La familia de etapas superiores D es una familia de etapas superiores (etapas superiores) derivadas del bloque "D", la quinta etapa del complejo de cohetes espaciales N1 - L3 , diseñado para que los cosmonautas soviéticos vuelen a la luna . Utilizan un par de oxígeno líquido - queroseno como combustible , mientras que se permite el reabastecimiento con " sintina " sin alterar el diseño [1] .
Como parte del complejo estándar, el bloque "D" era responsable de transferir el enlace LK - LOK de la trayectoria de vuelo a la órbita lunar , de transferir el LK de la órbita lunar a la trayectoria de aterrizaje, así como de las correcciones durante el vuelo. (bloques "A", "B" y "C": las tres primeras etapas del cohete N-1 , que llevaron el complejo a una órbita de referencia baja , el bloque "G" dispersó la expedición a la luna). Por lo tanto, el número máximo de arranques del motor del bloque "D" (tiene el índice 11D58 o RD-58 en algunas fuentes) fue de siete, y la vida útil del bloque "D" fue de 7 días. Para ello, el tanque de oxígeno tenía forma de esfera y estaba dotado de aislamiento térmico . Además, se llenó con oxígeno enfriado a -200 °C (punto de ebullición -183 °C), lo que permitió reducir aún más las pérdidas por evaporación y, además, aumentó la densidad del oxígeno líquido, ahorrando el volumen requerido del tanque. . El tanque de queroseno tenía forma toroidal y estaba inclinado 3 grados para simplificar el diseño de la toma de combustible. El empuje del motor 11D58 era de 8,5 tf .
Debido a la indisponibilidad del cohete N-1, se decidió dar la vuelta a la luna sin aterrizar utilizando el cohete UR-500K . Para ello, se desarrolló la nave espacial 7K-L1, tomando prestada parte de los sistemas del orbitador 7K-OK, conocido como Soyuz . Para darle a la nave la velocidad necesaria, el UR-500K de tres etapas estaba equipado con una cuarta etapa: el bloque "D", tomado del cohete N-1.
Bajo los nombres "Zond-5" ... "Zond-8", la nave espacial 7K-L1 dio cuatro vueltas alrededor de la Luna, pero sin astronautas ("Zond-4" fue lanzado en dirección opuesta a la Luna en una forma altamente elíptica órbita con una altura de apogeo de unos 330.000 km ).
El cohete UR-500K, que recibió el nombre de " Proton ", junto con el bloque D, se utilizó además para lanzar las estaciones lunares " Luna-15 " ... " Luna-24 ", y las estaciones interplanetarias " Venera-9 ". "... " Venus-16 ", " Mars-2 ",..." Mars-7 ", " Vega " y " Fobos ". En 1974, comenzaron los vuelos en órbita geoestacionaria para lanzar los satélites de comunicaciones Horizon , Raduga , Screen .
Los requisitos para el bloque D como parte del complejo lunar no se correspondían del todo con lo que se necesitaba para AMS y satélites de comunicación. Como resultado, se emprendió una modificación destinada a aumentar la capacidad de carga y reducir el costo del bloque D. La etapa superior modificada, denominada DM, tenía una vida activa de solo 9 horas y el número de arranques del motor se limitaba a tres. . Esto permitió eliminar el aislamiento térmico del tanque de oxígeno y parte de los bloques del sistema de apoyo al lanzamiento del POP.
En relación con los diferentes requisitos para una variedad de cargas útiles, se desarrollaron otras modificaciones: DM-2, DM-03. Para trabajar como parte del complejo Zenit-3SL , se desarrolló una modificación del DM-SL. Además del queroseno, el bloque DM puede utilizar como combustible el hidrocarburo sintético "syntin", lo que aumenta el impulso específico de su motor de 358 a 361 unidades.
El uso del bloque DM en el cohete Proton está llegando a su fin: está siendo reemplazado por el bloque Briz-M , pero en el programa Sea Launch , el bloque DM-SL (DM-SLB se usa en el programa Land Launch) se seguirá utilizando. Esto se debe a que Breeze-M utiliza los mismos componentes de combustible que el cohete Proton, mientras que el bloque DM, por el contrario, corresponde al cohete Zenit. Es interesante, sin embargo, que para lanzar satélites Glonass-M (Hurricane-M) en órbitas circulares con una altura de unos 20.000 km , el bloque DM proporciona mayor precisión de lanzamiento que Breeze-M, y por lo tanto su uso en un cohete "Proton". -M aparentemente se detendrá solo después del reemplazo final de los satélites Glonass-M con nuevos dispositivos Glonass-K no presurizados , cuyas pruebas de vuelo comenzaron en febrero de 2011. Sin embargo, el 5 de diciembre de 2010, se realizó el primer lanzamiento de una nueva modificación del bloque DM (11С861-03) con mayor reabastecimiento de combustible y mayor capacidad de carga. El bloque DM-03 se utilizó para lanzar un trío de satélites Glonass-M, mientras que el lanzamiento en órbita terminó sin éxito [2] .
