7 - клапан газогенератора (горючее) 8 - клапан газогенератора (окислитель) 9 - главный клапан горючего 10 - главный клапан окислителя 11 - выхлоп турбины 12 - форсуночная головка 13 - камера сгорания 14 - сопло / Изображение: ru.wikipedia.org

Трёхрежимный двигатель (два включения на номинальной тяге и работа в дроссельном режиме) 11Д49 был разработан в ОКБ-2 (ныне МКБ «Факел»), а изготавливали его на «Красмаше», который выпускал ЖРД вплоть до 1992 года. В ОКБ-10 разработали систему малой тяги, обеспечившую стабилизированный полет между двумя включениями маршевого ЖРД. Топливо для этой системы располагалось в двух специальных баках, подвешенных на внешней поверхности основного бака второй ступени.

Порядок работы двигателя II ступени выглядел так:

1. Основной. На этом режиме двигатель в полете может работать дважды. При выведении ИСЗ на высокую круговую орбиту первое включение двигателя формирует траекторию промежуточной орбиты в апогее. Второе включение двигателя переводит вторую ступень ракеты с ИСЗ на круговую орбиту.
2. Режим работы рулевых камер. Используется для стабилизации полета ракеты до, во время и после работы двигателя на первом режиме.
3. Режим малой тяги. Используется для ориентации ракеты и создания незначительных ускорений, обеспечивающих возможность повторного запуска двигателя на основной режим.

В системе управления РН впервые применены электронные счетно-решающие приборы, обеспечивающие более точное выведение космического аппарата на заданные орбиты (~40 км - по высоте, ~30 с - по периоду обращения). РН могла выводить на орбиту одновременно до восьми КА.

Основные ТТХ ЖРД ракеты «Космос-3М»

Параметры	ДУ первой ступени	ДУ второй ступени
Название	РД-216 (11Д614)	11Д49()
Тип и число турбонасосных агрегатов (ТНА)	Четырехкамерный (два двухкамерных блока) с двумя ТНА	Однокамерный с одним ТНА
Тяга, кН:
на уровне моря	1485.6	–
в пустоте	1744.6	157.3* + 4 х (1.4–1.8**)
Удельный импульс, сек:
на уровне моря	1485.6	–
в пустоте	291	303
Давление в камере сгорания, атм	75	102
Сухая масса двигателя, кг	662	225
Время работы в составе ступени, с	130	350*

Примечание: * основная камера сгорания; ** рулевые сопла.

Всего с 1966 по 1968 было осуществлено 4 запуска, из них половина неудачны.

Космос-3М (11К65М)

Параллельно с 11К65 на ПО «Полет» (г. Омск) велась разработка конструкторской документации на модернизированный вариант носителя. Ракета получила индекс 11К65М («Космос-3М»). 15 мая 1967 года РН 11К65М, успешно запущенная с ПУ № 2 площадки № 132 53-го НИИП (Плесецк), вывела на орбиту ИСЗ «Космос-158». В 1968 году документация и право на авторское сопровождение производства ракеты 11К65М были переданы в ПО «Полет», которое немедленно приступило к серийному выпуску ракеты. Штатная эксплуатация осуществлялась с 1970 года с космодрома Плесецк.

Старт 26 января 1973 года с ПУ № 1 площадки № 107 стал первым запуском ракеты 11К65М с космодрома Капустин Яр, где был сооружён стационарный старт с подвижными башнями обслуживания разработки КБТМ (СК «Восход»). Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР № 949-321 от 30 декабря 1971 года ракета-носитель 11К65М была принята на вооружение в составе космического комплекса специального назначения «Восход». В 1972 г. разработка 11К65М была отмечена Государственной премией СССР в области науки и техники.

