25 років першому пуску за програмою «Морський старт»

25 років тому, 28 березня 1999 року, о 3:30 за київським часом, з плавучої платформи «Одісей», що перебувала на екваторі в Тихому океані в районі острова Різдва (Республіка Кірибаті), відбувся перший пуск ракети-носія «Зеніт-3SL». Він успішно продемонстрував потенційному замовнику можливості ракетно-космічного комплексу «Морський старт». На перехідну до геостаціонарної орбіту було виведено макет супутника DemoSat масою 4,5 т.

Впродовж 1970-1990 років Конструкторське бюро «Південне» проводило самостійні дослідження можливості реалізації старту РН «Зеніт» з екваторіальних вод Світового океану, в силу його очевидних переваг:

— допустимі пуски в будь-якому напрямку без дорогого відчуження національних територій під зони падіння відпрацьованих ступенів ракет;

— збільшується сумарна маса корисного вантажу при одночасному зниженні вартості виведення в перерахунку на один кілограм за рахунок максимально можливого використання швидкості обертання Землі;

— реалізується найкоротший шлях доставки супутника на геостаціонарну орбіту (не потрібна зміна нахилу орбіт в процесі виведення КА на ГСО).

Були розглянуті варіанти розміщення пускової установки на палубі судна катамаранного типу або ж на борту наявного в України недообладнаного крейсера. Було встановлено, що пускові можливості РН «Зеніт» з екваторіальних вод стануть значно більшими, якщо створити її триступеневий варіант шляхом дооснащення розгінним блоком. Передбачалося, що це буде розгінний блок нової розробки КБ «Південне» на висококиплячих компонентах палива.

Дослідження принесли КБ «Південне» деякий проектний досвід. Однак проект морського старту зміг здійснитися тільки в рамках зацікавленої міжнародної кооперації.

Маркетинговий аналіз, проведений в 90-і роки, показував стійкий комерційний попит споживачів на запуски багатотонних космічних апаратів зв’язку, який не задовольнявся існуючим парком ракет-носіїв.

Це дало підстави КБ «Південне» і РКК «Енергія» спільно виступити перед провідною світовою компанією з космічних корисних навантажень «Боїнг» з пропозицією про використання для морських запусків двоступеневої РН «Зеніт-2» з розгінним блоком ДМ, яка цілком придатна для таких місій. Характеристики міцності корпусу РН були достатніми для установки блоку ДМ на передній торець корпусу і над ним — блоку корисного вантажу (БКВ), загальною масою понад 25 тонн, а його конструкція дозволяла провести посилення під навантаження морського старту.

Перевагою РН була і наявність унікальної системи її утримання на стартовому столі, яка є обов’язковою для носіїв, що встановлюються вертикально на стартовій платформі (СП), яка гойдається на хвилях. Система утримання РН «Зеніт-2» була створена для запобігання її падіння від поперечних вітрових впливів в разі аварійного вимкнення двигуна першого ступеня на ділянці виходу його на режим маршової тяги і була відпрацьована ще в ході запусків з космодрому Байконур. Пристрій утримання сконструйовано так, що автоматично розфіксується після набору двигуном рівня тяги, достатнього для подальшої нормальної його роботи.

РН «Зеніт-2» мала позитивний баланс успішних пусків, який підтвердив її надійність.

У березні 1995 року було розроблено концептуальний проект по комплексу «Морський старт». До роботи за програмою було залучено норвезьку компанію «Кварнер» — власника нафтової платформи, що не використовується за призначенням після пожежі на ній і придатною для стартового майданчика.

Заявлені компанією пускові можливості нового ракетно-космічного комплексу включили в себе запуски з акваторії Тихого океану вантажів на навколоземні орбіти, в тому числі сонячно-синхронні, геоперехідну і геостаціонарну, і на відлітні траєкторії до Місяця і планет Сонячної системи. Запуски повинні проводитися на комерційній основі в інтересах операторів космічних комунікацій.

Після уточнення вигляду комплексу «Морський старт» була створена міжнародна компанія Sea Launch («Морський старт») в складі і з наступним розподілом обов’язків:

— компанія «Боїнг» (Boeing Commercial Space Company) — кредитування, загальне керівництво, контроль конфігурації, розробка і виготовлення блоків корисного вантажу (БКВ);

— компанія «Кварнер» (Kvaerner Maritime a.s.) — доробка стартової платформи «Одіссей» (СП), виготовлення складально-командного судна (СКС) та їх подальша експлуатація;

— РКК «Енергія» — доробка і виготовлення розгінних блоків ДМ, розробка комплексу автоматичних систем управління підготовкою пуску (КАСУ ПП), керівництво підготовкою та здійсненням пуску;

— КБ «Південне» — питання доопрацювання ракети-носія «Зеніт-2», ув’язка її з розгінним блоком ДМ і блоками корисного вантажу, участь в підготовці і здійсненні пуску;

— ВО ПМЗ — виготовлення ракет-носіїв, участь в підготовці РН на СКС і СП.

Відповідно, новостворений комплекс «Морський старт» включив в себе: ракетний сегмент, сегмент космічного апарату, морський сегмент і сегмент базового порту.

Ракетний сегмент — це триступенева РКН «Зеніт-3SL» і можливі її модифікації, а також розміщені на складально-командному судні (СКС) і на стартовій платформі (СП) технологічне обладнання і системи для складання та випробувань ракет, підготовки і проведення пуску.

Сегмент КА, що знаходиться в базовому порту, включає в себе виробничий корпус для підготовки космічного апарату і складання блоку корисного вантажу. БКВ складається з КА, головного обтічника, адаптера БКВ, перехідної юбки, обладнання польотної авіоніки.

Морський сегмент складається з складально-командного судна і стартової платформи з місцем базування — порт Лонг-Біч (США).

СКС — це спеціально спроектований корабель, який служить плавучим цехом для складання РКН і перевірки всіх її систем. На СКС розміщений центр управління пуском, який дистанційно керує передстартовою підготовкою і пуском РКН. Тут же здійснюються прийом і обробка телеметричної інформації.

Стартова платформа «Одіссей» — це одне з найбільших в світі напівпогружних суден, створене на базі морської бурової платформи (водотоннажність при переході — 27400 т, при експлуатаційній осадці для пуску — 46000 т). На СП розміщено стартове обладнання та системи, що забезпечують передстартову підготовку і пуск РН.

Триступенева ракета космічного призначення «Зеніт-3SL» є центральною ланкою ракетного сегмента і включає такі складові частини:

— двоступеневу ракету-носій «Зеніт-2S»;

— розгінний блок ДМ-SL з власною автономною системою управління;

— блок корисного вантажу.

РН «Зеніт-2S» створена як модифікація I і II ступенів РН «Зеніт-2», яка експлуатується на Байконурі.

Блок ДМ-SL є модифікацією блоку ДМ, що експлуатується спільно з РН «Протон».

Конструкцію РН «Зеніт-2S» вдосконалено під умови морського старту, установку розгінного блоку і БКВ, підвищено її надійність та енергетичні характеристики:

— застосовано СУ на базі сучасної БЦВМ «Бісер-3», гіроплатформи ПВЗОО;

— модернізовано систему контролю температур;

— доопрацьовано систему управління витрачанням палива;

— доопрацьовано пневмогідросистему подачі компонентів палива;

— прокладено додаткові трубопроводи для заправки розгінного блоку;

— удосконалено пневмогідросистему рушійних установок;

— посилено нижні обичайки бака «Г» I ступеня і силове кільце;

— посилено корпус бака «О» II ступеня;- введено систему термостатування БКВ.

Блоки корисного вантажу для розміщення космічних апаратів розроблялися фірмою «Боїнг».

Курирування розробок елементів ракетно-космічного комплексу і загальних питань менеджменту, інтеграції КА і аналізу місій, надійності і безпеки здійснювали в компанії спеціально створені тематичні міжнародні групи. Група інтеграції КА і аналізу місій стала постійно діючою.

Розроблений компанією Sea Launch графік робіт передбачав жорсткі терміни проведення окремих етапів робіт із забезпеченням першого демонстраційного пуску РН «Зеніт-3SL» в березні 1999 року.

Навесні 1998 року в м. Виборзі, куди прибула стартова платформа, почалися роботи по монтажу, налагодженню та автономним випробування технологічного обладнання ракетного сегмента. Роботи були завершені в м. Санкт-Петербурзі, куди прийшло складально-командне судно і перейшла з Виборга стартова платформа.

Після прибуття суден у порт приписки Лонг-Біч були проведені морські спільні випробування РН і стартового технологічного обладнання, що закінчилися успішно. Сертифікація комплексу «Морський старт» відбулася в лютому 1999 року, а перший демонстраційний пуск РКН «3eніт-3SL» — 28 березня 1999 року. Він успішно продемонстрував потенційному замовнику можливості ракетно-космічного комплексу «Морський старт». На перехідну до геостаціонарної орбіту було виведено макет супутника DemoSat масою 4,5 т. У жовтні того ж року було успішно здійснено перший комерційний запуск.

РКН «3eніт-3SL» пройшла в процесі експлуатації кілька модернізацій, спрямованих на підвищення її вантажопідйомності.В даний час її енергетичні можливості забезпечують виведення на геоперехідну орбіту КА масою вже до 6200 кг проти початкових 5000 кг.

