Удивительно, но группе ракет-носителей Р-7 выпала достаточно долгая жизнь. Конструктора даже не предполагали, что ракета Р-7 (первая в мире межконтинентальная ракета) сможет пережить н только зарубежные аналоги, но и поздние отечественные разработки, к примеру, «Протон».
Боевая карьера ракеты была непримечательной и короткой, но колоссальный вклад Р-7 в освоение космоса переоценить невозможно. Ракета смогла открыть эпоху, в которой космическая гонка стала делом государственной важности, и продолжает эксплуатироваться в наше время, когда инициативу перехватывают частные предприятия.
История создания
Первая советская баллистическая ракета Р-1 поднялась в воздух еще в 1948 году. Дальность ее полета не превышала 300 км. Р-2, принятая на вооружение в 1951 году, уже могла достигать цели на дальностях до 600 км. Для того чтобы ядерный заряд попал вглубь вражеской территории, этого было все еще недостаточно, но работать по теме создания ракет с большой дальностью полета уже начали.
А весной 1954 года вышло постановление Совета министров, предписывающее конструкторскому бюро Королева создать межконтинентальную ракету Р-7. Показательно, что «семерка» изначально имела двойное назначение – уже в постановлении оговаривалась возможность запуска с ее помощью космических аппаратов.
В 1955 году в Казахстане началось строительство полигона для испытаний МБР – позже он станет знаменитым космодромом Байконур.
В 1957 году на него стали прибывать из Москвы первые Р-7 (получившие тогда индекс 8К17). Первый пуск «изделия» оказался аварийным. Вообще из пяти первых запусков частично удачным оказался только один, что позволило ТАСС заявить о создании первой межконтинентальной ракеты (умолчав о том, что головная часть разрушилась в атмосфере).
Зато по-настоящему триумфальным стал первый же запуск «гражданского» носителя. В октябре 1957 года с помощью Р-7 вышел на орбиту первый в истории искусственный спутник. В 1958 году началась вторая фаза испытаний. Изменили головную часть — с целью избежать ее разрушения при возврате в атмосферу.
Аварийные пуски продолжались, но разрушения головной части наконец удалось избежать. Окончательно конструкция была доведена после третьей фазы испытаний, прошедшей в течение 1959 года. А в 1960 году ее приняли на вооружение. Для боевых запусков был построен космодром в Плесецке.
Конструкция ракеты Р-7
Р-7 разработана ОКБ-1 и спроектирована по «пакетной» схеме.
Первая ступень ракеты состоит из четырех боковых блоков, каждый длиной 19 м и наибольшим диаметром 3 м. Они расположены симметрично вокруг второй ступени и соединены с ней верхним и нижним поясами силовых связей.
Конструкция блоков одинакова. Блок состоит из опорного конуса, топливных баков, силового кольца, хвостового отсека и двигательной установки. На всех блоках стояли ЖРД РД-107 с насосной подачей компонентов топлива. Двигатель был выполнен по открытой схеме и состоял из шести камер сгорания. При этом две из них использовались как рулевые. ЖРД развивал тягу 78 т у земли.
Вторая ступень ракеты Р-7 состояла из приборного отсека, баков для окислителя и горючего, силового кольца, хвостового отсека, маршевого двигателя и четырех рулевых агрегатов. На ней устанавливался ЖРД РД-108, аналогичный по конструкции с РД-107, но имевший 4 рулевые камеры. Он развивал тягу 71 тонн у земли, включался одновременно с двигателями первой ступени еще на старте и работал, соответственно, дольше чем ЖРД первой ступени.
Запуск всех двигателей обеих ступеней на старте осуществлялся по той причине, что в то время у разработчиков ракеты не было уверенности в возможности надежного зажигания двигателей второй ступени на большой высоте. С аналогичной проблемой столкнулись американские ракетостроители, создавая в это же время МБР «Атлас».
Все двигатели использовали двухкомпонентное топливо: окислитель — жидкий кислород, горючее — керосин Т-1. Для привода турбонасосных агрегатов ракетных двигателей применялся горячий газ, образующийся в газогенераторе при каталитическом разложении перекиси водорода, а для наддува баков — сжатый азот. Для достижения необходимой дальности полета установили автоматическую систему регулирования режимов работы двигателей и систему синхронного опорожнения баков (СОБ), что позволило сократить гарантийный запас топлива.
Конструктивно-компоновочная схема Р-7 обеспечивала запуск всех двигателей при старте (в том числе ДУ центрального блока) с помощью специальных пирозажигательных устройств, установленных в каждую из 32 камер сгорания.
Маршевые ЖРД ракеты имели для своего времени высокие энергетические и массовые характеристики, а также высокую надежность.
У Р-7 была комбинированная система управления. Автономная подсистема обеспечивала угловую стабилизацию и стабилизацию центра масс на активном участке траектории. Радиотехническая подсистема осуществляла коррекцию бокового движения центра масс в конце активного участка траектории и выдачу команды на выключение двигателей. Исполнительными органами системы управления были поворотные камеры рулевых двигателей и воздушные рули.
Для радиокоррекции были построены два пункта управления (основной и зеркальный), удаленных на 276 км от стартовой позиции и на 552 км друг от друга. Измерение параметров движения Р-7 и передача команд управления ракетой осуществлялась импульсной многоканальной линией связи. Она работала в 3-сантиметровом диапазоне волн кодированными сигналами. Специальное счетно-решающее устройство, находившееся на главном пункте, позволяло совершать управление по дальности полета, оно давало команду выключения двигателя второй ступени при достижении заданной скорости и координат.
После успешных пусков 8К71 как баллистической ракеты она была использована в 1957 году для запуска первых в мире искусственных спутников Земли. С тех пор ракеты-носители семейства Р-7 активно применяются для запуска космических аппаратов различного назначения, а с 1961 года эти ракеты-носители широко используются в пилотируемой космонавтике.
Технические характеристики первой ракеты Р-7
- Максимальная дальность полета – 8 000 км.
- Стартовая масса – 283 тонны.
- Масса топлива – 250 тонн.
- Масса полезной нагрузки – 5 400 кг.
- Длина ракеты – 31,4 метра.
- Диаметр ракеты – 1,2 метра.
- Тип головной части – моноблочная.
Первое падение и последующие взлеты
Первое неудачное испытание Р-7 состоялось весной 1957 года. МБР набрала высоту, но спустя 1,5 минуты начала стремительно падать. Спустя еще несколько тестов конструкторам удалось устранить недоделки. Летом того же года Р-7 снова поднялась в воздух и преодолела более 6000 км – так СССР стал обладателем первой в мире МБР.
И этот полет «семерки» не прошел гладко, часть ракеты была разрушена вследствие термодинамических перегрузок. В 1958 году в строение Р-7 было внесено более 90 правок, усовершенствованная конструкция больше не имела технических неполадок. Теперь обновленная модель Р-7 позволяла уменьшить время ее подготовки к запуску, улучшить точность и увеличить дальность полета до 12 000 км.
Эксплуатация
С вооружения Р-7 сняли всего через несколько лет, в 1968 году. Для запуска «семерок» требовался стационарный стартовый комплекс с обширной инфраструктурой.
Ракета, готовая к старту, в боевой готовности долго пребывать не могла, а достигнутая точность была недостаточной.
Но все это касалось только военной специфики. А «исследовательская» карьера «семерки» продолжалась. Еще в 1958 году начались работы над трехступенчатой модификацией «Луна», запустившей на орбиту межпланетные станции. Ее модернизированный вариант «Восток» вывел в космос не только спутники, но и первые в мире пилотируемые космические корабли.
Четырехступенчатые ракеты «Молния», применявшиеся до 2010 года, впервые доставили спускаемые аппараты на Луну. Их трехступенчатый вариант «Восход» позволил запускать корабли с экипажем из нескольких человек.
Но самой совершенной и массовой модификацией Р-7 стали ракеты «Союз», ставшие дальнейшим развитием «Восхода». Они используются до сих пор, более того – последняя версия «Союз-2» считается вполне современной по характеристикам. Большую роль, кстати, играет именно отработанность конструкции и отлаженное производство.
Модификации
Сама Р-7 и ее модификация Р-7А находились на вооружении РВСН недолгое время и в небольших количествах. Однако разработанная Сергеем Королевым 8К71 оказалась надежной и мощной ракетой, способной к многоэтапной модернизации, что позволило ей стать самым массовым в XX веке типом ракет-носителей. Всего существует более 20 модификаций Р-7, основные из которых:
- Р-7А (8К74) — модификация с увеличенной дальностью стрельбы, новой головной частью и системой радиоуправления;
- «Спутник» (8К71ПС) — вариант Р-7, в котором вместо боевого оснащения размещалась полезная нагрузка (искусственный спутник Земли);
- «Спутник-3» (8А91) — с увеличенной полезной нагрузкой, без системы радиоуправления;
- «Полет» (11А59) — легкий двухступенчатый носитель для вывода на орбиту маневрирующих спутников;
- «Луна» («Восток-Л», 8К72) — оснащена третьей ступенью, предназначена для запусков космических аппаратов к Луне;
- «Восток» («Восток-К», «Восток-2», «Восток-2М», 8К72К, 8А92, 8А92М) — с более мощными двигателями третьей ступени, именно эта ракета-носитель впервые вывела в космос пилотируемый корабль с человеком на борту;
- «Молния» и «Молния-М» (8К78 и 8К78М) — четырехступенчатая ракета-носитель легкого класса;
- «Восход» (11К57) — с новой третьей ступенью;
- «Союз» (11А511) и «Союз-2» (14А14)- глубокая модернизация Р-7, одно из самых многочисленных семейств советских и российских ракет-носителей, широко используемых в советской космонавтике вплоть до 2010-х годов.
