R-7 Semyorka

R-7 Semyorka (, mã định danh GRAU: 8K71) là một loại tên lửa đạn đạo liên lục địa của Liên Xô được phát triển trong thời kỳ Chiến tranh Lạnh, và là tên lửa đạn đạo xuyên lục địa  đầu tiên trên thế giới. R-7 thực hiện 28 vụ phóng trong giai đoạn 1957–1961. Biến thể R-7A được đưa vào trực chiến từ năm 1960 đến 1968. Đối với phương Tây, hệ thống này hoàn toàn không được biết đến cho đến khi nó được phóng (sau này nhận mã định danh NATO là SS-6 Sapwood). Ở dạng cải tiến, R-7 đã phóng Sputnik 1, vệ tinh nhân tạo đầu tiên, vào quỹ đạo và trở thành nền tảng cho cả họ R-7, bao gồm các tên lửa đẩy Sputnik, Luna, Molniya, Vostok, Voskhod và về sau là các biến thể Soyuz. Nhiều biến thể của nó vẫn còn được sử dụng cho tới nay và tính đến năm 2025, hơn 2.000 tên lửa thuộc dòng R-7 đã được phóng lên vũ trụ, nhiều hơn tất cả các dòng tên lửa đẩy khác hợp lại.

Mô tả

R-7 dài , đường kính  và nặng khoảng ; Đây là tên lửa một tầng với bốn tầng đẩy gắn ngoài (strap-on), sử dụng động cơ tên lửa đốt oxy lỏng (LOX) và kerosene, có khả năng đưa phần tải trọng bay xa tới , với độ chính xác vòng tròn sai số (CEP) khoảng . Tên lửa mang một đầu đạn nhiệt hạch duy nhất, với đương lượng nổ danh định khoảng 3 megatons TNT. Cụm phóng được tăng lực bởi bốn tầng đẩy lỏng gắn ngoài, trong khi một động cơ “duy trì” ở lõi trung tâm cung cấp lực đẩy chính cho thân tên lửa. Mỗi tầng đẩy gắn ngoài mang theo hai động cơ phụ điều chỉnh phương hướng, còn tầng lõi trung tâm có bốn động cơ điều chỉnh phương hướng. Hệ thống dẫn đường là dẫn đường quán tính, với điều khiển vô tuyến cho các động cơ điều chỉnh phương hướng.

Biệt danh được sử dụng rộng rãi cho tên lửa đẩy R-7, “Semyorka”, có thể tạm dịch là “số bảy” hay “con số bảy già” trong tiếng Nga.

Qua trình phát triển
 
Công tác thiết kế bắt đầu năm 1953 tại OKB-1 ở Kaliningrad, tỉnh Moskva (nay là Korolyov, tỉnh Moskva) và các đơn vị khác, với yêu cầu một loại tên lửa có khối lượng phóng từ 170 đến 200 tấn, tầm bắn 8.500 km và mang được một đầu đạn hạt nhân nặng ), đủ mạnh để tấn công hạt nhân vào lãnh thổ Hoa Kỳ. Cuối năm 1953, khối lượng đầu đạn được tăng lên 5,5–6 tấn để phù hợp với loại bom nhiệt hạch đang được hoạch định khi đó. Ngày 20 tháng 5 năm 1954, Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô phê chuẩn việc phát triển R-7.

Nguyên lý tên lửa nhiều tầng, còn gọi là “gói tên lửa” (rocket packet), lần đầu được Mikhail Tikhonravov tại NII-4 đề xuất năm 1947. Korolev biết đến đề xuất này năm 1948 và ủng hộ việc tiếp tục nghiên cứu cơ sở tại NII-4 trong giai đoạn 1949–1950. Khái niệm này được hoàn thiện thêm bởi Phòng Toán ứng dụng của Dmitry Okhotsimsky năm 1951, rồi được mở rộng bởi OKB-1 của Korolev trong các năm 1952–1953, đi đến kết luận rằng cấu hình tối ưu là một lõi trung tâm với bốn tầng đẩy gắn ngoài, chính là sơ đồ mà R-7 áp dụng.

Để nâng được tải trọng 5,5 tấn, cần phải thiết kế lại các động cơ RD-105 và RD-106 hiện có. Phòng thiết kế OKB-456 của Valentin Glushko đã ghép bốn buồng đốt dùng chung một cụm bơm tua-bin, tạo ra lực đẩy tổng cộng lớn hơn so với một động cơ đơn. Các ưu điểm khác gồm giảm khối lượng tổng thể của động cơ và đơn giản hóa thiết kế, thử nghiệm và chế tạo nhờ chuẩn hóa. Các động cơ chính cho lõi trung tâm và tầng đẩy gắn ngoài đều sử dụng cấu hình bốn buồng đốt. Bốn động cơ đẩy của các tầng đẩy gắn ngoài dùng động cơ RD-107 với lực đẩy ở mực nước biển khoảng 83 tấn, mỗi chiếc kèm hai động cơ phụ điều chỉnh phương hướng để điều khiển hướng. Động cơ RD-108 của lõi trung tâm cho lực đẩy 75 tấn ở mực nước biển và cũng tích hợp bốn động cơ điều chỉnh phương hướng dùng để lái.

Tên lửa có một số đặc điểm then chốt khiến nó trở nên khác biệt. Thay vì dùng cánh lái trong luồng phụt, vốn làm tăng lực cản và tổn thất tại miệng phụt động cơ, R-7 sử dụng các động cơ điều khiển riêng để lái. Chính những động cơ này lại đóng vai trò động cơ điều chỉnh phương hướng của tầng cuối. Do thiết kế dạng chùm, mỗi tầng đẩy có cụm thùng nhiên liệu riêng. Nhóm thiết kế buộc phải phát triển một hệ thống điều tiết tỷ lệ tiêu thụ các thành phần nhiên liệu và đồng bộ mức tiêu hao giữa các tầng đẩy.

Thay vì một tên lửa đứng độc lập phóng từ bệ ngang trên mặt đất, người ta nhận ra rằng việc lắp ráp một cụm gồm lõi trung tâm và bốn tầng đẩy trên bệ gần như bất khả thi nếu không bị… đổ. Thêm vào đó, một cơn gió mạnh cũng có thể quật ngã tên lửa chưa nạp nhiên liệu khỏi bệ phóng. Giải pháp là loại bỏ bệ phẳng truyền thống và treo toàn bộ tên lửa trong một hệ thống giàn đỡ, chịu được cả tải trọng thẳng đứng lẫn lực gió theo phương ngang. Hệ thống phóng này mô phỏng điều kiện bay, với các tầng đẩy gắn ngoài đẩy lõi trung tâm tiến về phía trước.

Thử nghiệm 
Bãi thử hiện hữu tại Kapustin Yar không đáp ứng được yêu cầu thử nghiệm đối với R-7. Vì vậy, một địa điểm mới tại Kazakhstan – về sau trở thành Sân bay vũ trụ Baikonur – đã được phê chuẩn vào ngày 12 tháng 2 năm 1955. Đợt thử nghiệm đầu tiên bắt đầu khi quả tên lửa sẵn sàng bay được chuyển đến bãi phóng ngày 1 tháng 5 năm 1957 và được phóng ngày 15 tháng 5. Một đám cháy bùng lên tại một trong các tầng đẩy gắn ngoài gần như ngay sau khi rời bệ. Tên lửa tách khỏi tầng đẩy sau 88 giây bay và rơi xuống cách bãi phóng 400 km (250 mi; 220 hải lý). Trong lần phóng tiếp theo ngày 11 tháng 6, một lỗi chập điện khiến tên lửa bắt đầu quay mất kiểm soát và vỡ tan sau 33 giây bay.

Chuyến bay đường dài thành công đầu tiên, với tầm , diễn ra ngày 21 tháng 8 năm 1957, khi tên lửa bay tới mục tiêu ở Kamchatka; tuy nhiên, đầu đạn giả đã vỡ ra trong tầng khí quyển cao. Năm ngày sau đó, TASS thông báo rằng Liên Xô đã thử nghiệm thành công ICBM đầu tiên trên thế giới. Lần thử nghiệm thành công thứ hai diễn ra ngày 7 tháng 9 năm 1957, tên lửa lại bay 6.000 km, nhưng một lần nữa đầu đạn giả bị vỡ trong tầng khí quyển trên cao. Đợt thử nghiệm đầu tiên kết thúc ngày 10 tháng 7 năm 1958.

Đợt thử nghiệm thứ hai, với các cải tiến đã được bổ sung, bắt đầu ngày 24 tháng 12 năm 1958 và kết thúc ngày 27 tháng 12 năm 1959. Trong tám vụ phóng, có bảy vụ thành công. Các trục trặc được khắc phục trong giai đoạn thử nghiệm căng thẳng này, và tên lửa được tuyên bố đưa vào trực chiến ngày 20 tháng 1 năm 1960.

Lịch sử hoạt động 
Một phiên bản cải tiến của tên lửa (8K71PS) đã phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên của thế giới lên quỹ đạo, khi Sputnik 1 rời bệ phóng ở Baikonur ngày 4 tháng 10 năm 1957. Sputnik 2 tiếp nối vào ngày 3 tháng 11 năm 1957. Biến thể Sputnik (8A91) sau đó đã phóng Sputnik 3 ngày 15 tháng 5 năm 1958.

Đơn vị tên lửa chiến lược đầu tiên đạt trạng thái trực chiến ngày 15 tháng 12 năm 1959 tại Plesetsk, ở phía tây bắc Liên Xô. Một phiên bản cải tiến, R-7A, với đầu đạn nhẹ hơn, hệ thống dẫn đường hoàn toàn quán tính và tầm bắn 12.000 km, trở thành biến thể tiêu chuẩn sau khi đạt trạng thái sẵn sàng chiến đấu ngày 12 tháng 9 năm 1960.

Chi phí của hệ thống rất cao, chủ yếu do khó khăn trong việc xây dựng các bãi phóng khổng lồ ở những vùng hẻo lánh. Ngoài chi phí, hệ thống tên lửa còn gặp nhiều thách thức trong khai thác. Với các chuyến bay trinh sát U-2 của Mỹ, các tổ hợp phóng R-7 khổng lồ không thể che giấu và vì vậy được dự đoán sẽ bị phá hủy nhanh chóng trong bất kỳ cuộc chiến tranh hạt nhân nào. Hơn nữa, R-7 mất gần 20 giờ chuẩn bị trước khi phóng và không thể duy trì trong trạng thái trực chiến quá một ngày do dùng nhiên liệu siêu lạnh (cryogenic). Vì thế, lực lượng tên lửa Liên Xô không thể giữ trạng thái sẵn sàng thường trực và có nguy cơ bị không kích trước khi kịp phóng. Những vấn đề này khiến kế hoạch ban đầu xây 50 bãi phóng bị thu hẹp xuống còn 6: năm bãi cho lực lượng chiến lược (bệ phóng số 31 ở Baikonur và các bệ 16, 41, 43 – với 2 bệ phóng – tại Plesetsk) và một bãi phục vụ phóng vũ trụ tại bệ số 1, Baikonur.

Những hạn chế của R-7 đã thúc đẩy Liên Xô nhanh chóng phát triển thế hệ tên lửa thứ hai với khả năng tác chiến thực tế hơn, đặc biệt là R-16. R-7 được rút khỏi biên chế quân sự vào giữa năm 1968.

R-7 tỏ ra không thực tế trong vai trò vũ khí, nhưng lại trở thành nền tảng cho một loạt tên lửa đẩy dùng một lần của Liên Xô, bao gồm họ tên lửa đẩy Vostok, Molniya và Soyuz. Tính đến năm 2024, các biến thể cải tiến và hiện đại hóa (Soyuz-2 và biến thể không booster 2.1v) vẫn đang trong biên chế, với tổng cộng hơn 1.840 lần phóng. R-7 cũng giữ kỷ lục về tuổi thọ, với hơn 50 năm phục vụ qua nhiều biến thể khác nhau, và được xem là tên lửa đẩy vũ trụ đáng tin cậy nhất thế giới.

Các biến thể

Đầu tiên là biến thể Sputnik, nổi tiếng nhất vì mang Sputnik 1.
Thứ hai là Vostok, đã mang các tàu Vostok-1 đến Vostok-6. Nó cũng phóng các tàu Voskhod, trong đó Voskhod-2 nổi tiếng hơn vì thực hiện cuộc đi bộ ngoài không gian đầu tiên, và Molniya, ít được biết đến hơn do đã ngừng hoạt động. Ngoài ra, R-7 còn mang các tàu vũ trụ Soyuz, vốn vẫn đang hoạt động sau 60 năm. Soyuz là loại tên lửa được cho là đáng tin cậy nhất của Nga trong biên chế hiện nay.

Các bên vận hành
 Lực lượng Tên lửa Chiến lược (RVSN) là đơn vị duy nhất vận hành Semyorka.

Tham khảo

Nguồn trích dẫn

Liên kết ngoài
 from S.P. Korolev Rocket and Space Corporation Energia, a Russian rocket and space contractor
The R-7 Missile, history of its development

R-7
R-7
Sputnik
Tên lửa đạn đạo liên lục địa
Dòng tên lửa R-7