Фрегат (разгонный блок)

«Фрегат» — универсальный разгонный блок (РБ), может быть использован в составе ракеты-носителя среднего и тяжёлого классов «Союз-ФГ», «Союз-2», «Союз-2-3», «Зенит-3SLБФ», «Ангара-А3». Разработан и производится в НПО Лавочкина.

РБ «Фрегат» используется для выведения одного или нескольких космических аппаратов на опорную, геостационарную и геопереходную орбиты, а также для ориентации и стабилизации головного блока (в составе РБ + полезная нагрузка) на пассивном и активном участке полета. РБ выполняет разведение выводимых космических аппаратов по орбитам в случае группового запуска.

Конструкция

Конструктивно-компоновочная схема основана на блоке баков. Он имеет торосферическую конфигурацию и состоит из шести сваренных между собой сферических обечаек, разделённых сферическими донышками. Четыре ёмкости несут окислитель и горючее. В одной из двух оставшихся сфер (герметичной) расположена система управления. В негерметичном сферическом контейнере находится система радиоконтроля орбиты. На блок баков могут быть установлены дополнительные топливные ёмкости (малые или большие) без существенной модификации остальной схемы.

В РБ применён маршевый двигатель С5.92, аналогичный применённому в РБ «Бриз-М» и «Бриз-КМ». Максимальная тяга этого двигателя составляет 2030 кгс (19,9 кН), что близко к оптимуму для ракет среднего класса. Работа маршевого двигателя может осуществляться также в режиме уменьшенной тяги (1420 кгс). Двигатель использует топливную пару несимметричный диметилгидразин («гептил») + тетраоксид диазота. В усовершенствованных версиях РБ начиная с «Фрегат-М» применена модификация С5.92 с увеличенной длиной сопла.

Кроме маршевой двигательной установки (ДУ), на РБ установлена также двигательная установка стабилизации, ориентации и обеспечения запуска (ДУ СОЗ), которая предназначена для обеспечения условий запуска маршевой ДУ путем создания перегрузки для сепарации газа и жидкости в баках маршевой ДУ; поворотов вокруг центра масс для стабилизации РБ по трём каналам на пассивных участках полета и по каналу крена при работе маршевой ДУ; обеспечения требуемой ориентации перед отделением полезной нагрузки; обеспечения требований теплового режима РБ и полезной нагрузки на пассивных участках траектории полета (режим «закрутка» или трёхосная ориентация); управления угловым движением головного блока (в составе РБ + полезная нагрузка) по каналам курса и тангажа при работе маршевой ДУ при достижении предельного хода рулевых машинок; выдачи импульсов скорости.

Модификации

На сегодняшний день существуют следующие модификации РБ «Фрегат»:

• Базовая, так и называемая «Фрегат». Предназначена для ракет нижнего среднего класса, таких как «Союз-2» и т. д. Прошло 3 этапа модернизации включая один из самых существенных — замена БВК «Бисер-3» на «Бисер-6». Первый пуск разгонного блока «Фрегат» состоялся в 2000 году с космодрома «Байконур».
• «Фрегат-М» — «Фрегат» с рядом доработок по облегчению конструкции, включая новую компоновку приборного отсека (ПО-1) и с увеличенной несущей способностью (с 12 тс × м до 16 тс × м).
• «Фрегат-МТ» — специализированная модификация «Фрегата», предназначенная для запусков с космодрома Куру. Увеличенная заправка за счёт установки дополнительных ёмкостей, доработанный ПО1, облегчённый переходный отсек (ПхО). Вращение Земли позволяет при старте из района экватора выводить большую полезную нагрузку, чем при старте с более высоких широт, с использованием одной и той же ракеты-носителя. Кроме того, влажный экваториальный климат Гвианы существенно отличается от климата Плесецка и Байконура. Это потребовало доработки базовых моделей блока для применения в новых условиях. Первый запуск данной модификации состоялся 21 октября 2011 года. Ракета-носитель «Союз-СТ-Б» (доработанная с учётом экваториальных условий и требований ЕКА по безопасности полётов РН «Союз-2.1б») с разгонным блоком «Фрегат-МТ» вывела на орбиту 2 спутника европейской навигационной системы «Галилео».
• «Фрегат-СБ» — «Фрегат» со сбрасываемыми баками. Масса рабочего топлива в простом и усовершенствованном блоке баков — 3100 кг. Эта модификация предназначена для ракет верхнего среднего и тяжёлого классов, в первую очередь, для РКН «Зенит-3SLБФ». Испытания модификации «Фрегат-СБ» стартовали в январе 2011 года на космодроме «Байконур» при запуске КА «Электро-Л».
• «Фрегат-СБУ» — усовершенствованный «Фрегат» со сбрасываемыми баками. Масса рабочего топлива в простом и усовершенствованном блоке баков — 4800 кг. Эта модификация предназначена для РН среднего класса «Союз-5» и будет готова к запуску в конце 2025 года. Разработка конструкторской документации и наземная экспериментальная отработка РБ «Фрегат-СБУ» запланированы в 2022—2025 годах. В 2021 году было выполнено эскизное проектирование разгонного блока. Проект разрабатывается, поскольку топлива «Фрегата-СБ», который лег в основу нового РБ, недостаточно для реализации потенциала «Союза-5». Отличаться он будет увеличенным размером сбрасываемого блока баков, это позволит использовать в два раза больше топлива (шесть тонн вместо трех). Принципиальных изменений конструкции нового разгонного блока, его агрегатов и систем нет.

Статистика запусков семейства РБ «Фрегат»

Это неполный список, который, возможно, никогда не будет удовлетворять определённым стандартам полноты. Вы можете дополнить его из авторитетных источников.

Использование

Ракета-носитель «Союз-ФГ» с разгонным блоком «Фрегат» использовалась для запуска в 2003 году межпланетной станции «Марс-экспресс», а в 2005 году — похожей станции «Венера-экспресс».

Большая часть запусков РН «Союз-2» осуществлялась с использованием РБ «Фрегат», в частности, именно такой связкой будут выводиться все спутники «Глонасс-К» — аппараты третьего поколения системы ГЛОНАСС.

19 декабря 2013 года разгонный блок «Фрегат-МТ» вывел на орбиту европейский телескоп Gaia.

Ракета-носитель «Союз-СТ-Б» с разгонным блоком «Фрегат-МТ» и двумя европейскими спутниками Галилео, запущенная с экваториального космодрома Куру 22 августа 2014 года, не вывела спутники на расчетную орбиту из-за нештатной работы РБ «Фрегат-МТ», предположительно в результате ошибки в программном обеспечении, заложенном на борт и содержащем неправильное полётное задание.

Начиная с 2000 года и по май 2020 года было запущено 86 разгонных блоков «Фрегат» (2 запуска аварийные по вине разгонного блока — 22.08.2014 и 28.11.2017), коэффициент успешности составляет 97,7%, что делает «Фрегат» одной из наиболее надёжных верхних ступеней ракет-носителей в мире. Выведены на расчётные орбиты более 200 космических аппаратов российского и зарубежного производства. Запуски осуществляются с четырех космодромов: Плесецк, Байконур, Восточный, Куру (Французская Гвиана).

РБ «Фрегат» обладает характеристиками: до 2 суток активного существования, алгоритмы управления, позволяющие преодолевать нештатные ситуации, многократное (до 7 раз) включение маршевой двигательной установки, высокая точность выведения благодаря использованию оборудования ГЛОНАСС/GPS.