La actitud hacia el desmantelamiento del bloque DM cambió un poco después de los accidentes de Breeze-M en 2006 durante el lanzamiento de Arabsat-4A y en 2008 durante el lanzamiento de AMS-14 y, tal vez, el bloque DM permanecerá en operación por seguro. y como opción para clientes comerciales.
El 19 de agosto de 2012, la etapa superior DM-SL estableció un récord de precisión de lanzamiento durante el lanzamiento [3] .
El prototipo de este bloque es el bloque "D", desarrollado por OKB-1 , como quinta etapa del complejo N1 - L3 , parte del programa tripulado de alunizaje soviético y estaciones interplanetarias " Venus-9 "... " Venus- 16 ", " Mars-2 " "..." Mars-7 ", " Vega " y " Fobos ". En esta versión, la unidad D no tenía su propio sistema de control, el control se realizaba desde el sistema de control de la nave espacial.
En el bloque "D" del complejo L3 se instaló el motor 11D58 desarrollado por OKB-1. Se suponía que el motor 11D58, fabricado de acuerdo con un circuito cerrado, por primera vez proporcionaría múltiples lanzamientos en el espacio exterior e ingravidez al hacer girar la unidad de turbobomba del tanque de refuerzo del oxidante con gas comprimido de la sección autónoma del cilindro de gas de la neumohidráulica. sistema de arranque del bloque "D". Durante el arranque neumático, la bomba del oxidante creó una presión significativa (alrededor de 10 kg/cm²), lo que aseguró el llenado confiable de la ruta del oxidante sin enfriar con oxígeno líquido y el nivel inicial de flujo de gas del generador de gas a través de la turbina de la HPP principal, necesario para que el motor entre en modo normal. Tal esquema aseguró pérdidas mínimas de oxígeno para enfriar el PS. Para reducir la entrada de calor al comburente (oxígeno sobreenfriado con una temperatura de hasta -193 °C), se adoptó la forma esférica del tanque del comburente con aislamiento térmico de pantalla-vacío, y todas las conexiones se realizaron mediante puentes térmicos. El depósito de combustible, en cuyo interior se encontraba el motor, tenía forma de toro. El bloque fue el primero en aplicar soluciones técnicas que luego se convirtieron en clásicas en la tecnología de cohetes (por ejemplo, el uso de prebombas de tanques que forman parte del motor, y el almacenamiento de helio en cilindros sumergidos en oxígeno líquido, etc.) [ 4]
Modificación del bloque D, diseñado para lanzar satélites de comunicación y televisión a la órbita geoestacionaria , desarrollado por Design Bureau PM (Jefe de diseño M. F. Reshetnev ).
Los satélites de comunicaciones no tenían equipo de control de la unidad de misiles, por lo que la unidad D estaba equipada con un sistema de control independiente ubicado en un compartimiento de instrumentos toroidales sellado, que también albergaba equipos de telemetría y un enlace de radio de comando. El compartimiento de instrumentos se instaló en una armadura especial sobre el tanque de oxidante y tenía un sistema de control térmico. El Block D estaba equipado con el motor 11D58M , desarrollado en NPO Energia bajo la dirección de B. A. Sokolov . Este motor se produce en masa en la planta mecánica de Voronezh .
La unidad de aceleración modificada tenía una vida útil activa de 9 horas y el número de arranques del motor se limitaba a tres. Corrientemente[ ¿cuándo? ] Se utilizan etapas superiores de los modelos DM-2, DM-2M y DM-03 fabricados por RSC Energia , en los que se ha aumentado el número de inclusiones a 5 [5] [6] .
DesarrolloEl desarrollo del bloque DM comenzó en 1969. El bloque de esta modificación del 3 de agosto de 1973 [7] al 30 de julio de 1975 pasó seis pruebas de fuego, durante las cuales el bloque se repostó dos o tres veces y el motor se encendió 4-5 veces. Ha sido operado desde el vehículo de lanzamiento Proton desde 1974.
CaracterísticasEl bloque DM consta de: motor principal; dos sistemas de propulsión para estabilización y orientación; tanque de oxidación esférica; tanque de combustible toroidal; compartimento de instrumentos; equipo del complejo de medición de comando; Adaptadores inferiores y medios desmontables en vuelo.
Fiabilidad probada del motor 0,997 con un nivel de confianza de 0,9. Cada motor pasa las pruebas de control sin reacondicionamiento utilizando medios progresivos de diagnóstico de una condición técnica.
Bloques comercialesEl desarrollo de bloques comerciales basados en el bloque DM comenzó en 1993. Los bloques comerciales se designaron en forma de dos letras iniciales DM y un número de modificación asociado a la necesidad de refinamiento para una carga comercial extranjera específica.En la documentación de diseño, este número se escribe inmediatamente después de las letras DM sin espacio, en contraste con los nombres oficiales de los bloques 11C861-01 adoptados por las fuerzas espaciales militares (VKS). En los nombres oficiales, las letras iniciales y el número de modificación se escriben con guión (D-2, DM-2, DM-2M). La existencia de dos sistemas de designaciones similares ha creado mucha confusión.
Inicialmente, cada etapa superior fue diseñada para una carga útil específica. Esto se debió al reducido número de contratos para lanzamientos comerciales utilizando el vehículo de lanzamiento Proton-K , limitado a una cuota de cinco lanzamientos. Para concluir los contratos, los bloques recibieron designaciones: para la nave espacial Inmarsat 3 - DM1, para tres lanzamientos de la nave espacial Iridium - DM2, para la nave espacial Astra IF - DM3 y para la nave espacial Tempo FM1 - DM4. Debido al hecho de que el montaje de siete naves espaciales Iridium requirió la instalación de un dispensador de gran diámetro, no se tomó 11C861-01 como prototipo del bloque DM2, sino el RB 17C40 que no se usaba en ese momento . En esta unidad, el truss de potencia superior, en el que se fija el adaptador del sistema de separación, tiene un diámetro mayor que en las unidades de la serie 11C861.
DM3DM3 es una versión comercial del bloque DM, originalmente destinado a lanzar naves espaciales tipo Astra IF . La etapa superior DM3 lanzó con éxito muchos satélites comerciales extranjeros. El 25 de diciembre de 1997, la nave espacial Asiasat-3 no fue lanzada a una órbita determinada debido a un mal funcionamiento del RB.
DM4DM4 es una versión comercial del bloque DM, originalmente destinado al lanzamiento de la nave espacial Tempo FM1 .
Block DM-2 utiliza un motor de cámara única 11D58M en componentes de combustible oxígeno líquido - queroseno. El primer lanzamiento del bloque DM-2 tuvo lugar el 12 de octubre de 1982, cuando los dos primeros satélites de la serie Hurricane y el modelo de peso del tercer satélite se lanzaron a una órbita casi circular. [9] . La etapa superior DM-2 lanzó con éxito el observatorio astrofísico internacional " Integral ".
El bloque DM-2M tiene características de potencia mejoradas y utiliza el motor 11D58S . Esta modificación del control remoto utiliza queroseno sintético ("syntin") como combustible. La nueva modificación del bloque 11С861-01 se utilizó por primera vez el 20 de enero de 1994. Este bloque se diferencia de su predecesor por una disminución en el número de capas de revestimiento aislante térmico en algunos lugares, cambios en el sistema de control, etc. Debido a esto, la masa del bloque se redujo en 120 kg. La masa de la nave espacial lanzada a la órbita estacionaria se elevó a 2500 kg. La etapa superior 11S861-01 se utilizó para lanzar los satélites Russian Express.
El bloque DM-03 es una de las principales etapas superiores rusas diseñadas para lanzar naves espaciales desde órbitas terrestres bajas a órbitas de alta energía, incluidas órbitas geoestacionarias, circulares altas y altamente elípticas, así como trayectorias de salida a la Luna y planetas del Sistema solar [10] .
14S48: una versión modernizada de la etapa superior 11S861-03 con un motor 11D58M, que se creó como parte de la comisión de diseño y desarrollo Dvina-DM para el vehículo de lanzamiento Proton-M con su posterior adaptación al Angara-A5 y otros prometedores vehículos de lanzamiento de clase pesada [ 11] . Pero dado que la operación de los protones debería completarse en 2026, se detuvo el trabajo en la I + D de Dvina-DM, y se está llevando a cabo una mayor modernización de la etapa superior como parte de la I + D de Perseus-KV solo para el vehículo de lanzamiento Angara-A5. . Por lo tanto, el proyecto de desarrollo de Perseus-KV implica la creación de un complejo de etapa superior para el Angara-A5 en el cosmódromo de Plesetsk. En el futuro, de acuerdo con el Programa Espacial Federal de Rusia para 2016-2025, se construirá un complejo similar (ROC "Orion") en el cosmódromo de Vostochny.
Al crear el módulo básico de la etapa superior 14S48, se utilizaron desarrollos de RB 11S861-03, 452GK y 314GK.A18. Así, en el nuevo "acelerador" se han aumentado los depósitos de combustible, se ha cambiado el sistema neumohidráulico. Fue desarrollado originalmente por Krasmash OJSC, pero la producción posterior se transfirió a la planta mecánica de Voronezh.
