Р-7 Семёрка
R-7 Rachetă balistică intercontinentală Semiorka | |
Model de rachetă R-7. | |
Prezentare | |
---|---|
Tipul de rachetă | Rachetă balistică intercontinentală |
Constructor | OKB 1 |
Implementare | 1959 - 1968 |
Caracteristici | |
Numărul de etaje | 1.5 |
Motoare |
motor rachetă cu combustibil lichid 4 × RD-107 + 1 × RD-108 |
Ergols | oxigen - kerosen |
Liturghie la lansare | 280 t |
Lungime | 31,07 m |
Diametru | 11,2 m |
Domeniul de aplicare | 8.500 km |
Încărcătură utilă | 5.000 kg (bomba de 3 până la 5 megaton A) |
Indrumare | ghidare inerțială și controlată radio |
Precizie | 2,5-5 km |
R-7 Semiorka (din limba rusă P-7 Семёрка , ceea ce înseamnă „ a șaptea mici“ cu excepția P-7), cod NATO SS-6 alburnul este , este primul din lume de rachete balistice intercontinentale , dezvoltat de Uniunea Sovietică . Rachete , dezvoltat de inginerii de la OKB 1 sub conducerea lui Serghei Korolev , tatăl programului spatial sovietic , a făcut primul său zbor pe7 septembrie 1956, iar racheta a intrat în serviciul operațional în 1960 . Dar caracteristicile sale slab adaptate nevoilor militare au dus rapid la retragerea sa din serviciu.
R-7 Semiorka a servit ca lansator spațial, aici redenumit Sputnik, a lansat satelitul cu același nume, Sputnik 1 , care a avut loc pe4 octombrie 1957, fiind originea primului zbor orbital fără pilot din epoca spațială . Derivatul său Sputnik va evolua, dând naștere unei întregi familii de lansatoare, în același timp puternice și fiabile, dintre care ultimele versiuni, în prezent Soyuz , sunt încă în funcțiune și sunt încă fabricate în fabrica nr . 1 din Samara .
La fel ca toate rachetele balistice intercontinentale de primă generație, R-7 Semiorka a fost proiectat ca parte a Războiului Rece dintre Uniunea Sovietică și Statele Unite . Fiind o rachetă balistică intercontinentală, acest dispozitiv militar este capabil să poarte o sarcină explozivă de mare putere și să lovească teritoriul inamicului situat la câteva mii de kilometri distanță. La începutul anilor 1950, când americanii au ales să aștepte până când au bombe H (mult mai ușoare decât bombele A ) pentru a dezvolta o rachetă balistică intercontinentală care să poarte un focos nuclear, oficialii sovietici au decis să se lanseze la dezvoltarea acestui tip de armă imediat după ce au au reușit să detoneze prima lor bombă A. Această primă versiune a armei nucleare, nu miniaturizată, este grea. Oficialii sovietici au decis totuși să proiecteze o rachetă adecvată capabilă să poarte o încărcătură militară de 5 tone. Acest context explică diferențele de performanță dintre primele lansatoare sovietice de la început foarte puternice, cu lansatoarele americane, dintre care cele mai puternice, cum ar fi Atlas, pot transporta doar o sarcină utilă de o tonă.
Dezvoltarea rachetei R-7 se bazează pe lucrările preliminare ale institutului de cercetare NI-88 , care între 1948 și 1956 a dezvoltat 7 familii de rachete balistice de complexitate crescândă care au permis inginerilor sovietici să dezvolte numeroase tehnici:
Aceste patru rachete sunt toate într-o singură etapă și sunt alimentate de motoare cu rachete cu combustibil lichid care ard un amestec de oxigen lichid și etanol . Acestea sunt proiectate de echipa lui Serghei Korolev , viitorul tată al astronauticii sovietice, iar propulsia este dezvoltată sub îndrumarea lui Valentin Glushko . În 1953, NI-88 a dezvoltat și rachetele R-11 și R-11M , cu performanțe similare V2-ului german (autonomie de 180 km și sarcină militară de 950 kg ) care au particularitatea de a fi propulsat de un motor rachetă fierbinte. un amestec de acid azotic și kerosen . Această nouă rachetă constituie prima versiune (Scud-A) a familiei de rachete cunoscută în Occident sub numele de Scud . Versiunea R-11FM dezvoltată, de asemenea, în acest moment, este o variantă care poate fi trasă dintr-un submarin care impune un mod de funcționare specific (ghidare, aprindere și decolare).
Este un decret al guvernului sovietic din 20 mai 1954care a lansat dezvoltarea rachetei balistice intercontinentale R-7. La acea dată, echipa lui Korolev nu desfășurase niciodată o rachetă focoas nucleară și proiectase doar rachete cu o singură etapă care nu obțineau performanțele necesare acestei noi rachete.
Dezvoltarea rachetei intercontinentale R-7 trebuie să depășească un număr foarte mare de dificultăți, deoarece necesită dezvoltarea de noi soluții care se abat complet de la moștenirea germană care inspirase în mare măsură rachetele sovietice anterioare.
Aprinderea tuturor motoarelor la sol și configurația pachetuluiAprinderea unui motor rachetă cu combustibil lichid este o succesiune foarte delicată de operații. Utilizarea unei rachete în două etape necesită teoretic executarea acesteia la mijlocul zborului; acest exercițiu este slab stăpânit de ingineri și oferă rezultate aleatorii. Pentru a rezolva această problemă, lansatorul constă dintr-o etapă centrală flancată de 4 trepte auxiliare sub formă de conuri alungite (configurație de pachet). Toate motoarele rachete sunt declanșate în timp ce lansatorul este încă la sol. Etapele auxiliare sunt eliberate după 125 de secunde, dar etapa centrală, care este mai lungă și conține mai mulți propulsori, continuă să propulseze racheta timp de 125 de secunde, jucând astfel rolul unei a doua etape. Această tehnică este utilizată în același timp și de inginerii americani care se confruntă cu aceeași problemă. Lansatorul lor Atlas are trei motoare rachete la decolare, dintre care două sunt eliberate în timpul fazei propulsate pentru a reduce masa structurii.
Utilizarea motoarelor vernierUtilizarea deflectoarelor jet mobile amplasate la ieșirea din duza de motoare de rachetă de combustibil lichid a fost tehnica - moștenită de la German V2 racheta - folosit pentru a dirija împingerea și controlul traiectoria rachetelor anterioare. Cu toate acestea, această tehnică are două dezavantaje majore:
Multe soluții sunt propuse și evaluate de ingineri pentru a îmbunătăți funcționarea motoarelor rachete în timpul fazei de dispariție, dar toate sunt respinse de proiectantul motoarelor Glushko. Soluția adoptată este adăugarea de motoare vernier mici , al căror unic rol este de a controla orientarea lansatorului care înlocuiesc deflectoarele orientabile cu jet, asigurând în același timp precizia necesară pentru tracțiunea finală. Stingerea acestor motoare de mică putere nu generează practic nicio împingere reziduală. Aceste motoare ard aceiași propulsori ca motoarele principale și sunt alimentate de turbopompa acestuia din urmă. Pentru a controla orientarea lansatorului în zbor, patru dintre aceste motoare sunt instalate pe scena centrală și două pe fiecare dintre propulsoarele de rapel. Glouchko a refuzat să asigure proiectarea și fabricarea acestor motoare vernier pentru a respecta termenele de dezvoltare ale motorului principal, trei ingineri de la OKB-1 își asumă această sarcină. Fabricarea acestor motoare vernier, furnizate inițial de OKB-1, vor fi preluate apoi de către unitatea Glouchko.
Echilibrarea presiunii motorului Sistem de lansare FiabilitateDin 1957 până în 2009, din 1.749 de fotografii R-7, 1.673 au avut succes, pentru o rată de fiabilitate de 96%.
Primele încercări de a lansa racheta singură au fost eșecurile. 15 mai 1957, prima lovitură eșuează după un zbor de 100 de secunde din cauza exploziei unuia dintre motoare. Al patrulea foc a fost tras21 august 1957este un test menit să demonstreze capacitatea sa de a servi ca rachetă balistică intercontinentală, reușește pe o distanță de 6.000 km . Un al cincilea test este efectuat pe7 septembrie 1957 arătându-și capacitatea de a urca eficient în spațiu.
Proiectantul rachetei R-7, Serghei Korolev , urmărește scopul lansării dispozitivelor în spațiu încă de la începutul activității sale. Are cu R-7 o mașină capabilă să plaseze o sarcină de câteva tone pe orbită. Dar pentru a lansa un satelit în spațiu, Korolev trebuie să convingă membrii partidului, precum și militarii, care sunt sceptici. Obiectivul lui Korolev este pur științific, dar pentru a obține un acord, el găsește argumente susceptibile de a mulțumi armatei (sarcină utilă mare și rază lungă de acțiune) și politicienilor (propaganda succesului tehnic sovietic împotriva Statelor Unite), chiar strategice. sateliți spion). Utilizarea rachetei R-7 ca lansator spațial este propusă de Serghei Korolev primului secretar al Partidului Comunist, Nikita Hrușciov , în timpul unei inspecții înIanuarie 1956. Korolev a propus să trimită un satelit științific numit Obiect D . Acest proiect excesiv de ambițios a fost întârziat și dezvoltarea unui utilaj mic a fost decis un an mai târziu. După primul zbor de succes al rachetei, el a obținut autorizația de a efectua o altă lovitură pentru a confirma fiabilitatea R7, dar și pentru a pune un satelit pe orbită. Korolev, care urmărește progresul muncii inginerilor americani, decide să economisească timp. Sarcina utilă planificată inițial este abandonată (va fi lansată ca parte a misiunii Sputnik 3 ) pentru a face loc unui satelit mic cu masă minimă și echipamente științifice: un transmițător radio capabil să lanseze semnale sonore în jurul Pământului pentru câteva zile.
Prin urmare, este 4 octombrie 1957, din Cosmodromul Baikonur din Kazahstan , că prima rachetă R7-Semiorka lansează cu succes, în carenajul său , satelitul Sputnik 1 . A fost o versiune abia modificată a rachetei intercontinentale: satelitul și un mic carenaj înlocuiesc enormul focos atomic și scutul său atmosferic. Bazându-se pe acest succes, Hrușciov a cerut lansarea unui alt satelit, la doar o lună după primul. Korolev și echipele sale lucrează la lansarea unui animal la bordul Sputnik 2 . Următoarea lovitură,3 noiembrie 1957, a urmat un nou succes, 15 mai 1958, din Sputnik 3 .
Racheta R-7 este de tipul „etapă și jumătate”, cu un corp central și patru amplificatoare de rapel. Fiecare element are un motor cu patru camere de ardere: RD-107 pentru acceleratoare și RD-108 pentru corpul central. RD107 / 108 cuprinde o singură turbopompă responsabilă pentru alimentarea motorului cu propulsori și patru ansambluri de camere de ardere / duză a căror forță unitară nu depășește cea a unui V-2 (250 k N ) și pe care sovieticii, la fel ca americanii, o aveau în mare măsură preluat tehnologia. Din motoarele vernier sunt unite la fiecare RD107 / RD108 pentru controlul în rolă (patru la etajul central, două pe fiecare accelerator). Racheta are o înălțime de 30 de metri pentru o greutate de 267 de tone, amplificatoarele laterale au o înălțime de 20 de metri pentru un diametru de 2,6, sarcina sa utilă ajunge la 5,3 până la 5,5 t .
Cu o autonomie de 8.000 km, prima versiune a rachetei R-7 nu a reușit să atingă ținte majore din Statele Unite de pe site-ul Baikonur. startIulie 1958, Oficialii sovietici decid să dezvolte o versiune a rachetei a cărei rază de acțiune este ușor îmbunătățită pentru a ajunge la 9.500 km. Se numește R-7A. Patru platforme de lansare au fost construite la Plesetsk , mult mai la nord de Baikonur, pentru a atinge țintele americane. Primul zbor al acestei versiuni are loc înDecembrie 1959. Războiul Rece era în plină desfășurare și noua rachetă a fost declarată funcțională câteva zile mai târziu fără a aștepta sfârșitul zborurilor de testare. Au avut loc opt zboruri de testare, dintre care doar patru au avut succes. Testele arată că racheta este capabilă să ajungă în peninsula Kamchatka situată la 9.500 km distanță. Cele patru rachete instalate la Plesetsk urmau să lovească New York , Washington , Los Angeles și Chicago . În timpul crizei rachetelor cubaneze (11 septembrie-21 noiembrie 1962), cu lumea la un pas de a intra în conflict nuclear, racheta cu foc de armă LC-41 armată de focoară nucleară este ținută în alertă maximă, gata să lovească Statele Unite cu o notificare de 8 până la 12 ore.
Prima versiune a rachetei R-7, construită în 26 de unități, nu a fost niciodată desfășurată ca armă, ci a fost utilizată pentru teste de zbor și pentru primele zboruri spațiale. Doar versiunea R-7A, produsă în 28 de unități, a fost de fapt folosită de forțele militare sovietice. Ca o rachetă, R-7 a fost un eșec: manipularea oxigenului lichid a necesitat timpuri prea mari de pregătire, a fost supradimensionată din cauza progreselor realizate în miniaturizarea bombelor atomice și a fost expusă la contraatacuri. imposibil de lansat dintr-un siloz . A fost repede înlocuit de lichide stocabile pentru propulsori antirachetă mult mai compacți . A rămas în serviciu doar cu trupele strategice de rachete din 1960 până în 1967.
