Systèmes de lancement sous-marin: comment sortir de l'eau en orbite?

Le cercle gonfle avec une lentille, s'étire, monte et devient en fait comme un dôme bas. On voit comment, depuis son centre, depuis les «yeux» émergents, des courants d'eau coulent vers le bas. Puis le nez émoussé de la fusée apparaît, se précipitant rapidement, tirant un corps en acier bleu-blanc-rouge ... La boule de feu blanche a instantanément transformé une obscurité nuageuse en une aube tropicale ... Un puissant rugissement croissant. La fusée a à peine balancé sa queue, sentant le cap, le mouvement de rotation axiale a cessé, elle a grimpé vers le haut, laissant derrière lui une épaisse traînée sombre.

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Pensez-vous que je veux parler une fois de plus des "tueurs de villes", ces prédateurs secrets de la mer profonde, qu'avec une gorgée ils peuvent effacer la poussière dans un ravin comparable à une zone de plus de 300 mégapoles du monde?

Non. Plus précisément, pas exactement «non»:

nous parlerons de lanceurs presque pacifiques "Swell", "Wave", "Calm", "Surf" et "Rickshaw".

Pour être précis, à la naissance, ils étaient les vrais combattants et pouvaient effacer presque tous les pays du monde de la face de la planète.

Systèmes de fusées spatiales marines

En mars 1985, après une série de restes des «anciens du Kremlin», le poste de secrétaire général du comité central du PCUS a été occupé par MS Gorbatchev: ancien organisateur du parti de l'administration agricole de production territoriale de Stavropol.



L'air «sentait»… non, pas un orage, mais attirait: «glasnost» et «perestroïka», «coopération» et «nouvelle pensée politique», «pluralisme» et «désarmement».

Alors que la situation économique du pays empirait, les dirigeants soviétiques considéraient la réduction des armements et des dépenses militaires comme un moyen de résoudre les problèmes financiers.Par conséquent, ils n'avaient pas besoin de garanties et de mesures adéquates de la part de leurs partenaires, tout en perdant leurs positions sur la scène internationale.

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Ce sera sur la façon dont le State Rocket Center du Design Bureau nommé d'après V.P. Makeeva (Miass) a résolu le problème de la "conversion" à l'ère de la "perestroïka" et après la fin de celle-ci.



En 1985, l'entreprise a poursuivi activement le développement d'équipements de missiles militaires pour les besoins de la marine soviétique: elle a modernisé avec succès les systèmes de missiles D9RM et D19, développé et testé de nouveaux équipements de combat, mené des travaux sur la création et les essais à grande échelle du nouveau complexe stratégique R-39UTTX / 3M91 Bark - SS -NX-28.



Vous pouvez vous familiariser avec les produits militaires du GRC et ses caractéristiques de performance via les liens:

→ Combattre les systèmes de missiles.
→ Caractéristiques clés.
→ Démarrage sous l'eau. Le résultat des activités du bureau d'études en génie mécanique / revue vidéo /.

À cette époque, la direction a décidé que le KBM devait trouver et conquérir sa niche dans le thème des fusées spatiales.

L'une des directions de ce travail était la proposition d'utiliser des missiles balistiques de sous-marins (SLBM) pour lancer des charges utiles dans l'espace. Tout d'abord, ils ont attiré l'attention sur les SLBM qui devraient être éliminés après leur vie utile et conformément au Traité sur la réduction et la limitation des armements stratégiques offensifs.

Laissez-vous des casseroles ou des casseroles ou faites-nous ce que nous pouvons bien faire?

Des travaux ont été menés dans les domaines suivants:

- lancement à partir de sous-marins rééquipés de missiles militaires, de véhicules récupérés vers la haute atmosphère ou dans l'espace à des fins de recherche scientifique, obtention de matériaux et de produits biologiques dans des conditions de microgravité;
- création de fusées porteuses à base de SLBM pour le lancement d'engins spatiaux de petite taille;
- conception de complexes spatiaux-fusées sur la base de solutions techniques élaborées sur les missiles militaires de mer et de terre;
- développement de petits engins spatiaux («Compass»);
- Création de complexes de mesure d'informations ("Miass").

Le pionnier dans ce domaine a été la fusée RSM-25 convertie (URAF Navy - 4K10, NATO - SS-N-6 Mod 1, Serb) : le lanceur Zyb , qui a été utilisé pour mener des expériences uniques dans l'environnement à court terme de gravité zéro fourni par le passif section de la trajectoire (temps de gravité zéro 15 minutes, niveau de microgravité 10 ^-3 g).



Le bloc comprenait 15 fours exothermiques, du matériel de mesure et de commande de l'information, un système de parachute à atterrissage en douceur. Divers matériaux initiaux ont été placés dans des fours exothermiques, en particulier, silicium-germanium, aluminium-plomb, Al-Cu, un supraconducteur à haute température, et d'autres, dont au cours de l'expérience dans des conditions de gravité nulle à des températures dans des fours de 600 ° C à 1500 ° C reçu des matériaux avec de nouvelles propriétés.


Le 18 décembre 1991, pour la première fois en pratique domestique, à partir d'un sous-marin nucléaire de type Navaga (Projet 667A Navaga, selon la classification du ministère américain de la Défense et de l'OTAN, Yankee), un lanceur balistique avec le module technologique Sprint a été lancé. Le lancement a été un succès et le client scientifique NPO Kompomash a reçu des échantillons uniques de nouveaux matériaux. La première étape a donc été franchie dans le thème des fusées spatiales du KBM.

Mais tout n'a pas été aussi simple: le GKChP s'est produit, puis l'URSS elle-même a cessé d'exister, le gouvernement et sa ligne générale, Chubais et Gaidar, Eltsine et ses généraux, et d'autres nouvelles figures de l' élite politique ont changé. Raquette et formation de nouvelles affaires "élite".



La réduction du volume des sujets de défense a confronté le personnel du bureau d'études GRT Académicien V.P. La tâche de Makeeva est d’intensifier la recherche de nouveaux domaines «civils» à forte intensité de connaissances qui permettraient de retenir du personnel hautement qualifié, la base matérielle et technologique et, essentiellement, de «survivre».

En juin 1992, après une longue épreuve et des bouleversements, une nouvelle résolution du «nouveau» gouvernement (russe) a été publiée, qui a permis à l'entreprise de lancer des travaux sur la création de fusées et de systèmes spatiaux civils basés sur des SLBM convertis utilisant des lancements terrestres, aériens et maritimes.

L'adaptabilité rapide à de nouvelles trajectoires, la perfection de la masse énergétique des SLBM, combinée à des indicateurs de fiabilité et de sécurité élevés, permettent de les utiliser comme moyen de livraison dans un espace proche pour différents types de charges utiles pendant la formation et le tir pratique et les lancements pour confirmer et prolonger la durée de vie .

Afin de mener de nouvelles expériences en apesanteur, l'unité biotechnologique balistique «Ether» a été créée avec l'équipement scientifique «Medusa», conçu pour le nettoyage à grande vitesse de préparations médicales spéciales dans un champ électrostatique créé artificiellement pendant le vol. Le 9 décembre 1992, au large des côtes du Kamtchatka depuis le sous-marin nucléaire de la flotte du Pacifique, le lanceur Zyb équipé de l'équipement Medusa a été lancé avec succès et, en 1993, un autre lancement similaire a été effectué. Au cours de ces expériences, la possibilité d'obtenir des médicaments de haute qualité, y compris l'interféron anti-tumoral Alfa-2, dans des conditions de gravité nulle à court terme, a été démontrée.

En 1991-1993 à partir du sous-marin du projet 667BDR, trois lancements des lanceurs Zyb ont été effectués avec les unités scientifiques et technologiques Sprint et Ether développées conjointement avec NPO Composite et le Center for Space Biotechnology.

Le bloc Sprint était destiné à tester les processus d'obtention de matériaux semi-conducteurs avec une structure cristalline améliorée, des alliages supraconducteurs et d'autres matériaux sous gravité nulle. L'unité Ether avec l'équipement biotechnologique Medusa a été utilisée pour étudier la technologie de nettoyage des matériaux biologiques et l'obtention de l'électrophorèse de préparations biologiques et médicales particulièrement pures.

Des échantillons uniques de monocristaux de silicium et de certains alliages (Sprint) ont été obtenus, et dans les expériences de Medusa, selon les résultats des études sur l'interféron antiviral et antitumoral Alpha-2, il a été possible de confirmer la possibilité d'une purification spatiale des préparations biologiques dans des conditions de gravité nulle à court terme. Dans la pratique, il a été prouvé que la Russie a développé une technologie efficace pour mener des expériences dans des conditions de gravité zéro à court terme en utilisant des missiles balistiques marins.

La suite logique de ces travaux a été le lancement du lanceur Volna en 1995.

Le lanceur Volna, créé sur la base du RSM-50 SLBM (SS-N-18), avec une masse de lancement d'environ 34 tonnes, est utilisé, tout d'abord, pour des lancements le long de trajectoires balistiques afin de résoudre les problèmes de développement de technologies d'obtention de matériaux dans des conditions de microgravité à court terme et d'autres études.

L'utilisation au combat du RSM-50 SLBM depuis la position sous-marine du sous-marin est assurée avec des vagues de la mer jusqu'à 8 points, soit l'utilisation par tous les temps pour la recherche scientifique et les lancements BT a été pratiquement réalisée.

Le lancement de l'utilisation commerciale des SLBM peut être considéré comme le lancement en 1995 du lanceur Volna du sous-marin Kalmar du projet 667 BDRM. Le lancement a été effectué le long de la route balistique de la mer de Barents - la péninsule du Kamchatka à une distance de 7500 km. La charge utile de cette expérience internationale était le module de thermoconvection de l'Université de Brême (Allemagne).



Lors des lancements du lanceur Volna, l'avion de sauvetage Volan est utilisé. Il est destiné à la recherche scientifique et appliquée aux lancements par gravité nulle le long des trajectoires suborbitales.

En vol, des informations de télémétrie sur les paramètres surveillés sont transmises depuis l'avion. À la fin du vol, l'appareil effectue une descente balistique et avant l'atterrissage, un système de sauvetage en parachute en deux étapes est activé. Après un atterrissage «en douceur», l'appareil est rapidement détecté et évacué.


Pour lancer l'équipement de recherche de masse accrue (jusqu'à 400 kg), une version améliorée de l'avion de sauvetage "Volan-M" est utilisée. En plus de la taille et du poids, cette option se distingue par sa disposition aérodynamique d'origine.

Dans l'appareil de sauvetage, en plus des instruments scientifiques pesant 105 kg, un complexe de mesure embarqué est situé. Il fournit le contrôle de l'expérience et le contrôle des paramètres de vol. SLA Volan est équipé d'un système d'atterrissage en parachute en trois étapes et d'un équipement pour la recherche opérationnelle (pas plus de 2 heures) de l'appareil après l'atterrissage. Afin de réduire les coûts et le temps de développement, les solutions techniques, les composants et les dispositifs des systèmes de missiles série ont été empruntés au maximum.

Lors du lancement en 1995, le niveau de microgravité était de 10 ^-4 ... 10 ^{-5 g} avec un temps en apesanteur de 20,5 minutes. Des études ont commencé, qui montrent la possibilité fondamentale de créer un avion de sauvetage avec un équipement scientifique pesant jusqu'à 300 kg, lancé par le lanceur Volna le long d'une trajectoire avec une apesanteur de 30 minutes à un niveau de microgravité de 10 ^-5 ... 10 ^-6 g.

La fusée Volna peut être utilisée pour lancer des équipements sur des trajectoires suborbitales afin d'étudier les processus géophysiques dans la haute atmosphère et dans l'espace proche, de surveiller la surface de la Terre et de mener diverses expériences, y compris actives.



La zone de localisation de la charge utile est un cône tronqué d'une hauteur de 1670 mm, d'un diamètre de base de 1350 mm et d'un rayon terne de la pointe du cône de 405 mm. La fusée permet la suppression de charges utiles pesant 600 ... 700 kg sur une trajectoire avec une hauteur maximale de 1200 ... 1300 km, et avec une masse de 100 kg - avec une hauteur maximale allant jusqu'à 3000 km. Il est possible d'installer plusieurs éléments de charge utile sur la fusée et leur séparation séquentielle.

Au printemps 2012, une capsule EXPERT a été lancée à partir d'un sous-marin dans l'océan Pacifique à l'aide du complexe de fusées spatiales de conversion russe Volna, commandé par le Centre aérospatial allemand (DLR).

Le projet EXPERT est mis en œuvre sous la direction de l'Agence spatiale européenne.



L'Institut de Stuttgart pour la recherche en technologie de conception et d'ingénierie et le Centre aérospatial allemand ont développé et fabriqué un nez en fibre céramique pour la capsule EXPERT.

Dans l'arc, composé de fibre céramique, il y a des capteurs qui enregistrent les données environnementales lors du retour de la capsule dans l'atmosphère, telles que la température de surface, le flux de chaleur et la pression aérodynamique. De plus, dans l'arc, il y a une fenêtre à travers laquelle les processus chimiques se produisant à l'avant de l'onde de choc lors de l'entrée dans l'atmosphère sont enregistrés avec un spectromètre.


