Soyuz (rakettfamilie) - Soyuz (rocket family)
 En Soyuz-FG- rakett med et Soyuz TMA- romfartøy lanseres fra Baikonur Cosmodrome , Kasakhstan 18. september 2006.
| |
| Funksjon | Start kjøretøy |
|---|---|
| Produsent |
OKB-1 Progress Rocket Space Center |
| Opprinnelsesland |
Sovjetunionen Russland |
| Størrelse | |
| Stadier | 3 |
| Tilhørende raketter | |
| Familie | R-7 |
| Lanseringslogg | |
| Status | Aktiv |
| Start nettsteder | |
| Første fly | 28. november 1966 |
| Bemerkelsesverdige nyttelaster |
Soyuz Progress |
Soyuz ( russisk : Союз , som betyr "union", GRAU-indeks 11A511 ) er en familie av brukbare russiske og sovjetiske bæreraketter utviklet av OKB-1 og produsert av Progress Rocket Space Center i Samara , Russland . Med over 1900 flyreiser siden debut i 1966, er Soyuz den mest brukte bæreraketten i verden fra 2021.
For nesten et tiår, mellom siste flyturen av romfergen programmet i 2011 og 2020 første mannskap oppdrag fra SpaceX 's Falcon 9 rakett, Soyuz raketter var de eneste raketter stand og godkjent for transport av astronauter til internasjonale romstasjonen .
Soyuz-kjøretøyene brukes som bærerakett for det bemannede Soyuz-romfartøyet som en del av Soyuz-programmet , samt for å lansere ubemannet Progress-forsynings romfartøy til den internasjonale romstasjonen og for kommersielle lanseringer markedsført og drevet av Starsem og Arianespace . Alle Soyuz-raketter bruker RP-1 og flytende oksygen (LOX) drivmiddel, med unntak av Soyuz-U2 , som brukte Syntin , en variant av RP-1, med LOX. Soyuz-familien er en delmengde av R-7-familien .
Historie
En arbeidshest i verdensrommet
Soyuz-bæreraketten ble introdusert i 1966, avledet av Vostok- bæreraketten, som igjen var basert på 8K74 eller R-7a interkontinentale ballistiske rakett . Det var i utgangspunktet en tretrinns rakett med en Block I øvre scene. De første fire testlanseringene var feil, men til slutt fungerte det. Senere ble en Molniya-variant produsert ved å legge til et fjerde trinn, slik at den kunne nå den meget elliptiske Molniya-banen . En senere variant var Soyuz-U . Mens den nøyaktige modell- og variantbetegnelsen ble holdt hemmelig fra vest, ble Soyuz-bæreraketten referert til av enten United States Defense Defense- betegnelse av SL-4, eller Sheldon-betegnelsen av A-2 (utviklet av Charles S. Sheldon, en analytiker med Library of Congress ). Begge systemene for å navngi sovjetiske raketter sluttet å bli brukt etter hvert som mer nøyaktig informasjon ble tilgjengelig.
Produksjonen av Soyuz-bæreraketter nådde en topp på 60 per år tidlig på 1980-tallet. Det har blitt verdens mest brukte romskyttere, og flyr over 1700 ganger, langt mer enn noen annen rakett. Til tross for sin alder og kanskje takket være sin enkelhet, har denne rakettfamilien vært kjent for lave kostnader og høy pålitelighet.
Soyuz / Fregat
På begynnelsen av 1990-tallet ble det laget planer for en redesignet Soyuz med Fregat øvre scene. Fregat-motoren ble utviklet av NPO Lavochkin fra fremdriftsmodulen til sine Phobos interplanetære sonder . Selv om det ble godkjent av Roscosmos og det russiske forsvarsdepartementet i 1993 og betegnet "Rus" som en russifisering og modernisering av Soyuz, og senere ble omdøpt til Soyuz-2, forhindret en finansieringsmangel implementeringen av planen. Opprettelsen av Starsem i juli 1996 ga nye midler til opprettelsen av en mindre ambisiøs variant, Soyuz-Fregat eller Soyuz-U / Fregat. Dette besto av en litt modifisert Soyuz-U kombinert med Fregat øvre trinn, med en kapasitet på opptil 1350 kg til geostasjonær overføringsbane . I april 1997 fikk Starsem en kontrakt fra European Space Agency (ESA) om å lansere to par Cluster II plasmavitenskapssatellitter ved hjelp av Soyuz-Fregat. Før introduksjonen av denne nye modellen lanserte Starsem 24 satellitter i Globalstar- konstellasjonen i 6 lanseringer med en startbar Ikar-øvre scene , mellom 22. september 1999 og 22. november 1999. Etter vellykkede testflygninger av Soyuz-Fregat 9. februar 2000 og 20. mars 2000 ble Cluster II-satellittene lansert 16. juli 2000 og 9. august 2000. En annen Soyuz-Fregat lanserte ESAs Mars Express- sonde fra Baikonur i juni 2003. Nå brukes Soyuz-Fregat-bæreraketten av Starsem til kommersiell nyttelast.
