В четверг, 19 декабря, по приглашению руководства НПО им. С.А. Лавочкина я отправился в местный ЦУП-Л наблюдать, как происходит запуск из Гвианы российской ракеты «Союз-СТ-Б» с разгонным блоком «Фрегат-МТ». В этом ЦУПе осуществляется контроль работы разгонного блока, который выводит головной блок (ГБ) на опорную орбиту, а потом обеспечивает импульс для вывода космического аппарата в точку L2 системы Солнце-Земля — туда, где сила притяжения Земли и Солнца компенсируется центробежной силой летящего аппарата.
Невооруженным глазом с Земли можно увидеть около 5-6 тыс. звезд. Если забраться повыше в горы — то чуть больше. Если взять телескоп, то возможности значительно увеличатся, но предел все равно найдется.
На сегодня каталогизировано около 2,5 млн. звезд. Конечно, это число не соответствует количеству звезд даже в нашем рукаве галактики, что уж там говорить о Вселенной. Об остальных числах мы знаем только в теории, на основе экстраполяции и математических моделей.
В 2000 году Европейское космическое агентство решило подойти к вопросу на современном уровне техники. Эта идея легла в основу научной миссии Gaia, которая потребовала 13 лет на разработку и обошлась более чем 600 млн. евро.
Gaia должна решить несколько научных задач:- Определить местоположение одного миллиарда звезд яркостью вплоть до +20-й звездной величины. Эта яркость в 400 тыс. раз слабее, чем способен различить человеческий глаз;
- Определить спектр и провести фотометрию этих звезд. Таким образом, получится установить к какому типу звезд относятся наблюдаемые объекты, и, если повезет, найти возле них экзопланеты;
- Измерить скорость перемещения звезд и крупных галактических структур в нашей «половине» Галактики;
- Построить трехмерную карту нашей части Галактики.
Но эта работа будет еще впереди. Для начала надо запустить ракету-носитель и вывести аппарат на расчетную орбиту. Поехали!
Для начала экран контроля орбитальной астрофизической обсерватории «Спектр-Р». В рамках международного проекта «Радиоастрон» она бороздит просторы околоземного пространства на расстоянии 339 595 километров от земли. Современные системы дают трехмерную модель космического аппарата. С помощью программы можно наглядно видеть как он ориентирован и «походить» вокруг него на орбите.
Расчетная схема вывода телескопа в точку Лагранжа. Красным отмечены активные участки — их всего три.
А вот так выглядит расчетная орбита выведения.
Циклограмма пуска.
Есть телеметрия! Справа выведены показания критических температур. А слева трехмерная модель стартовой установки и полета. Она в реальном времени показывает что и как происходит.
Сервера приложений работают на FreeBSD. К ним подключаются терминалы пользователей. А видео стена работает на Линуксе, так как драйвера для nvidea под эту операционку написаны лучше и чаше обновляются.
Управление стартом происходит в Гвианском космическом центре. Управление РБ «Фрегатом» — в НПО им. Лавочкина. После отделения телескопа контроль над ним берет космический центр в Германии. Вот уж воистину международный проект!
«Союз-СТ-Б» — модифицированный вариант «Союза-СТ» (который является модификацией Союз-2) для запуска с космодрома Куру. Основные отличия ракеты от базового варианта — доработка системы управления под приём телекоманд с земли на прекращение полёта, доработка телеметрии под европейские наземные станции приёма телеметрической информации и доработка под среду эксплуатации (высокая влажность, морская перевозка и др.). Также отличаются технологии подготовки запуска, которые применяются в Плецеске и на Байконуре. Например, из-за погодных условий, вся подготовка проходит в надвигаемом закрытом ангаре на стартовый стол, который за пару часов до старта отъезжает на безопасное расстояние.
Последние секунды перед стартом. Ключ, на старт! Протяжка! Продувка… Уже такие привычные команды перед стартом ракеты-носителя, которые весь мир услышал после старта Гагарина. А что означает «Протяжка?». Оказывается, эти команды подавались для запуска и начала работы устройств, записывающих телеметрию (всю техническую информацию со всевозможных датчиков при подготовке и во время самого полета). Информация телеметрии записывалась на специальную кинопленку оптическими самописцами.
Вот что пишет В.А.Кудряшов в книге «Измерительному комплексу космодрома Байконур — 50 лет»:
«…После первого запуска межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) Р-7 8К71 (15 мая 1957 г.) в работу полигонного измерительного комплекса (ПИК) было внедрено нововведение — стали передаваться и выполняться команды «Протяжка один» и «Протяжка два».
Это было вызвано тем, что МБР 8К71 запускалась из сложного стартового сооружения, фермы которого расходились под действием стартующей ракеты. Для контроля работы стартового сооружения использовался проводной телеметрический многоканальный наземный регистратор (МНР-1), в котором информация регистрировалась на кинопленку.
Стартовое сооружение начинало работать еще до отрыва ракеты, поэтому лентопротяжные механизмы фотоблоков только системы МНР-1 включались за несколько минут до старта ракеты по команде «Протяжка один».
Для экономии кинопленки только за минуту до старта ракеты передавалась команды «Протяжка два», по которой включались лентопротяжные механизмы регистраторов на всех траекторных и телеметрических станциях ПИК.
Инициатором введения этих команд был В. Б. Краскин. Его инициатива была поддержана представителями МЭИ и ОКБ-1. С тех пор команды «Протяжка один» и «Протяжка два» вошли в графики подготовки ракет к пуску…»
Уже давно нет этих пленок, а традиция осталась.
Точкой отчета полета является срабатывание контакта подъема. С этого момента начинает идти таймер миссии.
Видео запуска из ЦУПа. 38 минут, так как в центре пропал кусок — в телефоне кончилось место и пришлось его освобождать. В 6:00 запуск. В 37:00 разделение Gaia и разгонного блока.
Видеосигнал с космодрома идет с сайта ESA с задержкой на 60 секунд.
Вывод космического аппарата Gaia состоит из шести этапов. Сначала головной блок выводится на незамкнутую орбиту. Это означает, что в случае не срабатывания разгонного блока третья ступень и головной блок зарываются в атмосферу и сгорают там. На трехмерной модели показаны моменты работы первой ступени и второй после отделения первой.
Сброс головного обтекателя и отделение второй ступени. На картинке справа вторая ступень уже сброшена и происходит отделение переходного отсека между ступенями.
После выхода на незамкнутую орбиту происходит отделение третьей ступени (которая сгорает в атмосфере), а через пять секунд включается маршевая двигательная установка разгонного блока, которая в течении 201 секунды выводит космический аппарат на опорную орбиту.
Разгонный блок «Фрегат» — универсальный разгонный блок, может быть использован в составе ракеты-носителя среднего и тяжелого классов. Разработан и производится в НПО Лавочкина. «МТ» — специализированная модификация предназначенная для запусков с космодрома Куру.
Вращение земли позволяет при старте из района экватора выводить большую полезную нагрузку, чем при старте с более высоких широт, с использованием одной и той же ракеты-носителя. Также, влажный экваториальный климат Гвианы существенно отличается от климата Плесецка и Байконура. Это потребовало доработки базовых моделей блока для применения в новых условиях. Первый запуск данной модификации состоялся 21 октября 2011 года.
Разгонный блок «Фрегат», первый запуск которого состоялся в 2000 году, ведет свою историю с неудачной АМС «Марс-96», которая из-за аварии другого разгонного блока «Д-2» упала в Тихий океан. Дело в том, что разгонный блок самой АМС как раз и был первым воплощением идеи РБ «Фрегата». Но увы, тогда до него так и не дошло.
Современные средства контроля и измерения местоположения позволяют добиться колоссальной точности вывода ракеты-носителя. На графике красная линия — теоритическая траектория. А вот одна из других — фактическая. Достигнув наибольшего отклонения в середине пути, при выводе на опорную орбиту она почти совпала с расчетом и, естественно, уложилась в допустимые параметры. Контроль положения ракеты осуществляется помимо собственной инерциальной системы с помощью приема сигналов GPS и ГЛОНАСС. Все данные, которые немного разные, обрабатываются математическими алгоритмами и выдается уже итоговое положение ракеты.
Для Фрегата это сороковой успешный запуск из сорока!
После завершения первого активного участка происходит пассивный полет в течении 7,8 минут. Потом начинается второй активный участок, который длится 16,7 минуты. Именно он обеспечивает выведение головного блока на орбиту отделения.
Для Фрегата это рекордное значение времени работы двигательной установки. Хотя производитель гарантирует работу до 33 минут и до 40 включений! На практике больше шести не использовалось — тогда выводили за один пуск несколько спутников на разные орбиты. Фрегат однажды даже спас головной блок, так как третья ступень не доработал пять секунд и комплекс оказался на не расчетной орбите. Но запаса топлива в Фрегате хватило, чтобы догнать нужную орбиту и доставить полезную нагрузку по адресу.
Через 42 минуты после старта произошло отделение Gaia от разгонного блока!
На фото модель отделения третьей ступени и разгонного блока. Но работа ЦУПа, после отделения Gaia не закончена. Управление телескопом передано в германский ЦУП. А в Химка предстоит еще несколько операций для завершения программы полета Фрегата.
Но все равно, основная задача выполнена! Космический аппарат Gaia выведен на расчетную орбиту от отправился в недолгий путь к точке L2. Там он будет через 96 часов и тогда можно сказать о результатах всей миссии в целом.
В ЦУПе, конечно, больше визуальная часть. Да и сам полет ракеты-носителя и разгонного блока ведется в автоматическом режиме. Но на втором этаже находится отдельное помещение со специалистами, которые в случае нештатной ситуации должны выдать решение, как спасти ситуацию. Просчитать новую орбиту и параметры работы двигателя.
Ну а пока они следят за работой своих систем. Вот опять же, снова простые компьютеры! Прошло время красивых пультов, которые мы видели в кадрах кинохроники. Кстати, в Лавочкине гордятся своим ЦУПом — по оснащению и примененным технологиям — он один из лучших в мире.
А у Фрегата начинается заключительные этапы. Если бы КА выводили на низкую орбиту, то разгонному блоку дали тормозной импульс и утопили в океане. Но тут на это уже топлива не хватает. Проще его в луну отправить и сделать там небольшой БУМ, но и на это тоже топлива не хватит! Поэтому, через 16 минут после разделения с полезной нагрузкой, двигательная установка включается в третий раз. Она переводит разгонный блок на орбиту увода. По сути это круговая орбита с большой полуосью в 1 088 335 километров, где Фрегат останется навечно. Но перед окончанием циклограммы происходит пассивация разгонного блока. Фрегат закручивается вдоль оси, в оболочке топливных баков взрываются пиропатроны и под действием центробежной силы остатки топлива и газов стравливаются в космос. Это делается чтобы под действием солнечных лучей топливо не нагрелось и не взорвалось. К сожалению, такие случаи были неоднократно с разгонными блоками и третьими ступенями до введения технологии пассивации.
Первоначальный этап программы отработан прекрасно. Ракета-носитель и разгонный блок сработали штатно и вывели Gaia на расчетную орбиту. Через несколько дней мы узнаем результат этого пуска. Я обязательно напишу.
После зашел в музей НПО Лавочкина. Так как оттуда было уже много фоторепортажей, то покажу самое интересное. Это Луноход-3, который должен был лететь на Луну, но полет был отменен. В музее стоит оригинальный космический аппарат, который делали для работы на спутнике Земли.
Спускаемые аппарата с образцами лунного грунта. Именно в них был доставлен грунт в ходе полетов Луна-16, 20 и 24.
«Венера-8».
Разгонный блок АМС «Марс-96». Именно из него в итоге родился нынешний «Фрегат».
Легендарная Вега. Исследование кометы Галлея,исследование Венеры с помощью посадочного модуля и аэростатного атмосферного зонда.
Весь Лавочкин в одном кадре. Легендарные истребители времен войны, начало реактивной эры, крылатая ракета Буря, просто какие-то ракеты. И, конечно же, основное направление на протяжении многих лет — не пилотируемый космос. На заднем плане выглядывает АЛС Луна-9, которая после 11 пусков таки смогла мягко сесть на Луну.
