Наприкінці 60-х — початку 70-х рр. в СРСР було 7 типів ракет-носів (РН), розроблених на базі 4 різних бойових ракет, у яких використовувалися 13 типів ракетних блоків, 15 рушійних установок на 8 різних компонентах палива, серед яких велике значення мали токсичні, 7 систем керування. Для підготовки та проведення пусків цих РН було використано 12 технічних і 10 стартових позицій, на яких працювало понад 5000 чол. Три основні серійні заводи — Павлоградський механічний завод, «Прогрес» і завод ім. М.В. Хрунічева, на яких виготовляли РН, через малий обсяг серійного виробництва і велику номенклатуру вузлів і агрегатів мали низьке «середньорічне зняття трудомісткості з 1 м2 виробничої площі». Крім того, пуски РН вимагали великої кількості трас запуску та районів падіння відокремлюваних частин, під які відчужувалося понад 20 млн га площ. Усе це призводило до зайвого витрачання бюджетних коштів і вимагало створення єдиної низки ракет-носіїв нового покоління на екологічно чистих компонентах палива з уніфікацією двигунів, систем керування, ракетних блоків і елементів наземного устаткування.
РН «Зеніт»
Пошук шляхів виходу з цієї ситуації розглядали в НДР «Поиск», «Подьем» и «Даль», що проводили як КБ і НДІ галузі, так і НДІ Замовника. Результатами участі в цих НДР у 1975 р. КБ «Південне» випустило технічну пропозицію на створення космічного ракетного комплексу 11К77, названий в подальшому «Зеніт». У цій пропозиції передбачалося створення РН середнього класу на компонентах палива «кисень — гас», яка була б базою для нового ряду РН як легкого і важкого класів. РН було представлено у двоступінчастовому варіанті за моноблоковою схемою з діаметром корпусу 3,9 м. Для запуску космічних апаратів на високі орбіти пропонувалося застосовувати орбітальний ступінь з багаторазовим запуском рушійної установки. Енергетичні можливості РН забезпечували виведення корисного навантаження вагою 12 тс на колову орбіту Н = 200 км з нахилом 90°.
Значну «підтримку» пропозиціям КБ «Південне» по комплексу «Зеніт» надали розгорнуті у 70-х роках у США роботи зі створення багаторазової космічної системи «Спейс шаттл», призначеної для запуску супутників і обслуговування їх на орбіті та повернення на Землю. Це дозволяло розгорнути та використовувати бойові космічні угруповання, що стало базою для проголошеної в подальшому США Стратегічної оборонної ініціативи (СОІ).
Співробітники Інституту проблем механіки АН СРСР під керівництвом академіка М. В. Келдиша 1975 р. направили Л. І. Брежневу записку, в якій було проаналізовано можливість «Спейс шаттла» виконувати боковий маневр до 2000 км і здійснювати «ниряння» в атмосферу, наприклад над Москвою, з подальшим поверненням на орбіту. Це унеможливлювало запобігання ядерному удару по стратегічних центрах СРСР і серйозно порушувало, що паритет складений між наддержавами.
17 лютого 1976 р. вийшла постанова уряду про створення багаторазової космічної системи у складі раке- ти-носія 11К25 та орбітального літака «Енергія-Буран». Так дістав підтвердження напрям, розроблений під керівництвом Генеральних конструкторів В. П. Глушка і В. Ф. Уткіна, зі створення сім’ї РН, до якого належали РН середнього класу — «Зеніт», важкого — «Енергія» і надважкого — «Вулкан», у якому блок I ступеня РН «Зеніт» було уніфіковано для використання у складі перших ступенів «Енергії» (4 шт.) і «Вулкана» (8 шт.).
16 березня 1976 р. було прийнято постанову , яка далі дістала назву про створення універсального космічного ракетного комплексу 11К77. Головним розробником було призначено КБ «Південне». Провідним конструктором з комплексу «Зеніт» було призначено В.Г. Команова. Прийняттю постанови, передували тривалі технічні пошуки. Ще на початку розробки МБР 15А14 у 1968 р. спробували обрати проектні параметри ракети, враховуючи можливість використовувати її традиційно як РН. Проте обрати компромісні параметри не вдалося, а зростаючі вимоги до ваги корисних навантажень, які виводять на орбіту, змусили остаточно відмовитися від таких спроб. До цього часу значний обсяг космічних досліджень як у військових, так і в наукових цілях припадає на завдання, що вирішують КА середньої ваги (~7 тс) — зв’язок, розвідка, навігація, дослідження навколоземного і міжпланетного простору. Основною тенденцією було збільшення кількості пусків (50-100 у рік) для створення постійно діючих космічних систем. Усе це вимагало створення нового космічного ракетного комплексу середнього класу.