Конструктивная схема ракеты «Космос-3М» / Изображение: www.plesetzk.ru

«Космос-3М» (индекс 11К65М) является одной из наиболее часто используемых ракет-носителей для запуска российских военных спутников. Эта универсальная жидкостная ракета лёгкого класса предназначена для выведения автоматических космических аппаратов различного назначения массой до 1500 кг на круговые, эллиптические и солнечно-синхронные орбиты высотой до 1700 км. Длина ракеты 32,4 метра, диаметр - 2,5 метра, стартовая масса - 109 000 кг. РН «Космос-3М» состоит из последовательно расположенных первой и второй ступеней, соединенных между собой разрывными болтами. На второй ступени устанавливается головной обтекатель, под которым размещается КА.

РН «Космос-3М» / Изображение: megaobuchalka.ru

Первая ступень РН «Космос-3М» / Изображение: megaobuchalka.ru

Первая ступень состоит из хвостового отсека, силового кольца, бака горючего, приборного отсека, бака окислителя и переходного отсека.

Хвостовой отсек служит для размещения двигателя первой ступени, агрегатов системы топливоподачи, а также для восприятия нагрузок на старте и в полете. Отсек представляет собой коническую тонкостенную оболочку, подкрепленную продольным и поперечным силовыми наборами. Хвостовой отсек негерметичен. На нем закрепляются четыре стартовые опоры, с помощью которых РН устанавливается на пусковом устройстве, и четыре неподвижных аэродинамических стабилизатора.

Общий вид хвостового отсека первой ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

Общий вид топливного отсека первой ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

На каждом опорном кронштейне шарнирно закрепляется поворотный газоструйный руль, используемый для управления РН в полете. На корпусе хвостового отсека имеется три пояса эксплуатационных и технологических люков, закрываемых съемными крышками.

К хвостовому отсеку, верхней его части, с помощью болтов крепится силовое кольцо, предназначенное для равномерного распределения по периметру и передачи на тонкостенный корпус РН силы тяги двигателя.

Обслуживание ДУ первой ступени / Фото: Фото: www.kap-yar.ru

Баки горючего и окислителя предназначены для размещения в них потребного количества компонентов топлива. Оба бака выполнены по несущей схеме и состоят из прессованных панелей и двух штампованных днищ сферической формы. В качестве материала для всех баковых отсеков используется алюминиево-магниевый сплав.

Общий вид приборного отсека первой ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

Общий вид переходного отсека первой ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

Между баками горючего и окислителя первой ступени размещается приборный отсек, в котором расположены приборы систем управления и измерений, необходимые при работе систем первой ступени. Приборный отсек представляет собой цилиндрический отсек клепаной конструкции с внутренним силовым набором. Для доступа к приборам, размещенным на приборной раме внутри отсека, на обечайке приборного отсека имеется четыре люка, закрываемых съемными крышками. Снаружи приборного отсека устанавливаются два пороховых двигателя, обеспечивающих торможение первой ступени РН при ее отделении. Приборный отсек через силовые шпангоуты скрепляется болтами с замыкающими шпангоутами баков горючего и окислителя.

К верхнему шпангоуту бака окислителя болтами крепится переходной отсек, предназначенный для размещения в нем двигателя второй ступени и стыковки ступеней. Он представляет собой отсек клепаной конструкции с внутренним силовым набором. На отсеке имеется два пояса люков: верхние - для доступа к агрегатам двигателя и нижние - для выхода газов из рулевых сопел двигателя второй ступени в момент их запуска до разделения ступеней.

По всей длине корпуса первой ступени (за исключением хвостового отсека) между плоскостями стабилизации III и IV проходит специальный желоб, в котором проложены кабели бортовой сети и трубопроводы пневмосистемы. К верхнему шпангоуту переходного отсека первой ступени четырьмя пироболтами крепится вторая ступень РН.

Корпус второй ступени состоит из хвостового, топливного и приборного отсеков и рамы для крепления КА. Снаружи корпуса установлены подвесные баки системы малой тяги.

Общий вид второй ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

Общий вид ТО второй ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

Хвостовой отсек предназначен для стыковки ступеней, размещения рулевых сопел с питающими трубопроводами и рулевыми машинами. Он представляет собой цилиндрический отсек клепаной конструкции. Для доступа к рулевым машинкам на хвостовом отсеке имеются четыре люка, закрываемые крышками.

Общий вид хвостового отсека второй ступени / Изображение: megaobuchalka.ru

Топливный отсек второй ступени выполнен по несущей схеме и представляет собой сварной цилиндрический отсек с тремя днищами. Промежуточным сферическим днищем отсек разделен на две полости: верхняя - полость окислителя и нижняя - полость горючего. Нижнее днище топливного отсека выполнено коническим и заканчивается усиленным фланцем, к которому на шпильках крепится маршевый двигатель. Обечайка, днища и шпангоуты топливного отсека выполнены из алюминиево-магниевого сплава.

Приборный отсек служит для размещения рамы, на верхний пояс которой устанавливается КА, а на боковые стержни устанавливаются приборы систем управления и измерений. На верхний шпангоут приборного отсека крепится головной обтекатель.

Общий вид приборного отсека РН / Фото: megaobuchalka.ru

Баки системы малой тяги (подвесные баки) являются емкостями компонентов топлива, необходимого для работы системы малой тяги (СМТ) на переходном участке траектории, а также для работы двигателя второй ступени при его повторном включении. Баки расположены под углом 45° к плоскостям стабилизации I-IV и II-III и включают два комплекта. Каждый комплект состоит из бака окислителя и бака горючего, соединенных между собой переходником.

РН «Космос-3М» (наименование «Космос-3М» впервые было заявлено в апреле 1994 года) - на сегодняшний день единственная из всех ракет семейства «Космос», которая в настоящее время используется для запусков космических аппаратов. Последний пуск ракеты «Космос-3М» состоялся 21 июля 2009 года, когда ракета вывела на орбиту малый космический аппарат «Стерх». Производство ракет-носителей «Космос-3М», работающих на ядовитом топливе, в России было прекращено. Планируется, что запас этих носителей, который составляет около десяти единиц, будет использован до 2012 года.

Подготовка к пуску РН типа «Космос» / Фото: www.kap-yar.ru

До сегодняшнего дня осуществлено более 420 пусков РН «Космос-3М». Из них 397 были успешными, 5 - частично успешными, 4 аварийных пуска с выведением КА на орбиту и 18 аварийных пусков. Запущено более 400 космических аппаратов различного назначения: серии «Надежда», международной системы спасения «КОСПАС-САРСАТ», геодезических, навигационно-связных и других КА военного назначения, индийских спутников Aryabhata, Bhaskara и Bhaskara 2, французского КА Signe-3, шведских Astrid и Astrid 2, американских FAISat и FAISat-2V, мексиканского Unamsat-2, итальянских MegSat-0 и MITA, германских Tubsat B, Abrixas и CHAMP, британского SNAP-1, китайского Tsing Hua 1.

Подготовка к пуску РН типа «Космос» / Фото: www.kap-yar.ru

В 1995 г. ракета "Космос-3М" участвовала в международном конкурсе на легкий носитель Med-Lite для NASA. По оценке американских специалистов, которые провели сравнительный анализ 18 типов ракет легкого класса, созданных в разных странах, «Космос-3М» был признан одним из самых совершенных. Маркетинг носителя на западном рынке ведут совместное предприятие Cosmos International GmbH (при участии германской фирмы OHB-Systems) и российское предприятие «Пусковые услуги». Производство носителя осуществляется (в низком темпе) в ПО «Полет» (г.Омск). В настоящее время конструкторы предприятия ведут разработку перспективного варианта 11К65МУ «Космос-3МУ» («Взлет»), оснащенного новой системой управления.

Ракета-носитель «Космос-3М» производится на ФГУП ПО «Полет» с 1968 года. С тех пор и до настоящего времени зарекомендовала себя в качестве самой надежной ракеты в своем классе. Коэффициент надежности составляет 0,97.

