Третий раз — оберег на «Блок ДМ-03». Анатолий Зак⁠⁠

Это статья с портала russianspaceweb. Как справочная в энциклопедии, с добавлением свежей информации. По разгонному блоку «Блок ДМ-03», история, варианты, запуски.
Первоисточник:

Совершенно новая разгонная ступень «Блок ДМ-03», восходящая к советской лунной ракете Н1, успешно дебютировала после двух неудачных попыток в 2010 и 2013 годах. Теперь открыта

дверь для адаптации того же космического буксира для ракеты нового поколения «Ангара-5».

Предыдущая глава: Серии космических буксиров Блок Д и Блок ДМ

«Блок ДМ-03» создан путем переделки топливных баков предыдущей версии ступени. Со временем на ступени будет установлен двигатель нового поколения РД-58МФ.

Истоки в «холодной войне»

В конце советского периода серия «Блок Д» служила основным космическим буксиром в ракетном флоте России. Обладая способностью многократного запуска двигателя 16-тонный разгонный блок использовался для перевода спутников с начальной парковочной орбиты на целевые высокие орбиты. Ступень первоначально была разработана для ракеты Н1 «Луна», но позже была адаптирована как четвертая ступень ракеты-носителя «Протон».

Когда созданное Российское космическое агентство начало формулировать первую постсоветскую космическую программу, НПО «Энергия» (ныне РКК «Энергия»), разработчик «Блок Д», предложило несколько модернизаций «ветерана» разгонных блоков. В то время основной целью программы было уменьшение экологических проблем, связанных с токсичным топливом, и перенос всех подрядных работ из бывших советских республик в Россию. Компания предложила несколько космических буксиров для ключевых космических аппаратов, которые в то время находились в эксплуатации или в разработке:

Большинство этих конструкций заимствованы из серии Блок Д и основаны на двигателе нового поколения 11Д58МФ, который заменит существующий двигатель 11Д58M в серии «Блок Д». (52)

Новый импульс для модернизации «Блок Д» появился после прекращения производства высокоэффективного синтетического керосина, или синтина, который использовался в ряде советских ракет-носителей, включая ракету «Союз-У2» и серию «Блок Д» в 1980-х годах. РКК «Энергия» намеревалась компенсировать возникшую в результате потерю грузоподъемности «Блок-ДМ» новой модернизацией, обозначенной как 11С861-03 или обычно называемой «Блок ДМ-03».

В начале 1996 года РКК «Энергия» представила первоначальное инженерное предложение по варианту «ДМ-03». Наряду с рядом других проектных работ в отрасли, программа была направлена на увеличение полезной нагрузки ракеты «Протон» для удовлетворения требований правительства России по прямой доставке 2 300 кг на геостационарную орбиту, что соответствовало перспективным национальным военным и гражданским спутникам связи. В то время РКК «Энергия» стремилась завершить эскизный проект ступени к январю 1997 года.

Основным изменением конструкции блока «ДМ» было добавление цилиндрических вставок в топливные баки, которые увеличили их вместимость примерно на 4 тонны топлива, в результате чего общая масса топлива была доведена до 18,7 тонн. Без изменения габаритных размеров ступени одно только это обновление позволило бы увеличить полезную нагрузку «Протона» примерно на 460 кг.

Однако на втором этапе модернизации «Фаза II» инженеры также предложили установить новый двигатель 11Д58МФ и новую систему управления полетом, получившую обозначение СУМД-58М. В сочетании с новым двигателем «ДМ-03» мог также быть оснащен вспомогательной двигательной системой зажигания, использующей то же нетоксичное топливо, что и основной двигатель. В результате пара традиционных автономных систем зажигания ДУ СОЗ (11Д79), также известных как «незаполненные двигатели», сжигающие самовоспламеняющиеся токсичный гидразин и четырехокись азота, могла быть окончательно убрана из конструкции. Большинство других компонентов ступени должны были остаться прежними, чтобы свести к минимуму разработку и тестирование.

