PSLV

PSLV

07.02.2021

PSLV — индийская ракета-носитель. Название является широко используемой аббревиатурой от англ. Polar Satellite Launch Vehicle, что в переводе на русский означает «ракета-носитель для вывода спутников на полярную орбиту». Ракета разработана Индийской организацией космических исследований (ISRO) для запуска индийских спутников дистанционного зондирования (IRS) на солнечно-синхронные орбиты.

PSLV — четырёхступенчатая ракета-носитель, первая и третья ступени — твердотопливные, вторая и четвёртая — жидкостные. Может быть запущена в 4 различных конфигурациях (PSLV-CA, PSLV-DL, PSLV-QL, PSLV-XL), которые отличаются количеством используемых боковых ускорителей.

Первый запуск ракеты-носителя PSLV состоялся 20 сентября 1993 года. В апреле 2008 года с помощью PSLV был совершён успешный запуск сразу 10 спутников, что побило предыдущий мировой рекорд, поставленный Россией. Позже Россия вернула рекорд — 37 спутников в 2014 году, который продержался до 15 февраля 2017 года, когда ракетой PSLV-XL были выведены на орбиту 104 спутника.

Ракета-носитель используется для запуска на низкую околоземную, полярную, солнечно-синхронные орбиты индийских космических аппаратов, а также для коммерческих запусков зарубежных спутников; до появления PSLV подобные коммерческие услуги предоставляла только Россия. С помощью PSLV можно также запускать небольшие спутники на геопереходную орбиту (ГПО).

22 октября 2008 года ракета-носитель PSLV-XL была использована для запуска первого индийского лунного зонда Чандраян-1, а 5 ноября 2013 года — для запуска первого индийского межпланетного зонда Мангальян (Mars Orbiter Mission) к Марсу. Также PSLV-XL используется для запуска спутников индийской региональной навигационной системы IRNSS.

Разработка

Разработка ракеты-носителя PSLV шла с начала 1990-х годов в Космическом центре имени Викрама Сарабхаи в городе Тривандрум, штат Керала. Инерциальные системы были разработаны специальным отделением ISRO. Жидкостные вторая и четвёртые ступени, а также реактивная система управления разрабатывались в Центре жидкотопливных силовых установок (Тривандрум). Твердотопливные двигатели дорабатываются в космическом центре имени Сатиша Дхавана, который также выполняет операции запуска ракеты-носителя.

Конструкция

Первая ступень

Первая ступень PS1 — одна из самых больших твердотопливных ступеней в мире, уступает в размерах только боковым ускорителями Спейс Шаттла и Ариан-5. Корпус изготовлен из закалённого стального сплава, имеет длину 20,34 м, диаметр 2,8 м и сухой вес 30 200 кг. Вмещает 138 т твёрдого топлива на основе полибутадиена с концевыми гидроксильными группами (HTPB). Двигатель S139 развивает максимальную тягу в 4800 кН с удельным импульсом 269 с в вакууме.

Управление вектором тяги по тангажу и рысканью осуществляется методом создания асимметричной тяги в сопле двигателя с помощью системы SITVC (Secondary Injection Thrust Vector Control), которая впрыскивает раствор перхлората стронция в нужную часть сопла. Раствор находится в цилиндрических алюминиевых топливных баках, для его стабилизации в баках во время полёта используется сжатый азот. Контроль вращения осуществляется с помощью двух двигателей RCT (Roll Control Thrusters), расположенных на противоположных сторонах первой ступени между боковыми ускорителями.

Первая ступень работает в течение 105 секунд после запуска и отсоединяется на высоте около 76 км.

Ускорители

Для создания дополнительной тяги на начальных этапах полёта ракеты-носителя по бокам первой ступени прикрепляется до 6 твердотопливных ускорителей.

Стандартная версия ракеты-носителя PSLV использовала ускорители PSOM, длиной 10 м и диаметром 1 м. Каждый ускоритель вмещает около 9 т топлива на основе HTPB и развивает тягу 503 кН с удельным импульсом 262 с. Время работы ускорителей PSOM составляет 44 секунды.

Версия PSLV-XL использует увеличенные ускорители PSOM-XL длиной 13,5 и вмещающие до 12 т топлива. Тяга ускорителей PSOM-XL составляет 719 кН, длительность работы — 49 секунд. Четыре ускорителя из шести зажигаются в момент запуска ракеты-носителя, два оставшиеся — спустя 25 секунд после старта. Обычно первые отсоединяются на высоте 24 км через 68 секунд после запуска, вторые — на высоте 41 км на 90-й секунде полёта. Два ускорителя также оснащены системой SITVC для дополнительного контроля вращения ракеты-носителя.

Версия PSLV-DL использует 2 ускорителя PSOM-XL.

Версия PSLV-QL использует 4 ускорителя PSOM-XL.

Версия PSLV-CA не использует боковые ускорители.

Вторая ступень

Вторая ступень PS2 имеет диаметр 2,8 м, длину 12,8 м и сухой вес 5300 кг.

На ступени установлен 1 жидкостный ракетный двигатель Vikas с тягой 799 кН (в первых 7 полётах тяга составляла 725 кН), в качестве топлива двигатель использует самовоспламеняющуюся смесь несимметричного диметилгидразина (горючее) и тетраоксид диазота (окислитель). Ступень вмещает до 40,7 т компонентов топлива.

Двигатель может отклоняться от центральной оси в пределах 4 градусов, обеспечивая контроль вектора тяги. Контроль вращения обеспечивается двумя двигателями реактивной системы управления (Hot Gas Reaction Control Motor).

Время работы ступени составляет 158 секунд, отстыкуется на высоте порядка 277 км.

Третья ступень

Третья ступень PS3 — твердотопливная, использует то же топливо, что и первая ступень. Имеет диаметр 2,02 м, длину 3,54 м, сухой вес 1100 кг и вмещает 6700 кг топлива. Тяга двигателя S7 составляет 240 кН с удельным импульсом 294 с. Двигатель имеет сопло из композитных материалов, который может отклонятся от центральной оси в пределах 2 градусов, позволяя осуществлять контроль вектора тяги по рысканью и тангажу. Вращение контролируется реактивной системой управления четвёртой ступени.

Ступень работает в течение 112 секунд, отстыковка происходит на высоте около 580 км.

Четвёртая ступень

Четвёртая ступень PS4 оборудована полётным компьютером и системой инерциальной навигации, которые обеспечивают управление процессом полёта ракеты-носителя с момента запуска. Диаметр ступени 2,02 м, длина — 2,6 м, сухой вес — 920 кг. На ступень установлены 2 жидкостных ракетных двигателя L-2-5, тяга каждого составляет 7,6 кН, удельный импульс — 308 с. Горючим для них служит монометилгидразин, а окислителем — смесь оксидов азота (MON). Стабилизация топлива обеспечивается повышенным давлением с использованием сжатого гелия. Двигатели могут отклонятся от центральной оси до 3 градусов, обеспечивая контроль вектора тяги по тангажу и рысканью. Контроль вращения осуществляет реактивной системой управления. Эта же система обеспечивает управление положением ступени в фазе свободного полёта и для переориентации при отстыковке нескольких космических аппаратов.

При запуске модификаций PSLV и PSLV-XL ступень вмещает 2000 кг топлива, при запуске PSLV-CA — 1600 кг. Время работы ступени зависит от профиля миссии и может достигать 525 секунд.

Головной обтекатель

На ракете-носителе использует алюминиевый обтекатель высотой 8,3 м, диаметром 3,2 м и весом 1150 кг. Обычно отсоединяется через 165 секунд после запуска на высоте около 130 км.

Модификации

PSLV

Первый и основной вариант PSLV. Четырёхступенчатая ракета-носитель, использующая 6 стандартных боковых твердотопливных ускорителей PSOM. Высота ракеты составляет 44 метра, стартовая масса — 295 т. Последним запуском данной версии стал запуск C35, состоявшийся 26 сентября 2016 года.

PSLV-CA

В данной модификации ракета-носитель впервые запущена в 2007 году, используется при необходимости запуска относительно небольшой полезной нагрузки. CA в названии обозначает Core Alone (с англ. — «core alone - только сердцевина»). Используются основные ступени, без боковых ускорителей. На первой ступени остаются закреплёнными баки с топливом для системы управления вектором тяги и двигатели для контроля вращения. Четвёртая ступень использует на 400 кг меньше топлива. Стартовая масса — 229 т.

PSLV-XL

Улучшенная стандартная модификация PSLV. Стартовая масса составляет 320 т, используются увеличенные боковые твердотопливные ускорители PSOM-XL. 29 декабря 2005 года ISRO провела успешные испытания улучшенной версии стартового ускорителя. Первый запуск версии PSLV-XL состоялся в 2008 году, был запущен первый индийский лунный зонд Чандраян-1.

PSLV-DL

Версия ракеты-носителя только с двумя боковыми твердотопливными ускорителями PSOM-XL. Первый запуск данной версии состоялся во время миссии С-44, 24 января 2019 года.

PSLV-QL

Версия ракеты-носителя с четырьмя боковыми твердотопливными ускорителями PSOM-XL. Первый запуск данной версии состоялся 1 апреля 2019 года.

Таблица модификаций

(*) Солнечно-синхронная орбита высотой 622 км.

Запуски ракеты-носителя PSLV