Ракетно-космический комплекс (РКК) – это совокупность функционально взаимосвязанных космических и наземных технических средств, предназначенных для самостоятельного решения задач в космосе (из космоса). Как правило, РКК включает в себя:
§ ракетно-космическую систему (РКС) или ракету-носитель (РН) с космическим аппаратом (КА),
§ технический комплекс,
§ стартовый комплекс,
§ средства измерительного комплекса (как правило, входят в состав космодрома);
§ наземный комплекс управления космическим аппаратом (включает в себя центр управления полётом (ЦУП),
§ наземные (стационарные и мобильные) средства слежения и приёма информации).
Космодром – это комплекс сооружений, технологических систем и оборудования, размещённых на специально подготовленных земельных участках, обеспечивающих сборку, подготовку к пуску и пуск ракетно-космических систем, измерение траектории их полета, прием и обработку поступающей телеметрической информации, управление отдельными (чаще начальными) стадиями полёта. В состав космодрома также могут входить земельные участки для посадки возвращаемых космических объектов, а также земельные или водные участки для падения отработавших ступеней ракет-носителей.
Космодромы предназначены для подготовки и пуска ракетно-космических систем различного класса и назначения. Это позволяет концентрировать научные и экспериментально-исследовательские работы по ракетно-космическим программам, испытывать различные виды оборудования, экспериментально отрабатывать отдельные системы, наиболее эффективные составы ракетных топлив и т. д. При космодромах часто имеются производство отдельных видов ракетно-космической техники, КБ и НИИ.
В настоящее время более десяти стран имеют свои программы освоения космоса. Среди них способны выводить аппараты в космос с помощью своих носителей Россия, США, Франция, Япония, КНР, Великобритания, Индия.
Ракетно-космическая система (РКС) по своей структуре чаще всего представляет собой многоступенчатый комплекс, включающий несколько ракетных блоков и полезный груз, которым может быть космический корабль, космическая станция, искусственный спутник планеты, различного рода космические аппараты, предназначенные для функционирования на планетах, и т. д.
Космическая система придаёт полезному грузу вторую (11,19 км/с) или третью (16,7 км/с) космическую скорость. Входящие в ее состав блоки способны длительное время находиться в космическом пространстве и обеспечивать запуск ракетных двигателей в условиях невесомости.
Ракета-носитель (РН) придаёт полезному грузу первую космическую скорость (7,9 км/с) для выведения его на орбиту искусственного спутника Земли. По сравнению с ракетно-космической системой ракета-носитель включает меньше ракетных блоков, которые не приспособлены к длительному функционированию в условиях космического пространства. В состав ракеты-носителя может входить всего один ракетный блок.
Современные РН достигают стартовой массы до 3000 т и высоты свыше 100 м. Для размещения в баках РН необходимых запасов топлива, составляющего ~ 90% полной массы, конструкция ракет должна быть чрезвычайно легкой, что достигается рациональными конструктивными решениями и соответствующим выбором коэффициентов запасов прочности и жесткости. Все РН характеризуются сравнительно малой массой конструкции и большой массой топлива, которая составляет 85…95% стартовой массы РН.
В полете по мере расходования топлива определенные части РН становятся излишними, и поэтому ступени ракеты последовательно отбрасываются. Многочисленные теоретические расчеты и практика эксплуатации многоступенчатых РН показали, что на современном уровне развития ракетной техники оптимальное число ступеней равно трем (реже четырем). Конструктивно многоступенчатую РН выполняют как с последовательным, так и с параллельным расположением ступеней.
Различают четыре класса РН (табл. 7.1). В табл. 7.2 приведены данные о стартовой массе и полезной нагрузке тяжелых и сверхтяжелых РН, которые при старте оказывают наиболее мощное экологическое воздействие на все слои атмосферы.
Таблица 7.1
Классификация ракет-носителей
| Класс РН | Стартовая масса, т | Полезная нагрузка, т |
| Легкие | До 100 | До 5 |
| Средние | До 300 | 5…20 |
| Тяжелые | До 1000 | 20…100 |
| Сверхтяжелые | Свыше 1000 | Свыше 100 |
Таблица 7.2
Некоторые характеристики тяжёлых ракет-носителей
| Наименование | Стартовая масса /масса топлива, т | Полезная нагрузка, т | Количество ступеней |
| Протон | 600 / 500 | 3 (4) | |
| Энергия | 2400 / 1806 | ||
| Титан-СЛВ-5 | 630 / 548 | 2+2 ускор. | |
| Спейс-Шаттл | 2000 / 1806 |
В зависимости от цели, поставленной перед КА, его направляют в различные районы космического пространства. Эксплуатация ракетно-космической техники (РКТ) связана с воздействием на природную среду в масштабах как экосферы Земли, так и Вселенной. Основными этапами подготовки и выполнения космических полетов, определяющих степень материальных и физических факторов воздействия на экосферу и околоземное пространство, являются: строительство и эксплуатация космодромов и испытательных комплексов (ИК) для экспериментальной отработки новых образцов РКТ; предстартовая подготовка и обслуживание; активный и пассивный участки полета; коррекция и маневрирование КА на траектории полета; довыведение КА с промежуточной на рабочую орбиту; полет и маневрирование КА в космическом пространстве и возвращение на Землю.
При этом различают локальное и глобальное воздействия РКТ на окружающую среду. К глобальным факторам экологического воздействия можно отнести:
§ выбросы продуктов сгорания в атмосферу (в том числе токсичных для живой природы веществ) при работе РН на активном участке;
§ сгорание в атмосфере отработавших ступеней РН и КА;
§ разрушение озонового слоя Земли и электронной компоненты в атмосфере;
§ засорение околоземного пространства фрагментами отработавших изделий (КА, последние ступени РН, отдельные элементы конструкции);
§ падение в нерасчетных точках отработавших элементов конструкций как РН, так и КА в аварийных ситуациях;
§ необходимость отчуждения под районы падения отделяющихся частей ракет-носителей по трассам их пусков больших участков земли.
К локальным факторам воздействия можно отнести:
§ штатное падение отработавших ступеней РН;
§ распространение звукового давления и ударной волны при движении РН;
§ проливы токсичных компонентов ракетного топлива;
§ выбросы продуктов сгорания при стендовой отработке двигателей.