Технические характеристики блока ДМ-03 (11С86-03):

Развитие

Эскизный проект ступени «ДМ-03» был представлен Агентству в марте 1997 года, а также передан на экспертизу в центр сертификации ЦНИИМАш и в главный аналитический центр Минобороны России — 50-й ЦНИИКС. Сообщается, что как гражданские, так и военные эксперты одобрили новую конструкцию. В результате в 1998 году РКК «Энергия» приступила к оформлению проектной документации модернизированной ступени. Большая часть проектных работ по «Блоку ДМ-03» была передана Волжскому филиалу РКК «Энергия» в Самаре.

В первой половине 1998 года завод «Красмаш» в Красноярске, серийно производивший серию «Блок ДМ», выпустил производственную документацию на вариант «ДМ-03» и изготовил оснастку для изготовления новых баков. Остальные компоненты ступени начали строиться на собственном заводе ЗЭМ РКК «Энергия» в Королеве. Параллельно с этим между РКК «Энергия», Российским космическим агентством (РККА) и Ракетными войсками стратегического назначения (РВСН), на которые в то время была возложена ответственность по наблюдению за космическим пространством в России, формировалось формальное техническое задание на вариант «ДМ-03».

Политические баталии

В политическом плане еще в 1997 году ГКНПЦ им. Хруничева отказался от сотрудничества по интеграции новой разгонной ступени в «Протон», по крайней мере, по данным РКК «Энергия». Вместо этого Хруничев работал над собственной ступенью «Бриз-М» , использующей токсичный гидразин и, следовательно, без будущего, так полагали в РКК «Энергия». Со своей стороны, ГКНПЦ Хруничева утверждал, что РКК «Энергия» не сможет завершить разработку ступени в текущих финансовых условиях. По иронии судьбы, РКК «Энергия» утверждала, что большая часть ее финансовых проблем возникла из-за неоплаченных счетов «Хруничева» за его услуги в прибыльном коммерческом запуске!

Это был еще один пример промышленного соперничества, возвращая нас к рассвету в космической эре, которая вновь угрожало привести к расточительному дублированию разработок, но теперь в еще более тяжелые финансовой ситуации. По данным РКК «Энергия», в 1997 году Российское космическое агентство выделило 3,5 миллиона долларов (в эквиваленте) на разработку «Блока ДМ-03». Когда РКК «Энергия» и ГКНПЦ согласовали этот вопрос на заседании совета директоров LKEI, международного совместного предприятия, которое продавало «Протон» коммерческим клиентам, Хруничев пообещал отложить использование своего РБ «Бриз-М» как минимум до 2000 года. Хотя, вероятно, в начале года эту новую ступень можно было пустить в коммерческую эксплуатацию.

Тем не менее 29 мая 1998 г. безденежное российское космическое агентство проинформировало РКК «Энергия» о своем решении сократить финансирование работ по «ДМ-03», и все работы по проекту были остановлены 1 июня. В июле Министерство обороны официально включило конкурирующий «Бриз-М» в Программу оборонных закупок и назначило первый запуск спутника военной связи «Грань» с использованием нового космического буксира в декабре того же года. 16 сентября президент РКК «Энергия» Юрий Семенов направил письменную жалобу первому заместителю правительства России Юрию Маслюкову, но безрезультатно. (По иронии судьбы запуск спутника «Грань» состоялся летом 1999 года и закончился неудачей во время работы второй ступени «Протона».)

25 августа 1998 г. Семенов написал главе РККА Юрию Коптеву просьбу выделить средства на минимальную модернизацию ступени «ДМ». К октябрю РКК и ЦНИИМАш сформулировали программу минимальной модернизации, а в начале декабря Коптев дал согласие на выполнение этого плана при условии, что он будет финансироваться совместно с частичным использованием прибыли РКК «Энергия» от коммерческой деятельности. Работа продвигалась медленно, но в мае 1999 года ее пришлось снова остановить, так как обещанные средства от агентства так и не поступили.

21 век: поиск работы

3 ноября 2000 г. Коптев одобрил очередную попытку продолжить работы над вариантом «ДМ-03», и этот проект был включен в Федеральную космическую программу с 2001 по 2005 г. с финансированием в 37,5 млн. рублей в течение 2002 г. Ожидалось, что РКК «Энергия» закроет 48 процентов финансирования за счет собственных средств, а оставшиеся 52 процента предоставит Агентство подрядчикам компании.