Підвищення енергетичних характеристик РКН досягнуто за рахунок:- підвищення характеристик двигунів;

— зниження маси конструкції елементів;

— зниження маси палива та газів, що не вироблюються;

— збільшення робочих запасів палива без зміни габаритних розмірів;

— оптимізації роботи систем і вдосконалення програми польоту РКН;

— уточнення характеристик систем і використання виявлених резервів.

Крім того, в ході експлуатації РКН був впроваджений модернізований двигун РД-171М з підвищеною надійністю виробництва НВО «Енергомаш».

У процесі чергового етапу модернізації, розпочатого в середині 2012 року, планувалося збільшити масу КВ до 6800 кг.

Місцем дислокації ракетно-космічного комплексу «Морський старт» був Базовий порт в м. Лонг-Біч (Каліфорнія, США). Там було побудовано корпус для робіт з космічним апаратом і збірки БКВ, а також сховище для ракет-носіїв і розгінних блоків та офісні приміщення компанії «Морський старт».

Біля причальних стінок пірсу швартуються СП і СКС. Після підготовки космічного апарату і складання блоку корисного вантажу останній наземними транспортними засобами подається по апарелі складально-командного судна в приміщення складання РКН всередині СКС. Після закінчення складання РКН вона краном стартової платформи перевантажується в ангар, розташований на верхній палубі СП.

Далі відбувається морський перехід обох судів з Базового порту до точки старту, яка для запусків КА на ГСО розташовується на екваторі з координатою 154 градуса західної довготи. Пускова команда, що складається з фахівців з обслуговування космічного апарату, РКН і забезпечення запуску, розташовується в каютах на борту СКС і СП.

Після прибуття в точку старту СП і СКС стають поруч один з одним і з’єднуються перехідним містком. СП при цьому знаходиться в напівпогруженому стані. Пускова команда починає підготовку до пуску. Транспортно-установчий агрегат (ТУА) вивозить РКН з ангара, піднімає її у вертикальне положення і встановлює на опори пускової установки (ПУ). Проводяться необхідні перевірки всіх систем РКН і стану КА.

За 20 годин до пуску РКН основний персонал переміщується з СП на СКС і СКС відходить на безпечну відстань ~ 5 км.

Частина невеликої групи фахівців з ракетного обладнання і екіпаж СП після виконання операції переведення СП в автоматичний режим управління евакуюється на СКС вертольотом за 3 години 20 хв. до пуску, перед заправкою РН компонентами палива. Подальша передстартова підготовка, заправка РН компонентами палива і стисненими газами, а також пуск проводяться в автоматичному режимі по командам з центру управління пуском на СКС.

Для виявлення нештатних ситуацій в передстартовій підготовці РКН в реальному масштабі часу здійснюється оперативний контроль за станом РКН з метою зупинки пуску в разі виявлення несправності.

У програмі «Морський старт» було створено на базі передових комп’ютерних технологій, локальних і глобальних обчислювальних мереж, супутникових каналів передачі інформації нову інформаційно-телеметричну технологію забезпечення підготовки і пуску РКН, що дозволяє:

— проводити обробку та подання телеметричної інформації (ТМІ) про стан елементів РКН в реальному часі для контролю позаштатних ситуацій;

— передавати і представляти в реальному часі репортажну ТМІ віддаленим абонентам на СКС і безпосередньо в КБ «Південне»;

— приймати в КБ «Південне» і безперервно відображати на екрані репортажну ТМІ про дані польоту РКН і РБ від старту і до відділення КА.

Одним з важливих питань при створенні комплексу «Морський старт» було забезпечення гарантованого прийому повних потоків ТМІ на всій ділянці виведення КА.

Для забезпечення радіовидимості антенних систем до кінця роботи маршових і рульових двигунів РН «Зеніт-2S» додатково до станцій стеження СКС було застосовано виносний вимірювальний пункт (ВВП), розроблений КБ «Південне» для інформаційного забезпечення запусків КА РН з космодрому Байконур в південному напрямку, який було вперше випробувано при запуску КА «Океан-О» ракетою «Зеніт-2» в 1999 році.

Апаратура ВВП розміщується на одному з островів Французької Полінезії і дозволяє зареєструвати чотири потоки ТМІ з РН в кінці активної ділянки роботи.

В цілому консорціум «Морський старт» здійснив 36 пусків ракет «Зеніт-3SL» з пересувної платформи в Тихому океані, з них 33- успішні.

 

На Міжнародному астронавтичному конгресі, що проходив 12-17 жовтня 2009 року в Південній Кореї, міжнародний космічний проект «Морський старт» було визнано науково-технічним проривом року.

В тому ж році колективу фахівців космічної галузі за створення ракети-носія «Зеніт-3SL»було присуджено Державну премію України в галузі науки і техніки.

У 2014 році пускову діяльність «Морського старту» було припинено. 

Підписуйтесь на нас в Telegram: тут найцікавіші аерокосмічні новини!