7. Возможности ракеты-носителя «космос-3м» по запуску космических аппаратов различного назначения

Использование РН «Космос-3М» в качестве средства выведения предоставляет Заказчику возможность реализации различных вариантов запуска полезных грузов в космос как на околоземные орбиты, так и на суборбитальные траектории, в том числе и с возвращением полезного груза на Землю.

РН «Космос-3М» обеспечивает в широком диапазоне параметров орбит выведение одиночных КА массой от 250 кг до 1400 кг. Это основная стратегия запуска КА с помощью данной РН. В последнее время имеется спрос на РН «Космос-3М» со стороны иностранных заказчиков.

Запуски иностранных КА с помощью РН «Космос-3М» начались в 70-х годах. По программе международного сотрудничества были запущены индийские КА «Aryabhata», «Bhaskara-1», «Bhaskara-2», французский КА «Signe-3».

В настоящее время со стороны зарубежных производителей космической техники имеется тенденция устойчивого спроса на надежное и сравнительно дешевое средство выведения КА, каким является РН «Космос-3М». С помощью РН "Космос-3М" за последние годы успешно запущены следующие КА: «Faisat», «Faisat-2V» (США), «Astrid», «Astrid-2» (Швеция), «Unamsat-B» (Мексика); «Tsinqhua-1» (Китай), «Snap-1» (Соединенное королевство), «Megsat», «Mita» (Италия), «Abrixas», «Champ» (Германия).

ПО "Полет" ведет дальнейшие контрактные проработки по расширению взаимодействия с зарубежными заказчиками в части поставок РН «Космос-3М».

При запуске коммерческих КА на РН «Космос-3М» были реализованы новые требования к средствам выведения, среди которых необходимо выделить следующие:

• запуск КА на солнечно-синхронные орбиты (ССО) с космодрома «Плесецк»;

• групповое выведения малых, мини и микро КА;

• обеспечение заданных температурно-влажностных режимов на всех этапах эксплуатации;

• обеспечение заданных параметров собственной внешней атмосферы, исключающих воздействие внешней окружающей среды на оптико-электронные системы КА на всех этапах запуска;

• снижение термосилового воздействия набегающего потока на КА;

• снижения напряженности электрического поля в зоне расположения КА;

• обеспечение заданных циклограмм отделения КА.

Основным принципом адаптации РН к коммерческим КА является сохранение стабильных требований к основным системам РН «Космос-3М» (двигательным установкам, системам управления и измерений); реализация предъявляемых требований со стороны КА за счет разработки и внедрения проектно-конструкторских мероприятий по РН, совершенствование технологии ее изготовления и эксплуатации. Основной комплекс таких мероприятий, подтвержденных опытом коммерческих запусков КА, следующий.

1. На космодроме «Плесецк» освоена новая трасса, позволяющая осуществлять при помощи РН «Космос –3М» запуски КА на ССО; проведен успешный групповой запуск трех КА на ССО.

2. Освоена и апробирована уникальная технология обеспечения высокой степени чистоты пространства под обтекателем при запусках КА с оптико-электронной аппаратурой, включающая следующие технологии:

• изготовления, испытаний и очистки обтекателя и РН на заводе-изготовителе (рис.7.1);

Рис.7.1. Очистка головного обтекателя

• транспортировки обтекателя со второй ступенью РН на технический комплекс;

• очистки РН и помещений технического комплекса;

• стыковки КА с РН и обтекателя с РН с использованием «чистой» палатки (рис.7.2);

Рис.7.2. Общий вид обтекателя, состыкованный с «чистой» палаткой

• термостатирования пространства под обтекателем с использованием фильтров тонкой очистки термостатирующего воздуха;

• продувок пространства под обтекателем на техническом и стартовом комплексах (рис.7.2).

3. Коммерческие запуски зарубежных КА на РН «Космос-3М» проводятся как целевые, так и попутные.

4. Накоплен опыт адаптации к РН неотделяемых от РН попутных нагрузок, размещаемых в хвостовом отсеке РН или на специальном адаптере. В качестве неотделяемых от второй ступени РН попутных нагрузок выступают действующие имитаторы КА и их элементы, элементы спутниковой системы связи, научная аппаратура и т.д.

5. Для попутных запусков КА разработаны и используются различные компоновочные схемы блока полезной нагрузки:

• последовательная схема с установкой попутного КА на основной КА (рис.7.3, 7.4).

