Уильям Грэм, 12 декабря 2021 г.
Первоисточник:
«Протон-М» перед запуском «Экспресс» - через Роскосмос
Российская ракета «Протон-М» запустит в понедельник пару спутников связи, в одном из редких стартов для тяжелой ракеты-носителя России. Ожидается, что запуск в понедельник состоится в 12:07 UTC (17:07 по местному времени) с космодрома Байконур в Казахстане. Миссия продлится 18 часов от старта до окончательного отделения космических аппаратов.
Полезная нагрузка «Протона» состоит из «Экспресс-АМУ3» и «Экспресс-АМУ7», двух спутников связи, которые будут эксплуатироваться государственной компанией «Российская компания спутниковой связи» (ГПКС), также известной как Федеральное государственное унитарное предприятие «Космическая связь».
Оба спутника построены «ИСС имени Решетнева» на базе платформы «Экспресс-1000Н» и выходятся на геостационарную орбиту. Расчетный срок работы составляет не менее 15 лет, но они несут достаточно топлива, чтобы продлить его до 17 лет. Хотя оба космических аппарат имеют одинаковую конструкцию, каждый имеет различную коммуникационную нагрузку, подходящую для его конкретной миссии.
При весе 2150 кг «Экспресс АМУ3» является более тяжелым из двух спутников. На нем установлено 39 транспондеров; 30 из них работают в Ku-диапазоне электромагнитного спектра, семь - в C-диапазоне и два - в L-диапазоне. Он также оборудован радиомаяками C- и Ku-диапазона. Спутник АМУ3 будет размещен на 103 градусе восточной долготы геостационарной орбиты, обеспечивая покрытие большей части России, а также Казахстана.
«Экспресс АМУ7» имеет массу 1980 килограммов. Он также несет 39 транспондеров; однако только 20 из них относятся к Ku-диапазону, 18 работают в C-диапазоне, а один - в L-диапазоне. Только 16 транспондеров C-диапазона предназначены для основной работы, а два в качестве резервных. Два маяка C-диапазона и один маяк Ku-диапазона дополняют полезную нагрузку.
Со своей позиции на 145 градусе восточной долготы он покроет Сибирь и Дальний Восток России.
«Экспресс-АМУ3» подготовлен к стыковке с разгонным блоком «Бриз-М» — через Роскосмос
Спутники размещаются внутри обтекателя полезной нагрузки «Протона» один над другим, причем «Экспресс АМУ3» находится в нижнем положении, а «Экспресс АМУ7» установлен сверху.
Ракета-носитель «Протон» впервые стартовала в 1965 году. Она является неотъемлемой частью ракетного парка России, а ранее Советского Союза.
Ракета, которая первоначально называлась УР-500, впоследствии ставшая «Протоном», была разработана Владимиром Челомеем как часть его ракетной серии «Универсальные ракеты» (УР). Разработанных для того, чтобы дать Советскому Союзу ряд ракетных систем с различными возможностями — от легких до тяжелых ракет — с использованием общих компонентов и технологий по всему семейству.
УР-500 задумывалась как чрезвычайно тяжелая двухступенчатая баллистическая ракета, способная доставлять тяжелое ядерное оружие СССР к целям по всему миру. В этой роли он так и не поступил на вооружение; однако четыре ракеты использовались для вывода на орбиту тяжелых научных спутников «Н-4», также известных как «Протон».
После модификации второй ступени и добавления третьей ступени ракета была оптимизирована для орбитальных запусков и стала называться «Протон-К». Текущая модификация «Протон-М», представленная в 2001 году, является модернизированной версией «Протона-К», но остается верной первоначальной конструкции.
В то время как три ступени «Протон» можно использоваться самостоятельно для выведения тяжелых аппаратов на околоземную орбиту — недавний запуск в июле «Протона» использовал конфигурацию с тремя ступенями для выведения модуля «Наука» для Международной космической станции. Но чаще всего ракета летает с дополнительной разгонной ступенью в четырехступенчатой конфигурации, которая дает доступ к более высоким орбитам.