Țară | URSS | Statele Unite ale Americii | |||
Rachetă | R-7 | R-16 | R-9 | Atlas | Titan I |
Constructor | OKB-1 ( Serghei Korolev ) | OKB-586 ( Mikhail Yanguel ) | OKB-1 (Korolev) | Convair | Glenn L. Martin |
Începutul dezvoltării | 1954 | 1956 | 1959 | 1954 | 1958 |
Punere in functiune | 1959 | 1961 | 1964 | 1959 | 1962 |
Retragere | 1961 | 1976 | 1976 | 1964 | 1965 |
Gama (km) | 8500 | 11000 | 12500 | 10.000 | |
Indrumare | radio și inerțial | inerțială | radio și inerțial | radio și inerțial | radio și inerțial |
Precizie (km) | 10 | 4.3 | 8-10 | n / A | <1,8 |
Liturghie la lansare | 280 | 141 | 80 | 118 | 103 |
Etaje | 1.5 | 2 | 2 | 1.5 | 2 |
Ergols | Kerosen / Oxigen lichid (LOX) | UDMH / acid azotic | Kerosen / LOX | Kerosen / LOX | Kerosen / LOX |
Lansa | Nu trage | Fără tragere / siloz | Fără tragere / siloz | Fără fotografiere / Bunker / Siloz | Siloz |
Timp de pregatire | aproximativ 24 de ore | zece minute | 20 de minute | 15–20 minute | 15–20 minute |
Durata de alertă | 30 de zile | 1 an | 5 ani | ||
Puterea de încărcare explozivă ( MT ) | 3-5 | 3-6 | 5 | 1,44 | 3,75 |
Numărul de rachete desfășurate | 6 | 186 | 23 | 30 | 54 |
La fel ca toate rachetele balistice intercontinentale de primă generație, racheta R-7 a dat naștere multor lansatoare care au jucat un rol central în programul spațial sovietic și ulterior rus. Ele diferă doar în etapele superioare: partea moștenită de la racheta R-7 a rămas practic neschimbată în 2019. Această familie de rachete diferă în aceasta de lansatoarele americane care au avut, de asemenea, o carieră îndelungată, dar care au fost revizuite pe larg pentru a câștiga la putere. Lansatoarele derivate din Semiorka au jucat în special un rol central în programul spațial echipat, deoarece sunt încă (în 2019) singuri responsabili de plasarea echipajelor pe orbită, un exercițiu care necesită o fiabilitate aproape perfectă. Din 1957 până în 2009, din 1.749 de fotografii R-7, 1.673 au avut succes, o rată de 96%.
Toate etapele utilizează combinația de propulsori kerosen / oxigen lichid. Din 1991, doar Soyuz și Molnia sunt încă angajați. Diferitele versiuni enumerate mai jos au înregistrat diverse îmbunătățiri, în special în domeniul electronicii, care a progresat foarte mult. Cu toate acestea, designul de bază al lansatorului a rămas neschimbat. În loc de kerosen, unele versiuni foloseau un combustibil sintetic numit Syntin , care îmbunătățește ușor performanța.
Versiunea Soyuz este cea mai cunoscută, datorită utilizării sale în programele cu echipaj ( Saliout , ASTP , Mir și ISS ). Din această cauză, numele „Soyuz” tinde să fie aplicat întregii familii. Noile versiuni comerciale, echipate cu o a treia etapă și destinate lansărilor geostaționare (de la Kourou ) se vor numi și Soyuz, în timp ce rolul lor le leagă mai mult de Molnia.
Încă în funcțiune după mai multe îmbunătățiri și în ciuda vârstei designului său inițial, Semiorka rămâne una dintre cele mai fiabile rachete din lume. O nouă versiune, 2-1a sau Soyuz 2, a fost lansată cu succes8 noiembrie 2004. Această versiune este utilizată de la CSG, Centrul Spațial Guyanez din 2011 . De fapt, această colaborare Europa-Rusia se concretizează21 octombrie 2011 : racheta rusească Soyuz pune pe orbită primii doi sateliți ai Galileo , un proiect european care concurează cu GPS-ul american, în timpul lansării sale inaugurale de la Centrul Spațial Guyana (CSG), învecinat cu Kourou. Soyuz va putea primi carenajul rachetei europene Ariane 4 , care ar trebui să îmbunătățească competitivitatea comercială a lansatorului, deoarece acest carenaj este mai spațios și mai ușor decât cel al actualului Soyuz, iar producătorii de sateliți îl cunosc și oferă platforme proiectate pentru ea.