Как найти ступени ракеты

Амур.life выслушал историю Евгения Будько, который нашел ступень от ракеты-носителя и не дождался обещанной за это премии

«Нашедшему просьба вернуть»

Ее не могли найти почти восемь месяцев. 4 марта 1997 года с военного космодрома Свободный был проведен первый успешный запуск ракеты-носителя «Старт-1» с космическим аппаратом «Зея» на борту. Ракета улетела, отработавшая ступень упала где-то в Зейском районе у реки Умлекан. Первое время после запуска военные добросовестно пытались ее найти. Летали-летали на вертолете над тайгой, а потом рукой махнули. Тогда местная газета «Зейский вестник» даже проявила инициативу и напечатала объявление из серии: тех, кто найдет потерянную ступень, просят обратиться туда-то. А местное население потихоньку напрягалось – по Зее ходили слухи, что предмет сей крайне радиактивен. Власти даже запретили людям выходить в лес. Но время шло, про «пропажу» постепенно забывали, мало ли что в тайге валяется. И вот, в ноябре того же года, зейский школьник Женя Будько неожиданно обнаружил «потеряшку» и сразу стал местной знаменитостью.

«20 лет уже прошло с тех пор, – вспоминает Евгений. – Это были осенние каникулы. Я тогда учился в 11 классе и на каникулах уходил в тайгу к знакомым охотникам. Жили мы в зимовье, охотились на специально отведенном участке. В тех районах в основном водится колонок, иногда соболь попадается, белка. В один из дней я пошел ставить капканы. Вижу, лежит рядом с тропой вот эта сигаровидная бочка длиной около 8 метров.

Сначала у меня даже и в мыслях не было, что это ступень от ракеты-носителя. Первая мысль мелькнула: может, старатели-золотодобытчики оставили свою технику. Потом вернулся в зимовье, поговорил с Борисом Сергеевичем Дорофеевым, с которым тогда охотился. Мы и решили, что это ступень. Тогда всем в Зее было известно, что ее найти никак не могут».

«Да мы и сами не знаем, как она выглядит»

От того места, где Евгений обнаружил находку, до города Зея было около 40 километров. Когда парень вернулся в город, он первым делом пошел в администрацию. Те связались со Свободным, космодром прислал двух своих представителей – военных.

«Я им начал рассказывать про ступень, а они мне: «Да мы сами не знаем, как она выглядит», – со смехом вспоминает Евгений. – Поехали мы с ними на то место. Сначала на машине, а потом пешком пошли, километров шесть. Я молодой был, практически бегом бежал, а они чуть живые туда дошли, языки на бок повываливали. Отдышались, походили вокруг ступени, пофотографировали все это дело и уехали. Прошло какое-то время. Как сейчас помню, это был урок химии. Меня вызвали с урока, сообщив, что приехали представители космодрома. Те торжественно вручили мне пригласительный билет на следующий запуск, который планировался через месяц, в декабре.

Правда, в пригласительном фамилию и отчество неправильно написали, ну да ладно. Я все равно его храню. Еще дали денег на дорогу до Свободного».

Деньги потерялись по дороге

17-летний Женя Будько сразу после этого стал местной знаменитостью. О нем писала районная газета, в школе на него уважительно поглядывали, а одноклассники нестерпимо завидовали.

«Узнавали ли меня на улице? Да что там узнавать – у меня половина города родственников! – рассказывает Евгений. – На космодром я, конечно же, поехал. Зрелище, как стартует ракета, впечатлило, не то слово. Мне еще тогда на космодроме пообещали премию выплатить за то, что нашел их ступень. Потом слухи ходили, что деньги выделили, но до меня они не дошли» (смеется).

Главное, чтобы на Восточном аварий не было

К новому космодрому Восточный у Евгения Будько отношение нейтральное. Он какое-то время назад участвовал в строительстве этого объекта в качестве подрядчика.

«У меня жена опасается космодрома, а я спокойно к нему отношусь. Главное, чтобы никаких аварий здесь не было. А так, улетела ракета в космос и улетела. Я в этом плане подкованный и знаю, что гептил начинает «работать» только на определенной высоте», – поясняет Евгений.

Тогда, в 1997 году, он тоже интересовался, что за ракеты запускают со Свободного.

«Я знал, что это твердотопливные ракеты, что работают на экологически чистом топливе. Поэтому к отработавшей ступени, которую нашел в тайге, подошел без страха. Там, кстати, при падении кусок вывалился, и в этой части ступени заяц поселился – я по следам понял. А если уж животное живет, значит точно – безопасно», – улыбается он.

Сейчас Евгений Будько по-прежнему увлекается охотой.

В ближайшее время он опять собирается на промысел в Зейский район. Участок, на котором охотится Евгений, включен в предполагаемую зону падения ступеней ракет с космодрома Восточный. Поэтому не исключено, что это не последняя его находка.

Ступень растащили на сувениры

Журналист районной газеты «Зейский вестник» Григорий Филатов за всеми «космическими» событиями в области следит уже более 20 лет. В газете он специализируется на теме космодрома. Именно в его статье было размещено то объявление.

«Я написал очередную статью о том, что военные никак не могут найти ступень от «Союза-1». И в конце статьи мы решили дать объявление для местных жителей, чтобы знали, что могут обнаружить в лесу этот предмет», – делится Григорий Миронович.

В те времена район падения отработавших ступеней находился в непосредственной близости к городу Зея. После выхода «районки», населению везде начали мерещиться ступени от ракет.

