Ракеты-носители¶

Ракета-носитель — ракета, предназначенная для вывода полезной нагрузки (искусственных спутников, пилотируемых космических аппаратов, межпланетных станций) на заданную орбиту или траекторию полёта. Ракеты-носители являются основным средством доступа в космос и составляют основу космической отрасли. Первый в мире искусственный спутник Земли — «Спутник-1» — был выведен на орбиту 4 октября 1957 года советской ракетой-носителем «Спутник» (индекс ГРАУ 8К71П), разработанной под руководством Сергея Королёва на базе межконтинентальной баллистической ракеты Р-7.

¶Классификация

Ракеты-носители классифицируются по нескольким признакам.

По числу ступеней различают одно-, двух-, трёх- и многоступенчатые ракеты. Многоступенчатость позволяет сбрасывать отработавшие ступени и тем самым повышать конечную скорость полезной нагрузки — принцип, реализованный в большинстве современных носителей.

По типу топлива выделяют ракеты на жидком топливе (жидкостные) и на твёрдом топливе (твёрдотопливные), а также комбинированные системы. Жидкостные двигатели обладают высокой тягой и возможностью регулирования, твёрдотопливные — простотой и надёжностью хранения.

По назначению различают носители среднего и тяжёлого класса, а также лёгкие ракеты для вывода малых космических аппаратов.

¶История

¶Ранний период

Идея использования ракет для космических полётов восходит к работам Константина Циолковского, опубликовавшим в 1903 году теорию движения ракет. В 1920-е годы в СССР была создана Газодинамическая лаборатория (ГДЛ), а в 1933 году — Реактивный институт (РНИИ). В 1933 году под руководством Сергея Королёва была создана первая советская ракета на жидком топливе «Газогенераторная ракета» (ГИРД-09), а затем — ракета «09».

¶Ракеты Р-7 и «Спутник»

Разработка ракеты Р-7 началась в 1953 году. 15 мая 1957 года Р-7 была впервые испытана в качестве межконтинентальной баллистической ракеты. На её базе была создана ракета-носитель «Спутник», которая 4 октября 1957 года вывела на орбиту первый искусственный спутник Земли. Р-7 и её модификации («Восток», «Восход», «Союз») остаются одними из самых надёжных и массово используемых ракет-носителей в мире.

¶Американская программа

В США первая ракета-носитель — «Редстоун» (Redstone) — была создана под руководством Вернера фон Брауна. 31 января 1958 года она вывела на орбиту первый американский спутник «Эксплорер-1». Позднее были разработаны ракеты «Атлас», «Титан», «Сатурн-1» и «Сатурн-5», последняя из которых использовалась в программе «Аполлон» для полётов на Луну.

¶Устройство и принцип действия

Ракета-носитель состоит из следующих основных элементов:

• Ступени — конструктивно законченные блоки, каждый со своим двигателем и топливным баком. Ступени включаются последовательно: после выработки топлива отработавшая ступень отделяется.
• Двигатели — жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) или твёрдотопливные ракетные двигатели (ТРД), создающие тягу.
• Система управления — обеспечивает навигацию и стабилизацию ракеты в полёте.
• Полезная нагрузка — космический аппарат, размещаемый под обтекателем в верхней части ракеты.
• Обтекатель — аэродинамический кожух, защищающий полезную нагрузку от потоков воздуха на активном участке полёта.

Принцип действия основан на законе сохранения импульса: ракета ускоряет себя за счёт истечения газов из сопла двигателя. Конечная скорость определяется соотношением массы ракеты и массы топлива (формула Циолковского).

¶Основные российские ракеты-носители

¶Современное состояние

В России основными ракетами-носителями являются семейство «Союз-2» и ракета «Ангара», разрабатываемая Московским институте теплотехники и производимая на Красноярском машиностроительном заводе. «Ангара» создана для замены «Протона» и отличается использованием экологически чистого топлива (керосин и жидкий кислород).

В мире также активно развиваются частные ракеты-носители, такие как Falcon 9 компании SpaceX, что привело к снижению стоимости вывода полезной нагрузки на орбиту.