5.Классификация рн по массе выводимого груза и способу старта. Сравнительная характеристика и примеры существующих рн.

Раке́та-носи́тель (РН, также раке́та косми́ческого назначе́ния, РКН) — аппарат, действующий по принципу реактивного движения (ракета) и предназначенный для выведения полезной нагрузки в космическое пространство. В зависимости от массы полезного груза ракета-носитель делятся на на следующие классы(рис 1.1):

1. ракеты сверхтяжёлого класса (больше 50 тонн);

2. ракеты тяжелого класса (до 30 тонн);

3. ракеты среднего класса (до 15 тонн);

4. ракеты лёгкого класса (до 2-4 тонн);

5. ракеты сверхлёгкого класса (до 300-400 кг).

Ракеты сверхтяжёлого класса:

РН «Энергия» - советская ракета-носитель, Была создана как универсальная перспективная ракета для выполнения различных задач:- носитель для МТКК «Буран»;- носитель для обеспечения пилотируемых и автоматических экспедиций на Луну и Марс;-

Рисунок1.2 – Ракето носитель "Энергия"

для запуска орбитальных станций нового поколения;- для запуска сверхтяжёлых геостационарных спутниковых платформ;- для запуска тяжёлых военных грузов. Стартовая масса 2400, длина 38,2-39м, диаметр 2,44м.

Ракета носитель Н-1- советская РН, выполнена по последовательной схеме расположения и работы ступеней и включал 5 ступеней, на всех из которых использовались кислород-керосиновые двигатели. На всех ступенях топливо хранилось в шаровых баках, подвешенных на несущей оболочке. Хар-ки: стартовая масса 2753, длина 105,3м, диаметр 17м, кол-во ступеней 5.

Американский Ракета-носитель «Сатурн-5»- наиболее мощный из созданных на данный момент человечеством ракет, выводивших полезную нагрузку на орбиту. Ракета-носитель трёхступенчатая, на первой ступени устанавливались пять кислородно-керосиновых двигателей, на второй — пять двигателей, работающих на жидких водороде и кислороде, на третьей ступени — один кислородно-водородный двигатель, такой же, как и на второй ступени. Хар-ки стартовая масса 2963,5т, масса ПГ- 140т, длина 110,6м, диаметр 10,1м, кол-во ступеней 3.

Прото́н ('УР-500, 8К82) — ракета-носитель тяжёлого класса, предназначенная для выведения автоматических космических аппаратов на орбиту Земли и далее в космическое пространство. В качестве топлива во всех ступенях ракеты используются несимметричный диметилгидразин. Самовоспламеняющаяся топливная смесь позволила упростить двигательную установку и увеличить её надёжность. Хар-ки стартовая масса 702т, кол-во ступеней 3.

РН среднего класса:

«Зенит»- первый ракетный комплексй КБ «Южное», не имеющий боевого прототипа. Ракета-носитель «Зенит» предназначена для выведения КА на орбиты ИСЗ и отлетные траектории к планетам Солнечной системы. Ракета-носитель «Зенит» выполнена по традиционной для КБ «Южное» тандемной схеме с поперечным делением ступеней. Все ступени работают на нетоксичных компонентах топлива: жидком кислороде и керосине. Хар-ки: стартовая масса 444,4т ,длина 57-61м, диаметр 3,9м.

«Дельта-2»- американский РН Имеет три модификации: серия Delta 6000 и два варианта серии Delta 7000 (лёгкая и тяжёлая). Использовалась NASA до начала 1980-х годов как основная РН для вывода в космос коммуникационных, метеорологических, научных и исследовательских спутников. Хар-ки: минимальная стартовая масса 151,7т-231,8т, масса ПГ 2,7т, длина 38,2-39м, диаметр 2,44м, кол-во ступеней 2-3.

«Ариан 5»— одноразовая европейская ракета-носитель семейства Ариан, предназначена для выведения полезной нагрузки на низкую опорную орбиту или геопереходную орбиту. Хар-ки стартовая масса 777т, масса ПГ 105т, длина 59м, диаметр 5,4м, кол-во ступеней 2.

Ракета-носитель CZ-2F, которая была использована для запуска первого китайского космического корабля, представляет собой модификацию варианта CZ-2E – наиболее мощного носителя из семейства «Чан Чжэн». Двухступенчатая CZ-2F построена по «тандемной» схеме деления ступеней, имеет раздельные баки окислителя и горючего, в качестве которых применяются долгохранимые самовоспламеняющиеся компоненты – азотный тетроксид и несимметричный диметилгидразин. Хар-ки : длина 53м, диаметр 2,25-3,35м.

«H-IIB» — одноразовая ракета-носитель сімейства H-II японського космического агентства JAXA, предназначена для выведения полезной нагрузки на низкую опорную орбиту  или геостационарную орбиту .Хар-ки: кол-во ступеней 2, длина 56,1м, диаметр 5,2м, стартовая масса 531т.