У грудні 1969 р. Головне управління космічних засобів МО СРСР, яке було Замовником РН і КА, видало КБ «Південне» тактико-технічні вимоги на багатоцільовий ракетний комплекс 11К77. Основні з цих вимог такі:
вага корисного вантажу, що виводять на колову орбіту 200 км з нахилом 90°
8-8,5 тс, на орбіту с перигеєм 700 км, апогеєм 40000 км і нахилом 63,5° — 2 тс;
компоненти палива — АТ+НДМГ; високоавтоматизований стартовий комплекс, що забезпечує час пуску ра- кети-носія — 1,5 години, періодичність пусків — 5 годин;
відведення відокремлюваних частин РН у задані райони падіння;
транспортування ступенів РН залізничним транспортом на будь-яку відстань і зі швидкостями, що забезпечує залізничний транспорт.
У 1970 р. було випущено матеріали аванпроекту на ракетний комплекс 11К77. РН було розроблено в моноблоковому двоступінчастому варіанті з орбітальним ступенем багаторазового запуску. Діаметр корпусу становив 3,6 м, енергетичні можливості РН забезпечували виведення корисного вантажу вагою 8,4 тс на стандартну орбіту (Нкол = 200 км, і = 90°).
У 1971 р. випущено матеріали нового аванпроекту, у яких РН ракету-носій було представлено у блоковому варіанті: перший і другий ступені являли собою зв’язку з двох бойових ракет 15А14, а третій ступінь — нової розробки. Це зумовлювалось намаганням скоротити вартість і терміни створення РН за рахунок максимального використання технології виробництва ракети 15А14 та ін.
Можливість максимально використовувати бойову ракету 15А14 для створення РН було також розглянуто в аванпроекті на ракетний комплекс 11К66, випущеному в 1972 р. Як перший ступінь використано перший ступінь 15А14 з максимальним збільшенням запасу палива, другий ступінь також на базі другого ступеня 15А14 з оптимальним доливанням палива. Загальна довжина РН становила 42,8 м, стартова вага — 271 тс, енергетичні можливості для виведення корисного вантажу на стандартну орбіту — 5,9 тс.
Потім відбувся істотний поворот в ідеології створення ракетного комплексу «Зеніт». У жовтні 1973 р. ГУКОЗ видало вихідні дані на розробку технічних пропозицій на універсальний космічний ракетний комплекс 11К77, у яких виклало вимоги застосування нетоксич- них компонентів палива — кисню і гасу, а також використання РН середнього класу як базової для створення РН легкого і важкого класів.
У технічній пропозиції, випущеній за вихідними даними Замовника у 1973 р., базову РН середнього класу розроблено на нетоксичних компонентах палива. Для збереження технології виробництва діаметр корпусу дорівнював трьом метрам, що зумовило розробку РН у блоковому варіанті: перший ступінь — два блоки, другій ступінь — один блок, розташування ступенів паралельне. В подальшому було прийнято рішення про перехід на моноблок, що значно спрощувало динамічну схему РН, але це потребувало збільшення діаметра корпусу до 3,9 м.
Перехід на низькокиплячі компоненти палива був для КБ «Південне» значним випробуванням і багато хто сприйняв його без ентузіазму. Це не дивно — адже само КБ завдячувало своїм народженням і подальшими успіхами саме створенню ракет на висококиплячих компонентах і протягом своєї майже вже 20-річної історії успішно розвивало цей напрям, створюючи бойові ракети та РН на їх базі. Проте вимога Замовника, а також участь у програмі зі створення багаторазової космічної системи «Енергія — Буран» зумовили необхідність освоєння низькокиплячих екологічно чистих компонентів палива.
Багаторазова космічна система (БКС) «Енергія — Буран», зовні мало відрізняючись від американської БКС «Спейс шаттл», мала безперечну перевагу — розміщення маршових ракетних двигунів не на орбітальному літаку, а на паливному відсіку другого ступеня, що дозволяло мати незалежну РН — «Енергію» для запуску важких космічних апаратів вагою до 100 тс на навколоземні орбіти. Для забезпечення високих енергетичних можливостей РН «Енергія», за використання блока першого ступеня РН 11К77 як блоків першого ступеня РН «Енергія», потрібно було забезпечити максимально можливий запас палива, тому за обраного діаметра блока 3,9 м його довжину було прийнято максимальною (31,4 м), зважаючи на транспортування залізничним транспортом. Довелося навіть погоджувати з МШС заходи з усунення перешкод на маршруті транспортування.
Використання рідкого кисню вимагало значних змін у технології виробництва, застосовуваних матеріалах, дооснащення експериментальної бази. НВО «Енергія» запропонувало застосувати конструкційний матеріал 1201, який використовуваний на РН «Енергія», проте технологія зварювання вузлів зі сплаву 1201 була дуже складною, і її не забезпечувало наявне у ПМЗ устаткування. Спільно з заводом було проведено комплекс робіт, який показав, що як конструкційний матеріал краще застосовувати нагартований сплав підвищеної міцності — АМг-6-НПП, який дозволяв, використовуючи освоєну технологію автоматичного аргонодугового зварювання, забезпечити коефіцієнт міцності зварного шва не нижче 0,9 міцності основного металу. Була ще одна причина, через яку завод не погоджувався на матеріал 1201. Цей матеріал без спеціального покриття корозійно нестійкий в атмосфері, а тим більше з компонентами палива АТ і НДМГ.