Подготовка к пуску РН типа «Космос» в МИК космодрома «Плесецк» / Фото: www.kap-yar.ru

РН «Космос-3М» обеспечивает одиночное и групповое выведение космических аппаратов на эллиптические и круговые орбиты высотой от 250 до 1700 км, при этом масса выводимой полезной нагрузки может составлять от 500 кг (высота орбиты 1700 км) до 1500 (высота орбиты 250 км).

С начала 1970-х годов произведено более 750 успешных пусков РН «Космос-3М». По программам международного сотрудничества произведены запуски более 25 космических аппаратов.

Подготовка РН «Космос-3М» к пуску с КА / Фото: www.khrunichev.ru

Космические программы с участием РН «Космос-3М»:

• отечественные программы: запуски КА систем "Парус", "Цикада", "Коспас-Сарсат" и др.
• программы международного сотрудничества : "Интеркосмос" - "Ariabhata", "Bhaskara-1", "Bhaskara-2", "Signe-3"

Коммерческие запуски иностранных КА:

• 1995 год - FAISAT (США), ASTRID-1 (Швеция)
• 1996 год - UNAMSAT (Мексика)
• 1997 год - FAISAT-2V (США)
• 1998 год - ASTRID-2 (Швеция)
• 1999 год - ABRIXAS (Германия), MEGSAT (Италия)
• 2000 год - SNAP-1 (Великобритания), TSINGHUA-1 (Китай)
• 2000 год - CHAMP, BIRD-RUBIN (Германия), MITA (Италия)()
• 2006 год – SAR-Lupe (Германия)

В последние годы проведены работы по расширению возможностей РН:

• обеспечена возможность попутного запуска одного или двух малых КА, размещаемых на основном КА
• обеспечена возможность группового запуска нескольких малых КА, размещаемых на специальном адаптере, оснащенном поворотными платформами и системами отделения
• создан и успешно прошел летные испытания головной обтекатель РН с увеличенной зоной полезной нагрузки.

Последние запуски

• 11 сентября 2007 года состоялся пуск РН «Космос-3М», доставившей на орбиту российский военный спутник «Космос-2429».
• 27 марта 2008 года в 20:15 по московскому времени с космодрома Плесецк силами Космических войск и представителей ракетно-космической промышленности России произведён пуск ракеты-носителя «Космос-3М» с выводом на орбиту космического аппарата «SAR-Lupe».
• 27 апреля 2010 года в 05:05 по московскому времени с космодрома Плесецк состоялся пуск РН «Космос-3М», доставившей на орбиту российский военный спутник «Космос-2463».

Последний срок пуска РН «Космос-3М» - 2013 год, после чего две оставшиеся РН были утилизированы.

Память

• Ракета-носитель «Космос» установлена на пьедестал:
• в Омске как монумент в честь 70-летия основания ПО "Полет"
• в Красноярске на площади Котельникова перед зданием Сибирского государственного аэрокосмического университета
• в Ленинградской области в учебном центре Военно-космической академии имени А. Ф. Можайского

Ракета-носитель "Космос-3М": 1 - обтекатель головной; 2 - отсек 2-й ступени, приборный; 3 - отсек 2-й ступени, топливный; 4 - блоки навесных баков; 5 - отсек 2-й ступени, хвостовой; 6 - переходник; 7 - РДТТ тормозной системы разделения ступеней; 8 - бак окислителя; 9 - отсек приборный; 10 - бак топлива; 11 - отсек хвостовой; 12 - стабилизатор; 13 - опора стартовая; 14 - ЖРД 1-й ступени. IV - швы заклепочные (заклепки с полусферической головкой); V - швы заклепочные (заклепки с потайной головкой); VI - швы сварные, сплошные; VII - швы сварные, точечные. / Изображение: lavandamd.ru

Тактико-технические характеристики Космос-3М

Количество ступеней	2
Размеры, м:	длина - 32,4; диаметр - 2,4
Стартовая масса, кг	109000
История запусков
Состояние	снята с эксплуатации
Места запуска:	Плесецк; Капустин Яр
Число запусков	440
Успешных	420
Неудачных	20
Первый запуск	15 мая 1967
Первая ступень - Р-14У
Маршевый двигатель	РД-216 (11Д614)
Тяга на уровне моря, кН	1485,6
Удельный импульс на уровне моря, с	291
Время работы, с	130
Горючее	НДМГ
Окислитель	АК-27И
Вторая ступень
Маршевый двигатель	11Д49
Тяга, кН	157,3
Удельный импульс, с	303
Время работы, с	350
Горючее Мegaobuchalka.ru, публикация «Конструктивное исполнение РН «Космос-3М»». 7. Материалы сайта издания «Военная техника. Вооружение России и мира», публикация ««Космос-3М» (11К65М) - ракета-носитель среднего класса». 8. Материалы сайта пресс-службы ГКНПЦ им. М.В. Хруничева.

На сегодняшний день Российская Федерация обладает самой мощной в мире космической отраслью. Россия является безоговорочным лидером в области пилотируемой космонавтики и к тому же обладает паритетом с США в вопросах космической навигации. Некоторые отставания нашей страны имеются лишь в исследованиях далеких межпланетных пространств, а также в разработках по дистанционному зондированию Земли.

История

Космическая ракета впервые была задумана российскими учеными Циолковским и Мещерским. Они же в 1897-1903 годах создали теорию ее полета. Намного позже данное направление стали осваивать зарубежные ученые. Это были немцы фон Браун и Оберт, а также американец Годдард. В мирное межвоенное время вопросами реактивного движения, а также создания для этой цели твердотопливных и жидкостных двигателей занимались лишь три страны в мире. Это были Россия, США и Германия.

Уже к 40-м годам 20 века наша страна могла гордиться успехами, достигнутыми в вопросах создания твердотопливных двигателей. Это позволило во время Второй мировой войны использовать такое грозное оружие, как "Катюши". Что касается создания больших ракет, оснащенных жидкостными двигателями, то здесь лидером была Германия. Именно в этой стране на вооружение приняли "Фау-2". Это первые баллистические ракеты, имеющие малую дальность. В период Второй мировой войны "Фау-2" использовали для бомбардировок Англии.

После победы СССР над гитлеровской Германией основная команда Вернера фон Брауна под его непосредственным руководством развернула свою деятельность в США. При этом они забрали с собой из поверженной страны все разработанные ранее чертежи и расчеты, на основании которых должна была быть построена космическая ракета. Только мизерная часть команды немецких инженеров и ученых продолжила свою работу в СССР вплоть до середины 50-х годов 20 века. В их распоряжении были отдельные части технологического оборудования и ракет без каких-либо расчетов и чертежей.

В дальнейшем как в США, так и в СССР были воспроизведены ракеты "Фау-2" (у нас это Р-1), что и предопределило развитие ракетостроения, направленного на увеличение дальности полета.

Теория Циолковского

Этого великого русского ученого-самоучку и выдающегося изобретателя считают отцом космонавтики. Им еще в 1883 году был написана историческая рукопись "Свободное пространство". В этом труде Циолковский впервые высказал мысль о том, что перемещение между планетами возможно, и нужен для этого специальный который называется "космическая ракета". Сама теория реактивного прибора была обоснована им в 1903 г. Она содержалась в труде под названием "Исследование мирового пространства". Здесь автор приводил доказательства того, что космическая ракета является тем аппаратом, с помощью которого можно покинуть пределы земной атмосферы. Эта теория явилась настоящей революцией в научной сфере. Ведь о полете на Марс, Луну и на другие планеты человечество мечтало давно. Однако ученые мужи так и не смогли определить, каким образом должен быть устроен летательный аппарат, который будет перемещаться в абсолютно пустом пространстве без опоры, способной дать ему ускорение. Данная задача была решена Циолковским, который предложил использование для этой цели Только с помощью такого механизма можно было покорить космос.

Принцип действия

Космические ракеты России, США и других стран до настоящего времени выходят на орбиту Земли при помощи ракетных двигателей, предложенных в свое время Циолковским. В этих системах происходит преобразование химической энергии топлива в кинетическую, которой обладает выбрасываемая из сопла струя. Особый процесс происходит в камерах сгорания таких двигателей. В них в результате реакции окислителя и горючего выделяется теплота. При этом продукты сгорания расширяются, нагреваются, разгоняются в сопле и выбрасываются с огромной скоростью. Ракета при этом движется благодаря закону сохранения импульса. Она получает ускорение, которое направлено в противоположную сторону.

На сегодняшний день существуют такие проекты двигателей, как космические лифты, и т. д. Однако на практике они не применяются, так как пока еще находятся в разработке.

Первый космический аппарат

Ракета Циолковского, предложенная ученым, представляла собой металлическую камеру продолговатой формы. Внешне она была похожа на аэростат или дирижабль. Переднее, головное пространство ракеты предназначалось для пассажиров. Здесь же были установлены приборы управления, а также хранились поглотители углекислоты и запасы кислорода. В отсеке для пассажиров предусматривалось освещение. Во второй, основной части ракеты Циолковский расположил горючие вещества. При их смешении происходило образование взрывчатой массы. Она зажигалась в отведенном ей месте в самом центре ракеты и выбрасывалась из расширяющейся трубы с огромной скоростью в виде горячих газов.

В течение долгого времени имя Циолковского было малоизвестно не только за рубежом, но и в России. Многие считали его мечтателем-идеалистом и чудаком-фантазером. Истинную оценку труды этого великого ученого получили только с приходом советской власти.

Создание ракетного комплекса в СССР

Значительные шаги в освоении межпланетного пространства были сделаны после окончания Второй мировой войны. Это было время, когда США, являясь единственной атомной державой, стали оказывать на нашу страну политическое давление. Первоначальной задачей, которая ставилась перед нашими учеными, было наращивание военной мощи России. Для достойного отпора в условиях развязанной в эти годы холодной войны необходимо было создать атомную, а затем и Вторая, не менее сложная задача, состояла в доставке созданного оружия до цели. Для этого и требовались боевые ракеты. С целью создания данной техники уже в 1946 г. правительством были назначены главные конструкторы гироскопических приборов, реактивных двигателей, систем управления и т. д. Ответственным за увязку в единое целое всех систем стал С.П. Королев.

Уже в 1948 г. первая из разработанных в СССР баллистических ракет прошла успешные испытания. Аналогичные полеты в США были осуществлены на несколько лет позже.

Запуск искусственного спутника

Кроме наращивания военного потенциала правительство СССР ставило перед собой задачу освоения космического пространства. Работы в этом направлении велись многими учеными и конструкторами. Еще до того как в воздух поднялась ракета межконтинентальной дальности, разработчикам подобной техники стало понятно, что, сократив полезный груз летательного аппарата, можно было добиться скорости, превышающей космическую. Этот факт говорил о вероятности вывода на земную орбиту искусственного спутника. Данное эпохальное событие произошло 4.10.1957 г. Оно стало началом новой вехи в освоении космического пространства.

Работа по освоению безвоздушного околоземного пространства потребовала огромных усилий со стороны многочисленных коллективов конструкторов, ученых и рабочих. Создатели космических ракет должны были разработать программу вывода летательного аппарата на орбиту, отладить работу наземной службы и т. д.

Перед конструкторами стояла сложная задача. Необходимо было увеличить массу ракеты и сделать возможным достижение ею второй Именно поэтому в 1958-1959 годах в нашей стране был разработан трехступенчатый вариант реактивного двигателя. С его изобретением стало возможным производить первые космические ракеты, в которых на орбиту мог подняться человек. Трехступенчатые двигатели открыли и возможность полета на Луну.

Далее ракеты-носители все более и более усовершенствовались. Так, в 1961 г. была создана четырехступенчатая модель реактивного двигателя. С ним ракета могла достичь не только Луны, но и добраться до Марса или Венеры.