В то время ожидалось, что вариант «ДМ-03» будет использоваться для запуска четырех спутников связи «Экспресс-AМ» в период с мая 2003 года по март 2004 года. Для выполнения этого плана разработка блока «ДМ-03» должна была быть завершена не позднее 2002 года (164). Однако все спутники «Экспресс-АМ» в конечном итоге были сконструированы таким образом, чтобы вписаться в рабочий вариант с «Блок ДМ».

15 февраля 2001 г. Семенов приказал возобновить работы по «ДМ-03». Для финансирования проекта РКК «Энергия» взяла коммерческий кредит в размере 150 миллионов рублей. К апрелю инженеры завершили дополнение к эскизному проекту ступени со сравнительным анализом различных предыдущих модернизаций, в первую очередь тех, которые были сделаны для ступени «ДМ-SL» на базе «Зенита» для проекта «Морской старт» . Теперь появилась возможность позаимствовать систему управления полетом от ступени «ДМ-SL» для конструкции «ДМ-03».

К октябрю 2001 года в эскизный проект было внесено приложение с последними предложениями по увеличению грузоподъемности ступени, и компания завершила оформление рабочей документации. Также в 2001 году завод «Красмаш» изготовил два прототипа варианта «ДМ-03» для статических испытаний и один для доработки конструкции, динамических и вибрационных испытаний. В декабре 2001 г. опытный образец для статических испытаний поступил в НИИ ЦНИИМАш для испытаний. Эти испытания были успешно завершены в апреле 2002 года.

К сентябрю 2002 г. был составлен план по запуску спутника связи «Ямал-200» на первом «Блок ДМ-03» (№ 1Л), построенного РКК «Энергия», однако он так и не был реализован. Учитывая наличие дополнительной полезной нагрузки на «ДМ-03», в течение 2003 года РКК «Энергия» также предприняла попытку организовать тандемный запуск спутника «Экспресс-АМ» вместе с коммерческим спутником связи British Gemini. Однако и этот план провалился.

Наконец, в 2004 году было решено использовать ступень «ДМ-03» для запусков навигационных спутников «Ураган-М» для группировки ГЛОНАСС, что в конечном итоге станет первой миссией проекта.

Фаза IIa

К концу 2004 года РКК «Энергия» дополнительно разделила план модернизации блока «ДМ», разработав предварительный проект модернизации «Фазы IIa», которая увеличит полезную нагрузку ракеты «Протон-М» при выводе на геостационарную орбиту до 3 400 кг. «Фазе IIa» предшествовала более радикальная модернизация, обозначенная как «Фаза II».

В то время «Фаза IIa» включала адаптацию всех новых функций ступени «ДМ-SL» на ракете «Зенит» в рамках проекта «Морской старт» к версии ступени для РН «Протон», таких как более легкая ферма авионики с более совершенной системой управления полетом и использование конструктивных элементов из композиционных материалов. Кроме того, на главном двигателе будет установлено подвижное сопло.

Несколько других обновлений, по-видимому, считались необязательными.

Технические характеристики 11С86-03 «Фаза IIа»:

Фаза II «Импульс»

В июле 2008 года РКК «Энергия» выдвинула предложение по модернизации «Фазы II», также известной как «Импульс». Она финансировалась в рамках проекта «Двина» российской космической программы. Во время этой модернизации ступень, наконец, получит новый двигатель 11Д58МФ, а старые двигатели незаполненного объема, работающие на токсичном топливе, будут заменены двигательной установкой, работающей на топливе из основного бака.

Технические характеристики блока ДМ-03 (11С86-03 Фаза II) «Импульс»:

Эскизный проект для варианта «Фазы II» был завершен в ноябре 2010 года, а инструмент для его официального обзора был размещен 11 ноября (566).