«Как-то поступила к нам в газету информация о том, что ступень найдена в районе реки Пикан. Мы туда выехали на нашей редакционной машине, долго искали. Оказалось, что это вовсе не ступень, а какая-то деталь. Потом я выяснил у бывшего начальника аэропорта, что в 60-е годы в этом месте у вертолета МИ-8 в полете загорелся двигатель. Он совершил вынужденную посадку, после чего сгорел полностью. Вот этот остов от вертолета местные жители и приняли за ступень ракеты», – вспоминает журналист.

А потом в газету сообщили, что школьник Женя Будько нашел пропажу. Григорий Филатов вместе с Евгением и двумя военными тоже поехал на то место.

«Женя-то парень высокий, а я маленький. Он один раз шагнет, а мне приходилось бежать рядом с ним. А военные вообще отстали, сзади шли», – улыбается Григорий Миронович. – Мы взяли с собой радиометр. Когда его включили, стрелка начала колебаться между цифрами 3 и 4 микрорентген-час. В самой Зее радиоактивный фон выше, то есть это норма. Провели ладонью по внутренней стороне ступени, там чисто – топливо сгорело полностью».

Григорий Филатов вспоминает, что через несколько дней военные приступили к вывозу ступени. По договоренности, они должны были заниматься поисками, транспортировкой ступеней до космодрома и их утилизацией. Но эту довезли до моста через реку Пикан, да и бросили.

«Она там еще лет пять пролежала, – рассказывает Григорий Филатов. – Потихоньку ее начали растаскивать местные жители. Корпус у нее из стеклопластика, был бы дюралевый, ее быстро бы прибрали. А так, стеклопластик, он ко всему прочему был еще деформирован от удара о землю, особо никому не нужен был. А вот всякие винтики, болтики, гаечки, в общем, все, что можно было открутить – открутили на сувениры. Сейчас на том месте вообще ничего нет».

По словам Григория Мироновича, военные неохотно занимались поисками отработавших ступеней.

«Если в целом говорить об истории запусков твердотопливных ракет, то здесь можно проследить такую тенденцию: с самого начала космодром Свободный активно искал упавшие ступени, но потом активность и энтузиазм как-то поубавились, и поиски они постепенно переложили на администрацию района. Помню, что после очередного запуска ступень грохнулась рядом с дорогой Зея – Снежногорск, в 20-ти километрах от Зеи и в 300-х метрах от высоковольтной ЛЭП Зея – Хабаровск. Toлькo блaгoдapя тoмy, чтo yпaлa oнa чyть ли нe нa пpoeзжyю чacть, нaшли ее дoвoльнo быcтpo. И не потому что искали, а потому, что люди об этом сообщили», – резюмирует журналист.

Раньше ракеты только на гептиле летали

Интерес к теме космодрома у Григория Мироновича не случаен. Его отец в 60-е годы служил в ракетной дивизии, которая стояла тогда на месте современного Восточного.

«Сейчас на Восточном в ракетах-носителях используется около 1 тонны гептила в разгонном блоке, остальное – кислород и керосин. На Свободном запускали экологически чистые твердотопливные ракеты. А когда стояла ракетная дивизия, то ракеты полностью работали на гептиле. Сколько там его было, не знаю, но огромное количество. И помню, как отец и все военные, которые тогда жили в нашем военном городке, говорили: «Ребята, если где-то в тайге увидите что-то красивое, блестящее, железки всякие разные, близко не подходите!» Время от времени разговоры ходили: то солдатик траванулся, то еще что-то произошло, – рассказывает журналист. – Какая система была в дивизии? Ракеты находились в шахтах, когда срок их эксплуатации заканчивался, снимали боеголовку, надевали обтекатель. Потом в «Известиях» или в «Правде» появлялась информация, что в такой-то район Тихого океана не стоит заходить судам, и туда они выпуливали эти ракеты. В принципе, это были тоже ракеты-носители. Только современные носят спутники, а те – ядерные боеголовки. Ну и разные дальности. И понятно, что конструктивно они были другие, но топливо использовалось только гептил, это точно».

Потом на месте той дивизии появился космодром Свободный. «Знаете, на Свободном не было уже той воинской дисциплины, как раньше. Была какая-то расхлябанность. Шли 90-е годы, в стране все разваливалось. Думаю, военные сами понимали, что им недолго осталось, – рассуждает Григорий Филатов. – Шахты, откуда стартовали ракеты, скорее всего, закопали. А вот куда делся гептил, кто теперь знает».

Еще за неделю до исторического первого пуска с космодрома Восточный специалисты главного предприятия Роскосмоса, которое отвечает за работу наземной космической инфраструктуры, «ЦЭНКИ» разбили оперативный лагерь за сотни километров от старта. У экологов Роскосмоса и Якутии была главная задача – не навредить природе края. В полях падения отработанных ступеней ракеты-носителя впервые для поиска использовали радар, специальные мобильные средства слежения и беспилотники.

Ракета после успешного запуска. Точнее, то, что от нее остается. Фрагмент двигателя второй ступени ракеты-носителя «Союз-2», которая стартовала накануне майских праздников, 28 апреля, с нового космодрома Восточный.

Одно из самых важных для полноценной работы космодрома — поля падения, куда по расчетам балистиков должны опускаться отработанные ступени ракеты-носителя. Поля падения были главным и при выборе места для строительства космодрома в Амурской области.

«Практически во всех местах отсутствуют населенные пункты, — рассказывает начальник отделения районов падения ФГУП «ЦЭНКИ» Андрей Воронин. — Самый ближайший населенный пункт по трассе на солнечно-синхронную орбиту — это в Якутии. С точки зрения безопасности расчетов проведенных ЦНИИмашем мы доказали, что вероятность техногенного воздействия ничтожно мала».

Еще за неделю до исторического пуска с космодрома специалисты «ЦЭНКИ», главного предприятия Роскосмоса, которое отвечает за работу наземной космической инфраструктуры, были уже на месте. Лагерь разбили в тысяче километрах от Восточного, на юго-западе Якутии. Именно сюда должны упасть части второй ступени ракета-носителя «Союз-2». Вокруг снег глубокий, пешком не пройдешь, только на снегоходе. Якутия. Край суровый, апрель считается еще зимним месяцем.

«На этапе создания космодрома Восточный до 2015 года Роскосмосом было принято решение не создавать постоянные базы ввиду малого количества пусков, а работы проводить вахтовым методом, что мы и сделали, — продолжает Андрей Воронин. — Было сформировано четыре группы — воздушные и поисковые».

Мобильные палатки со всем необходимым: в таких условиях специалисты Роскосмоса будут работать до тех пор, пока не найдут все фрагменты ракеты. Учитывая первый исторический запуск, алгоритм действий не раз отрабатывался на тренировках. Для начала экологи взяли пробы воды в реке Алдан и снега, чтобы было с чем сравнивать. И хотя «Союз» – ракета экологически-чистая, летает на керосине и кислороде, таковы правила работы.

До ближайшего поселения или, как здесь говорят, улуса — десятки километров. За несколько дней до пуска — облет территории (а вдруг случайные охотники или рыбаки, необходимо предупредить их о старте).

Самый крупный объект, который отделяется от ракеты, – это первая ступень, ее искать несложно. Падает почти целиком и недалеко от места старта. Сложнее с поисками второй ступени или центрального блока — он отделяется на высоте ста с лишним километров и в процессе падения разрушается на множество частей. Разброс — до ста километров. В условиях тайги и лесотундры найти непросто.

Для поиска мелких фрагментов впервые специалисты Роскосмоса использовали радар, специальные мобильные средства слежения и беспилотники. Подробнее об этом — Игорь Ляховенко, главный специалист отдела создания новых трасс запуска ФГУП «ЦЭНКИ»: «Осуществлялись облеты полей падения с использование оптико-электронной техники разработки академии Можайского, что позволило нам быстро обнаружить фрагменты».

В 5:01 по московскому времени, когда «Союз» стартовал, специалисты в районах падения уже были готовы к своей очень важной работе. «Мы договорились, что проводится параллельный контроль за состояние окружающей среды со стороны специалистов Якутии и специалистов ФГУП «ЦЭНКИ», — рассказывает Игорь Ляховенко. — Мы уверены, что все будет хорошо, но вместе с нами работают специалисты министерства охраны природы Республики Саха (Якутия)».

На высоте 126 километров, а это уже считается граница космоса, радары засекли цель. Возможные места падения обозначили на карте. Дальше оперативные группы поисковиков и экологов вылетели на место. И вот, первый объект найден.

В группе поисковиков обязательно местные экологи. Для них космическая деятельность в новинку. Тревога была. Сегодня убедились: современный космос для их родного края не опасен.

«На мониторинговых площадках были проведены замеры мощности гамма-излучения. Никаких изменений мы не зафиксировали, — констатирует директор республиканского информационно-аналитического центра Лена Волкова. — Сегодня около найденного фрагмента дозиметры показали 5-10 микрорентген в час при среднереспубликанском значении 11».

«Упавшие фрагменты были обследованы приборами радиационного контроля, которые показали значение ниже фоновых», — подтверждает Игорь Ляховенко.

Фрагмент двигателя второй ступени перевозят сначала в передвижной лагерь. Потом — на вертолете — в Вилюйск, это 600 километров от Якутска. «Вначале было непонимание, видимо, были люди, которые подогревали нездоровый интерес в обществе. Но понимание пришло. Люди грамотные, отмечает министр охраны природы в Республики Саха (Якутия) Сахамин Афанасьев. — Помогла информационная политика корпорации Роскосмос, правительства Республики Саха (Якутия) о методах работы с ракетой-носителем и космодромом Восточный».

Вскоре фрагмент ступени первой ракеты, стартовавшей с Восточного, будет первым экспонатом первого местного космического музея Саха-Якутии в городе Вилюйске. И, возможно, началом космической истории республики. «В первую очередь, хочется, чтобы наши дети стали мечтать о космосе, как и раньше, о далеких планетах, — говорит глава муниципального образования Вилюйский район Сергей Винокуров. — Если они будут мечтать об этом, значит, у нас все будет хорошо».

«Якутия становится субъектом Российской Федерации, который дает вклад в развитие космической отрасли страны», — добавляет Сахамин Афанасьев.

Мобильные полевые лагеря, средства слежения, беспилотники – все это специалисты Роскосмоса будут использовать и в дальнейшем в своей работе для поиска и вывоза отработавших ступеней ракет, стартующих с Восточного, ведь космос — это не только безупречная работа на орбите, но и порядок на Земле. Как однажды написал Антуан де-Сент Экзюпери, «проснулся, убери планету». Сегодня это особенно важно.

Источник

Новостной сайт E-News.su | E-News.pro. Используя материалы, размещайте обратную ссылку.

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter (не выделяйте 1 знак)

Как летает космическая ракета (на примере РН Союз)?

Время на прочтение
5 мин

Количество просмотров 10K

Добрый день, дорогие Хабровчане!

Давно хотел разобраться и понять, хотя бы примерно, на качественном уровне, что есть траектория космической ракеты? Какую траекторию закладывают для того, чтобы точно попасть в заданную орбиту? Какая должна быть траектория для оптимального использования энергетического ресурса ракеты-носителя? Из этого, как быстро нужно наклонять ракету в процессе полёта? В этой статье поделюсь с Вами своими соображениями и вычислениями.

За основу я взял видео с официального Ютуб-канала Роскосмоса с временной линейкой параметров полёта. С этими параметрами и буду сравнивать свои вычисления. Параметры ракеты-носителя взяты с Википедии, со страницы с описанием для РН Союз-2 (несмотря на то что на видео представлен запуск РН Союз-ФГ, энергетические и тяговые параметры у них одинаковые)

Заранее оговорю, что сопротивление воздуха в расчётах учтено не будет. За физическую модель космической ракеты принимается материальная точка, то есть физические размеры ракеты в расчётах не участвуют. Форма планеты Земля принимается за шар, место старта — точка на поверхности этого шара. Прямоугольная система координат привязана к плоскости, касательной шару в точке запуска с началом координат в точке запуска (далее — плоскость запуска). Также принимается, что траектория полёта есть плоская кривая, поэтому для расчётов будут использованы только две координаты: горизонтальная координата X — дальность, вертикальная координата Y — высота полёта относительно плоскости запуска.

Запуск космического объекта производится на НОО — низкую околоземную орбиту, в данном случае это примерно 200 км над поверхностью Земли, поэтому параметр g — ускорение свободного падения принимается величиной постоянной, равной значению на поверхности Земли: 9,8 м/с^2. Также будем считать для упрощения расчётов, что вектор силы тяжести направлен вертикально вниз на всём промежутке траектории полёта (хотя он разумеется несколько поворачивается вследствие движения ракеты по окружности относительно центра Земли). Расход топлива принимается постоянным для каждой ступени. Чего нельзя сказать для тяги двигателей первой и второй ступеней на начальном участке полёта (до отделения первой ступени). Тяга двигателей существенно зависит от давления внешней атмосферы: чем оно меньше, тем больше тяга. Об этом нам говорит разница в тяге конкретного двигателя на уровне моря и в вакууме, например: РД-107А — двигатель первой ступени, тяга на уровне моря — 85,6 ТС, тяга в вакууме — 104 ТС. Точка запуска принимается за уровень моря, на высоте отделения первой ступени считается вакуум. Я не нашёл нигде информацию о том, как зависит тяга двигателя от внешнего давления атмосферы, а соответственно и от высоты, поэтому в расчётах будет использована линейная зависимость.

Процесс полёта будет разделён на три этапа, по числу ступеней ракеты. Расчёт будет произведён для каждого этапа полёта отдельно и затем суммирован в единую траекторию. Первый этап — с момента старта до отделения первой ступени, второй этап — с момента отделения первой ступени до момента отделения второй ступени, третий этап — с момента отделения второй ступени до момента отделения третьей ступени. В процессе полёта ракета поворачивается (наклоняется), или, как говорят, ложится в горизонт. Угол наклона управляется программным автоматом или бортовым компьютером. Закон изменения этого угла мне тоже найти не удалось, поэтому также буду менять его линейно, но с разной скоростью для разных этапов полёта ракеты. Угол наклона будем считать от вертикали, то есть вертикальному положению ракеты будет соответствовать 0 градусов, горизонтальному — 90 градусов. За основу расчётов будет использована динамика свободной материальной точки и будет решаться вторая задача динамики, то есть, по известным массе точки и силам, действующим на неё, будут вычислены законы её движения. Основное уравнение динамики:

moverrightarrow{w} = sum_{i = 1}^n overrightarrow{P_i}

где m— масса точки, overrightarrow{w}— вектор ускорения, overrightarrow{P_i}— векторы приложенных к точке сил. С учётом действующих на ракету сил уравнение примет вид:

moverrightarrow{w} = overrightarrow{P_T} + overrightarrow{G}

где overrightarrow{P_T}— суммарная тяга двигателей, overrightarrow{G}— сила тяжести. Ускорение свободного падения принято постоянным, равным overrightarrow{g}у поверхности Земли, тогда

overrightarrow{G}=moverrightarrow{g}

И уравнение примет вид:

moverrightarrow{w}=overrightarrow{P_T} + moverrightarrow{g}

Разделим обе части уравнения на m:

overrightarrow{w}=frac{overrightarrow{P_T}}{m}+overrightarrow{g}

Космическая ракета — это тело переменной массы, топливо сгорает, масса ракеты уменьшается. Будем называть расход топлива расходом массы. Поэтому mв знаменателе первого слагаемого правой части будет представляться некоторой линейной (так как расход топлива принят постоянным) функцией зависимости массы от времени m=f(t). Обозначим начальную массу ракеты M_0, массу ракеты после выработки топлива M. Тогда M_0-M есть масса топлива. Обозначим время работы двигателей T. Тогда

k=frac{M_0-M}{T}

есть расход массы в единицу времени и уравнение расхода массы примет вид:

m(t)=M_0-kt

Подставим это уравнение в уравнение динамики:

overrightarrow{w}=frac{overrightarrow{P_T}}{M_0-kt}+overrightarrow{g}

Как было сказано выше, тяга двигателя зависит от внешнего давления, это актуально для двигателей первой и второй ступеней до отделения первой ступени, пока ракета летит в плотных слоях атмосферы. Поэтому числитель первого слагаемого правой части уравнения тоже должен быть представлен в виде линейной функции (выше оговаривалось, что за неимением реального закона изменения тяги в зависимости от давления будет использована линейная зависимость). P_{1_{min}}— тяга на старте, P_{1_{max}}— тяга в вакууме, T — время работы двигателей до отделения первой ступени. Тогда коэффициент возрастания тяги будет

sigma=frac{P_{1_{max}}-P_{1_{min}}}{T}

Уравнение тяги

P_1(t)=P_{1_{min}}+sigma{t}

Для каждого этапа полёта это уравнение будет считаться отдельно. P_1— суммарная тяга двигателей первой и второй ступеней на старте, M_1— стартовая масса ракеты, P_2— тяга двигателя второй ступени, M_2— масса ракеты в момент после отделения первой ступени, P_3— тяга двигателя третьей ступени, M_3— масса ракеты в момент после отделения второй ступени. Теперь распишем эти уравнения по осям координат, заранее задав линейный закон изменения угла наклона ракеты.

alpha(t)=alpha +beta{t}

Для первого этапа полёта:

w_x=frac{(P_{1_{min}}+sigma{t})sin(alpha_1+beta{_1}t)}{M_1-k_1t}w_y=frac{(P_{1_{min}}+sigma{t})cos(alpha_1+beta{_1}t)}{M_1-k_1t}-g

Для второго и третьего этапов полёта:

w_x=frac{P_2sin(alpha_2+beta{_2}t)}{M_2-k_2t}w_y=frac{P_2cos(alpha_2+beta{_2}t)}{M_2-k_2t}-gw_x=frac{P_3sin(alpha_3+beta{_3}t)}{M_3-k_3t}w_y=frac{P_3cos(alpha_3+beta{_3}t)}{M_3-k_3t}-g

Теперь заменим в этих уравнениях все ускорения на вторую производную от перемещения:

ddot{x_1}=frac{(P_{1_{min}} + sigma{t})sin(alpha_1+beta{_1}t)}{M_1-k_1t}ddot{y_1}=frac{(P_{1_{min}}+sigma{t})cos(alpha_1+beta{_1}t)}{M_1-k_1t}-gddot{x_2}=frac{P_2sin(alpha_2+beta{_2}t)}{M_2-k_2t}ddot{y_2}=frac{P_2cos(alpha_2+beta{_2}t)}{M_2-k_2t}-gddot{x_3}=frac{P_3sin(alpha_3+beta{_3}t)}{M_3-k_3t}ddot{y_3}=frac{P_3cos(alpha_3+beta{_3}t)}{M_3-k_3t}-g

Мы получили шесть дифференциальных уравнений, которые будем решать численным методом с начальными условиями с помощью программы. Начальные условия для первых двух уравнений принимаются нулевыми (начальные координаты и скорость равны 0). Начальные условия для остальных уравнений берутся из конечных значений решений предыдущих уравнений соответственно.

Распишем подробно параметры ракеты.

Первая ступень (один боковой блок из четырёх)

  • Стартовая масса: 44 413 кг

  • Сухая масса: 3784 кг

  • Тяга: 85,6 тс / 104 тс

  • Время работы: 118 с

Вторая ступень:

  • Стартовая масса: 99 765 кг

  • Сухая масса: 6545 кг

  • Тяга: 80,8 тс / 94 тс

  • Время работы: 300 с

Третья ступень:

  • Стартовая масса: 27 755 кг

  • Сухая масса: 2355 кг

  • Тяга: 30,38 тс

  • Время работы: 224 с (на видео третья ступень отключается на 524-й секунде полёта, 524 — 300 = 224)

  • Масса на старте: M1 = 313 т Тяга на старте: 423,2 тс

  • Расход массы первой ступени: (44413 — 3784)/118 = 344,3 кг/с * 4 = 1377,3 кг/с

  • Расход массы второй ступени: k2 = (99765 — 6545)/300 = 310,7 кг/с

  • Суммарный расход массы до отделения первой ступени: k1 = 1377,3 + 310,7 = 1688 кг/с

  • Масса после отделения первой ступени: M2 = 96752 кг

  • Масса после отделения второй ступени: M3 = 30693 кг

  • Расход массы третьей ступени: k3 = (27755 — 2355)/300 = 84,7 кг/с

Вычисление

Программа расчёта траектории написана на языке Java. Для визуализации траектории на плоскости использована библиотека awt. Решение дифференциальных уравнений произведено с помощью уточнённого метода Эйлера, подробное описание можно найти, например, в книге В. М. Вержбицкий «Численные методы». Код программы расчёта доступен по ссылке.

Для того чтобы отобразить траекторию полёта относительно плоскости к траектории применена поправка кривизны (кривизна Земли линеаризована).

Результаты вычислений

Траектория с поправкой кривизны:

Траектория без поправки кривизны:

Сравнение результатов

В момент перед отстыковкой первой ступени

Параметры телеметрии

Расчёты программы

Высота, км

45

48

Дальность, км

48

52

Скорость, км/ч

6312

6702

Перегрузка, g

4

4

В момент перед отстыковкой второй ступени

Параметры телеметрии

Расчёты программы

Высота, км

154

164

Дальность, км

452

527

Скорость, км/ч

13732

14480

Перегрузка, g

2,3

2,27

В момент перед отстыковкой третьей ступени

Параметры телеметрии

Расчёты программы

Высота, км

202

200

Дальность, км

1675

1738

Скорость, км/ч

26737

27019

Перегрузка, g

2,9

2,61

Вероятно, зная точные топливо-заправочные характеристики ракеты-носителя перед стартом, можно более точно посчитать параметры траектории.

Вообще, параметры конечной орбиты, на которую выводится космический корабль (параметры эллипса, в общем случае) сильно зависят от от конечной скорости, которую мы получаем в конце работы третьей ступени. Дадим чуть больше скорости — получим вытянутую орбиту, дадим чуть меньше — прилетим обратно.

Комплекс для поиска падающих на землю фрагментов ракет

1 октября 2014


+7 926 604 54 63
address

Старт РН Ангара

Первый старт РН «Ангара» тяжёлого класса запланирован на декабрь этого года. «Ангара» лёгкого класса была успешно испытана 9 июля 2014 года. По информации источника в руководстве «Хруничева», стоимость создания всего комплекса эксплуатации районов падения частей «Ангары» не превысила 160 млн рублей.

Минобороны РФ в этом году начнёт эксплуатацию новейшего комплекса обнаружения падающих на землю фрагментов ракет. Комплекс был создан в ГКНПЦ имени Хруничева для обслуживания районов падения частей ракеты-носителя «Ангара».

По словам источника в штабе Войск воздушно-космической обороны, рассматривается возможность использования нового комплекса на камчатском ракетном полигоне Кура при испытаниях и учебных пусках баллистических ракет.

Комплекс создавался, чтобы обнаруживать упавшие фрагменты ракет в режиме реального времени. Выделенные под поля падения районы в Республике Коми и Томской области — это в основном леса, причём в Коми район падения на 40 км углубляется в национальный парк «Югыд ва».

Падающий на землю раскалённый двигатель первой ступени с остатками высокооктанового керосина с большой вероятностью может привести к лесному пожару, поэтому перед разработчиками ставилась задача обнаруживать обломки «Ангары» сразу после их приземления, чтобы немедленно дать целеуказания службам оперативного реагирования.

«Задачу решили за счёт объединения двух оригинальных систем, — рассказал один из разработчиков комплекса. — Первая — это система инфразвуковой локации, а вторая — беспилотного авиационного комплекса. В районе падения устанавливаются станции, каждая из которых состоит из трёх модулей с инфразвуковыми микрофонами. Расстояние между модулями — 3—4 км. Аккумуляторы позволят модулям работать без обслуживания до трёх лет — для их сохранности мы их замаскировали, внешне они выглядят как пни, с двадцати метров не отличишь от настоящего».

Падающие части ракет летят на землю со сверхзвуковой скоростью, и образуемая звуковая волна распространяется на значительные расстояния. Станция сможет улавливать эти волны и определять место падения фрагмента по разнице во времени, с которой звуковая волна регистрируется модулями. Работая автономно, модули одной станции связываются между собой по радиоканалу, определяют траекторию и место падения фрагмента, после чего один из модулей станции передаёт информацию на беспилотный аппарат «Орлан». Для наибольшей точности определения координат упавших частей ракеты в районах падения планируется установить от трёх до пяти станций, расстояние между ними будет порядка 80—100 км.

«Такая система позволяет одновременно отслеживать до 100 фрагментов, хотя обычно нужно «поймать» четыре-пять, — поясняет разработчик. — Координаты передаются на борт беспилотника, который их транслирует в пункт управления. По команде из пункта управления беспилотник начинает облёт мест, куда упали части «Ангары». Оттуда аппарат транслирует картинку, которую военные планируют в режиме реального времени передавать в аварийные службы».

По словам источника в руководстве Центра Хруничева, упавшие ступени «Ангары» не будут собирать сразу после пуска, поскольку районы падения это труднодоступная местность: вывоз упавших частей будет организован в зимнее время.

Запускать и обслуживать беспилотники станут специально разработанные автономные полевые станции обеспечения (АПСО): это мобильные базы обслуживания районов падения, выполненные на шасси «КамАЗов» высокой проходимости. В составе каждой АПСО будет по два гусеничных плавающих снегоболотохода. Они могут понадобиться для эвакуации людей перед стартом. АПСО станут прибывать к району падения заблаговременно, чтобы беспилотники заблаговременно совершили облёт районов падения для поиска людей, которые могут оказаться в зоне вероятного падения ступени.

«Районы падения огромные, их невозможно оцепить, — поясняет разработчик комплекса. — Поэтому перед стартом людей там будет искать беспилотник. Искать будет по теплу: люди обычно жгут костёр либо у них генератор дизельный работает. Обнаружив источник тепла, аппарат к нему приблизится и покажет картинку оператору. Если подтвердится нахождение людей в районе падения, за ними выйдет либо патрульная машина из состава АПСО, либо снегоболотоход. Собранных таким образом людей станут временно размещать рядом с АПСО в специальном отапливаемом надувном модуле, который оборудован всем необходимым для жизни и отдыха».

По словам разработчика, подробно алгоритм работы системы обслуживания районов падения и их взаимодействия со службами реагирования будет описан в соглашении, которое Минобороны планирует заключить с администрациями Республики Коми и Томской области в ближайшие недели.

Отработанные ступени ракет-носителей после запусков с
Байконура падают на территории Горного Алтая. Представители «Роскомоса» и
ученые обследуют территорию после каждого запуска и уверяют, что вреда от этого
нет. Однако местные жители не верят официальным заявлениям и продолжают
утверждать, что земле, на которой исконно жили их предки, как и их здоровью,
наносится непоправимый урон.

Особенный шум вокруг этой темы поднялся в августе 2011 года, когда на территорию Горного Алтая рухнули несгоревшие в плотных слоях атмосферы обломки космического грузовика «Прогресс». Обломки искали многие месяцы, но нашли лишь один небольшой фрагмент. Местное население намеревалось подать в суд на «Роскосмос», а по республике поползли слухи о массовом море диких животных.

Тогда же глава региона Александр Бердников пообещал полмиллиона тому, кто принесет ему облысевшего бурундука. Награда до сих пор остается невостребованной, хотя и сейчас, почти пять лет спустя, тема продолжает муссироваться.

Гептил (несимметричный диметилгидразин) — компонент ракетного топлива, широко используется
на отечественных ракетоносителях «Протон», «Космос», «Циклон», а также на
ряде американских, французских, японских и китайских ракетоносителях. Относится к первому классу опасности. Обладает сильным токсическим действием. Наиболее опасным источником отравления считается вдыхание паров. При этом определить наличие паров в воздухе без спецаппаратуры по запаху можно только при концентрации, превышающей допустимую в 50 раз.

Захламленная тайга

Отработанные ступени ракетоносителей падают в специально
отведенных для этих целей трех районах в ненаселенной горной местности под
номерами 309, 326, 327. Населенные пункты удалены от этих территорий больше чем
на 50 километров.

Центр эксплуатации объектов наземной космической
инфраструктуры – уполномоченное предприятие, которое занимается сбором и
утилизацией фрагментов отделяющихся частей ракетоносителей. После каждого пуска
оно проводит поиски, найденные фрагменты вывозит и утилизирует.

«Однако в условиях резко расчлененной горной страны все
фрагменты найти не получается, поэтому их число постоянно растет. Большинство
фрагментов находится в пределах районов падения. Для флоры и фауны они не
представляют опасности», — прокомментировал Sibnet.ru директор Алтайского
регионального института экологии Юрий Робертус.

Население склонно считать иначе — тайга захламляется, а
почва, растения и животные, как и сами люди, смертельно отравлены гептилом,
остатки которого якобы остаются в падающих фрагментах. Еще в 2011 году глава
тубаларов Чойского района региона Мария Сакова заявила журналистам, что обломки
падающих ступеней «непоправимо загрязняют места коренного проживания» этого
народа.

Фото: фрагмент груза «Прогресса» © Роскосмос

Местные страхи

«Тубалары жили здесь (в Чойском районе) всегда, и нигде в
других местах без нашей земли и тайги мы жить не сможем. Во всей республике нас
осталось всего 1,5 тысячи человек. Власти заявляют, что все это (падения
ступеней ракет-носителей) безвредно, а вот несколько лет назад у нас двое
мужчин умерли от гептила – они собирали мох в тех местах, где падают ракеты», —
утверждала Сакова.

Она заявляла, что и после падения космического грузовика у
ряда жителей ухудшилось состояние, повысилось давление, стала болеть голова.
Тубалары уверены, что радиационный фон в этих местах повышен в несколько раз.
Однако специалисты с ними не согласны.

«Что касается шумихи, поднятой в СМИ после падения
космического грузовика «Прогресс», то это мыльный пузырь, надутый ради
сенсации. Никакого экологического вреда и материального ущерба этим падением
нанесено не было, поскольку в ракетоносителе «Союз» используются жидкий
кислород и керосин, а упал он в пределах отведенного для этих целей
ненаселенном районе падения номер 327», — сказал Робертус.

Ученый заявил, что никто из местных жителей никогда не мог
видеть гептил, остатки которого выбрасываются и в основном сгорают в атмосфере
на высоте более 100 километров. Согласны с ним и другие специалисты, которые
утверждают, что вещество крайне летуче и до земли успевает рассеяться.

«Случаев документально подтвержденного отравления жителей
республики компонентами ракетных топлив также не известно. Стремительного роста
онкологических заболеваний в республике не происходит. В большей степени на
онкозаболеваемость населения предположительно влияют радиационные факторы –
прошлые испытания ядерных устройств на Семипалатинском полигоне, а также
повышенная местами радоноопасность», — уточнил Робертус.

Новые обломки

Тема не перестает будоражить население. Буквально на днях,
после очередного запуска «Протона-М» с Байконура, местные жители нашли два
обломка ступени у села Верх-Апшуяхта, один из них упал в реку, другой нашли на
берегу.

По словам главного санитарного врача республики Леонида
Щучинова, один обломок увезли
представители Роскомоса, второй – сотрудники МЧС. При этом специалисты
Роспотребнадзора взяли с обломка смывы, а также воду и почву в месте падения,
обследовали и на радиацию. Никаких отклонений от норм исследователи в образцах
не нашли.

Однако то, что обломки ступени упали в стороне от
рассчитанной для этого территории, свидетельствует – что-то пошло не так.

«Зоны падения согласованы с Роскосмосом, они расположены вне
населенных пунктов. И в договоре, заключенном с Республикой Алтай, это
гарантировано. Видимо, произошло какое-то отклонение в этот раз», — сказал
Щучинов.

Проверить на месте

Институт водных и экологических проблем СО РАН является
головным исполнителем работ по экологическому сопровождению всех пусков ракет-носителей
– «Союз», «Протон», «Зенит», «Ангара» с космодромов Плесецк, Байконур, а также
с космодрома Восточный.

Как пояснил Sibnet.ru руководитель института, доктор
биологических наук, профессор Александр Пузанов, небольшая часть территории
Республики Алтай в Усть-Канском районе используется в качестве района падения
при пусках ракет-носителей «Союз». В основном над регионом отделяется вторая
ступень ракеты-носителя «Протон». И сразу после каждого пуска специалисты
института работают на месте падения, отслеживая все возможные экологические
проблемы.

«За весь практически 20-летний период нашей работы, исследований
ни в одной пробе, ни в одном природном объекте несимметричный диметилгидразин,
он же гептил, не обнаружен. Ни в воздухе, ни в поверхностных водах, ни в
почвах, ни в растениях, ни в сельскохозяйственных растениях, ни в ягодах, ни в
грибах. Поэтому плохое самочувствие людей, если они на него жалуются, наверное,
связано с другими факторами. Негативное воздействие ракетно-космической
деятельности не установлено в процессе многолетних исследований», — подчеркнул
Пузанов, который сам выезжает в экспедицию после каждого запуска.

Он добавил, что сам район падения непростой в
геоморфологическом отношении, здесь чрезвычайно сложный рельеф, что затрудняет
работу. Ученый подчеркнул, что хотя в зоне падения нет населенных пунктов,
примыкающие к этому району села (Балыкча, Куюс, Эдиган) под особым контролем
специалистов. Каракокша, откуда поступает достаточно много жалоб жителей,
находится на довольно большом расстоянии, но также входит в программу
мониторинга.

Фото: NASA/Joel Kowsky

Гептил или что-то еще?

После ЧП с «Прогрессом» специалисты местного
Роспотребнадзора также проводят постоянные исследования местности — отбирают
пробы почвы, воды и воздуха, растений с территории падения ступеней,
отслеживают обращаемость местного населения к медикам. Близ зон падения
ступеней находится 32 населенных пункта. И вот уже три года пермский
Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками
здоровью населения проводит специальные исследования по оценке влияния
ракетно-космической деятельности на здоровье населения, проживающего в этих
селах.

Других, более «близких» специалистов привлечь невозможно. Этот институт входит в систему Роспотребнадзора. Кроме того, договор заключен именно с ним, поскольку в Перми выпускают ракетные двигатели, и специалисты института как раз занимаются изучением влияния ракетно-космической деятельности на организм человека.

В 2014 году в биологических образцах десяти жителей были
обнаружены следы нитрозодиметиламина или другими словами, следы продукта
распада гептила. Однако последующие исследования людей, живущих близ зон
падения ступеней, ничего подобного не показали. Ученые говорят, что необходима
серия более детальных и широких исследований на протяжении нескольких лет, и
только тогда можно будет сделать более-менее однозначный вывод, влияние ли это
ракетно-космической деятельности или какие-то другие факторы.

В этом году кровь и мочу для исследований брали у жителей
Каракокши, Уйменя Чойского района, а также у населения Майминского и
Турочакского районов. Обследовали и представителей коренного малочисленного
народа тубаларов, причем, брали анализы у тех, кто живет близ районов падения
ступеней, ходит в лес, питается из тайги.

«Далее планируется взять анализы у жителей отдаленного
Кош-Агачского района. Они будут своеобразной контрольной группой, с которой и
будут сравниваться полученные результаты. Там не падают ступени, там нет
никакой растительности, они никак не связаны с ракетно-космической
деятельностью. И там почти не едят овощи, в которых все же много нитратов, чаще
мясо, птицу», — пояснила представитель надзорного ведомства Марина Бугреева.

«Хочу уточнить, что по данным наших онкологов, показатели
раковой заболеваемости у нас ниже, чем в том же соседнем Алтайском крае. Рост
есть, но это связано и с тем, что стала лучше выявляемость, люди больше стали
обращаться. При этом картина примерно одинакова по всем районам вне
зависимости, есть там территория падения ступеней или нет», — уточнила
собеседница, однако жители с ней не согласны.

«Жители Республики Алтай поголовно помирают от рака. Эта
болезнь помолодела. Раньше от рака гибли только очень старые люди за 90
лет…делайте выводы…Вода камень точит…Начиная с момента атомных взрывов в
Семиполатинске», — написал один из комментаторов на местном информационном
сайте.

Изучать здоровье жителей сел между тем готовятся и ученые из
института терапии при Сибирской академии наук, они, по словам Леонида Щучинова,
готовы взять на обследование 200 человек.

Восточный не поможет

После начала строительства космодрома на Дальнем Востоке в
2012 году появились надежды на то, что районы падения ступеней ракет-носителей
могут измениться и вовсе исчезнут из Республики Алтай. Но, несмотря на начало
стартов (апрель 2016 года) с Восточного, ученые не считают, что в ближайшее
время что-то изменится.

«Ситуация с их (районов падения) использованием в последние
десятилетия существенно не менялась. Строительство космодрома Восточный в
ближайшее время ничего не изменит, поскольку аренда Байконура запланирована до
2050 года, но число пусков постепенно будет уменьшаться», — считает Робертус.

Профессор Пузанов же уверен, что в данный момент пока не
будет переноса районов падения вторых ступеней ракеты-носителя «Протон», а
потому нагрузка на эти территории в связи с функционированием космодрома
Восточный практически не изменится, не станет меньше.

««Протон» запускают только с Байконура, и на данный момент в
качестве районов падения вторых ступеней используется только территория
Республики Алтай. В перспективе с «Восточного» в программе планируется
запускать только ракеты-носители «Союз» и «Ангара»», — сказал он.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:

Не пропустите также:

  • Отошли обои на стыках как исправить видео
  • Как составить сценарий урока по информатике
  • Как найти скорость точек при плоском движении
  • Ps4 gta 5 как найти деньги
  • Что делать если вино получилось очень сладкое как исправить

  • 0 0 голоса
    Рейтинг статьи
    Подписаться
    Уведомить о
    guest

    0 комментариев
    Старые
    Новые Популярные
    Межтекстовые Отзывы
    Посмотреть все комментарии