Запущена вторая
пара «Кластеров»
И.Афанасьев, С.Карпенко.
«Новости космонавтики»
9 августа
в 14:13:35.440 ДМВ (11:13:35 UTC) с 31-й площадки космодрома Байконур (пусковая установка 17П32-6) с помощью космического ракетного комплекса (КРК), состоящего из РН «Союз-У» (11А511У-ПВБ №А15000-070) и разгонного блока «Фрегат» (№1004), осуществлен запуск спутников Cluster II FM5 (Rumba) и FM8 (Tango). Это второй и последний пуск в рамках программы Cluster II Европейского космического агентства. Спутники предназначены для исследования плазменных явлений в космическом пространстве. Цели и задачи проекта Cluster II, характеристики спутников и их научной аппаратуры были подробно описаны в отчете о запуске первой пары спутников 16 июля (НК №9, 2000).
|
Объект |
Номер |
Международное
обозначение |
Параметры
орбиты i,° |
Hp, км |
Ha, км |
Р, мин |
|
Cluster II FM5 |
26463 |
2000-045A |
64.8325 |
250.7 |
17094.0 |
306.053 |
|
(Rumba) |
|
|
|
|
|
|
|
Cluster II FM8 |
26464 |
2000-045B |
64.8323 |
250.7 |
17093.5 |
306.030 |
|
(Tango) |
|
|
|
|
|
|
|
РБ “Фрегат” |
26465 |
2000-045С |
64.8152 |
250.7 |
17081.5 |
305.849 |
Пуск осуществлен по заказу российско-французского СП Starsem специалистами Центра испытаний ЦИ-1 КБ Общего машиностроения Росавиакосмоса при участии боевых расчетов РВСН. Ракета «Союз-У» была изготовлена в самарском ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс», РБ «Фрегат» – в НПО имени С.А.Лавочкина (г.Химки).
Выведение прошло нештатно. Тем не менее, по данным ЕКА, аппараты будут использованы по назначению.
Начальные параметры орбит КА (по данным НПО имени С.А.Лавочкина), международные обозначения и номера, присвоенные объектам в каталоге Космического командования США, приведены в таблице.
 |
Расчетная схема динамических операций при запуске КА Cluster: 1 – 1-е включение РБ «Фрегат»; 2 – тень;
3 – баллистическая пауза; 4 – 2-е включение РБ «Фрегат»; 5 – отделение КА; 6 – орбита отделения КА;
7 – сведение «Фрегата» с орбиты; 8 – орбита входа в атмосферу; 9 – зона радиовидимости с российских НИПов.
|
Как «Фрегат» спас «Кластеры»
Схема выведения должна была в основном повторять циклограмму запуска на орбиту первой пары «Кластеров». Однако на участке работы 3-й ступени РН «Союз-У», за 3.5 сек до расчетного времени выключения ЖРД, системой управления носителя была сформирована команда АВД (аварийное выключение двигателя) из-за падения давления в камерах сгорания ниже допустимого предела вследствие окончания горючего. Была реализована предусмотренная в таких случаях для данного типа КРК аварийная циклограмма отделения РБ «Фрегат».
|
Параметры
траектории выведения головного
блока |
|
Параметры |
Номинальные |
Фактические |
Отклонение |
Допуск |
|
Высота апогея, км |
206.9 |
206.2 |
-0.7 |
±10 |
|
Высота перигея, км |
-1074.7 |
-1301.5 |
-226.8 |
– |
|
Наклонение |
64°50'49.68'' |
64°46'46.8'' |
-4.0' |
±3.5' |
|
Период, мин:сек |
75:52.7 |
73:42.5 |
-130.2 сек |
– |
|
Абс. величина
скорости в апогее траектории, м/с |
7352.3 |
7263.6 |
-88.7 |
±20 |
|
Примечание: здесь и
далее высоты приведены относительно
сферы радиусом 6371 км.
|
Помог спасти два европейских спутника Cluster-II разгонный блок «Фрегат». По просьбе корреспондента НК главный конструктор РБ В.А.Асюшкин рассказал о ситуации, возникшей при запуске:
«…Все шло гладко до момента отделения третьей ступени, которое произошло… раньше заданного времени, что, естественно, было замечено и вызвало серьезное беспокойство у заказчиков и исполнителей запуска. Тем не менее включилась маршевая двигательная установка (МДУ) «Фрегата», которая выполнила необходимый доразгон связки «блок–аппараты» для выхода на опорную низкую околокруговую орбиту, после чего вышла из зоны видимости российских НИПов. Включение МДУ для перехода на высокоэллиптическую орбиту должно было состояться вне зоны видимости НИПов. При пролете в зоне российских НИПов измерения показали, что фактическая орбита заметно отличается от требуемой, хотя отличия не катастрофические. Вскоре после выхода из радиотени, в заданный момент времени произошло последовательное отделение КА Cluster II с десятисекундным интервалом. В апогее «Фрегат» выполнил, как и требовалось, маневр ухода с орбиты, чтобы не засорять околоземное пространство.
|
Параметры
опорной орбиты |
|
Параметры |
Номинальные |
Фактические |
Отклонение |
Допуск |
|
Высота апогея, км |
197.2 |
202.3 |
+5.1 |
±10 |
|
Высота перигея, км |
197.1 |
186.3 |
-10.8 |
±10 |
|
Наклонение |
64°50'32.83'' |
64°46'24.7'' |
-4.1' |
±4' |
|
Период, мин:сек |
88:17.59 |
88:14.15 |
-3.4 cек |
±5 сек |
Телеметрия, записанная на борту, в ЗУ телеметрической системы «Фрегата», и сброшенная на Землю, показала следующее: полет до момента окончания работы третьей ступени РН проходил штатно. Однако примерно на 3.5 сек раньше срока по сигналу «Авария» двигатель ступени отключился. Носитель недобрал примерно 107 м/с, за допустимым пределом оказалось и наклонение незамкнутой траектории».
Разделение состоялось, хотя и на 3.6 сек раньше расчетного момента времени.1
|
Наша справка
|
|
Спутники FM8 и FM5 были заправлены горючим 16–17 июня и окислителем 21–22 июня в зале HPF в МИКе РН «Энергия» на 112-й площадке космодрома Байконур. 17–18 июля на КА поставили аккумуляторы и провели балансировку. 22 июля в зале UCIF спутник FM5 установили на FM8, но после этого график был нарушен на пять суток: потребовалось заменить поврежденную скобу отрывного разъема. Лишь 29 июля связка была закреплена на адаптере ACU, а затем на РБ «Фрегат» №1004, который 22–23 июля был заправлен 5350 кг компонентов топлива.
31 июля с КА и РБ сняли все защитные крышки и устройства, маркированные красным цветом, а 1 августа связку перевели в горизонтальное положение и накатили доставленный 28 июля обтекатель. В ночь на 2 августа головной блок перевезли по железной дороге в 40-е сооружение 31-й площадки. 3–5 августа прошла сборка «пакета» РН, стыковка ГБ с 3-й ступенью и блока И – с пакетом. По сложившейся в постсоветские годы традиции, ракету освятил православный священник. 6 августа в 07:30 по местному времени носитель был вывезен на стартовый комплекс 31-й площадки, а вечером того же дня с 1-й площадки состоялся запуск «Прогресса М1-3». – И.Л. |
Как нам объяснили в Управлении средств выведения и наземной космической инфраструктуры Росавиакосмоса, КА, оснащенные бортовой ДУ, в принципе могут компенсировать некоторый недобор скорости, возникший при аварии верхней ступени РН на последних секундах работы. Теоретически 50–100 м/с способны «добрать» корабли «Союз».
Однако на практике таких ситуаций не случалось, да и жесткие ограничения по гарантийным запасам топлива на кораблях вряд ли позволяют надеяться на дальнейшее выполнение программы полета в полном объеме. Другое дело – «Фрегат», который обладает достаточно мощной МДУ и большими запасами топлива.
|
Параметры
орбиты отделения РБ (после отделения
КА) |
|
Параметры |
Номинальные |
Фактические |
Отклонение |
Допуск |
|
Высота апогея, км |
18038.4 |
17081.5 |
-956.9 |
±50 |
|
Высота перигея, км |
251.6 |
250.7 |
-0.8 |
±8 |
|
Наклонение |
64°51'55.1'' |
64°49'54.7'' |
-2.0' |
±4' |
|
Период, мин:сек |
320:34.53 |
305:50.93 |
-883.6 сек |
±50 сек |
Вообще ситуация сложилась уникальная: РН в этот промежуток времени успела выдать команду на отделение ГБ, а терминальная система управления «Фрегата» смогла «взять штурвал на себя».
|
Параметры
орбиты выведения верхнего КА |
|
Параметры |
Номинальные |
Фактические |
Отклонение |
Допуск |
|
Высота апогея, км |
18062.4 |
17094.0 |
-968.4 |
±50 |
|
Высота перигея, км |
251.1 |
250.7 |
-0.4 |
±8 |
|
Наклонение |
64°51'56'' |
64°49'57.1'' |
-2.0' |
±4' |
|
Период, мин:сек |
320:56.9 |
306:03.2 |
-893.7 сек |
±50 сек |
Продолжает В.А.Асюшкин:
«Система управления (СУ) РБ на участке работы РН работала автономно по заданной программе независимо от СУ ракеты-носителя. При нештатной работе РН СУ блока «знала», что случилось. По сигналу «Авария» с РН на борту «Фрегата»2, в соответствии с заданной логикой работы, была запущена циклограмма парирования нештатной ситуации. После разделения блок «выяснил», что ситуация поправима, и включил МДУ. Компенсируя недобор скорости РН и погрешность наклонения орбиты, двигатель при первом включении проработал на 39.47 сек больше, чем планировалось. Дополнительные затраты топлива составили около 240 кг, но после первого включения РБ ошибка выведения была скомпенсирована практически полностью. Тяга двигателя составила 2052.0 кгс (при расчетной 2000±100 кгс)».
|
Параметры
орбиты выведения нижнего КА |
|
Параметры |
Номинальные |
Фактические |
Отклонение |
Допуск |
|
Высота апогея, км |
18052.8 |
17093.5 |
-959.3 |
±50 |
|
Высота перигея, км |
251.6 |
250.7 |
-1.0 |
±8 |
|
Наклонение |
64°51'55'' |
64°49'56.3'' |
-2.0' |
±4' |
|
Период, мин:сек |
320:47.9 |
306:01.8 |
-886.0 сек |
±50 сек |
Следующее включение МДУ состоялось уже при требуемых начальных условиях. Двигатель запустился штатно и был «отсечен» до расчетного времени в результате выработки всего запаса топлива, включая гарантийный (после срабатывания датчиков сплошности, установленных ниже заборных устройств баков МДУ). Тяга двигателя составила 2035.5 кгс в режиме большой тяги и 1432.4 кгс в режиме малой тяги (при расчетной 1400±150 кгс). Вследствие этого высота апогея орбиты отделения КА оказалась ниже номинальной, а высота перигея – в пределах допусков.
|
Параметры
точки входа в атмосферу (на высоте 100
км) |
|
Параметры |
Номинальные |
Фактические |
Отклонение |
Допуск |
|
Высота перигея, км |
-45.6 |
-126.9 |
-81.3 |
+15 |
|
Скорость входа, м/с |
9859.96 |
9791.6 |
-68.4 |
– |
|
Широта точки входа |
-20.39° |
-24.69° |
-4.3° |
– |
|
Долгота точки входа |
286.58° |
288.26° |
1.7 |
– |
|
Угол входа |
-7.526° |
-9.25° |
-1.72 |
– |
|
Азимут подлета |
26.845° |
27.80° |
0.95 |
– |
Далее РБ сориентировался необходимым образом и выполнил закрутку связки вдоль продольной оси до скорости 30.2 °/с (допуск 30±1 °/с), что требовалось для обеспечения определенных условий освещенности и теплового режима КА. «Кластеры» отделились штатно. Суммарная динамическая ошибка угловой стабилизации продольной оси РБ перед отделением КА составила: для верхнего КА – 0.332°, для нижнего КА – 0.37° при допуске, определенном заказчиком в 1.5°.
|
Циклограмма
запуска КРК “Союз-У/Фрегат” |
|
Событие |
Расчетное
время |
Фактическое
время |
|
Время от |
ДМВ |
Время от |
ДМВ |
|
старта, сек |
час:мин:сек |
старта, сек |
час:мин:сек |
|
Выведение
на РН “Союз-У” |
|
Команда ОТП |
-5.8 |
14:13:29.665 |
-5.7 |
14:13:29.74 |
|
Старт |
0.0 |
14:13:35.465 |
0.0 |
14:13:35.44 |
|
Сброс ГО |
186.5 |
14:16:42.0 |
186.55 |
14:16:41.99 |
|
Отделение РБ “Фрегат” |
529.2 |
14:22:24.7 |
525.6 |
14:22:21.07 |
|
Первый
активный участок РБ “Фрегат” |
|
СОЗ1 |
534.09 |
14:22:29.6 |
530.65 |
14:22:26.09 |
|
КЗ1 |
589.09 |
14:23:24.6 |
585.66 |
14:23:21.1 |
|
Отсечка тяги |
758.6 |
14:26:14.1 |
794.66 |
14:26:50.096 |
|
Время работы МДУ,
сек |
169.52 |
208.99 |
|
|
|
Второй
активный участок РБ “Фрегат” |
|
СОЗ2 |
4469.18 |
15:28:04.6 |
4470.41 |
15:28:05.85 |
|
КЗ2 |
4524.18 |
15:29:00.0 |
4525.195 |
15:29:00.64 |
|
Переход на малую
тягу |
|
15:37:19.0 |
4976.61 |
15:36:32.05 |
|
ГК2 (отсечка тяги) |
5050.08 |
15:37:45.5 |
5024.45 |
15:37:19.89 |
|
Время работы МДУ |
525.9 |
499.25 |
|
|
|
Участок
отделения КА |
|
Отделение |
5390.21 |
15:43:25.7 |
5364.38 |
15:42:59.82 |
|
верхнего КА |
|
|
|
|
|
Отделение |
5400.21 |
15:43:35.7 |
5374.38 |
15:43:09.82 |
|
нижнего КА |
|
|
|
|
|
Третий
активный участок РБ “Фрегат” |
|
СОЗ3 |
14200.00 |
18:10:15.5 |
14200.3 |
18:10:15.6 |
|
Окончание работы
СОЗ3 |
|
|
|
18:13:32.6 |
|
Длительность
работы СОЗ3 |
не менее 169 сек |
|
197 сек |
|
|
Примечания:
ОТП – включение
навигационной системы РБ “Фрегат”
МДУ – маршевая ДУ
РБ “Фрегат”
СОЗ – включение
системы обеспечения запуска МДУ
КЗ – включение МДУ
|
Затем, в заданный момент времени вблизи апогея включились двигатели ориентации РБ3, импульс которых увел «Фрегат» с орбиты «Кластеров». Падение РБ, согласно расчетам, произошло в 20:41:44 ДМВ в точке с координатами 21°28'26''ю.ш., 70°06'24'' з.д., в пределах ожидаемого района по трассе полета.
|
Наша справка
|
|
На 522.32 сек СУ РН выдала команду «Авария» в связи со спадом давления в двигателе 3-й ступени. Система СОБ-57 пропустила 14-ю измерительную точку горючего, что привело к неверным величинам перекладок дросселя подачи горючего, и, как следствие, произошла преждевременная выработка горючего.
Прибором 11Л1130 системы управления была сформирована логика аварийной работы, согласно которой «Фрегат» отделился от ракеты-носителя раньше, чем было запланировано. Команда на отделение «Фрегата» прошла на 525.57 сек (расчетная – 529.09±0.31 сек). Команда открытия тормозного сопла КОС прошла на 526.33 сек (расчетная – 529.79 сек). – О.У. |
Итоги и выводы
По оценке заказчика, программа полета в целом выполнена. Согласно выводам группы анализа НПО имени С.А.Лавочкина, все бортовые системы РБ работали штатно в соответствии с циклограммой. То, с какой настойчивостью «Фрегат» боролся за спасение КА, достойно восхищения.
В итоге можно сказать, что в четвертом запуске «Фрегат» прошел как штатные, так и незапланированные испытания. К первым относятся:
• перевод ГБ с незамкнутой орбиты на опорную (осложненный аварийным преждевременным отключением ДУ третьей ступени РН);
• перевод двух КА с опорной орбиты на рабочую;
• построение необходимой ориентации перед отделением КА;
• осуществление разведения КА по рабочим орбитам;
• cход РБ с орбиты и затопление его в акватории Мирового океана.
К незапланированным можно отнести выработку топлива МДУ практически до нуля и проверку работы бортовой логики и аппаратуры в нештатной ситуации.
