Цивилизация
— В недавней аварии при запуске спутника «Метеор» большинство экспертов винят разгонный блок «Фрегат». Расскажите, какие функции выполняет разгонный блок и чем отличается от обычных ступеней ракеты?
— Если по-простому, то РБ — это еще одна ступень ракеты-носителя, по сути дела четвертая.
Его основная задача — довывести полезную нагрузку на ту орбиту, для которой предназначен аппарат.
В частности, «Фрегат» использовали для доставки грузов на околоземную орбиту, на отлетные траектории к Венере, Марсу и на другие орбиты. Благодаря тому, что РБ способен несколько раз включать двигатель, производится развод полезной нагрузки либо по разным орбитам, либо по разным траекториям.
«Фрегатом» выводились такие аппараты, как Mars Express, европейская обсерватория Gaia, и российская миссия «Радиоастрон». Важная особенность «Фрегата» — это его способность в случае кластерного запуска разводить полезную нагрузку по разным орбитам. Летом, когда с его помощью запустили 72 спутника разом, их развели по трем или даже четырем разным орбитам.
— Первый старт «Фрегата» состоялся в 2000 году. Чем на дальние орбиты выводили до него?
— «Фрегат» не единственный разгонный блок, созданный у нас в стране. История началась еще с начала 1960-х годов, когда были разработаны первые разгонные блоки. Во время лунной программы была создана серия блоков Д, потом их модернизировали до ДМ. Длительное время производство разгонных блоков было сосредоточено в РКК «Энергия», позднее к этому присоединились и другие предприятия. Блоки «Бриз», «Бриз-М», «Бриз-КМ» создаются в ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, «Фрегат» создается в НПО Лавочкина.
— На примере «Фрегата» расскажите о примерном устройстве разгонного блока.
— В целом его устройство проще, чем самой ракеты, фактически это платформа, оснащенная двигателем, системой управления и другими бортовыми приборами (системой навигации, астрокоррекции и др.), и в зависимости от типа полезной нагрузки присутствует система разведения, сферические емкости для горючего или окислителя. Топливо — гептил (несимметриичный диметилгидразин), окислитель, стандартный для всех гептиловых двигателей, — тетраоксид азота.
— Экологи очень не любят это топливо, почему для разгонных блоков выбрано именно оно?
— Во-первых, оно может долго храниться. Если использовать в качестве окислителя жидкий кислород, то он очень быстро испаряется. А гептил позволяет осуществлять заправку заранее. И во-вторых, эти высококипящие компоненты топлива эффективны в плане энерговыделения. Поэтому когда в распоряжении есть небольшие объемы топлива для большой работы, в космосе они весьма полезны.
Еще в 1990-е годы, когда началась разработка «Фрегата», к гептилу относились несколько спокойнее, сейчас в его адрес больше критики.
— Но ведь это та ступень, топливо которой на Землю вообще не возвращается?
— Да, даже в случае аварийной ситуации, как в минувший вторник, все это сгорает в атмосфере, и количество топлива не так велико, чтобы ее загрязнить. Атмосфера его переварила без последствий.
— Вы на 100% уверены, что блок «Фрегат» со спутниками не могли остаться на орбите?
— Я на 99% уверен, что на орбите их нет.
Если бы они были в космосе, их даже на близкой орбите давно бы уже обнаружили.
Современные средства слежения позволяют достаточно оперативно регистрировать появление новых объектов на орбите, тем более, когда есть их приблизительные параметры. Американская система слежения, надо признать, достаточно совершенная — не только наземная составляющая, но и космическая компонента. Поэтому я уверен, что ничего там уже нет, и все свалилось на Землю.
— «Фрегат» наверняка не стоял на месте, он эволюционировал. Расскажите, как?
— Его модернизация шла по мере совершенствования самого блока: есть базовая модель и три модификации — «Фрегат-СБ» (сбрасываемые баки), «Фрегат-М», и «Фрегат-МТ», последний создан специально для запусков с космодрома «Куру».
Сбрасываемые баки нужны вот зачем. Так как разгонный блок рассчитан на многократное включение (до семи раз), естественно, по мере выработки топлива происходит опорожнение баков, которые остаются в качестве лишней, ненужной массы. Поэтому была сделана модификация со сбрасываемыми после опорожнения баками.
— Когда спутник выводится один, взаимное расположение «Фрегата» и спутника представить себе легко. Но где при этом находятся малые спутники дополнительной нагрузки, которых, например, в июльском запуске было 72?
— Это зависит от того, на какие орбиты выводятся эти спутники. Размещение идет друг над другом. При последнем запуске верхним стоял «Метеор», который должен был отделиться первым, а потом происходило отделение других аппаратов, последним должен был отделиться канадский спутник. Для удержания аппаратов на разгонном блоке создается каркасное устройство, к которому они крепятся.
Отделение от этого каркаса в нужный момент происходит путем отстрела пироболтов либо при помощи пружинных толкателей для малогабаритных аппаратов. Бывают случаи, когда основная нагрузка отделяется в самом конце выведения, тогда в такой «пирамиде» этот груз ставят не сверху, как в случае с «Метеором», а снизу. При этом количество целевых орбит не обязательно совпадает с числом включения РБ. Могут быть три орбиты, но чтобы доставить спутник на эти орбиты, нужно три, четыре или пять включений.
— Порядок включений двигателя РБ заложен в программу выведения?
— Да, именно. «Фрегат» работает автономно по той программе, которая в него заложена на Земле, то есть управления с Земли нет. Для определения пространственного положения «Фрегата» в контур управления введена система GPS/ГЛОНАСС, позволяющая увеличить точность выведения.
Так как спутники этих систем находятся на более высоких орбитах (порядка 20 тыс. км), то при выведении спутников на низкие орбиты получаемый сигнал устойчив. При выводе на геостационар или на траектории к другим планетам включение разгонника происходит неподалеку от Земли, где также нет препятствий для использования навигационных сигналов
— Земля может следить за выведением «Фрегата», только пока он находится над территорией России?
— Да, к сожалению, за рубежом у нас очень мало станций, мы и раньше не имели столько наземных станций, как США, но у нас был очень большой флот НИПов (научно-измерительный пункт — «Газета.Ru»),
при помощи кораблей мы могли следить за аппаратами практически на всем витке. Сейчас этого нет.
На основе телеметрической информации, передаваемой на Землю, можно понять, все ли нормально с разгонным блоком или что-то случилось. Во вторник после первого импульса разгонного блока он ушел в зону радиотени, и в следующий раз мы могли получить сигнал после окончания первого витка. И после первого витка обнаружить аппарат на орбите и установить с ним связь не удалось.
— Как долго может работать «Фрегат» в космосе?
— После выполнения полетного задания «Фрегат» сводится с орбиты в течение часа. Ему придается нужная тормозная скорость, он сходит с орбиты и сгорает в атмосфере.
— А сам разгонный блок всегда направляют сгорать в атмосфере, или он может остаться в космосе?
— При стандартной схеме блок сводится и сгорает в плотных слоях атмосферы. Но были случаи, когда «Фрегат» приходилось оставлять в космосе, например, при запуске межпланетных станций. В этом случае блок оказывается на слишком высокой орбите, и для сведения с нее нужно очень много дополнительного топлива.
При запуске станций Mars Express и Venus Express блок уходил в дальний космос.
При запусках на геостационар блок остается на высоких орбитах и не сводится. Аналогично и в 1960-е годы блоки ДМ «улетали» в глубь Солнечной системы при запусках межпланетных станций. У американцев верхние ступени также улетают в глубины космоса.