Еще один раскол в обновлениях

Примерно с 2007 года новая попытка концептуализации систем запуска нового поколения для развертывания на будущей космодроме Восточный побудила РКК «Энергия» оценить, как «ДМ-03» может вписаться в ряд перспективных ракет-носителей, включая «Русь-М», «Ангара-5», «Энергия-К» и другие предлагаемые перспективные ракеты. Будущие воплощения блока «ДМ-03» также изучались примерно в 2013 и 2014 годах для использования в конструкциях сверхтяжелых ускорителей, таких как «Энергия-5КВ».

Примерно в то же время компания также решила разделить переход «Фазы I» на «ДМ-03» на два этапа: «Фаза I (Вариант 1)» будет специально построена для «Протона», а «Фаза I (Вариант 2)» будет адаптирована для «Ангары А5». Модернизация «Вариант 1» ограничивается увеличенными топливными баками, но на ступени все еще будет находиться старомодная герметичная секция авионики, построенная в форме тора. Затем «Вариант 2» будет включать новую систему управления полетом, размещенную в верхней ферме конструкции, которая также будет служить интерфейсом с полезной нагрузкой. Подобная конфигурация уже была адаптирована для ступени «ДМ-SL» на ракете «Зенит».

За модернизацией на «Фазе I» последуют модернизации на «Фазе IIa», которые сначала будут испытаны в полетах на «Протоне», а затем переданы на «Ангара-5». Наконец, модернизация «Фазы II» с новым двигателем РД-58МФ будет испытана непосредственно на «Ангаре» и сможет летать как из Плесецка, так и из Восточного.

22 июля 2015 года Роскосмос и Минобороны России приняли совместное решение № ИК-287-р «О порядке реализации проекта «Персей» и проекта «Двина ОКР», которым официально утверждена поэтапная разработка.

Согласно программе разработки «Орион», правительство заказало производство четырех ступеней «Блок ДМ-03», включая две ступени 11С861-03 «Фаза I (Вариант 2)» и две ступени 11С861-03 «Фаза II» для летных испытаний разгонного блока «Орион» в Восточном.

Обзор вариантов ДМ-03 по состоянию на 2014-2016 годы:

Источник: Интернет-форум "Новости космонавтики".

Изготовление и история полетов блока «ДМ-03»

Первый испытательный полет прошел не так, как надо

В 2003 году завод «Красмаш» изготовил первый летный корпус ступени «ДМ-03», получивший обозначение №1Л, а завод ЗЭМ РКК «Энергия» в Королёве построил несущие конструкции. Вибрационные испытания также проводились в первой половине 2003 года.

Сборка первой летной ступени (№ 1Л) началась в 2004 году и в основном была завершена в том же году, за исключением системы управления полетом, которую не удалось поставить вовремя. Затем он хранился на заводе ЗЭМ в Королеве в течение следующих нескольких лет.

К 2004 году были завершены наземные испытания ступени «ДМ-03», и с марта по сентябрь РКК «Энергия» работала над адаптацией ступени «ДМ-03» для трех навигационных спутников «Ураган-М» для группировки ГЛОНАСС. Однако только в июне 2007 года Минобороны и Роскосмос одобрили дополнение к программе запуска ГЛОНАСС, согласно которому «ДМ-03» будет использоваться для миссии, которая должна стартовать в декабре 2010 года.

Первая ступень «ДМ-03» наконец стартовала на «Протоне» 5 декабря 2010 года с тремя спутниками ГЛОНАСС, однако во время работы ступени «ДМ-03 № 1Л» миссия провалилась.

Источники в отрасли сообщили RussianSpaceWeb.com, что «ДМ-03» имел примерно на 25 процентов больше емкости топливных баков, чем предыдущая версия ступени. С 2000 кг дополнительного топлива, которое, как предполагалось, было загружено на борт по ошибке, баки будут заполнены почти до того же уровня, что и старые — кислородный бак будет заполнен на 90 процентов с 25-процентной резервной загрузкой (8 декабря неофициальные источники сообщили, что перегрузка жидким кислородом на блоке «ДМ-03» составила 1,6 тонны). Как выяснилось к 10 декабря, блок «ДМ-03» имел новые датчики (уровня топлива), однако загрузка топлива производилась по старым инструкциям.