Для анализа возможных причин ненормальной работы третьей ступени РН приказом по ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» была создана комиссия под председательством заместителя генерального конструктора В.А.Капитонова.
|
Наша справка
|
|
«Фрегат» – это новый российский РБ, который используется для перевода КА с промежуточных орбит выведения на целевые (солнечно-синхронные, высокоэллиптические, геостационарные и др.) орбиты или отлетные траектории. РБ обладает способностью многократного включения МДУ и имеет бортовую навигационную аппаратуру, которая с момента старта ракеты постоянно следит за навигационными параметрами полета и перед отделением КА от платформы знает ошибки выведения и автоматически начинает производить коррекцию. |
Как сообщили корреспонденту НК в Управлении средств выведения и наземной космической инфраструктуры Росавиакосмоса, по результатам анализа телеметрии и фактического состояния работ по заправке непосредственно на старте установлено, что заправка третьей ступени компонентами произведена в полном соответствии с требованиями эксплуатационной документации и полетного задания. Утечки горючего ни в процессе запуска, ни в полете не отмечено, а его преждевременное окончание вызвано ненормальной работой системы опорожнения баков третьей ступени (СОБ-57).
В ходе работы комиссии проведены исследования и эксперименты по выявлению причин ненормальной работы СОБ-57. По предварительным результатам установлено, что наиболее вероятной причиной ненормальной работы системы является перепутывание «четного» и «нечетного» каналов СОБ-57.
К началу сентября комиссия продолжала работу. До 15 сентября 2000 г. будут выданы окончательное заключение по анализу, замечания и рекомендации по обеспечению дальнейшего надежного производства и эксплуатации РН «Союз-У».
Согласно сообщению «Интерфакс» от 21 августа, следующие четыре испытательных запуска РБ «Фрегат» будут осуществлены с космодрома Плесецк на РН серии «Союз-У». На орбиту будут выведены российские спутники «Молния-3К», «Резонанс» и «Меридиан». После этих пусков будут проведены еще два зачетных испытания РБ, а затем «Фрегат» получит сертификат для постоянной эксплуатации.
|
|
Cluster
II FM5 (Rumba) |
Cluster
II FM8 (Tango) |
|
Маневр |
Дата |
Время,
UTC |
i, ° |
Hp, км |
Ha, км |
P, мин |
Время,
UTC |
i, ° |
Hp, км |
Ha, км |
P, мин |
|
Начальная |
|
|
64.82 |
241 |
17076 |
305.8 |
|
64.82 |
240 |
17100 |
306.1 |
|
ARM-1 |
10.08 |
13:59 |
64.84 |
237 |
23526 |
409.2 |
08:53 |
64.87 |
240 |
23066 |
401.6 |
|
ARM-2 |
11.08 |
03:40 |
64.93 |
237 |
33989 |
597.2 |
04:58 |
64.87 |
244 |
33085 |
580.2 |
|
ARM-3 |
11.08 |
23:35 |
65.35 |
875 |
52481 |
996.9 |
24:19 |
... |
... |
... |
... |
|
ARM-4 |
12.08 |
16:37 |
... |
... |
... |
... |
16:35 |
... |
... |
... |
... |
|
PR/ICM |
13.08 |
16:58 |
90.79 |
17375 |
120481 |
3429.5 |
16:55 |
90.77 |
17449 |
120304 |
3426.0 |
|
1 Обычно в случае аварии разделение 3-й ступени и головного блока (ГБ) не выполняется, с тем чтобы объекты компактно упали на Землю.
2 Напомним, командная линия «Земля-борт» на «Фрегате» отсутствует.
3 Эти двигатели имели собственный запас топлива, использование которого для доразгона блока не предусматривалось. В принципе такая возможность имеется.
|
Источники:
1. Сообщения для прессы о втором запуске по программе Cluster, подготовленные ГНП РКЦ «ЦСКБ-Прогресс».
2. Сообщения ЕКА и информационных агентств «Интерфакс» и ИТАР-ТАСС.
3. Интервью с С.Е.Соколовским, представителем Российского авиационно-космического агентства.
4. Интервью с В.А.Асюшкиным, главным конструктором РБ «Фрегат» (НПО имени С.А.Лавочкина).
|