Ракеты легкого класса:

Ракета-носитель «Днепр»- Технические возможности РН "Днепр" позволяют:выполнить построение низкоорбитальных систем связи; обеспечить запуск КА дистанционного зондирования Земли и научных исследований обеспечить промышленное производство сверхчистых материалов в условиях микрогравитации с характеристиками, значительно превосходящими аналоги - система "Текос". Из всех РН, создаваемых на базе межконтинентальных баллистических ракет (МБР), РН "Днепр" имеет максимальные энергетические характеристики. РН выполняется по двухступенчатой схеме с последовательным расположением ступеней и разгонной ступенью. Хар-ки: стартовая масса 262т, длина 34м, диаметр 3м.

Ракета-носитель «Рокот»- предназначена для выведения космических аппаратов массой до 2 т на низкие околоземные орбиты. Жидкостная трехступенчатая РН "Рокот" с последовательным (тандемным) расположением ступеней состоит из блока ускорителей и космической головной части. В качестве блока ускорителей используется блок. Масса полезного груза, выводимого на круговую полярную орбиту высотой 200 км, составляет 1560 кг, а на круговую орбиту высотой 1000 км - 1250 кг. На космодроме "Плесецк" ракета космического назначения "Рокот" используется для выведения малогабаритных спутников связи и научно-исследовательских космических аппаратов. Хар-ки: длина 28,5м, диаметр 2,5м, масса 107,5т.

Ракета-носитель "Циклон-2К" - это транспортная космическая система, созданная на базе узлов с доказанной высокой надежностью, сохранившая лучшие полетные и эксплуатационные характеристики, традиционно присущие ракетам-носителям серии "Циклон":

- улучшенные энергетические характеристики;

- высокую точность выведения космических аппаратов на заданные орбиты;

- безопасность обслуживающего персонала за счет автоматизации процессов подготовки и пуска;

- самое короткое время подготовки ракеты-носителя к пуску и проведение пуска (от 5 часов до 24 часов);

Ракета-носитель "Циклон-2К" обеспечивает возможность запуска различных космических аппаратов с космодрома Байконур.

Ракета-носитель «Циклон-3» обеспечивает выведение космических аппаратов массой до 4000кг на низкие и средние круговые и эллиптические орбиты. Предоставление космических услуг ракетой-носителем "Циклон-3" характеризуется оптимальным сочетанием надежности и стоимости.

Ракета-носитель "Циклон-4" предназначена для оперативного, высокоточного выведения на круговые, геостационарные, солнечно-синхронные орбиты одного или группы космических аппаратов различного назначения. Ракета-носитель "Циклон-4" представляет собой трехступенчатую ракету с последовательным расположением ступеней.

PSLV — индийская ракета-носитель. Название расшифровывается как Polar Satellite Launch Vehicle, что в переводе на русский означает «ракета-носитель для вывода спутников на полярную орбиту». Ракета разработана Индийской организацией космических исследований, для запуска Индийских спутников дистанционного зондирования на солнечно-синхронные орбиты; запуски зондов с использованием подобных ракет до появления PSLV были рентабельны только для России. PSLV — четырёхступенчатая ракета-носитель, первая и третья ступени — твердотопливные, вторая и четвёртая — жидкостные. Первая ступень — одна из самых больших ступеней твердотопливных ракет-носителей в мире, имеет диаметр 2,8 метра и снаряжена 138 тоннами твёрдого топлива на основе полибутадиена с концевыми гидроксильными группами (HTPB). Ракета развивает максимальную тягу приблизительно в 4430 килоньютонов. К первой ступени прикреплены 6 стартовых ускорителей, каждый из которых несёт 9 тонн HTPB и увеличивает тягу на 677 килоньютонов.

Япония эксплуатирует целый ряд носителей легкого класса. Твердотопливная трехступенчатая японская РН Mu-3S,принадлежащая организации ISAS, имеет длину 20 м и стартовую массу 54 т. Полезная нагрузка, выводимая на низкую околоземную орбиту (Нп = 450 км,Яа = 570 км),составляет 220...300 кг.

 РН Taurus была разработана компанией Orbital Sciences Corp. (OSC) как надежное и эффективное по стоимости средство запуска КА массой до 360 кг на геосинхронную орбиту. Taurus представляет собой четырехступенчатую ракету, созданную на основе РН воздушного базирования Pegasus. Ступени РН Taurus официально нумеруются с нулевой по третью. Общая длина носителя около 27 м, стартовая масса - 68 т. РН Taurus-2 является новейшей концепцией, появившейся в арсенале американских разработок, направленных на замену устаревших одноразовых РН на более эффективные по критерию "стоимость-эффективность". Администрацией и Конгрессом США эти разработки поддерживаются в большей степени, чем дорогостоящие программы создания многоразовых носителей.

Существуют следующие способы старта ракет-носителей:

материковый (наземный(«Рокот», «Циклон-4», «Зенит», заглубленный и подземный, или шахтный («Днепр»));

водный (на корабле, барже, подводной лодке, платформе) «Зенит 3SL»;

воздушный (с применением различных летательных аппаратов)( Pegasus-XL).