Космические разгонные блоки представляют собой отдельные ступени ракет-носителей, выполняющие ключевую функцию. Их основная задача — доразгон космического аппарата после отделения от основной ракеты. С их помощью аппарат переводится с начальной (опорной) орбиты на более высокие околоземные орбиты или же задаётся необходимая скорость для полёта к другим планетам Солнечной системы.
Историческое развитие: от «Л» до «ДМ»
История советских и российских разгонных блоков началась с модели «Л», которая стала первой, способной запускать свой двигатель в условиях невесомости. Хотя её дебютный полёт планировался на 1960 год, он был отложен из-за проблем с бортовым компьютером. Успех пришёл 12 февраля 1961 года, когда блок «Л» обеспечил запуск автоматической межпланетной станции «Венера-1». Эта модель использовалась для отправки первых станций к Венере, Марсу, а также лунных аппаратов серии «Луна».
Значительным шагом вперёд стал разгонный блок «Д», изначально создававшийся для лунной программы в составе комплекса Н1-ЛЗ. Он работал на эффективной и проверенной топливной паре — жидком кислороде и керосине. Конструкция его кислородного бака, выполненного в виде сферы с теплоизоляцией, была инновационной. Заправка велась кислородом, охлаждённым до -200 °C, что значительно ниже температуры его кипения (-183 °C). Такое глубокое охлаждение увеличивало плотность топлива, позволяя разместить больше топлива в том же объёме и сократив потери на испарение.
Ракета «Протон» в связке с блоком «Д» стала рабочей лошадкой советской космонавтики, выводившей тяжёлые межпланетные станции («Венера-9» — «Венера-16», «Вега», «Фобос») и лунные зонды. С 1974 года эта связка начала использоваться для вывода телекоммуникационных спутников («Горизонт», «Экран») на геостационарную орбиту. Модернизированная версия, блок «ДМ», унаследовала эти технологии. Со временем требования к миссиям изменились: потребовалось увеличить время активного существования блока до 9 часов при меньшем количестве включений двигателя. Это позволило упростить конструкцию, убрав часть теплоизоляции и систем обеспечения запуска.
Современные системы: «Бриз-М» и «Фрегат»
Сегодня эпоха блока «Д» в составе «Протона» подходит к концу, однако его модификация «ДМ-SL» продолжает использоваться с ракетой «Зенит». На смену на «Протоне» пришёл более совершенный разгонный блок «Бриз-М» (первый пуск — 7 апреля 2001 года), который использует те же компоненты топлива. Его ключевые преимущества — гибкость и мощность. «Бриз-М» способен доставлять полезную нагрузку массой до 3.3 тонны на геостационарную орбиту, а также работать на низких, средних и высоких орбитах.
Ещё одной современной разработкой стал блок «Фрегат», созданный в НПО Лавочкина. Это универсальная платформа нового поколения, предназначенная для ракет-носителей среднего и тяжёлого класса. «Фрегат» не только выполняет роль разгонного блока, но и может использоваться для точной ориентации и стабилизации аппарата на разных участках полёта. Свой потенциал он доказал в 2005 году, успешно отправив в рамках миссии «Союз-ФГ» межпланетную станцию «Венера-экспресс».
Будущее: многоразовые ускорители
Перспективы развития разгонных блоков связаны с переходом от одноразовых к многоразовым системам. В ГКНПЦ им. Хруничева совместно с НПО «Молния» ведётся разработка ускорителя «Байкал». Концепция основана на создании беспилотного летательного аппарата, который после выполнения своей основной задачи сможет самостоятельно вернуться на космодром.
Для этого такой блок будет оснащён складным оперением, воздушно-реактивными двигателями для крейсерского полёта в атмосфере и системой реактивного управления для ориентации перед входом в плотные слои. Посадка может осуществляться на обычное колёсное шасси. Ключевым элементом станет бортовой измерительный комплекс для передачи телеметрии о состоянии всех систем.
Первые испытания масштабных моделей уже проведены. Технология считается достаточно отработанной для внедрения в ближайшие годы. Расчёты показывают, что потери полезной нагрузки из-за массы систем возвращения не превысят 50% для вывода на низкую орбиту, что с лихвой компенсируется экономией от многократного использования. Внедрение таких систем позволит не только снизить стоимость запусков, но и решить экологические проблемы, сократив районы падения отработавших ступеней, а также высвободить производственные мощности для новых проектов.