Первый пилотируемый полет

Старт космической ракеты с человеком на борту впервые состоялся 12.04.1961 г. От поверхности Земли оторвался корабль «Восток», пилотируемый Юрием Гагариным. Это событие явилось эпохальным для человечества. В апреле 1961 г. получило свое новое развитие. Переход к пилотируемым полетам потребовал от конструкторов создания таких летательных аппаратов, которые могли бы возвращаться на Землю, безопасно преодолевая слои атмосферы. Кроме того, на космической ракете должна была быть предусмотрена система жизнеобеспечения человека, включающая регенерацию воздуха, питание и многое другое. Все эти задачи были успешно решены.

Дальнейшее освоение космоса

Ракеты типа «Восток» еще долгое время способствовали удержанию ведущей роли СССР в сфере исследования околоземного безвоздушного пространства. Их использование продолжается и до настоящего времени. Вплоть до 1964 года летательные аппараты «Восток» превосходили все существующие аналоги по своей грузоподъемности.

Несколько позже в нашей стране и в США были созданы более мощные носители. Название космических ракет такого типа, сконструированных в нашей стране, - «Протон-М». Американский подобный аппарат - «Дельта-IV». В Европе была сконструирована ракета-носитель «Ариан-5», принадлежащая к тяжелому типу. Все эти летательные аппараты позволяют выводить 21-25 тонн груза на высоту в 200 км, где располагается низкая околоземная орбита.

Новые разработки

В рамках проекта полета человека на Луну были созданы РН, принадлежащие к сверхтяжелому классу. Это такие космические ракеты США, как «Сатурн-5», а также советская Н-1. Позднее в СССР была создана сверхтяжелая ракета «Энергия», которую в настоящее время не используют. Мощным американским РН стал «Спейс шаттл». Эта ракета позволяла выводить на орбиту космические корабли массой в 100 тонн.

Производители летательных аппаратов

Космические ракеты проектировались и создавались в ОКБ-1 (Особом конструкторском бюро), ЦКБЭМ (Центральном конструкторском бюро экспериментального машиностроения), а также в НПО (Научно-производственном объединении) «Энергия». Именно здесь увидели свет отечественные баллистические ракеты всех типов. Отсюда вышли и одиннадцать стратегических комплексов, которые взяла на вооружение наша армия. Усилиями работников данных предприятий была создана и Р-7 - первая космическая ракета, которая считается самой надежной в мире и в настоящее время. С середины прошлого века на этих производствах инициировались и велись работы по всем направлениям, касающимся развития космонавтики. С 1994 г. предприятие получило новое название, став ОАО РКК «Энергия».

Сегодняшний день производителя космических ракет

РКК «Энергия» им. С.П. Королева является стратегическим предприятием России. Оно играет ведущую роль в разработке и производстве пилотируемых космических систем. Большое внимание на предприятии уделяется вопросам создания новейших технологий. Здесь разрабатываются специализированные автоматические космические системы, а также РН для вывода на орбиту летательных аппаратов. Кроме того, РКК «Энергия» активно внедряет наукоемкие технологии для производства продукции, не относящейся к освоению безвоздушного пространства.

В составе этого предприятия, помимо головного конструкторского бюро, находятся:

ЗАО «Завод экспериментального машиностроения».

ЗАО «ПО «Космос».

ЗАО «Волжское КБ».

Филиал «Байконур».

Самыми перспективными программами предприятия являются:

Вопросы дальнейшего освоения космоса и создания пилотируемой транспортной космической системы новейшего поколения;

Разработка пилотируемых летательных аппаратов, которые способны освоить межпланетные пространства;

Конструирование и создание энергетических и телекоммуникационных космических систем с использованием специальных малогабаритных рефлекторов и антенн.

Ракета - летательный аппарат, двигающийся в пространстве за счёт действия реактивной тяги, возникающей при отбросе ракетой части собственной массы (рабочего; тела). Полёт ракеты не требует обязательного наличия окружающей воздушной или газовой среды и возможен не только в атмосфере, но и в вакууме. Словом обозначают широкий спектр летающих устройств от праздничной петарды до космической ракеты-носителя .