Перехід на діаметр 3,9 м вимагав до- оснащення заводу необхідним устаткуванням, у тому числі стапелями скла- дання-зварювання обичайок паливних баків, спеціальними верстатами для фрезерування вафельних обичайок, штампувальним оснащенням для формоутворення днищ тощо. Істотних змін у технології потребував також перехід від панельованих корпусів паливних баків до вафельних. Значну роль у цьому відіграв Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона АН УРСР (директор Б. Є. Патон), що розробив і впровадив у ВО ПМЗ потужні електрозварювальні машини контактно-стикувального зварювання поздовжніх швів вафельних обичайок і шпангоутів складного перерізу, а також сухих відсіків, що майже повністю замінило клепання.
Експериментальна база потребувала дооснащення і створення нових стендів і устаткування для відпрацювання вузлів автоматики і ряду систем РН на кріогенному паливі. Крім того, було розроблено велику номенклатуру устаткування для оснащення стендової бази НДІхіммашу для проведення пролив- них і вогневих стендових випробувань ступенів РН.
Творцем наземного комплексу стало КБ транспортного машинобудування (Головний конструктор В. М. Соловйов) — розробник стартових комплексів РН «Циклон-2» і «Циклон-3». Під час проектування КРК «Зеніт» уперше в було реалізовано принцип комплексного підходу до вирішення проблем системи «РН — наземне технологічне устаткування», що враховувало на основі компромісних рішень взаємні вимоги. При цьому в кожному конкретному випадку вирішували: наскільки можна поступитися енергетичними характеристиками РН для реалізації повної автоматизації передстартової підготовки або, навпаки, як за конкретної схеми функціонування комплексу обрати тип і місце розташування вузлів зв’язку РН з наземними системами, щоб шкода для енергетичних можливостей РН була мінімальною.
КРК «Зеніт» спочатку проектували як повністю автоматизований комплекс, що не потребує присутності обслуговуючого персоналу під час перебування РН на пусковому столі в процесі передстартової підготовки, яка дозволяє керувати пусковими процесами дистанційно. При цьому за дві з половиною хвилини здійснюється стикування в автоматичному режимі трьох з половиною тисяч електричних кіл і двадцяти п’яти паливних і газових магістралей стартових систем з РН. Менше ніж за годину здійснюється заправлення в РН більше 400 тонн компонентів палива.
Найскладнішим питанням, зважаючи на новизну технічних рішень, було розроблення і погодження вихідних даних на створення КРК. Представники КБ «Південне», КБТМ, а потім і Ново-Краматорського машинобудівного заводу (НКМЗ) працювали у постійному контакті. Особливо складними виявилися питання ув’язки РН з транспортно-встановлювальним агрегатом і проведення вогневих технологічних випробувань першого ступеня РН на старті.
Першу групу питань вирішили введенням на першому ступені РН спеціальних силових опорних вузлів і перекомпонуванням приладового відсіку другого ступеня, а другу — створенням засобів утримання РН на пусковому столі. Хоч проведення вогневих випробувань першого ступеня РН на старті не було прийнято, застосування системи утримання РН на старті до контакту піднімання залишалося актуальним. Річ у тому, що розгляд умов старту та його параметрів показав можливість виникнення аварійної ситуації, підчас впливу збурювальних факторів на РН. На цьому етапі робіт уже було прийнято основні рішення щодо РН, пускового пристрою та їх взаємного зв’язку, тому пошук робочої схеми утримання виявився міцним горішком для конструкторів КБТМ і КБ «Півленне». На це витратили більше року. Оригінальне рішення запропонував заст. Головного конструктора КБТМ К. Г. Левін.
Було створено імітатор РН і спеціальний вертикальний стенд, з використанням яких на Юргінському машинобудівному заводі проведено комплексні функціональні випробування засобів утримання РН. Як показали подальші події, наявність системи утримання була справжньою знахідкою для проекту «Морський старт», оскільки уможливлювала пуски під час хитання пускової платформи в умовах хвилювання океану.
Розробка оригінальної конструкції вузлів зв’язку РН з наземним устаткуванням, рознесення їх по двох рівнях (міжступінчаста зона і хвостовий відсік першого ступеня) та поєднання їх за функціональними ознаками дозволили спростити і повністю автоматизувати виконання стикувальних робіт на пусковому пристрої. Така схема в поєднанні з розстикуванням електропневмокомунікацій ходом стартуючої РН уперше створила передумови для повної відмови від вузлів разової дії на стартовому комплексі.