ISS mannskapstransport
Mellom 1. februar 2003 og 26. juli 2005 med jording av USAs romfergerflåte , var Soyuz det eneste transportmidlet til og fra den internasjonale romstasjonen. Dette inkluderte overføring av forsyninger via Progress-romfartøy og mannskapsbytter. Etter at Space Shuttle-flåten ble pensjonert i 2011, var det amerikanske romprogrammet uten midler til å ta astronauter i bane, og NASA var avhengig av Soyuz for å sende mannskapet inn i verdensrommet til 2020. NASA gjenopptok mannte flyreiser fra USA i 2020 gjennom Commercial Crew Development- programmet.
Nylige hendelser
En lang rekke vellykkede Soyuz-lanseringer ble brutt 15. oktober 2002 da den ubesatte Soyuz-U- lanseringen av Photon-M-satellitten fra Plesetsk falt tilbake i nærheten av skyteplassen og eksploderte 29 sekunder etter løfting. En person fra bakkemannskapet ble drept og åtte ble såret.
En annen feil skjedde 21. juni 2005 under et Molniya militær kommunikasjonssatellitt lanseringen fra Plesetsk lanseringen området, som brukte en fire-trinns versjon av raketten heter Molniya-M . Flyet endte seks minutter etter lanseringen på grunn av svikt i tredje trinns motor eller en uoppfylt ordre om å skille andre og tredje trinn. Rakettens andre og tredje etappe, som er identisk med Soyuz, og dens nyttelast (en Molniya-3K-satellitt) krasjet i Uvatsky- regionen i Tyumen ( Sibir ).
24. august 2011 styrtet en ubesatt Soyuz-U som fraktet gods til den internasjonale romstasjonen uten å komme i bane. 23. desember 2011 mislyktes en Soyuz-2.1b-lansering av en Meridian 5- militærkommunikasjonssatellitt i 7. minutt av lanseringen på grunn av en avvik i tredje trinn.
11. oktober 2018 klarte ikke Soyuz MS-10- oppdraget til den internasjonale romstasjonen å komme i bane etter et problem med hovedforsterkeren. Den lanseringen rømningssystem ble brukt til å trekke Sojus romfartøy bort fra feil rakett. De to mannskapene, Aleksey Ovchinin og Nick Hague , fulgte en ballistisk bane og landet trygt over 400 km nedover fra Kosikonet Baikonur .
Soyuz-2 og romfart i Guyana
Den ærverdige Soyuz-bæreraketten ble gradvis erstattet av en ny versjon, kalt Soyuz-2 eller Soyuz / ST , som har et nytt digitalt styresystem og en svært modifisert tredje trinn med en ny motor. Den første utviklingsversjonen av Soyuz-2 kalt Soyuz-2-1a , som er utstyrt med det digitale styresystemet, men fremdeles drives av en gammel tredje trinns motor, startet 4. november 2004 fra Plesetsk på en suborbital testflyging, etterfulgt av en orbitalflytur 23. oktober 2006 fra Baikonur. Den fullstendig modifiserte bæreraketten (versjon Soyuz-2-1b ) fløy først 27. desember 2006 med CoRoT- satellitten fra Baikonur Cosmodrome .
19. januar 2005 ble European Space Agency (ESA) og Roscosmos enige om å lansere Soyuz / ST-raketter fra Guiana Space Center . Det ekvatoriale lanseringsstedet lar Soyuz levere 2,7 til 4,9 tonn i solsynkron bane , avhengig av motoren i tredje trinn. Byggingen av en ny pute startet i 2005 og ble ferdigstilt i april 2011. Padden brukte vertikal belastning vanlig i Fransk Guyana , i motsetning til den horisontale belastningen som ble brukt på Baikonur Cosmodrome . En simulert lansering ble gjennomført i begynnelsen av mai 2011. Den første operasjonelle lanseringen skjedde 21. oktober 2011 med de to første satellittene i Galileos globale posisjoneringssystem .
De Soyuz-U og Soyuz-FG raketter blir gradvis erstattet av Soyuz-2 fra 2014 og fremover. Soyuz-U ble pensjonert i 2017, mens Soyuz-FG bar astronautmannskap til ISS frem til september 2019 (endelig flytur Soyuz MS-15 25. september 2019).