→ Caractéristiques techniques du lanceur Volna

Booster "Calme"

La famille des lanceurs légers: Calm, Calm-2.1, Calm-2P a été développée sur la base du missile balistique R-29RM et est conçue pour lancer des engins spatiaux de petite taille sur des orbites terrestres basses. Le lanceur Shtil n'a pas d'analogues au monde en termes d'indicateurs d'énergie et de masse atteints, il permet le lancement de charges utiles pesant jusqu'à 100 kg en orbite avec une hauteur de périgée allant jusqu'à 500 km avec une inclinaison de 78,9 °.

Lors de la finalisation du missile balistique standard R-29RM pour le lancement du vaisseau spatial, certaines modifications ont été apportées. Un cadre spécial pour l'installation du vaisseau spatial lancé a été ajouté et le programme de vol a été modifié. À la troisième étape, un conteneur télémétrique spécial avec du matériel de bureau a été installé pour contrôler la suppression des services au sol. Les concepteurs ont également dû résoudre le problème lié au chauffage du carénage de tête lors du lancement de la fusée et de sa sortie sous l'eau, ce qui pourrait entraîner des dommages aux engins spatiaux.


Le vaisseau spatial est placé dans une capsule spéciale qui protège la charge utile des influences thermiques, acoustiques et autres de l'étage supérieur. Après avoir atteint l'orbite spécifiée, la capsule du vaisseau spatial est séparée et la dernière étape est retirée de la trajectoire de vol du vaisseau spatial. La capsule est ouverte et la charge est libérée après que la scène ait parcouru une distance, excluant l'impact des moteurs en fonctionnement sur le vaisseau spatial.

Le premier lancement du Shtil-1 LV a été effectué le 7 juillet 1998 à partir du bord du sous-marin nucléaire K-407 Novomoskovsk. La charge utile était constituée de deux satellites de l'Université technique de Berlin (Technische Universitat Berlin, TUB) -Tubsat-N et Tubsat-Nl.


Le plus grand des satellites Tubsat-N - a des dimensions hors tout de 320x320x104 mm et un poids de 8,5 kg. Le plus petit Tubsat-Nl est installé au lancement sur le dessus du vaisseau spatial Tubsat-N.
Ses dimensions hors tout sont 320x320x34 mm, poids - environ 3 kg.

Les satellites ont été lancés à proximité de l'orbite calculée. Les paramètres de l'orbite du troisième étage du LV après retrait de l'engin spatial étaient:

- l'inclinaison de l'orbite 78,96 °;
- la distance minimale de la surface de la Terre est de 405,7 km;
- la distance maximale à la surface de la Terre est de 832,2 km;
- période de circulation 96,83 min.

Au troisième étage du transporteur, un conteneur spécial pesant 72 kg est installé. Des équipements de télémétrie pour surveiller un certain nombre de paramètres et des équipements pour effectuer une surveillance radio en orbite sont situés dans le conteneur.

Le sous-marin nucléaire K-407, avec lequel il a été lancé, fait partie de la troisième flotte de la flotte du Nord et est basé sur la base navale (base navale) de Sayda-Guba dans la baie d'Oleny, à proximité du village de Skalisty (anciennement Gadzhievo , puis à nouveau renommé Gadzhievo) Mourmansk zone.



Il s'agit de l'un des sept navires construits dans le cadre du projet 667BDRM "Dolphin" (Delta IV selon la classification OTAN).


Le Shtil-1 LV permet de mettre en orbite circulaire avec une hauteur de 400 km et une inclinaison de 79 degrés de charge utile pesant 70 kg.

La conception de l'étage supérieur du prototype est conçue pour accueillir quatre ogives compactes dans des volumes isolés de petite taille. Du fait que les engins spatiaux commerciaux modernes ont une faible densité et nécessitent un espace intégral relativement grand, la pleine utilisation des capacités énergétiques des engins spatiaux est impossible. Autrement dit, la conception de l'engin spatial impose une limite à l'espace occupé par l'engin spatial, qui est de 0,183 m ³ . L'énergie du lanceur permet de lancer des engins spatiaux de plus grande masse.

La conversion de la fusée R-29RM en lanceur Shtil s'effectue avec un minimum de modifications; le vaisseau spatial est placé sur le site d'atterrissage de l'une des unités de combat dans une capsule spéciale qui offre une protection contre les influences extérieures. Le lancement d'une fusée s'effectue à partir des positions sous-marines ou de surface du sous-marin. Le vol s'effectue en mode inertiel.

