Ракета «Союз-2»: для чего создавалась и как используется сегодня королёвская «семерка»
Ракеты семейства «Союз-2» — самые часто запускаемые носители в стране и одни из самых надежных во всем мире. Сегодня они используются для запуска спутников на все возможные орбиты и траектории, а также для отправки к МКС пилотируемых и грузовых космических кораблей. Эксперт Pro Космоса Игорь Афанасьев рассказывает, для каких задач создавалось семейство, какие сегодня существуют модификации «Союза-2» и сколько на их счету пусков.
«Союз-2» — это семейство трехступенчатых ракет-носителей среднего класса. Проект создания новых носителей стартовал в 1990-х под названием «Русь», но растянулся на десятилетие из-за финансовых трудностей. А сегодня носители «Союз-2» составляют основу отечественного парка средств выведения. Западные эксперты также отдают должное этим ракетам, отмечая, прежде всего, их многофункциональность и надежность.
Как зарождался проект нового семейства ракет «Союз-2»
После распада СССР разработчики ракет семейства «Союз», как и остальные представители отрасли, стремились объединить производство в России. Самарское Центральное специализированное конструкторское бюро (ныне — Ракетно-космический центр (РКЦ) «Прогресс») спроектировало новый вариант носителя по теме «Русь», все комплектующие которого были бы российского производства.
Цель проекта заключалась в разработке современного средства выведения среднего класса, которое бы сохранило надежность ракет семейства «Союз», но при этом имело улучшенные характеристики и возможности. Предусматривалось не только реализовать проект силами отечественных предприятий, но и внедрить в нем прогрессивные технико-экономические решения.
Новая трехступенчатая ракета «Союз-2» создавалась на базе и в габаритах серийного носителя «Союз-У». Она строилась по традиционной для средств выведения «семерочного» семейства схеме с продольно-поперечным разделением ступеней: при старте запускаются двигатели четырех боковых и одного центрального блоков: когда топливо в «боковушках» кончается, они отделяются, и дальше работает только «центр». Затем происходит «горячее» разделение второй и третьей ступеней, и последняя выводит космическую головную часть на опорную орбиту.
Двигатели всех ступеней ракеты, имеющей максимальную стартовую массу 313 тонн, должны были работать на кислородно-керосиновом топливе. «Союз-2» можно было использовать с разгонными блоками «Икар» и «Фрегат». Это позволяло выводить космические аппараты на различные околоземные орбиты, включая геопереходные и геостационарные, а также на отлетные траектории в дальний космос.
Проект предусматривал создание не одной ракеты, а целого семейства унифицированных средств выведения с цифровым «бортом», имеющего совместимость с существующими стартовыми комплексами на эксплуатируемых и строящихся космодромах и повышенную надежность запусков.
Чем ракета «Союз-2» отличалась от «Союза-У»
Изначально планировалось, что «Союз-2» будет оснащен новой третьей ступенью с двигателем замкнутой схемы и полностью цифровой системой управления полетом с терминальной системой наведения. Последняя представляет собой программно-аппаратный комплекс, который определяет параметры движения ракеты и формирует оптимальную траекторию, ведущую к цели. Совокупность мер позволяла значительно (почти на 20%) увеличить массу полезной нагрузки, снимало ограничения по габаритам головного обтекателя, накладываемые старой аналоговой системой, и компенсировало возможные значительные отклонения в траектории движения ракеты.
Одним из ключевых требований становилась точность выведения полезной нагрузки на заданную орбиту. При этом отделяемые части (отработанные блоки первой и второй ступеней и створки головного обтекателя) надо было «приземлять» в относительно небольшие зоны районов падения. Первую и вторую ступени предполагалось оснастить двигателями с усовершенствованной форсуночной головкой.
В совокупности все улучшения увеличивали полезную нагрузку ракеты на 1200 килограммов по сравнению с базовым носителем «Союз-У», широко применявшимся на тот момент. Предполагалось, что при пуске с Байконура «Союз-2» сможет выводить до 8500 килограммов на низкую околоземную орбиту и до 2350 килограммов к Луне. Ракета также сможет запускаться со стартового комплекса в Плесецке при минимальной модернизации.
Для чего планировали использовать ракету «Союз-2»
«Союз-2» предназначался для запуска всех полезных грузов различной номенклатуры, типичных для ракет «семерочного» семейства. Перед началом использования в пилотируемой программе ракету предполагалось «обкатать» на более тяжелых вариантах транспортных грузовых кораблей «Прогресс М1», а также на перспективных «малых» модулях для российского сегмента Международной космической станции (МКС).
Для обеспечения запусков новых кораблей и модулей к МКС с помощью «Союза-2» к 2000 году планировалось модернизировать технический и стартовый комплексы космодрома Байконур. Однако из-за резкого сокращения финансирования российской космической отрасли в 1999–2000 годах, модернизацию инфраструктуры на Байконуре пришлось приостановить, а разработку новых полезных нагрузок для этой ракеты отложить до лучших времен.
Что тормозило разработку ракеты «Союз-2»
Финансовые трудности на десятилетие замедлили программу «Союз-2». Модернизацию носителя пришлось проводить поэтапно. Наиболее дорогостоящей и сложной частью разработки был новый двигатель РД-0124. Его создание отложили на более поздний срок. Изначально основные силы бросили на систему управления, во многом определяющую облик и возможности носителя.
Новая система управления распределена по всей ракете. На третьей ступени установлены бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ), навигационные приборы и оборудование для обработки данных с датчиков и формирования команд управления. «Приемная часть» (исполнительные механизмы) расположена непосредственно в блоках ракеты и связана с БЦВМ через кодовые линии связи.
Работа над цифровой системой управления полетом с существенно повышенной точностью и надежностью началась в екатеринбургском НПО автоматики в 1993 году. В 2006 году Лев Бельский, заместитель директора этого предприятия по ракетно-космическим системам, рассказал агентству ИТАР-ТАСС, что проект по системе управления полетом для «Союза-2» стал спасением для их организации. В то время над разработкой трудилось 400 сотрудников. Небольшое федеральное финансирование проекта началось в конце 1990-х, а в начале нового десятилетия поток средств значительно вырос.
Зачем России понадобилась ракета «Союз-ФГ»
Одновременно с разработкой «Союза-2» создавалась модифицированная ракета «Союз-ФГ». Она предназначалась для доставки пилотируемых кораблей «Союз ТМА» и грузовых кораблей «Прогресс М1» к Международной космической станции. Эта версия отличалась от базового «Союза-У» улучшенными двигателями первой (РД-107А) и второй (РД-108А) ступеней с новыми форсуночными головками, что отразилось в названии.
НПО Энергомаш вело эту разработку, ориентируясь на «Союз-2». В камерах сгорания исходных РД-107 и РД-108 двухкомпонентные форсунки заменили на увеличенное почти в четыре раза число однокомпонентных. Это улучшило полноту и устойчивость сгорания топлива, снизило колебания и повысило удельный импульс.
РД-107А и РД-108А адаптировали к конструкции «Союза-У» с минимальными изменениями. После их установки грузоподъемность ракеты возросла на 300 килограммов. Однако возможности «Союза-ФГ» по прежнему ограничивались использованием аналоговой системы управления. Первый пуск ракеты состоялся 21 мая 2001 года с космодрома Байконур, когда к МКС отправился грузовой корабль «Прогресс М1-6».
Модификации ракеты «Союз-2»
Первый этап модернизации: ракета «Союз-2.1а»
Вскоре было выделено финансирование на модернизацию технических и стартовых комплексов на Байконуре и Плесецке под использование «Союза-2». Первым был готов северный космодром.
Носитель первого этапа модернизации, известный как «Союз-2.1а», отличался новым гораздо более крупногабаритным головным обтекателем. Переход от старой аналоговой системы управления к новой цифровой значительно расширил возможности выбора траектории выведения. В сравнении с «Союзом-У», грузоподъемность новой ракеты с тяжелым головным обтекателем не упала, а увеличилась на 300 килограммов, даже при использовании третьей ступени с двигателем РД-0110 открытой схемы, который серийно производится на Воронежском механическом заводе (ВМЗ).
Первый тестовый запуск ракеты «Союз-2.1а» состоялся 8 ноября 2004 года с космодрома Плесецк: она вывела на суборбитальную траекторию макет полезной нагрузки. Первые орбитальные запуски с Байконура и Плесецка состоялись соответственно 19 октября и 24 декабря 2006 года.
12 важнейших запусков с Байконура: современная Россия
Второй этап модернизации: ракета «Союз-2.1б»
Носитель второго этапа модернизации, известный как «Союз-2.1б», должен был получить новую третью ступень с двигателем замкнутой схемы РД-0124, разработанным воронежским Конструкторским бюро химической автоматики (КБХА). Он отличался экономичностью благодаря меньшему расходу топлива. С ним ракета могла выводить на опорную орбиту почти на 1500 килограммов больше по сравнению с «Союзом-У».
Несмотря на различия в соотношении компонентов топлива между «старым» и «новым» двигателями, самарские разработчики создали для «Союза-2» такой баковый отсек третьей ступени, что на ней без значительных изменений конструкции могли устанавливаться как РД-0110, так и РД-0124.
Первые огневые испытания блока третьей ступени с двигателем РД-0124 состоялись 5 апреля 2006 года на стенде Научно-исследовательского института химического машиностроения НИИхиммаш (ныне — Научно-исследовательский центр ракетно-космической промышленности НИЦ РКП) вблизи Сергиева Посада.
Первые запуски ракеты «Союз-2.1б» с космодромов Байконур и Плесецк прошли 27 декабря 2006 года и 26 июля 2008 года соответственно.
Первые запуски с космодрома Восточный
Первые пуски ракет-носителей «Союз-2.1а» и «Союз-2.1б» с нового гражданского космодрома Восточный состоялись соответственно 28 апреля 2016 года и 28 ноября 2017 года.
Этот космодром — самый современный в России, он воплотил передовые технические решения. Для подготовки к пуску используется уникальная для отечественной практики мобильная башня обслуживания (МБО) закрытого типа. Конструкция включает 7 ярусов, весит 1600 тонн и достигает высоты 52 метра.
МБО позволяет проводить все подготовительные работы в самых сложных климатических условиях. Благодаря ей сотрудники космодрома работают в безопасности и комфорте, а также имеют систему аварийной эвакуации.
Как ракеты семейства «Союз-2» используются сегодня
Ракеты-носители «Союз-2» среднего класса составляют основу современного российского парка средств выведения. Варианты 2.1а и 2.1б стартовали с четырех космодромов, расположенных в обоих полушариях земного шара: кроме Байконура, Плесецка и Восточного, их версии под названием «Союз-СТ-А» и «Союз-СТ-Б» модифицировали для использования в Гвианском космическом центре (космодром Куру) во Французской Гвиане. В них улучшили системы безопасности, телеизмерений, сделали более устойчивыми к повышенной влажности и морской транспортировке.
На 15 сентября 2025 года состоялось 77 пусков «Союза-2.1а», 79 пусков «Союза-2.1б», 9 пусков «Союза-СТ-А» и 18 пусков «Союза-СТ-Б».
В число представительниц ракет нового поколения «семерочного» семейства также входит двухступенчатая «Союз-2.1в», разработанная на базе «Союза-2.1б». В отличие от первой версии, у нее нет боковых блоков, а на центральном установлен маршевый двигатель НК‑33А и рулевой РД‑0110Р. С 28 декабря 2013 года она выполнила 13 полетов.
Один из запусков, в котором использовалась ракета «Союз-2.1а», состоялся 11 сентября. В этот день она отправила к МКС грузовой корабль «Прогресс МС». Какие этапы он проходит перед полетом в космос, как его принимают на орбите космонавты и что с ним происходит потом — подготовили подробный разбор.