Рисунок 7.3. Установка попутных КА «Tsinqhua-1» и «Snap-1»

Рисунок 7.4. Установка попутного КА «Faisat-2V»

• параллельная схема с установкой КА параллельно основному КА при помощи специально разработанной платформы, монтируемой на раме полезной нагрузки РН (рис. 7.5);

Рисунок 7.5. Установка основного КА «Abrixas» и попутного КА «Megsat»

• параллельная схема с установкой попутного и основного КА на специально разработанный неотделяемый от ракеты-носителя адаптер (рис. 7.6).

Рисунок 7.6. Установка КА «Mita», КА «Champ» и измерительного блока «Берд-Рубин» с использованием адаптера

6. Для групповых и попутных запусков КА разработаны и успешно используются различные компоновочные и конструктивные схемы адаптеров с системами отделения КА:

• для группового выведения КА с реализацией торцевого крепления КА и разворота их перед отделением (рис. 7.7-а).

• для группового выведения КА с реализацией бокового крепления КА без разворота их перед отделением (рис. 7.7-б, в);

• для попутного запуска КА с разворотом КА перед отделением и без него (рис. 7.8).

а

б

в

Рисунок 7.7. Адаптеры для группового выведения КА с торцевым (а) и боковым (б, в) креплением КА

Рисунок 7.8. Общий вид адаптера для установки попутного запуска КА на основной КА с системой разворота и отделения

Для обеспечения сборки пакета КА на адаптере разработана оригинальная конструкция кантователя, подтвердившая свою эффективность при подготовке к запуску КА «Mita», КА «Champ» и измерительного блока «Берд-Рубин»(рис.7.9).

Рис. 7.9. Общий вид кантователя для сборки пакета КА на адаптере

7. Разработаны и реализованы мероприятия по снижению теплового нагружения КА за счет следующих изменений:

• увеличения высоты сброса головного аэродинамического обтекателя;

• снижения излучательной способности головного обтекателя.

8. Разработаны и реализованы мероприятия по снижению напряженности электрического поля в зоне расположения КА путем установки специальных отражательных устройств в местах монтажа антенн телеметрической системы РН (рис. 7.10).

Рис. 7.10. Установка отражательного устройства в приборном отсеке РН

При подготовке запусков коммерческих КА конструкторским бюро «Полет» производится их полная адаптация к РН «Космос-3М», включающая:

• организацию запусков КА;

• разработку специальных адаптеров для КА, имеющих посадочные места, отличающиеся от стыковочных узлов ракеты-носителя;

• разработку систем отделения основных и попутных КА;

• обеспечение электрических и механических связей;

• согласование динамических характеристик КА и РН;

• обеспечение электромагнитной совместимости КА с РН и наземными системами космодрома;

• обеспечение заданных параметров собственной внешней атмосферы РН;

• обеспечение заданных параметров температурно-влажностных режимов и параметров чистоты под головным аэродинамическим обтекателем на всех этапах эксплуатации;

• баллистическое обеспечение пусков ракеты-носителя и измерение навигационных параметров;

• обеспечение полной подготовки РН «Космос-3М» с КА к пуску и др.

Для обеспечения надежности запусков коммерческих КА КБ «Полет» проводит следующие работы:

• разработку и поставку разработчикам КА полномасштабных макетов механического и электрического интерфейсов для отработки стыковочных узлов РН и КА;

• проведение конструкторско-технологических испытаний на полномасштабных макетах для отработки технологии сборки блоков полезной нагрузки и контроля достаточности зазоров с головным обтекателем;

• проведение виброиспытаний сборок с установленными полномасштабными макетами КА для отработки прочности конструкции платформ и адаптеров;

• отработку систем отделения КА и др.

Для наземной отработки КА и их систем в основном используется экспериментальная база ПО «Полет», включающая в себя вибростенды, вакуумные камеры, стенды для отработки систем отделения, систем раскрытия панелей солнечных батарей, антенн и другое испытательное оборудование. На рис.7.11-7.13 показаны этапы статических и динамических испытаний адаптера для группового выведения малых КА.

Рис. 7.11. Адаптер для запуска КА в сборе для динамических испытаний

Рис. 7.12. Адаптер для группового запуска малых КА во время динамических испытаний

Рис. 7.13. Адаптер для запуска КА во время статических испытаний.