Раке́та-носи́тель ( РН ), также раке́та косми́ческого назначе́ния ( РКН ) — ракета , предназначенная для выведения полезной нагрузки в космическое пространство .

Иногда термин «ракета-носитель» применяется в расширенном значении: ракета, предназначенная для доставки в заданную точку (в космос либо в отдалённый район Земли ) полезной нагрузки — например, искусственных спутников Земли , космических кораблей , ядерных и неядерных боевых блоков . В такой трактовке термин «ракета-носитель» объединяет термины «ракета космического назначения» (РКН) и « межконтинентальная баллистическая ракета ».

Классификация

В отличие от некоторых горизонтально-стартующих авиационно-космических систем (АКС), ракеты-носители используют вертикальный тип старта и (много реже) воздушный старт .

Количество ступеней

Одноступенчатых ракет-носителей, выводящих полезную нагрузку в космос, до настоящего времени не создано, хотя имеются проекты различной степени проработки (« КОРОНА », HEAT-1X и другие). В некоторых случаях как одноступенчатая может классифицироваться ракета, имеющая в качестве первой ступени воздушный носитель либо использующая в качестве таковой ускорители. Среди баллистических ракет, способных достичь космического пространства, немало одноступенчатых, в том числе и первая баллистическая ракета « Фау-2 » ; однако ни одна из них не способна выйти на орбиту искусственного спутника Земли.

Расположение ступеней (компоновка)

Конструктивное исполнение ракет-носителей может быть следующим:

• продольная компоновка (тандемная), у которой ступени расположены одна за другой и работают в полёте поочерёдно (РН « Зенит-2 », « Протон », « Дельта-4 »);
• параллельная компоновка (пакетная), при которой несколько блоков, расположенных параллельно и относящихся к разным ступеням, работают в полёте одновременно (РН « Союз »);
  • условно-пакетная компоновка (т. н. полутораступенчатая схема), в которой используются общие топливные баки для всех ступеней, от которых питаются стартовые и маршевые двигатели, запускающиеся и работающие одновременно, по завершении работы стартовых двигателей сбрасываются только они;
  • компоновка «спаржа» (термин введён аэрокосмическим инженером Эдом Кейтом, одним из создателей этой компоновки), в которой используются насосы, перекачивающие топливо из боковых ступеней в центральную. Эта схема использовалась в первоначальном проекте ракеты-носителя Falcon Heavy , от которого впоследствии отказались из-за сложности технической реализации схемы.

Используемые двигатели

В качестве маршевых двигателей могут использоваться:

• жидкостные ракетные двигатели ;
• твердотопливные ракетные двигатели ;
• различные комбинации на разных ступенях.

Масса полезной нагрузки

Классификация ракет по массе полезной нагрузки (ПН), выводимой на низкую опорную орбиту (НОО), меняется с развитием техники и является достаточно условной :

Класс ракеты-носителя	Масса полезной нагрузки на НОО
	по БСЭ	по БРЭ	НАСА
Лёгкий	до 500 кг	до 5 т	до 2 т
Средний	0,5—10 т	5—20 т	2—20 т
Тяжёлый	10—100 т	20—100 т	20—50 т
Сверхтяжёлый	свыше 100 т	свыше 100 т	свыше 50 т

Также иногда выделяется класс сверхлёгких ракет-носителей, способных доставить на НОО полезную нагрузку массой до 500 килограмм .

Повторное использование

Наибольшее распространение получили одноразовые многоступенчатые ракеты как пакетной, так и продольной схем. Одноразовые ракеты отличаются высокой надёжностью благодаря максимальному упрощению всех элементов. Следует уточнить, что одноступенчатой ракете для достижения орбитальной скорости теоретически необходимо иметь конечную массу не более 7—10 % от стартовой, что при даже существующих технологиях делает их труднореализуемыми и экономически неэффективными из-за низкой массы полезного груза. В истории мировой космонавтики одноступенчатые ракеты-носители практически не создавались — существовали только так называемые полутораступенчатые модификации (например, американская РН « Атлас » со сбрасываемыми дополнительными стартовыми двигателями). Наличие нескольких ступеней позволяет существенно увеличить отношение массы выводимой полезной нагрузки к начальной массе ракеты. В то же время многоступенчатые ракеты требуют отчуждения территорий для падения промежуточных ступеней.

Ввиду необходимости применения высокоэффективных сложных технологий (прежде всего в области двигательных установок и теплозащиты), полностью многоразовых ракет-носителей пока не существует, несмотря на постоянный интерес к этой технологии и периодически открывающиеся проекты разработки многоразовых носителей (за период 1990—2000-х годов — такие как ROTON, Kistler K-1, АКС VentureStar и др.). Частично многоразовой являлась широко использовавшаяся американская многоразовая транспортная космическая система (МТКС)-АКС « Спейс шаттл » («Космический челнок») и советская программа МТКС « Энергия — Буран », разработанная, но так и не использованная в прикладной практике, а также ряд нереализованных бывших (например, « Спираль », МАКС и другие АКС) и вновь разрабатываемых (например, « Байкал-Ангара ») проектов. Вопреки ожиданиям, «Спейс шаттл» не смог обеспечить снижение стоимости доставки грузов на орбиту; кроме того, пилотируемые МТКС характеризуются сложным и длительным этапом предстартовой подготовки (из-за повышенных требований по надёжности и безопасности при наличии экипажа).

Частично многоразовой (первая ступень и головной обтекатель) является ракета-носитель Falcon 9 . Первая ступень этой ракеты-носителя может использоваться до 10 и более раз с минимальным межполётным обслуживанием . По состоянию на ноябрь 2023 года практический налёт ступеней достигает 19 раз ( B1058 ), а минимальный межполётный интервал — 21 дня ( B1062-6 ).

Присутствие человека

Ракеты для пилотируемых полётов должны обладать бо́льшей надёжностью (также на них устанавливается система аварийного спасения ), допустимые перегрузки для них ограничены (обычно не более 3—4,5 g ). При этом сама ракета-носитель является полностью автоматической системой, выводящей в космическое пространство аппарат (космический корабль) с людьми на борту, это могут быть пилоты, способные осуществлять непосредственное управление кораблём, специалисты (инженеры, исследователи, медики), космические туристы .

История

Реактивное движение использовалось человечеством со средневековья, в ракетном оружии : в Китае — с XIII века, в Индии — с XVIII века ( майсурские ракеты , первые ракеты с металлическим корпусом). Однако скорости этих ракет были гораздо меньше первой космической.

10 мая 1897 года К. Э. Циолковский в рукописи «Ракета» исследует ряд задач реактивного движения, где определяет скорость, которую развивает летательный аппарат под воздействием тяги ракетного двигателя, неизменной по направлению, при отсутствии всех других сил; конечная зависимость получила название « формула Циолковского » (статья опубликована в журнале «Научное обозрение» в 1903 году).

В 1903 году К. Э. Циолковский опубликовал работу «Исследование мировых пространств реактивными приборами» — первую в мире, посвящённую теоретическому обоснованию возможности осуществления межпланетных полётов с помощью реактивного летательного аппарата — «ракеты». В 1911—1912 годах опубликована вторая часть этой работы, в 1914 году — дополнение. К. Э. Циолковский и независимо от него Ф. А. Цандер пришли к выводам, что космические полёты возможны и на известных уже тогда источниках энергии, и указали практические схемы их реализации (форму ракеты, принципы охлаждения двигателя, использование жидких газов в качестве топливной пары и др.).

Первым теоретическим проектом ракеты-носителя был « Lunar Rocket », спроектированный Британским межпланетным обществом в 1939 году. Проект представлял собой попытку разработки ракеты-носителя, способной доставить полезный груз на Луну, основанную исключительно на существующих в 1930-х годах технологиях, то есть был первым проектом космической ракеты, не имевшим фантастических допущений. Ввиду начала Второй мировой войны работы по проекту были прерваны и существенного влияния на историю космонавтики он не оказал .