Une caractéristique distinctive de ce complexe est l'utilisation de l'infrastructure existante du terrain d'entraînement de Nenox, y compris des installations de lancement au sol, ainsi que des missiles balistiques série R-29RM retirés du service de combat. Des améliorations minimales de la fusée assureront une fiabilité et une précision élevées de la mise en orbite de la charge utile à un faible coût de lancement (4 à 5 millions de dollars).


Le lanceur Shtil-2 a été développé à la suite de la deuxième étape de la modernisation du missile balistique R-29RM. À ce stade, un compartiment de charge utile est créé pour accueillir la charge utile, composé d'un carénage aérodynamique déchargé en vol et d'un adaptateur sur lequel la charge utile est placée. L'adaptateur permet d'accrocher le compartiment de charge utile au support. Le compartiment de charge utile mesure 1,87 m ³ .

Le complexe a été créé sur la base des sous-marins de missiles balistiques R-29RM (RSM-54, SS-N-23) et de l'infrastructure existante du terrain d'entraînement de Northern Nenox, situé dans la région d'Arkhangelsk.



L'infrastructure d'enfouissement comprend:

Complexe spatial et fusée "Calm-2".

Complexe de lancement au sol.

Ce dernier comprend des postes techniques et de lancement, équipés d'équipements de stockage, d'opérations de pré-lancement et de lancement de missiles.

Le complexe de systèmes de contrôle fournit un contrôle automatique centralisé des systèmes du complexe dans tous les modes de fonctionnement, le contrôle de la préparation avant le lancement et le lancement de la fusée, la préparation des informations techniques et de la mission de vol, la saisie de la mission de vol et le contrôle de la fusée pour amener la charge utile sur une orbite donnée.

Complexe de mesure de l'information - assure la réception et l'enregistrement des informations télémétriques pendant le vol, le traitement et la livraison des résultats de mesure au client de lancement.



De nombreux lancements depuis le banc d'essai au sol et les sous-marins ont montré la haute fiabilité du prototype de missile série R-29RM (la probabilité d'un lancement et d'un vol réussis d'au moins 0,96 a été atteinte) .

Le complexe de lancement au sol permet:
D'effectuer jusqu'à 10 lancements par an.
Lancez une série de vaisseaux spatiaux avec un intervalle minimum allant jusqu'à 15 jours.
Prévoir un mode veille de longue durée avec une grande disponibilité de la fusée pour le lancement.
Recevez des informations télémétriques de la carte pendant le vol du missile à l'aide des outils d'information du site d'essai et des points de mesure à distance.

Les lancements à partir du complexe de lancement au sol permettent la formation d'orbites dans la plage d'inclinaison des orbites de 77 ° à 60 °, ce qui limite la zone d'utilisation du complexe.
En partant du puits sous-marin, un démarrage est possible dans la plage de latitude de 0 ° à 77 °. La plage d'inclinaisons possibles est déterminée par les coordonnées du point de départ.

Dans le même temps, il reste possible d'utiliser le sous-marin pour sa destination.
Pour améliorer les conditions de placement de la charge utile, la variante de fusée porteuse Shtil-2.1 avec carénage de tête a été développée.



Lorsque le missile était équipé d'un plus grand carénage de tête et d'un bloc accélérateur de petite taille ("Shtil-2R"), la masse de la charge utile est passée à 200 kg et le volume pour accueillir la charge utile a considérablement augmenté.

L'utilisation d'un sous-marin comme complexe de lancement permet de lancer des lanceurs Shtil à presque n'importe quelle inclinaison orbitale

Le carénage aérodynamique a été scellé pour fournir une protection contre la poussière et l'humidité de la charge utile. La conception du carénage aérodynamique a permis l'exécution de trappes sur la surface latérale pour l'alimentation de connexions supplémentaires de la charge utile avec l'équipement du complexe de lancement au sol.

Les démarrages pourraient être effectués à partir d'un complexe de lancement au sol ou d'une mine sous-marine à l'état de surface.

Les principales caractéristiques du complexe de lanceurs Shtil-2 sont présentées dans le tableau.


La fusée Shtil-3A (RSM-54 avec un nouveau troisième étage et un moteur après lancement en cas de lancement à partir de l'avion An-124 (selon le projet Aerospace)) est capable de livrer une charge utile de 950-730 kg pesant sur l'orbite équatoriale avec une hauteur de 200-700 km .

La fin suit.