Систему керування РН «Зеніт» виконано на базі високоточного комплексу командних приладів і швидкодійного цифрового обчислювального комплексу. Поряд з традиційними завданнями СК РН «Зеніт» вирішує ряд нових завдань:
забезпечення безударного виходу РН з пускової установки шляхом керування поперечним зміщенням її хвостової частини на стартовій ділянці;
обмеження поперечних навантажень на конструкцію РН під час руху в щільних шарах атмосфери регулюванням просторового кута атаки;
забезпечення стабільності енергетичних характеристик двигуна РД-170 реалізацією алгоритмів зв’язаного регулювання режиму тяги РУ і системи керування витратою палива (СКВП) з урахуванням індивідуальних характеристик кожного екземпляра двигуна РД-170;
забезпечення проведення бокового маневру другого ступеня за рисканням, що забезпечує майже будь-який нахил орбіт виведення космічних апаратів, а також дозволяє скоротити кількість районів падіння відокремлюваних частин РН.
На космічному ракетному комплексі «Зеніт» уперше впроваджено автоматизовану систему керування підготовкою носія (АСК ПН), що виконує функції централізованого керування перед- стартовою підготовкою і пуском РН з проведенням глибокого діагностування стану вузлів і систем і забезпеченням своєчасного припинення пускових операцій у разі виходу контрольованих параметрів за допустимі межі. АСК ПН повністю забезпечує підготовку і пуск дистанційно за відсутності особового складу поблизу пускової установки.
Реалізовані принципи і технічні рішення зі зв’язку РН з КА, до яких належать розробки єдиного великогабаритного головного обтічника, та уніфікованого посадкового місця для КА і спеціальної системи їх відокремлення від РН, забезпечення «комфортних» умов за параметрами середовища в зоні розміщення КА, необхідний обсяг і параметри електричних команд для КА в системі керування, забезпечують високу універсальність застосування РН із різними КА.
Систему телеметричних вимірювань космічного ракетного комплексу розробляло НВО ВТ (Генеральний директор О. О. Сулімов), систему зовнішньотраєкторних вимірювань раке- ти-носія — НДІ РВ (Головний конструктор Г. О. Барановський). До складу бортового вимірювального комплексу РН було введено базову радіотелеметричну систему «Сиріус», розроблену за активної підтримки КБ «Південне» з використанням найпередової технології в мікроелектронному виконанні. Для зовнішньотраєкторних вимірювань використовували системи «Вега» і «Мер- курій-М». Пізніше до складу першого ступеня було введено систему автономної реєстрації «Планета» із записом інформації.
Жорсткі вимоги до необхідних часових критеріїв підготування РН до пуску вимагали автоматизації всіх процесів підготовки та випробувань системи вимірювань. Це завдання успішно вирішили спеціалісти КБ «Південне» за участю ОКБ «Спектр» Рязанського радіотехнічного інституту (директор — Головний конструктор В. І. Вєзєнов) і ОКБ МЕІ (директор К. О. Побєдоносцев).
Під час проектування ракети-но- сія «Зеніт» передбачалося, що її пуски здійснюватимуть з полігонів Байконур і Плесецьк у широкому діапазоні нахилів орбіт — від 46° до 98°. У 1981 р. комісія в складі представників полігону Байконур, Замовника і КБ «Південне» провела рекогносцирувальні роботи щодо прив’язки районів падіння відокремлюваних частин РН і погодження цих районів з місцевою владою на територіях Казахської РСР і Туркменської РСР.
Важко було забезпечити виведення космічних апаратів на сонячно-синхронну орбіту з нахилом 98°. З полігону Байконур це було можливо тільки для пусків у південному напрямку, де трасу було абсолютно не обладнано вимірювальними пунктами. Рекогносцирувальна комісія обрала місце для розміщення південного вимірювального пункту — поблизу селища Сандикачі Туркменської РСР. (У зв’язку з розпадом Радянського Союзу роботи з його створення було припинено.)
Під час створення РН на базі бойових ракет визначальними були льотні випробування. Щодо КРК «Зеніт» центр ваги було перенесено на наземне відпрацювання, при цьому сума витрат на нього становила 64 % загальної вартості створення всього комплексу. Цьому сприяла також участь у програмі «Енергія — Буран», у якій левова частка обсягу робіт припадала на наземне експериментальне відпрацювання.
Технічний і стартовий комплекси РН «Зеніт» створювали на полігоні Байконур, причому як технічний комплекс було використано дообладнаний монтажно-випробувальний корпус бойової ракети Р-36, а стартовий комплекс зроблено заново. Будівництво розпочалося 1978 р., проте значний обсяг будівельно-монтажних робіт і реальний процес уведення в експлуатацію об’єктів військовими будівельниками ставили під загрозу зриву навіть строки початку льотних випробувань. Для координації робіт будівельних підрозділів було створено міжвідомчу робочу групу під керівництвом провідного конструктора КБТМ І. М. Перельмана, в роботі якої брали участь спеціалісти КБ «Південне» та інших суміжних підприємств. Це багато в чому визначило успішний хід будівництва, монтажу та випробувань наземного технологічного устаткування.
Для надійнішого забезпечення строків готовності до льотних випробувань було вирішено поетапно вводити в експлуатацію об’єкти КРК «Зеніт».
Автономні випробування наземного технологічного устаткування технічної позиції проводили з червня 1982 р. до липня 1983 р. з використанням заправного й електричного макетів РН, паралельно проводили автономні випробування і на стартовому комплексі.
Значну увагу під час випробувань приділялися чистоті заправних комунікацій систем заправлення РН гасом і особливо киснем, зважаючи на вплив чистоти на роботу двигуна. В процесі налагодження, автономних і комплексних випробувань стартового устаткування було виконано три установки на ПУ електричного і 16 установок заправного макетів РН.
Перша черга технічного і стартового комплексу в лютому 1984 р. пройшла повний обсяг наземного відпрацювання у цілому з позитивними результатами. Проте для ретельнішої перевірки готовності комплексу до льотних випробувань спільним рішенням Замовника і МЗМ у програму льотних випробувань було введено додатковий — передпольотний етап ЛКВ, на якому проведено комплексну перевірку готовності наземного технологічного устаткування ТП і СК, програмно-методичної та експлуатаційної документації, а також готовність випробувальних підрозділів і всіх служб забезпечення полігону. Це рішення пояснювалося ще й тим, що до цього часу не було позитивного результату вогневих стендових випробувань першого ступеня ракети-носія (успішне випробування відбулося тільки 1 грудня 1984 р.).
Нарешті, усю підготовчу роботу завершено і першу ракету-носій виготовлено і здано Замовнику 29 грудня 1984 р.
Державні спільні льотні випробування КРК «Зеніт» проводили під керівництвом Державної комісії на чолі з першим заступником Начальника головного управління космічних засобів МО СРСР Г. С. Титова та заступником голови, технічним керівником випробувань — Генерального конструктора КБ «Південне» В. Ф. Уткіним.
Для проведення ЛКВ було заплановано 12 пусків ракет-носіїв. Щоб уникнути ризику втрати дорогих космічних апаратів для ЛКВ було створено еквіваленти корисного навантаження (ЕКН), що являли собою габаритно-вагові макети космічних апаратів.
За програмою ЛКВ перші два пуски планували для виведення еквівалентів корисного навантаження на суборбітальну траєкторію (незамкнену орбіту).
Держкомісія запланувала перший пуск на 12 квітня 1985 р., проте пуск у цей день не відбувся: спочатку через просідання напруги у мережі енергопостачання довелося перенести пуск на 2 години, а потім і відкласти на наступний день через нерозведення затискачів на транспортно-встановлювальному агрегаті. 13 квітня 1985 р. проведено перший пуск РН «Зеніт» 1Л.
Завдання перевірки динаміки старту, режимів роботи усіх систем і агрегатів першого ступеня, розділення ступенів, запуску і виходу на режим двигунів другого ступеня було виконано, і результати пуску РН Державна комісія оцінила позитивно.
Це була перемога після десятирічної напруженої роботи колективів усієї кооперації розробників. Другий пуск РН було проведено 21 червня 1985 р., він також відбувся успішно.
Протягом 1985-1987 рр. у рамках льотних випробувань проведено ще 9 пусків. Усі вони відбулися успішно, при цьому виведено на орбіти як динамічні макети КА та еквіваленти корисних навантажень, так і два КА — «Тайфун-1Б» і «Цілина-2». Постановою уряду від 1 грудня 1988 р. космічний ракетний комплекс «Зеніт» з КА «Цілина-2» було прийнято на озброєння.
Одночасно зі створенням КРК «Зеніт» КБ «Південне» брало участь у створенні багаторазової космічної системи «Енергія — Буран», у якій перший ступінь РН «Зеніт» використовували як модульну частину 11С25 блока «А» РН «Енергія». Модульна частина 11С25 і перший ступень РН «Зеніт» максимально уніфіковані, проте пакетна схема РН «Енергія» з передачею осьових сил від бокових блоків до центрального «Ц» через опорні вузли, розташовані не на поздовжній осі, а на периферії, визначили надзвичайно високий рівень навантаження корпусу модульної частини. Тому для виготовлення циліндричних обичайок баків було використано нагартовані плити завтовшки 32,5 мм для одержання вафельних обичайок з високою несучою здатністю. Випереджальне відпрацювання РН «Зеніт» істотно допомогло забезпечити створення БКС «Енергія — Буран».
Використання КРК «Зеніт» для запусків пілотованих кораблів зумовлювалось необхідністю збільшити кількість їх екіпажів, а також вагу доставлюваного на космічні станції вантажу, оскільки енергетичні можливості РН «Союз» було обмежено.
У 1979 р. КБП спільно з НВО «Енергія» розробило проектні матеріали щодо можливості використання КРК «Зеніт» для запуску багатоцільового вантажопасажирського корабля 7К-М «Зоря». Новий корабель за допомогою РН «Зеніт» забезпечував доставку на орбіту екіпажу у складі до 9 чоловік, вантажів до 3 тс і повернення на Землю вантажів до 2 тс.
У склад КРК необхідно було ввести башту обслуговування. РН і комплекс у цілому забезпечували проведення пілотованих пусків, оскільки висунуті під час розробки основні вимоги для їх виконання було враховано.
На жаль, велике завантаження НВО «Енергія» створенням БКС «Енергія — Буран» не дозволило розгорнути роботи щодо корабля «Зоря», а в 1989 р., у зв’язку з недостатнім фінансуванням, роботи було припинено. Якби цього не сталося, КРК «Зеніт» з КК «Зоря» міг би бути затребуваним для створення та експлуатації МКС.
Під час розробки РН «Зеніт» передбачалося використовувати її як базову для створення сім’ї РН як легкого, так і важкого класів. Використання блоків першого ступеня в БКС «Енергія — Буран» було реалізовано.
У 1976 р. КБ «Південне» спільно з НВО «Енергія», КБЕМ НВО «Енергія», НДІ АП, КБТМ і ПМЗ виступило з технічною пропозицією створити космічний ракетний комплекс важкого класу К11К37 на базі РН «Зеніт», тобто ракетний комплекс на екологічно чистих компонентах палива з енергетичними можливостями більшими, ніж у РН «Протон».
У 80-90-х роках РН «Зеніт-2» уже показала себе в запусках як надійний автоматизований екологічно чистий засіб виведення КА і стала відомою у світі.
РН «Зеніт-2»
Першою спробою переорієнтації РН «Зеніт» на зарубіжного замовника став ще у радянські часи проект космічного ракетного комплексу з розміщенням на мисі Кейп-Йорк на півночі Австралії. Географічне розташування передбачуваного космопорту було майже ідеальним з погляду балістики виведення КА: близькість екватора, відсутність заселених територій у східному напрямку, оптимальному для запусків КА на геостаціонарну орбіту. Було проведено передконтрактні і конструкторські проробки. З’ясувалося, що у разі фактичної реалізації проекту буде необхідна модернізація РН «Зеніт» у триступінчастий варіант за умов збереження її екологічної чистоти. Як третій ступінь обрано розгінний блок ДМ на екологічно чистих компонентах, що створила РКК «Енергія» у рамках місячної програми Н1-Л3, а після її закриття його успішно використовували як четвертий ступінь РН «Протон». І хоч австралійський проект було закрито через відсутність фінансування, КБ «Південне» і РКК «Енергія» набули нового досвіду контрактної діяльності і залишилися потенціальними компаньйонами у подальшому просуванні триступінчастої РН на космічний ринок.
КБ «Південне» майже одночасно з початком робіт за програмою РКК «Морський старт» узяло участь у міжнародному тендері на запуски КА глобальної телекомунікаційної системи Glabalstar, запропонувавши запуски кластерів з 12 апаратів на борту двоступінчастої РН «Зеніт-2» з космодрому Байконур. Тендер виграли, і КБ «Південне» за погодженням з компанією «Морський старт» уклало з компанією Space Systems/Loral контракт на проведення трьох запусків.
Для забезпечення запусків за програмою Glabalstar було створено нові вузли і системи РН «Зеніт-2». Незважаючи на аварійне завершення першої місії за програмою, що призвело до втрати усіх 12 КА і до закриття проекту, програма Glabalstar стала для КБ новим (після австралійського проекту) кроком у міжнародній космічній діяльності.
РН «Циклон»
У другій половині 60-х рр. у НВО «Алмаз» під керівництвом Головного конструктора А.І. Савіна почали розробляти системи протикосмічної оборони та морської розвідки. Проектовані КА військового призначення типу «Винищувач супутників» передбачалося виводити на орбіту ракетою УР-200 розробленої ОКБ-52. Однак за рішенням уряду розробки ракети УР-200 було припинено, і завдання виведення у космос КА типу ВС покладено на новий носій, який пропонували розробити на базі ракети Р-36, яку вже випускали серійно. 24 серпня 1965 р. вийшла постанова уряду про створення спеціальної модифікації ракети Р-36, що забезпечує виведення на необхідну орбіту КА масою до трьох тонн з високою готовністю до пуску.
Бойова ракета Р-36 орбітального варіанта по суті вже була космічним носієм, але тоді її льотні випробування тільки починалися. Тому, зважаючи на терміновість завдання, ескізний проект РН було розроблено на базі обох варіантів ракети Р-36 — 11К67 і 11К69. Це дозволило почати ЛКВ ракети Р-36 проміжного варіанта з супутниками систем розвідки і протикосмічної оборони майже на два роки раніше.
У 1965 р. почалася доробка ракети 8К67 для космічного носія — встановлення нових елементів конструктивного, електричного та пневмогідравлічного стикування ракети з КА, а також заміна частини бортових приладів системи керування на прилади зі складу СК ракети 8К69. Крім того, силами КБТМ (Головний конструктор В. М. Соловйов) було здійснено доопрацювання агрегатів наземного стартового комплексу. До 1967 р. весь обсяг доробок ракети і стартового комплексу завершено, і РН з індексом (11К67) під назвою «Циклон» вийшла на льотні випробування.
Для проведення випробувань РН і запусків КА на НДВП-5 було створено 5 випробувальне управління на чолі з полковником П. С. Батуріним. Технічним керівником випробувань став провідний конструктор комплексу Л. Д. Кучма. Протягом 1967—1968 рр. на необхідні орбіти виведено п’ять КА системи ВС — три апарати як мішені, та два прототипи КА ВС.
З серпня 1969 р. почалися пуски РН 11К69 (надалі «Циклон-2») з космічним апаратом ВС вітчизняної системи ПРО. Для неї вперше було створено автоматизований стартовий комплекс під керівництвом Головного конструктора КБТМ В. М. Соловйова. Він складався з двох пускових установок, командного пункту РН і командного пункту КА. В інших спорудах розміщувалося технологічне устаткування пускових установок. У процесі підготовки РН і КА до пуску всі ручні операції було переведено на технічну позицію. Як засіб автоматизації передстартової підготовки на пусковій установці було встановлено спеціальний транспортно-встановлювальний агрегат (ТВА), по якому прокладено заправні, електричні і пневмо-гідравлічні комунікації від бортових елементів ракети та космічного апарата для зв’язку з наземними системами. На технічній позиції повністю складену РН з пристикованими КА перевантажували на транспортно-встановлювальний агрегат. За допомогою регламентної апаратури технічної позиції проводили комплексні випробування бортових систем спільно з транспортно-встановлювальним агрегатом. Тепловоз стартового комплексу, оснащений системою дистанційного керування, доставляв РН з КА на пускову установку. Протягом двох хвилин автоматично стикувалися магістралі високого тиску азоту і повітря, комунікації рідинного й повітряного термостатування і понад 5 тисяч електричних кіл РН і КА. Потім стикувалися магістралі заправки компонентами палива. У процесі піднімання й встановлення РН на пусковий пристрій перевіряли стан бортових систем ракети і КА. Після одержання польотного завдання здійснювали дистанційне прицілювання носія і комплексну перевірку КА.
Завершення операцій прицілювання й перевірки КА було дозволом на заправку ракети. Усі баки заправляли одночасно в автоматичному режимі методом видавлювання компонентів з резервуарів сховищ за допомогою стиснених газів. Для нейтралізації пари компонентів палива вперше створено спеціальну установку, обладнану системою дистанційного керування і контролю
Стартову схему комплексу було виконано так, що всі деталі разової дії, що виходили з ладу під час пуску, розташовували на опорному кільці ТВА Для підготовки і встановлення РН до наступного пуску ТВА знімали з ПУ і направляли в технічну зону для нейтралізації заправних комунікацій та замінення деталей разової дії. Після цих операцій пускова установка була повністю готова до наступного пуску. Під час випробувань РН у МВК і на стартовому комплексі значний обсяг робіт із заміни наземної технологічної апаратури і подальших автономних і комплексних випробувань заново введених бортових систем здійснювали спеціалісти КБ.
Пуск РН «Циклон-2»
Перший пуск РН 11К69 відбувся 6 серпня 1969 р. Він пройшов успішно, і в цьому була значна заслуга бригади спеціалістів КБ «Південне» і молодого технічного керівника випробувань Л. Д. Кучми.
В подальшому для відпрацювання системи ВС почали використовувати найпростіші супутники комплексу «Ліра» (також розробки КБ «Південне»), які запускали носії 11К65М з НДВП-53. У 1971 р. серією з трьох випробувань продемонстровано принципову можливість перехоплення орбітальних об’єктів на висотах до 1000 км. Успішне завершення цих випробувань дозволило 1973 р. прийняти в експлуатацію комплекс ВС і допоміжний комплекс «Ліра». Всього в період з 1969 до 1982 рр. РН 11К69 виведено три КА мішені і 18 КА перехоплювачів. Космічний комплекс з ракетою 11 К69 було прийнято в дослідну експлуатацію і на озброєння. Його створення у складі кількох космічних систем двічі відзначено Ленінською премією, серед лауреатів були М. Ф. Герасюта (1972 р.) і Л. Д. Кучма (1980 р.). РН 11К69 «Циклон-2» є одним із найнадійніших космічних носіїв легкого класу у світі — понад сто польотів без жодної аварії.
Історія створення ще одного, більш потужного носія на базі бойової ракети Р-36 починалася у другій половині 60-х рр. У 1966 р. А І. Савін звернувся до КБ «Південне» з пропозицією створити РН з більш високими енергетичними можливостями для запуску КА УСК-МО системи раннього виявлення запуску балістичних ракет. Таку РН 11К68 «Циклон-3». невдовзі було створено також на базі орбітального варіанта ракети Р-36 із застосуванням розгінного ступеня. Ескізний проект РН було розроблено 1967 р. Перший і другий ступені використовували з ракети 8К69, а розгінний ступінь виготовлено заново на базі серійної ОГЧ 8Ф021. Компонувальна схема розгінного ступеня в основному відповідала схемі ОГЧ 8Ф021. Було збільшено місткість тороїдальних баків, наддування їх здійснювали гелієм з кулебалона високого тиску. У верхній частині ступеня встановлювали трубчасту приладову раму, на яку кріпився КА. Для розгінного ступеня РН 11 К68 КБ-4 розробило однокамерний РРД 11Д25 (РД-861) дворазового вимикання з турбонасосною системою подачі самозаймистих компонентів палива, без допалювання генераторного газу. Двигун забезпечував тягу в пустоті 8026 кг з регулюванням у діапазоні ±5 %, а також керування польотом розгінного ступеня по каналах стабілізації за допомогою розподілу вихлопних газів турбіни між рульовими соплами. Двигун до цього часу не має собі рівних у своєму класі: питомий імпульс тяги в порожнечі становить 317 кгсс/кг при масі двигуна 123 кг, чого було досягнуто застосуванням камери згоряння трубчастої конструкції. Система викиду генераторних газів після ТНА забезпечує керування на ділянці польоту третього ступеня по всіх каналах. Вона складається з газопроводів, газорозподільників і 8 нерухомих газових сопел — чотирьох з тангажа й рискання і чотирьох з крену. Обидва запуски двигуна здійснювалися за допомогою піростартерів.
Система керування РН 11К68 складається з двох автономних систем: СК першого і другого ступенів, що забезпечує передстартову підготовку, старт і керування польотом РН до моменту відокремлення розгінного ступеня, і СК розгінного ступеня для керування польотом на наступній ділянці виведення КА на орбіту. Зв’язок між командними гіроскопічними приладами систем керування здійснюється за узгодженням посадкових місць приладів в умовах заводського складання, часовий зв’язок роботи систем забезпечується обміном командами та сигналами. СК першого і другого ступенів розробило КБ електроприладобудування, третього ступеня — Київський радіозавод (Головний конструктор — А. І. Гудименко). Відокремлення розгінного ступеня забезпечується гальмуванням відокремлюваного другого ступеня за допомогою твердопаливного двигуна. Головний обтічник скидається під час польоту другого ступеня після проходження щільних шарів атмосфери. КА відокремлюється за допомогою пружинних штовхачів.
Автоматизований стартовий комплекс для РН 11К68 розробило КБТМ на НДВП-53. В основу його створення закладено принципові конструктивні та технологічні рішення, відпрацьовані на СК для ракети 11К69.
Після розробки ракетного комплексу відбулася вимушена «пауза», пов’язана з тим, що космічний апарат УСК-МО, для якого спочатку призначався РН внаслідок своїх масових і орбітальних характеристик, що збільшилися, «пішов» на потужніший носій. Знадобився певний час, щоб перевести КА радіотехнічного спостереження — «Цілина-Д» — з носія 8А92М на РН «Циклон-3». Перший пуск РН із цим КА відбувся 28 червня 1978 р., після чого запуски КА «Цілина-Д» відбувалися паралельно на обох носіях, і тільки з 23 квітня 1983 р. КА «Цілина-Д» повністю «закріпився» на РН «Циклон-3».
У 1980 р. космічний ракетний комплекс «Циклон-3» було взято на озброєння з КА «Цілина-Д», а його творців удостоїли високих урядових нагород. Лауреатами Ленінської премії стали Б. І . Губанов і В. Г. Команов, Державної премії СРСР — В. Ф. Уткін і О.А. Міхальцов.
В подальшому КРК «Циклон-3» приймали в експлуатацію у складі систем «Метеор» (1982), «Мусон» (1985), «Стріла» (1991). У зв’язку з потребою запустити 6 супутників системи «Стріла-3» однією РН розробник системи керування розгінного ступеня здійснив її модернізацію.
РН «Циклон-3» на поштовій марці, 2005 рік
Джерело: Історія ракетно-космічної науки і техніки України / ДУ «Інститут дослідж. наук.-техн. потенціалу та історії науки ім. Г.М. Доброва НАН України». – К.: Фенікс, 2021. – 456 с. Відповідальний редактор — В.П.Горбулін, академік НАН України, перший віце-президент НАН України.
Отправить ответ