«Протон-М» вскоре после прибытия на площадку 200/39 - через Роскосмос
На протяжении большей части своей карьеры «Протон» был единственной российской или советской ракетой, способной вывести значительную полезную нагрузку на геопереходную орбиту, и был популярным выбором для запусков коммерческих спутников связи с середины 1990-х до середины 2010-х.
Большую часть времени эксплуатации «Протон» использовался в паре с разгонным блоком «Блок-Д» и его модификациями, такими как серия «Блок-ДМ». Разгонный блок «Бриз-М», впервые использованный в 1999 году, в значительной степени заменил предшественника, хотя «Протон» до сих пор иногда летает с последним вариантом «Блок-ДМ», «ДМ-03». Для запуска в понедельник будет использован разгонный блок «Бриз-М».
Благодаря своему наследию от советских ракетных программах 1960-х годов, «Протон» использует несимметричный диметилгидразиновое топливо и окислитель двуокись азота на всех трех ступенях.
Эта комбинация ракетного топлива самовоспламеняется при смешивании, устраняя необходимость в сложных системах зажигания, и позволяет ракете оставаться заправленной топливом в течение длительных периодов времени — полезное качество для ракеты, которая должна была бы стоять на страже от непредвиденных атак, но менее актуальное, когда дело доходит до запуска спутников.
Эти компоненты топлива также чрезвычайно токсичны и вредны для окружающей среды. Из-за своего преклонного возраста и опасений по поводу надежности Россия отказывается от запусков «Протона» в пользу его замены — «Ангары».
«Ангара» — это модульная ракета, которая может использоваться в облегченной одноядерной конфигурации для вывода небольших спутников на низкую околоземную орбиту или в более тяжелой конфигурации «Ангара-А5» для выведения больших грузов или вывода на более высокие орбиты. Ожидается, что именно эта последняя конфигурация заменит «Протон». На сегодняшний день «Ангара-А5» совершила два полета, третий испытательный пуск ожидается уже на следующей неделе.
«Протон-М» у стартовой площадки, перед установкой в вертикальное положение - через Роскосмос
В понедельник запуск запланирован с 39 позиции на площадке 200 космодрома Байконур. Зона 200/39 — последняя из четырех стартовых площадок ракеты «Протон» на Байконуре, которая будут оставаться в эксплуатации, и ожидается, что она будет использоваться для всех оставшихся стартов ракеты, поскольку Россия планирует вывести ее из эксплуатации к концу десятилетия.
Раньше вторая позиция — номер 40 — также использовалась на Площадке 200, наряду с другим двухпозиционным комплексом на Площадке 81. В отличие от других ракет, таких как «Союз» и «Циклон», «Протон» запускался только с Байконура.
Как и у большинства российских ракет-носителей, сборка «Протона» осуществляется в горизонтальной положении на Площадке 92 косммодрома. Окончательная сборка проводилась в сборочном корпусе 92А/50 перед тем, как ракета была перевезена в зону заправки топливом для заправки «Бриз-М».
После этого «Протон-М» был вывезен на стартовую площадку в четверг в рамках подготовки к запуску, который был запланирован на воскресенье.
Через несколько часов после вывоза ракету откатили к месту заправки и подготовки после того, как была обнаружена потенциальная проблема с разгонным блоком «Бриз-М». После проверок в пятницу «Протон» был возвращен на стартовую площадку, и было объявлено о новом окне запуска в понедельник.
Первая ступень «Протона-М» состоит из центрального бака окислителя, к которому радиально прикреплены шесть топливных баков. Она оснащена шестью двигателями РД-276, по одному в основании каждого топливного бака. Зажигаясь в последние секунды обратного отсчета, эти двигатели приведут «Протон» в движение на ранних этапах полета, когда пролет проходит через плотные слои атмосферы Земли. Первая ступень будет работать чуть менее двух минут, прежде чем наступит очередь работы второй ступени.
«Протон» на стартовой площадке 200/39 - через Роскосмос
На второй ступени установлено четыре двигателя: один РД-0211 и три РД-0210. По сути, это тот же двигатель, за исключением того, что РД-0211 дополнен оборудованием поддерживающим давление в топливных баках второй ступени.
Вторая ступень включает двигатели, пока первая ступень еще работает, метод разделения по «горячей схеме», который позволяет удерживает топливо в баках во время перехода от тяги первой ступени к тяге второй ступени.
Как только двигатели заработают и выйдут на мощность, первая ступень отделится, а вторая продолжит продвигать миссию вперед.
Полет второй ступени продлится около трех с половиной минут. В конце работы вторая и третья ступени разделятся, а третья ступень включит двигатели. Эта ступень имеет двигательную установку РД-0212: соединение главного двигателя РД-0213 с двигателем управления РД-0214 для обеспечения ориентации.
У РД-0214 есть четыре камеры сгорания, которые подвешены на кардане, чтобы управлять ориентацией ракеты, в то время как РД-0213 обеспечивает тягу, которая выводит «Протон» на орбиту. Третья ступень будет работать около четырех минут 15 секунд.
Хотя в некоторых миссиях «Протон» может вывести свою третью ступень и полезную нагрузку прямо на парковочную орбиту Земли, в понедельник третья ступень не выведет на орбиту. Вместо этого она доставит их на суборбитальную траекторию, откуда «Бриз-М» возьмет на себя полный выход на орбиту. Первое из пяти включений двигателя «Бриз-М» С5.98 сформирует парковочную орбиту высотой 178 на 180 километров над уровнем моря.
«Бриз-М» способен произвести множественные включения в ходе полета, что позволяет выполнять сложные миссии, необходимые для запуска на экваториальные геостационарные орбиты с высокоширотных российских стартовых площадок. Разгонный блок состоит из центрального силового модуля, в котором размещены двигатель, подруливающие устройства для контроля незаполненного объема и ориентации, топливные баки и авионика.
«Бриз-М» готовится к запуску в понедельник - через Роскосмос
Вокруг него расположен съемный дополнительный топливный бак в форме тора. Горючее из этого бака сжигается первым, а после того, как его запасы исчерпаны, его сбрасывают, чтобы сэкономить массу.
Второе, третье и четвертое включение «Бриз-М» произойдут, когда он пересечет экватор в нисходящем узле — в направлении с севера на юг — на своих первых трех орбитах. Это в первую очередь будет способствовать увеличению высоты апогея — самой высокой точки орбиты.
Пятое и последнее включение произойдет, когда «Бриз-М» достигнет апогея на третьем витке. Это поднимет перигей — или самую низкую точку — орбиты и уменьшит ее наклон к экватору.
Через 17 часов 50 минут после старта с Байконура «Бриз-М» выведет спутник «Экспресс-АМУ7» на орбиту высотой 18 714 на 52 872 км с наклоном 0,26 градуса к экватору. «Экспресс-АМУ3» отделится 17 минут спустя, при этом ожидается, что аппарат будет на орбите 18 692 на 52 872 км под углом 0,29 градуса.
Это суперсинхронная переходная орбита с апогеем, значительно превышающим рабочую геостационарную орбиту спутников на высоте 35 786 километров, помогает сократить количество топлива, которое спутники должны будут сжечь, чтобы достичь своих конечных позиций, по сравнению с более типичной, более низкой переходной орбитой.
Ожидается, что «Экспресс-АМУ7» прибудет на свою орбитальную позицию, проверен и готов к вводу в эксплуатацию в течение 56 дней после запуска, в то время как «АМУ3», как ожидается, потребуется до 59 дней, чтобы завершить этап ввода в эксплуатацию.
Выведение двух спутников «Экспресс» «Протоном» знаменует собой 23-й орбитальный запуск российской ракеты в 2021 году и вторую миссию ракеты «Протон» в этом году. Следующий запуск от России запланирован на 23 декабря, когда ракета «Ангара-А5» должна совершить испытательный полет с космодрома Плесецк.
Затем пусковая компания вернется на Байконур, где последний запуск года в России намечен на 27 декабря с ракетой «Союз 2.1б» со спутниками на борту.
Первоисточник:
