Функция | Ракета-носитель средней грузоподъемности [1] |
---|---|
Производитель | ИСРО |
Страна происхождения | Индия |
Стоимость запуска | ₹ 402 крор (46 миллионов долларов США)[2] |
Размер | |
Высота | 43,43 м (142,5 фута) [3] [1] |
Диаметр | 4 м (13 футов) [3] |
Масса | 640 000 кг (1 410 000 фунтов) [1] |
Этапы | 3 [1] |
Емкость | |
Полезная нагрузка на НОО | |
Масса | 10 000 кг (22 000 фунтов) [4] |
Полезная нагрузка на ГТО | |
Масса | 4300 кг (9500 фунтов) [1] [5] |
Полезная нагрузка на TLI | |
Масса | 3000 кг (6600 фунтов) [6] |
Ассоциированные ракеты | |
Семья | Геостационарная спутниковая ракета-носитель |
Сравнимый | |
История запусков | |
Статус | Активный |
Стартовые площадки | Сатиш Дхаван SLP |
Всего запусков | 7 |
Успех(и) | 7 |
Неудача(и) | 0 |
Частичный отказ(и) | 0 |
Первый полет |
|
Последний полет | 14 июля 2023 г. |
Тип пассажиров/груза | |
Первая ступень – ускорители S200 | |
Высота | 25 м (82 фута) [1] |
Диаметр | 3,2 м (10 футов) [1] |
Пустая масса | 31 000 кг (68 000 фунтов) каждый [7] |
Масса брутто | 236 000 кг (520 000 фунтов) каждый [7] |
Масса топлива | 205 000 кг (452 000 фунтов) каждый [7] |
Питаться от | Твердый S200 |
Максимальная тяга | 5150 кН (525 тс) [8] [9] [10] |
Удельный импульс | 274,5 секунды (2,692 км/с) (вакуум) [7] |
Время горения | 128 с [7] |
Пропеллент | HTPB / AP [7] |
Вторая ступень – Л110 | |
Высота | 21,39 м (70,2 фута) [11] |
Диаметр | 4,0 м (13,1 фута) [7] |
Пустая масса | 9000 кг (20000 фунтов) [11] |
Масса брутто | 125 000 кг (276 000 фунтов) [11] |
Масса топлива | 116 000 кг (256 000 фунтов) [11] |
Питаться от | 2 двигателя Викас |
Максимальная тяга | 1598 кН (163,0 тс) [7] [12] [13] |
Удельный импульс | 293 секунды (2,87 км/с) [7] |
Время горения | 203 с [11] |
Пропеллент | НДМГ / N2O4 |
Третья ступень – С25 | |
Высота | 13,545 м (44,44 фута) [7] |
Диаметр | 4,0 м (13,1 фута) [7] |
Пустая масса | 5000 кг (11000 фунтов) [11] |
Масса брутто | 33 000 кг (73 000 фунтов) [11] |
Масса топлива | 28 000 кг (62 000 фунтов) [7] |
Питаться от | 1 СЕ-20 |
Максимальная тяга | 186,36 кН (19,003 тс) [7] |
Удельный импульс | 442 секунды (4,33 км/с) |
Время горения | 643 с [7] |
Пропеллент | Жидкий кислород / LH 2 |
Ракета -носитель Mark-3 или LVM3 [1] [14] [15] (ранее именовавшаяся геосинхронной ракетой-носителем Mark III или GSLV Mk III ) [a] — трёхступенчатая [1] ракета-носитель средней грузоподъёмности, разработанная Индийской организацией космических исследований (ISRO). Изначально предназначенная для запуска спутников связи на геостационарную орбиту , [17] она также предназначена для запуска пилотируемых миссий в рамках Индийской программы пилотируемых космических полётов . [18] LVM3 имеет большую грузоподъёмность, чем её предшественник GSLV . [19] [20] [21] [22]
После нескольких задержек и суборбитального испытательного полета 18 декабря 2014 года, ISRO успешно провела первый орбитальный испытательный запуск LVM3 5 июня 2017 года из Космического центра имени Сатиша Дхавана . [23]
Общая стоимость разработки проекта составила ₹ 2,962.78 крор (эквивалентно ₹ 45 млрд или $ 520 млн в 2023 году). [24] В июне 2018 года Кабинет министров Союза одобрил ₹ 4,338 крор (эквивалентно ₹ 58 млрд или $ 670 млн в 2023 году) на строительство 10 ракет LVM3 в течение пятилетнего периода. [25]
LVM3 запустил CARE , индийский экспериментальный модуль для восстановления космической капсулы, Chandrayaan-2 и Chandrayaan-3 , вторую и третью лунные миссии Индии, и будет использоваться для выполнения Gaganyaan , первой пилотируемой миссии в рамках индийской программы пилотируемых космических полетов. В марте 2022 года базирующийся в Великобритании поставщик спутниковой связи OneWeb заключил соглашение с ISRO о запуске спутников OneWeb на борту LVM3 вместе с PSLV из -за прекращения пусковых услуг от Роскосмоса из-за вторжения России в Украину . [26] [27] [28] Первый запуск состоялся 22 октября 2022 года, в результате чего на низкую околоземную орбиту было выведено 36 спутников .
ISRO изначально планировала два семейства пусковых установок: Polar Satellite Launch Vehicle для низкой околоземной орбиты и полярных запусков и более крупную Geosynchronous Satellite Launch Vehicle для полезных грузов на геостационарную переходную орбиту (GTO). Ракета была переосмыслена как более мощная пусковая установка, поскольку мандат ISRO изменился. Это увеличение размера позволило запускать более тяжелые спутники связи и многоцелевые спутники, пилотируемые миссии для запуска пилотируемых миссий и будущие межпланетные исследования. [29] Разработка LVM3 началась в начале 2000-х годов, первый запуск был запланирован на 2009–2010 годы. [30] [31] [32] Неудачный запуск GSLV D3 из-за отказа в криогенной верхней ступени [32] задержал программу разработки LVM3. [33] [34] LVM3, хотя и имеет такое же название, как GSLV, имеет другие системы и компоненты.
Для производства LVM3 в режиме государственно-частного партнерства (ГЧП) ISRO и NewSpace India Limited (NSIL) начали работу над проектом. Для изучения возможных возможностей партнерства ГЧП для производства LVM3 через индийский частный сектор NSIL наняла IIFCL Projects Limited (IPL). [35] В пятницу 10 мая 2024 года NSIL опубликовала запрос на квалификацию (RFQ), приглашая частных партнеров дать ответы на крупномасштабное производство LVM-3. [36] [37] [38] Планы предусматривают 14-летнее партнерство между ISRO и выбранной коммерческой организацией. Ожидается, что частный партнер сможет производить от четырех до шести ракет LVM3 ежегодно в течение следующих двенадцати лет, причем первые два года будут служить «фазой разработки» для передачи технологий и ноу-хау. [39]
Спецификация | Первая ступень - 2 x S200 Strap-on | Вторая ступень- L110 | Третья стадия - C25 CUS |
---|---|---|---|
Длина | 25,75 м | 21,39 м | 13.545 м |
Диаметр | 3,20 м | 4,0 м | 4,0 м |
Диаметр сопла | 3,27 м | ~1,80 м | |
Пропеллент | Твердое смесевое топливо на основе HTPB | UH 25 - 75% НДМГ , 25% гидразина / четырехокиси азота | Жидкий водород / Жидкий кислород |
Инертная масса | 31 000 кг | 9000 кг | 5000 кг |
Масса топлива | 205 000 кг | 116 000 кг | 28 000 кг |
Масса запуска | 236 000 кг | 125 000 кг | 33000 кг |
Материал корпуса/бака | Мартенситностареющая сталь M250 | Алюминиевый сплав | |
Сегменты | 3 | NA | |
Двигатель(и) | S200 LSB | 2 двигателя Vikas | 1 х СЕ-20 |
Тип двигателя | Твердый | Газовый генератор | |
Максимальная тяга (SL) | 5150 кН | 1588 кН | 186,36 кН |
Средняя тяга (SL) | 3578,2 кН | ||
Тяга (Вак.) | NA | 756,5 кН | 200 кН |
Удельный импульс (УИ) | 227 сек. | 293 сек. | NA |
Удельный импульс (Вак.) | 274,5 сек. | 443 сек. | |
Максимальное давление | 56,92 бар | 58,5 бар | 60 бар |
Среднее давление | 39,90 бар | NA | |
Сухой вес двигателя | NA | 900 кг | 588 кг |
Контроль высоты | Гибкая насадка Gimbaling | Подвеска двигателя | 2 двигателя Вернье |
Соотношение площадей | 12.1 | 13.99 | 100 |
Длина гибкой насадки | 3.474 м | NA | |
Диаметр горловины | 0,886 м | NA | |
Управление вектором тяги | Гидропневматические поршни | NA | |
Векторные возможности | +/- 8° | NA | |
Скорость нарастания | 10°/сек | NA | |
Нагрузка на привод | 294 кН | NA | |
Диаметр двигателя | 0,99 м | ||
Соотношение смешивания | NA | 1.7 (Бык/Топливо) | 5.05 (Бык/Топливо) |
Скорость турбонасоса | NA | 10000 об/мин | |
Скорость потока | NA | 275 кг/сек | |
Руководство | Инерциальная платформа , замкнутый контур | ||
Возможность перезапуска | NA | Нет | RCS для фазы побережья |
Время горения | 130 сек. | 200 сек. | 643 сек. |
Зажигание | Т+0 сек | Т+110 сек | |
Разделение стадий | Пиротехнические застежки , Jettison Motors | Активные/пассивные цанги | NA |
Время разделения | Т+149 сек |
Первая ступень состоит из двух твердотопливных двигателей S200, также известных как большие твердотопливные ускорители (LSB), прикрепленных к основной ступени. Каждый ускоритель имеет ширину 3,2 метра (10 футов), длину 25 метров (82 фута) и несет 207 тонн (456 000 фунтов) топлива на основе полибутадиена с концевыми гидроксильными группами (HTPB) в трех сегментах с корпусами, изготовленными из мартенситно-стареющей стали M250 . Головной сегмент содержит 27 100 кг топлива, средний сегмент содержит 97 380 кг, а сегмент соплового конца загружен 82 210 кг топлива. Это самый большой твердотопливный ускоритель после SRB SLS , SRB Space Shuttle и SRB Ariane 5 . Гибкие сопла могут быть направлены на угол до ±8° с помощью электрогидравлических приводов мощностью 294 килоньютона (66 000 фунтов силы ) с использованием гидропневматических поршней, работающих в режиме продувки маслом высокого давления и азотом. Они используются для управления транспортным средством на начальном этапе подъема. [40] [41] [42] Гидравлическая жидкость для работы этих приводов хранится во внешнем цилиндрическом баке у основания каждого усилителя. [43] Эти усилители работают в течение 130 секунд и создают среднюю тягу 3578,2 килоньютона (804 400 фунтов силы ) и пиковую тягу 5150 килоньютон (1 160 000 фунтов силы ) каждый. Одновременное отделение от основной ступени происходит в момент времени T+149 секунд в нормальном полете и инициируется с помощью пиротехнических устройств разделения и шести небольших твердотопливных двигателей сброса , расположенных в носовой и кормовой частях ускорителей. [41] [8]
Первое статическое огневое испытание твердотопливного ракетного ускорителя S200 , ST-01, было проведено 24 января 2010 года. [8] Ускоритель работал в течение 130 секунд и имел номинальные характеристики на протяжении всего горения. Он генерировал пиковую тягу около 4900 кН (1 100 000 фунтов силы). [44] [9] Второе статическое огневое испытание, ST-02, было проведено 4 сентября 2011 года. Ускоритель работал в течение 140 секунд и снова имел номинальные характеристики на протяжении всего испытания. [45] Третье испытание, ST-03, было проведено 14 июня 2015 года для проверки изменений по сравнению с данными суборбитального испытательного полета. [46] [47]
Вторая ступень, обозначенная как L110 , представляет собой жидкотопливную ступень высотой 21 метр (69 футов) и шириной 4 метра (13 футов), содержащую 110 метрических тонн (240 000 фунтов) несимметричного диметилгидразина (UDMH) и тетраоксида азота ( N 2 O 4 ). Она приводится в действие двумя двигателями Vikas 2 , каждый из которых вырабатывает тягу 766 килоньютонов (172 000 фунт -сил ), что обеспечивает общую тягу 1532 килоньютонов (344 000 фунт- сил ). [12] [13] L110 — первый кластерный жидкотопливный двигатель, разработанный в Индии. Двигатели Vikas используют регенеративное охлаждение , что обеспечивает улучшенный вес и удельный импульс по сравнению с более ранними индийскими ракетами. [41] [48] Каждый двигатель Vikas может быть индивидуально закреплен на карданном подвесе для управления тангажем, рысканием и креном транспортного средства. Основная ступень L110 зажигается через 114 секунд после старта и горит в течение 203 секунд. [41] [13] Поскольку ступень L110 зажигается воздухом, ее двигатели нуждаются в защите во время полета от выхлопа работающих ускорителей S200 и обратного потока газов с помощью «системы закрытия сопла», которая сбрасывается до зажигания L110. [49]
ISRO провела первое статическое испытание основной ступени L110 на своем испытательном полигоне Центра жидкостных двигательных систем (LPSC) в Махендрагири , Тамил Наду , 5 марта 2010 года. Тест должен был длиться 200 секунд, но был прерван на 150 секунде после обнаружения утечки в системе управления. [50] Второе статическое огневое испытание на полную продолжительность было проведено 8 сентября 2010 года. [51]
Криогенная верхняя ступень , обозначенная как C25 , имеет диаметр 4 метра (13 футов) и длину 13,5 метра (44 фута) и содержит 28 метрических тонн (62 000 фунтов) топлива LOX и LH2 , сжатого гелием, хранящимся в подводных баллонах. [ 48] [52] Она приводится в действие одним двигателем CE-20 , производящим 200 кН (45 000 фунтов силы ) тяги. CE-20 является первым криогенным двигателем, разработанным Индией, который использует газогенератор , по сравнению с двигателями внутреннего сгорания, используемыми в GSLV. [53] В миссии LVM3-M3 была представлена новая ступень C25 белого цвета, которая имеет более экологичные производственные процессы, лучшие изоляционные свойства и использование легких материалов. [54] Ступень также содержит бортовые компьютеры и резервную инерциальную навигационную систему с ремнем безопасности ракеты-носителя в своем отсеке оборудования. Цифровая система управления пусковой установкой использует замкнутый контур управления на протяжении всего полета для обеспечения точного ввода спутников на целевую орбиту. Система связи пусковой установки, состоящая из системы S-диапазона для телеметрической связи и транспондера C-диапазона , который позволяет осуществлять радиолокационное слежение и предварительное определение орбиты, также установлена на C25. Линия связи также используется для обеспечения безопасности на расстоянии и прекращения полета, что использует специальную систему, которая расположена на всех ступенях пусковой установки и имеет отдельную авионику. [41]
Первое статическое огневое испытание криогенной ступени C25 было проведено 25 января 2017 года на объекте ISRO Propulsion Complex (IPRC) в Махендрагири, Тамил Наду. Ступень работала в течение 50 секунд и работала номинально. [55] Второе статическое огневое испытание на полную продолжительность полета в 640 секунд было завершено 17 февраля 2017 года. [56] Это испытание продемонстрировало постоянство характеристик двигателя вместе с его подсистемами, включая камеру тяги, газогенератор, турбонасосы и компоненты управления на протяжении всего времени. [56]
Обтекатель полезной нагрузки из композитного материала CFRP имеет диаметр 5 метров (16 футов), высоту 10,75 метра (35,3 фута) и объем полезной нагрузки 110 кубических метров (3900 кубических футов). [7] Он производится базирующимся в Коимбаторе Центром передовых технологий LMW . [57] После первого полета ракеты с модулем CARE обтекатель полезной нагрузки был модифицирован в оживальную форму, а носовые конусы ускорителя S200 и межбаковая структура были перепроектированы для улучшения аэродинамических характеристик. [58] Ракета имеет большой обтекатель диаметром пять метров, чтобы обеспечить достаточное пространство даже для больших спутников и космических аппаратов. Разделение обтекателя в номинальном сценарии полета происходит примерно за T+253 секунды и осуществляется линейным поршневым цилиндрическим механизмом разделения и сброса (молниеотводом), охватывающим всю длину PLF, который инициируется пиротехническим способом . Давление газа, создаваемое шнуром -молнией, расширяет резину внизу, которая раздвигает поршень и цилиндр и тем самым отталкивает половинки обтекателя полезной нагрузки вбок от пусковой установки. Обтекатель изготовлен из алюминиевого сплава с акустическими поглощающими покрытиями. [41]
В то время как LVM3 оценивается как пригодный для использования человеком для проекта Gaganyaan , ракета всегда проектировалась с учетом потенциальных приложений для пилотируемых космических полетов. Максимальное ускорение во время фазы подъема было ограничено 4 G для комфорта экипажа, а обтекатель полезной нагрузки диаметром 5 метров (16 футов) использовался для размещения больших модулей, таких как сегменты космической станции. [59]
Кроме того, запланирован ряд изменений для повышения надежности критически важных для безопасности подсистем с целью снижения эксплуатационных запасов, избыточности, строгих требований к квалификации, переоценки и усиления компонентов. [60] Улучшение авионики будет включать четырехкратный избыточный навигационный и управляющий компьютер (NGC), двухцепочечный процессор телеметрии и телекоманд (TTCP) и интегрированную систему мониторинга состояния (LVHM). Ракета-носитель будет иметь двигатели высокой тяги Vikas (HTVE) основной ступени L110, работающие при давлении в камере 58,5 бар вместо 62 бар. Усилители S200 (HS200), рассчитанные на человека, будут работать при давлении в камере 55,5 бар вместо 58,8 бар, а его сегментные соединения будут иметь по три уплотнительных кольца . Электромеханические приводы и цифровые контроллеры ступеней будут использоваться в ступенях HS200, L110 и C25. [61]
Планируется заменить основную ступень L110 в LVM3 на SC120, ступень Kerolox, работающую на двигателе SCE-200 [62] , чтобы увеличить грузоподъемность до 7,5 метрических тонн (17 000 фунтов) на геостационарной переходной орбите (GTO). [63] SCE-200 использует керосин вместо несимметричного диметилгидразина (UDMG) в качестве топлива и имеет тягу около 200 тонн. Четыре таких двигателя могут быть объединены в ракету без дополнительных ускорителей для доставки до 10 тонн (22 000 фунтов) на GTO. [64] Первый топливный бак для SC120 был доставлен в октябре 2021 года компанией HAL. [65]
Версия LVM3 с двигателем SC120 не будет использоваться для пилотируемой миссии космического корабля Gaganyaan . [66] [67] В сентябре 2019 года в интервью AstrotalkUK директор Космического центра Викрама Сарабхаи С. Соманат заявил, что двигатель SCE-200 готов к началу испытаний. Согласно соглашению между Индией и Украиной, подписанному в 2005 году, Украина должна была испытать компоненты двигателя SCE-200, поэтому модернизированная версия LVM3 не ожидалась до 2022 года. [68] Сообщается, что двигатель SCE-200 основан на украинском РД-810 , который сам по себе предлагается для использования на семействе ракет-носителей «Маяк ». [69]
Ступень C25 с почти 25 т (55 000 фунтов) топливной нагрузки будет заменена на C32 с более высокой топливной нагрузкой 32 т (71 000 фунтов). Ступень C32 будет перезапускаемой и с модернизированным двигателем CE-20. [70] Общая масса авионики будет снижена за счет использования миниатюрных компонентов. [71] 30 ноября 2020 года Hindustan Aeronautics Limited поставила ISRO криогенный бак на основе алюминиевого сплава. Бак имеет емкость 5755 кг (12 688 фунтов) топлива и объем 89 м 3 (3100 куб. футов). [72] [73]
9 ноября 2022 года криогенный двигатель верхней ступени CE-20 был испытан с повышенным режимом тяги 21,8 тонн в ноябре 2022 года. Вместе с подходящей ступенью с дополнительной загрузкой топлива это могло бы увеличить грузоподъемность LVM3 на GTO до 450 кг (990 фунтов). [74] 23 декабря 2022 года двигатель CE-20 E9 был испытан в горячем режиме продолжительностью 650 секунд. В течение первых 40 секунд испытания двигатель работал на уровне тяги 20,2 тонны, после этого двигатель работал в зонах с отклонением от номинала 20 тонн, а затем в течение 435 секунд он работал на уровне тяги 22,2 тонны. С помощью этого испытания двигатель «E9» был квалифицирован для индукции в полете. [75] Есть надежда, что после введения этой ступени грузоподъемность GTO может быть увеличена до 6 тонн. [76]
По состоянию на 19 июля 2023 года LVM3 провел в общей сложности 7 запусков [обновлять]. Из них все 7 были успешными, что дает ему совокупный показатель успешности в 100%.
Десятилетие | Успешный | Частичный успех | Отказ | Общий |
---|---|---|---|---|
2010-е | 4 | 0 | 0 | 4 [77] |
2020-е годы | 3 | 0 | 0 | 3 [78] |
Общий | 7 | 0 | 0 | 7 |
Программа GSLV MkIII была инициирована в 2002 году как тяжелая ракета-носитель для запуска спутников связи весом до 4 тонн на геосинхронную переходную орбиту (GTO) в течение 7 лет.
лет назад Isro пережила трудный период, когда запуск ее GSLV Mark II потерпел неудачу. Эта неудача также повлияла на GSLV Mark III. «Поскольку у нас были проблемы с Mark II, — говорит председатель Isro Киран Кумар, — нам пришлось переделать некоторые объекты Mark III для Mark II. Поэтому Mark III немного задержался».
Неудача GSLV-D3 в 2010 г., когда первый отечественный криогенный верхний блок (CUS) прошел летные испытания, повлияла на программу ступени C25 из-за приоритета, назначенного для дополнительных исследовательских испытаний и дополнительных квалификационных испытаний, требуемых для систем двигателей CUS.
{{cite news}}
: |last=
имеет общее название ( помощь )Принимая во внимание грузоподъемность LEO до 10 тонн, осуществимую с этим транспортным средством, диаметр обтекателя полезной нагрузки был установлен на уровне 5 метров для размещения крупных модулей, таких как сегмент космической станции или пилотируемая капсула. Кстати, учитывая возможность будущих миссий Индии по пилотируемым космическим полетам, ускорение на этапе разгона было ограничено 4g, стандартным уровнем переносимости человеком, принятым космическими агентствами.
Кроме того, ATF также успешно завершила акустическую квалификацию Strap on Electro Mechanical Actuator Structure для пусковой установки GSLV MKIII. Это поможет повысить надежность, а также обеспечит преимущества в грузоподъемности по сравнению с электрогидравлическими приводами, которые использовались ранее.