Первой в мире настоящей ракетой-носителем, доставившей в 1957 году груз (« Спутник-1 ») на орбиту, была советская Р-7 («Спутник») . Далее СССР и США , а затем и ещё несколько стран стали так называемыми « космическими державами », начав использовать собственные ракеты-носители. СССР и США, а значительно позже также и Китай создали РН для пилотируемых полётов.

Наиболее мощными из эксплуатируемых в настоящее время ракет-носителей являются американские Space Launch System (выводит на низкую околоземную орбиту 95 тонн) и Falcon Heavy частной компании SpaceX , способная вывести на низкую околоземную орбиту до 64 тонн. В прошлом были созданы (в рамках проектов высадки человека на Луну) и более мощные ракеты-носители сверхтяжёлого класса — такие, как американская РН « Сатурн-5 » и советская РН « Н-1 », а также, позднее, советская « Энергия ». Но в настоящее время они не используются. Соизмеримой мощной ракетной системой была американская МТКС « Спейс шаттл », которую можно было рассматривать как РН сверхтяжёлого класса для вывода пилотируемого корабля 100-тонной массы, или как РН тяжёлого класса, для вывода на НОО прочей полезной нагрузки (до 20—30 тонн, в зависимости от орбиты). При этом космический корабль-челнок являлся второй ступенью многоразовой космической системы, которая могла использоваться только при его участии, в отличие от советского аналога МТКС « Энергия—Буран ».

Проектируемые сверхтяжёлые РН

Третьей ракетой-носителем сверхтяжёлого класса в России может стать РН класса « Енисей », детальный план-график создания которой был подписан в начале января 2019 года. Строительство инфраструктуры под ракету начнётся в 2026 году, первый полёт запланирован на 2028 год с космодрома Восточный . Новая российская сверхтяжелая РН будет выводить на низкую околоземную орбиту более 70 тонн груза и обеспечивать полёты в дальний космос .

См. также

• Ракета-носитель многоразового применения
• Список ракет-носителей
• Хронология первых космических запусков по странам

Примечания

Литература

• В. А. Александров, В. В. Владимиров, Р. Д. Дмитриев, С. О. Осипова. Ракеты-носители (рус.) / под ред. С. О. Осипова. — Москва: Воениздат , 1981. — 315 с. — 17 000 экз.
• В. И. Куренков. Часть 2. Основы проектирования ракет-носителей // Конструкция и проектирование изделий ракетно-космической техники (рус.) . — электрон. учеб. пособие. — Самара: Минобрнауки России , Самарский гос. аэрокосмический университет им. С. П. Королева , 2012.
• // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов . — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
• . — Москва: Росмэн , 2006.
• Дорнбергер В. = V-2. The Nazi Rocket Weapon / Пер. с англ. И. Е. Полоцка. — Москва: Центрполиграф , 2004. — 350 с. — ISBN 5-9524-1444-3 .
• Ракета-носитель / Г. А. Назаров // Проба — Ременсы. — М. : Советская энциклопедия, 1975. — ( Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 21).

Ссылки

На русском:

• (рус.) .
• (рус.) .
• (рус.) (2 августа 2018).
• (рус.) . ТАСС . Дата обращения: 4 января 2019.
• (рус.) . ГКНПЦ имени М. В. Хруничева . Дата обращения: 1 апреля 2008. Архивировано из 22 февраля 2008 года.

На английском:

• (англ.) .
• (англ.) (10 мая 2018).
• Clark, Stephen (англ.) . Spaceflight Now (4 апреля 2017).
• Paul K. McConnaughey; Mark G. Femminineo, Syri J. Koelfgen, Roger A. Lepsch, Richard M. Ryan, Steven A. Taylor.: (англ.) (PDF). НАСА p.11 (ноябрь 2010). Дата обращения: 7 октября 2020.
• (неопр.) .
• (неопр.) .