Varianter
- Soyuz 11A511 (1966-1975)
- Soyuz-L 11A511L (1970-1971)
- Soyuz-M 11A511M (1971-1976)
- Soyuz-U 11A511U (1973-2017)
- Soyuz-U2 11A511U2 eller 11A511K (1982-1995)
- Soyuz-FG 11A511U-FG (2001-2019)
- Soyuz-2 14A14 (2006-i dag)
Den molniya-M (1964-2010) ble også avledet fra Soyuz familien.
montering
Raketten er montert vannrett i monterings- og testbygningen. Den monterte raketten blir transportert til lanseringsstedet i horisontal tilstand og deretter hevet. Dette er forskjellig fra den vertikale monteringen av for eksempel Saturn V , og er en av funksjonene som gjør Soyuz billigere å forberede seg på lansering. Å montere en horisontalt posisjonert rakett er relativt enkel da alle modulene er lett tilgjengelige. Å montere raketten i vertikal stilling vil kreve en vindtett høyhenger, som ikke ble ansett som økonomisk gjennomførbar da raketten ble designet, på grunn av den sviktende økonomien i Sovjetunionen .
Forhåndsstart
Hele raketten er suspendert i lanseringssystemet av de bærende mekanismene på stropp-på-boostere der de er festet til den sentrale kjernen. Sistnevnte hviler på neseseksjonene på stropp-boosterne. Denne ordningen ligner flyforhold når stropp-boostere skyver den sentrale kjernen fremover. Konseptet med å suspendere raketten var en av nyhetene introdusert med R-7 / Soyuz.
Siden lanseringsputen er eliminert, senkes den nedre delen av raketten. Lanseringssystemfagene bærer vindbelastningene. Motstand mot høy vind er et viktig trekk ved lanseringssystemet, da Kazakhstan-steppene , der Baikonur-lanseringsstedet ligger, er kjent for vindstorm .
Start
Motorene tennes av elektrisk initierte pyrotekniske bluss, montert på bjørkestenger, som tennes på omtrent T-20 sekunder, noen få sekunder før drivstoffkomponenter blir introdusert i forbrenningskammeret. Denne sekvensen mislykkes sjelden på grunn av sin enkelhet. Under lanseringen sporer støttebommene rakettens bevegelse. Etter at støttebomhodene dukker opp fra den spesielle støtteutsparingen i nesen på stroppene, kobles støttebomene og takstolen fra rakettens flyramme, svingende på støtteaksene og frigjør veien for raketten å løfte av. Under sjøsetting utgjør raketten og lanseringsanlegget et enkelt dynamisk system.
Når stroppforsterkermotorene stopper, faller boosterne bort, og gir separasjon uten påvirkning. Hvis himmelen er klar, kan bakkeobservatører se et Korolev-kors dannet av de fallende boosterne.
Kåper brukt til ubesatte oppdrag
Soyuz- bæreraketten brukes til forskjellige russiske ubemannede oppdrag og markedsføres også av Starsem for kommersielle satellittlanseringer. Foreløpig brukes følgende kåper:
Fremgang er lastesonden for ubemannet oppdrag til ISS og tidligere til Mir . Romfartøyet bruker en dedikert plattform og kåpe og kan lanseres med enten Soyuz-U, Soyuz-FG eller Soyuz-2.
A-type kåpe brukes til kommersielle lanseringer.
S-type kåpe brukes til kommersielle lanseringer av Starsem. Dekselet har en utvendig diameter på 3,7 m og en lengde på 7,7 m. Fregat øvre trinn er innkapslet i kåpen med nyttelasten og en nyttelastadapter / dispenser. S-type kåpe sammen med Fregat øvre trinn ble brukt til å lansere følgende romfartøy: Galaxy 14 , GIOVE A , Mars Express , AMOS-2 , Venus Express , Cluster .
SL-type kåpe brukes til kommersielle lanseringer av Starsem. Dekselet har en utvendig diameter på 3,7 m og en lengde på 8,45 m. Fregat øvre trinn er innkapslet i kappen med nyttelasten og en nyttelastadapter / dispenser. SL-type kåpe sammen med Fregat øvre trinn ble brukt til å lansere følgende romfartøy: CoRoT .
ST-type kåpe brukes til kommersielle lanseringer av Starsem. Den ytre diameteren er 4,1 m og lengden er 11,4 m. Den kan bare brukes med Soyuz-2, fordi eldre analoge kontrollsystemer ikke kan takle aerodynamisk ustabilitet introdusert av en fairing denne store. Denne karbonplastkapslingen er basert på den velprøvde konfigurasjonen som brukes til Arianespaces Ariane 4- biler, med lengden økt med omtrent en meter til. Kåpen er utviklet og blir produsert av TsSKB-Progress i samsvar med kravene fra en kunde ( Starsem ). Dette er den eneste fairingtypen som Starsem / Arianespace tilbyr for lanseringer fra Kourou.
Stadier
Første etappe
Den første fasen av Soyuz-raketter består av fire identiske koniske flytende boosterraketter, festet til andre trinns kjerne. Hver booster har en enkelt rakettmotor med fire forbrenningskamre, to vernier kamre og ett sett med turbopumper.
Statistikk (hver av 4 boostere)
- Bruttomasse: 44,5 tonn (98,100 lb)
- Drivstoff: 39,2 tonn (86,400 lb)
- Tørrvekt: 3784 kg (8.342 lb)
- Diameter: 2,68 m (8 fot 10 tommer)
- Lengde: 19,6 m (64 ft 4 in)
- Brenntid: 118 sekunder
- Motorer:
- Soyuz og Soyuz-U modeller
-
RD-107
- Skyv 813 kN (183 klb f ) ved løft
- Trykk 991 kN (223 klb f ) i vakuum
- Spesifikk impuls 245 sekunder (2,40 km / s) ved løft
- Spesifikk impuls 310 sekunder (3,0 km / s) i vakuum
- Kammertrykk 5,85 MPa (848 psi)
-
RD-107
- Soyuz-ST-modeller
- RD-107A (14D22)
- Skyv 838 kN (188 klb f ) ved løft
- Skyv 1021 kN (230 klb f ) i vakuum
- Spesifikk impuls 245 sekunder (2,40 km / s) ved avkjøring (estimert)
- Spesifikk impuls 310 sekunder (3,0 km / s) i vakuum (estimert)
- Kammertrykk 5,85 MPa (848 psi)
- RD-107A (14D22)
- Soyuz-FG
- Soyuz og Soyuz-U modeller
Andre etappe
Det andre trinnet i Soyuz booster er et enkelt, generelt sylindrisk trinn med en motor i bunnen, og aktiveres med første trinn. Som hver av første trinns raketter, har den også fire forbrenningskamre og ett sett turbopumper, men fire (i stedet for to) vernier kamre. Den andre fasen avtar mot bunnen for å tillate de fire første-trinns rakettene å passe tettere sammen.
- Bruttomasse: 105,4 tonn (232400 lb)
- Drivmiddel: 95,4 tonn (210.000 pund)
- Drivmiddel (Soyuz-U2 med Syntin drivmiddel): 96,4 tonn (212 000 lb)
- Tørrvekt: 6875 kg (15,160 lb)
- Lengde: 28 m (91 ft 10 in)
- Diameter: 2,95 m (9 ft 8 in)
- Brenntid: 290 sekunder
- Motorer:
- Soyuz og Soyuz-U modeller
- RD-108
- Skyv 779 kN (175 klb f ) ved løft
- Skyv 997 kN (224 klb f ) i vakuum
- Spesifikk impuls 264 sekunder (2,59 km / s) ved løft
- Spesifikk impuls 311 sekunder (3,05 km / s) i vakuum
- Kammertrykk 5,1 MPa (740 psi)
- RD-108
- Soyuz-U2-modell med Syntin-drivstoff
- RD-108
- Skyv 811 kN (182 klb f ) ved løft
- Skyv 1009 kN (227 klb f ) i vakuum
- Spesifikk impuls 264 sekunder (2,59 km / s) ved løft
- Spesifikk impuls 311 sekunder (3,05 km / s) i vakuum
- Kammertrykk 5,1 MPa (740 psi)
- RD-108
- Soyuz-ST-modeller
- RD-118 (11D512)
- Skyv 792 kN (178 klb f ) ved løft
- Skyv 990 kN (222 klb f ) i vakuum
- Spesifikk impuls 264 sekunder (2,59 km / s) ved avgang (est)
- Spesifikk impuls 311 sekunder (3,05 km / s) i vakuum (est)
- Kammertrykk 5,85 MPa (848 psi)
- RD-118 (11D512)
- Soyuz og Soyuz-U modeller
Tredje trinn
_spacecraft.jpg)
Det er to variant øvre trinn i bruk, Block I og Improved Block-I (brukt i Soyuz-2-1b ).
- Bruttomasse: 25,2 tonn (55,600 lb)
- Drivmiddel: 21,4-22,9 tonn (47,200 - 50,500 lb)
- Tørrvekt: 2355 kg (5190 lb)
- Lengde: 6,7 m (22 ft)
- Diameter: 2,66 m (8 fot 9 tommer)
- Brenntid: 240 sekunder
- Motor:
Se også
- Sammenligning av orbitale løfteraketterfamilier
- Liste over R-7-lanseringer , inkludert lanseringer av Soyuz-rakettfamilien
Referanser
Videre lesning
- International Reference Guide to Space Launch Systems, Third Edition , Iaskowitz, Hopkins, and Hopkins ed., 1999, Reston, Virginia, AIAA Publications. ISBN 1-56347-353-4