Официальные источники позже заявили, что инженерная ошибка при расчете заправки ступени привела к аварийному запуску 5 декабря 2010 года.

13 апреля 2011 г. глава Роскосмоса Анатолий Перминов сообщил Совету Федерации, что оперативные работы по блоку «ДМ-03» будут временно приостановлены, сообщает РИА Новости. В следующие месяцы Генеральная прокуратура, расследовавшая аварию, пришла к выводу, что разгонный блок был отправлен в рабочий полет без достаточных испытаний, что нарушило установленный процесс разработки, производства и эксплуатации космических систем.

Второй запуск

Производство первых комплектующих для второй летной ступени «ДМ-03», известной как «№2Л», началось в четвертом квартале 2009 года.

К концу 2011 г. планировалось отгрузить «Блок ДМ-03 № 2Л» на Байконур в феврале 2012 г. Там предполагалось пройти комплексные испытания, включая пробную заправку, во избежание повторения первого отказа. Запуск был предварительно намечен на середину 2012 года с еще одной тройкой спутников ГЛОНАСС.

На тот момент три ступени «ДМ-03» были построены, а четвертая находилась в производстве. Пятая и последняя ступень «ДМ-03» достигла стадии сборки к июню 2012 года, открыв путь для следующего этапа модернизации, который стал известен как 14С48 «Персей».

По состоянию на февраль 2013 года обработка блока «ДМ-03» для второго запуска должна была начаться на «Зоне 254» 16 апреля, чтобы обеспечить запуск в период с 25 по 28 июня 2013 года.

В течение этого периода ожидалось, что ракета-носитель будет совершить пробный пуск на стартовую площадку для заправки основных баков ступени «ДМ-03». Затем он будет возвращен обратно в сборочный корпус и обработан для запуска еще раз.

Ракета «Протон» с блоком «ДМ-03 № 2Л» снова стартовала 2 июля 2013 года, но разбилась через несколько секунд. Разгонный блок явно не успел показать себя в работе.

Третий, четвертый и пятый запуски

Согласно первоначальным планам, 6 января 2015 года РКК «Энергия» планировала отправить на Байконур пару ступеней «ДМ-03» (№3Л и №5Л) для запуска трио ГЛОНАСС и спутника «Экспресс-АМ8». Однако в итоге на тот момент отгрузили только машину «5Л», а «№3Л» оставили в РКК

«Энергия» в ожидании следующего приказа о пополнении группировки ГЛОНАСС. Тогда предполагалось, что «ДМ-03» будет использоваться для запуска спутников «Экспресс-АМУ1».

Блок «ДМ-03», наконец, успешно выполнил миссию с «Экспресс-АМ8» 14 сентября 2015 года. Еще две успешные миссии, отправили обсерваторию «Спектр-РГ» в дальний космос и метеорологический спутник «Электро Л-3» на геостационарную орбиту, полетели в 2019 году.

В том же году «Красмаш» сообщил о завершении производства одной ступени 11С861-03. Еще две ступени 11С861 должны были быть завершены на «Красмаше» в 2020 году, говорится в сообщении компании.

Полет на «Ангаре»

Первая ступень 14С48 на третьей ракете Ангара-5 в декабре 2021 года.

В феврале 2020 года генеральный директор РКК «Энергия» сообщил, что первый экземпляр ступени «Блока ДМ-03 (14С48 № 1Л)» был доставлен в Плесецк в ноябре прошлого года. Однако, согласно многочисленным отраслевым источникам, технологическая инфраструктура блока

«ДМ-03» в Плесецке в то время находилась в начальной стадии строительства.

По данным АО «Красмаш», изготовленное на заводе пневмо-вакуумное оборудование для обработки ступеней 14С48 находилось на завершающей стадии монтажа на технологическом комплексе в Плесецке в течение 2019 года. В том же году «Красмаш» сообщил о завершении производства двух ступеней 14С48.

Краткое описание задач «Блока ДМ-03» (11С861-03):

Краткое описание задач «Блока ДМ-03» (14С48):

Первоисточник: