Space Exploration Technologies

Краткий обзор развития космических ракет

Двухступенчатая космическая ракета с двигателями РД-107, РД-108 использовалась в 1957-1958 гг. для запуска первых искусственных спутников Земли. Для осуществления запусков автоматических межпланетных станций (АМС) к Луне (1959 г.) и орбитальных пилотируемых полетов космических кораблей "Восток" (1961 г.) была разработана для указанной ракеты третья ступень с однокамерным кислородно-керосиновым ЖРД тягой 5 т, созданным в ОКБ, руководимом С. А. Косбергом. Трехступенчатая ракета, сконструированная таким образом, получила название "Восток". Более поздние ее модификации с четырехкамерным ЖРД с тягой 30 т на третьей ступени использовались с 1964 г. для запуска космических кораблей "Восход", а с 1967 г. обеспечивают запуски кораблей "Союз"3. При помощи четырехступенчатых модификаций ракеты "Восток" были осуществлены запуски АМС, которые вышли на окололунную орбиту и произвели мягкую посадку на Луну (1966 г.). Венеру (1970 г.) и Марс (1971 г.).

Ракеты-носители типа "Восток" на протяжении длительного времени обеспечили СССР ведущую роль в исследовании космоса и продолжают широко использоваться до сих пор. До 1964 г. они существенно превосходили по грузоподъемности все другие космические ракеты, из которых можно назвать такие жидкостные ракеты, как советские "Космос" (применяются с 1962 г.) и американские ракеты "Тор-Дельта" и "Атлас-Ад-жена" (применяются с 1960 г.). Эти американские космические ракеты, как и "Восток", были созданы путем установки дополнительных ступеней на только что разработанные жидкостные баллистические ракеты с дальностью действия в несколько тысяч километров (первая космическая ракета являлась вариантом межконтинентальной баллистической ракеты).

В последующие годы в СССР и США были созданы космические ракеты более мощные, нежели ракеты типа "Восток". К ним относятся жидкостные ракеты "Протон" (СССР), "Сатурн-1" (две модификации), "Сатурн-5" и жидкостные ракеты семейства "Титан-3" со стартовыми РДТТ. Космические ракеты семейства "Титан-3" разработаны на базе межконтинентальной баллистической ракеты, остальные же являются полностью оригинальными конструкциями.

По грузоподъемности ракета "Протон" и последние модификации ракет "Сатурн-1" и "Титан-3" примерно втрое превосходят модифицированные образцы ракеты "Восток". С их применением связаны многие выдающиеся достижения космонавтики, о которых будет сказано дальше, при описании соответствующих ракетных двигателей.

Космическая ракета "Сатурн-5" по грузоподъемности превосходит все другие ракеты. Она создавалась в рамках программы "Аполлон", цель которой заключалась в доставке и высадке астронавтов на Луну. Для этого потребовалась ракета со стартовой массой около 3000 т. После шести экспедиций на Луну (1969- 1972 гг.) "Сатурн-5" использовалась лишь однажды - для запуска орбитальной пилотируемой станции "Скайлэб" (1973 г.) массой около 80 т.

Появление космических ракет, более мощных, чем ракеты типа "Восток", стало возможным лишь благодаря новым замечательным достижениям в области создания ЖРД. К ним относятся: разработка двигателей с камерами тягой более 100 т, освоение новых ракетных топлив и, наконец, реализация давлений в камерах сгорания, превышающих 100 атм. Мы рассмотрим все эти достижения далее, на примере конкретных образцов ЖРД, и наш рассказ начнем с описания двигателя Р-1, который применяется на первой ступени ракеты "Сатурн-5".