A principios de diciembre de 2018, Krasmash envió el primer modelo de vuelo 14S48 [12] . El 20 de diciembre se entregó el módulo base de la primera etapa superior a RSC Energia, que es el desarrollador de 14S48, de la planta de Krasmash. En 2019, TsNIIMash está planeando pruebas de resistencia a la vibración de un modelo de una nueva etapa superior. Durante 2019, los especialistas de RSC Energia deberán volver a equipar y probar el RB 14S48 antes del próximo uso en el cuarto trimestre de 2019 durante el segundo lanzamiento del cohete Angara-A5 [13] . En diciembre de 2020 se supo que el lanzamiento del Angara-A5 con el RB Perseus se realizaría en 2021.
El 27 de diciembre de 2021, se llevó a cabo el tercer lanzamiento de prueba del vehículo de lanzamiento pesado Angara-A5 con la etapa superior Perseus desde el cosmódromo de Plesetsk. El Perseus RB con una maqueta de carga útil se separaba habitualmente del vehículo de lanzamiento, pero no entraba en la órbita geoestacionaria asignada a una altura de 36 000 km [14] . Según el Comando de Defensa Aeroespacial de América del Norte ( NORAD ), apareció en órbita terrestre baja un objeto 50505/2021-133A con una altura de 179 × 201 km, cuyos elementos orbitales corresponden al tiempo de lanzamiento de Angara-A5. Dos días después del lanzamiento de Angara, ya había 4 objetos en el sitio celestrak.com, que rastrea objetos cercanos a la Tierra registrados por NORAD [15] .
14S49: modernización adicional de la etapa superior 14S48 con un motor 11D58MF con características de potencia mejoradas y mayor reabastecimiento de combustible para su uso en lanzamientos de Angara-A5 (no antes del tercer lanzamiento como parte de las pruebas de diseño de vuelo de este ILV) [16] [17 ] .
Característicasincluyendo compartimentos abatibles:
El bloque DM-5 es una modificación del bloque DM, diseñado para poner en órbita naves espaciales pesadas de la serie Araks .
El bloque DM-SL es una modificación del bloque DM, destinado a ser una etapa superior para el vehículo de lanzamiento Zenit-3SL , que se utiliza para lanzamientos en el marco del proyecto Sea Launch . cuenta[ ¿por quién? ] uno de los bloques superiores más "precisos".
El bloque DM-SL se creó sobre la base del RB 315GK, desarrollado en RSC Energia en la década de 1980 para el vehículo de lanzamiento Zenit-3. El primer bloque de vuelo DM-SL completó con éxito su tarea durante el lanzamiento de demostración del vehículo de lanzamiento Zenit-3SL. Los bloques DM-SL se producen desde 1997 en paralelo con RB DM3. En el futuro, los bloques no reclamados de la serie DM3 también se pueden convertir en RB DM-SL. [Dieciocho]
CaracterísticasEl bloque DM-SLB es una modificación del DM-SL, rediseñado específicamente para el vehículo de lanzamiento Zenit-3SLB , utilizado para lanzamientos desde el cosmódromo de Baikonur en el marco del proyecto Ground Launch . Se utilizó por primera vez durante el lanzamiento del satélite Amos-3 en 2008.
Características [20]| Características de la familia de etapas superiores D | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nombre | Índice GUKOS | Masa de RB | Combustible | Reserva de combustible, t | motor sustentador | Empuje en vacío, tf | Número de arranques del motor | Masa de PG en OSG , t | Inicio de operación | |||
| en el piso | en el espacio | Protón-K | Proton-M (3ra etapa) | Zenit-2S | ||||||||
| DM-2 [5] [21] | 11С861 | 3.2 | 2.3 | queroseno + oxígeno líquido | 15.1 | 11D58M | 8.5 | hasta 5 | 2.4 | mil novecientos ochenta y dos | ||
| DM-2M [22] [6] | 11С861-01 | 2.2 | queroseno + oxígeno líquido | 15.1 | 11D58S | 8.5 | hasta 5 | 2.5 | 1994 | |||
| DM-03 [23] | 11С861-03 | 3.245 | 2.35 | queroseno + oxígeno líquido | 18.7 | 11D58M | 8.5 | hasta 5 | 2.95 | 3.44 | 2007 | |
| DM-SL [19] | 3.5 | queroseno + oxígeno líquido | 15.1 | 8.0 | hasta 5 | 2.5 | ||||||
| DM-SLB | 3.22 | queroseno + oxígeno líquido | 15.58 | 8.103 | hasta las 3 | 2008 | ||||||
| Tecnología espacial y cohetes soviéticos y rusos | ||
|---|---|---|
| Vehículos de lanzamiento operativos | ||
| Vehículos de lanzamiento en desarrollo | ||
| Vehículos de lanzamiento fuera de servicio | ||
| Bloques de refuerzo | ||
| Sistemas espaciales reutilizables | ||