Обычно научные ракеты оснащают приборами для измерения атмосферного давления, магнитного поля, космического излучения и состава воздуха, а также оборудованием для передачи результатов измерения по радио на землю. Существуют модели ракет, где приборы с полученными в ходе подъёма данными опускаются на землю с помощью парашютов.

Ракетные метеорологические исследования предшествовали спутниковым, поэтому на первых метеоспутниках стояли те же приборы, что и на метеорологических ракетах. В первый раз ракета была запущена с целью изучить параметры воздушной среды 11 апреля 1937, но регулярные ракетные запуски начались с 1950-х годов, когда были созданы серии специализированных научных ракет. В Советском Союзе это были метеорологические ракеты МР-1, М-100, МР-12, ММР-06 и геофизические типа «Вертикаль». В современной России в сентябре 2007-го использовались ракеты М-100Б. За пределами России применялись ракеты «Аэроби», «Black Brant», «Skylark».

Космонавтика

Создателем космонавтики , как науки, считается Герман Оберт впервые доказавший физическую возможность человеческого организма выносить возникающие при запуске ракеты перегрузки, а также состояние невесомости. Высокая скорость истечения продуктов сгорания топлива (часто большая, чем М10), позволяет использовать ракеты в областях, где требуются сверхбольшие скорости движения, например, для вывода космических аппаратов на орбиту Земли (см. Первая космическая скорость). Максимальная скорость, которая может быть достигнута при помощи ракеты , рассчитывается по формуле Циолковского, описывающей приращение скорости, как произведение скорости истечения на натуральный логарифм отношения начальной и конечной массы аппарата.

Ракета является единственным транспортным средством способным вывести космический аппарат в космос. Альтернативные способы поднимать космические аппараты на орбиту, такие как «космический лифт», пока что находятся на стадии проектирования.

В космосе наиболее ярко проявляется основная особенность ракеты - отсутствие потребности в окружающей среде или внешних силах для своего перемещения. Эта особенность, однако, требует того, чтобы все компоненты, необходимые для создания реактивной силы находились на борту самой ракеты . Так для ракет , использующих в качестве топлива такие плотные компоненты, как жидкий кислород и керосин отношение веса топлива к весу конструкции достигает 20/1. Для ракет, работающих на кислороде и водороде, это соотношение меньше - около 10/1. Массовые характеристики ракеты очень сильно зависят от типа используемого ракетного двигателя и закладываемых пределов надёжности конструкции.

За счёт уменьшения общего веса конструкции и выгорания топлива ускорение составной ракеты с течением времени увеличивается. Оно может немного снижаться лишь в момент сбрасывания отработавших ступеней и начала работы двигателей следующей ступени. Подобные многоступенчатые ракеты, предназначенные для запуска космических аппаратов, называют ракеты-носители.

Используемые для нужд космонавтики ракеты называются ракетами-носителями, так как они несут на себе полезную нагрузку. Чаще всего в качестве ракет-носителей используются многоступенчатые баллистические ракеты . Старт ракеты-носителя происходит с Земли, или, в случае долгого полёта, с орбиты искусственного спутника Земли.

В настоящее время космическими агентствами разных стран используются ракеты-носители Атлас V, Ариан 5, Протон, Дельта-4, Союз-2 и многие другие.

Силы действующие на ракету в полёте

Наука, исследующая силы действующие на ракеты или другие космические аппараты, называется астродинамикой.

Основные силы действующие на ракету в полёте:
1. Тяга двигателя
2. Притяжение небесного тела
3. При движении в атмосфере - лобовое сопротивление.
4. Подъёмная сила. Обычно мала, но значительна для ракетопланов.

Литература

1. Ракета // Космонавтика: Маленькая энциклопедия; Главный редактор В. П. Глушко. 2-е издание, дополнительное - Москва: «Советская энциклопедия», 1970 - C. 372
2. Википедия