Soyuz-2

Soyuz2 (; mã đạnh danh GRAU: 14A14) là một tên lửa đẩy hạng trung dùng một lần của Nga và là thế hệ lớn thứ bảy trong họ tên lửa Soyuz. So với các phiên bản tiền nhiệm, Soyuz-2 được nâng cấp đáng kể, bao gồm động cơ cải tiến và hệ thống điều khiển bay số, cho phép phóng từ các bệ cố định và sử dụng chóp bảo vệ tải trọng có kích thước lớn hơn.

Được phát triển bởi Trung tâm Tên lửa – Không gian Progress (RKTs Progress) tại Samara, Soyuz-2 chủ yếu dùng để đưa tải trọng lên quỹ đạo Trái Đất thấp (LEO) trong cấu hình tiêu chuẩn, nhưng cũng có thể thực hiện các nhiệm vụ lên quỹ đạo cao hơn với tầng trên bổ sung, phổ biến nhất là tầng Fregat, ngoài ra còn có tầng Volga nhỏ hơn như một lựa chọn tiết kiệm chi phí. Kể từ khi được đưa vào sử dụng năm 2004, Soyuz-2 dần thay thế các biến thể Soyuz trước đó và được phóng từ các cơ sở vốn dùng cho những tên lửa dẫn xuất từ R-7 như bệ 31/6 tại Sân bay vũ trụ Baikonur ở Kazakhstan, các bệ 43/3 và 43/4 tại Sân bay vũ trụ Plesetsk ở vùng tây bắc nước Nga, và từ năm 2016 là bệ 1S tại Sân bay vũ trụ Vostochny ở vùng viễn đông nước Nga.

Gia đình Soyuz-2 bao gồm nhiều biến thể. Mẫu cơ sở Soyuz-2.1a bay lần đầu ngày 8 tháng 11 năm 2004, tiếp theo là Soyuz-2.1b với tầng ba mạnh hơn khoảng 15% vào ngày 27 tháng 12 năm 2006. Một biến thể phái sinh khác là Soyuz-ST được giới thiệu năm 2011, với các điều chỉnh để vận hành tại Trung tâm Vũ trụ Guiana, bãi phóng của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) ở Guiana thuộc Pháp.
Lịch sử
Dự án Soyuz-2 được RKTs Progress khởi động với sự hỗ trợ của chính phủ Nga vào đầu thập niên 1990 dưới tên gọi chương trình “Rus”. Trong bối cảnh Liên Xô tan rã, chương trình này nhằm mục tiêu hợp nhất mạng lưới nhà thầu phụ cho tên lửa đẩy trong phạm vi Liên bang Nga và chuyển sang mô hình sản xuất hoàn toàn trong nước. Dự án sau đó phát triển thành Soyuz-2, đưa vào hàng loạt nâng cấp kỹ thuật để thay thế các biến thể đã lão hóa Soyuz-U (phục vụ từ năm 1973) và Molniya-M (từ năm 1965). Những mẫu trước đó vẫn dựa trên hệ thống dẫn đường, định vị và điều khiển dạng analog do Cục thiết kế chuyên dụng Polisvit của Ukraina phát triển từ thập niên 1960. Nỗ lực hiện đại hóa cũng bao gồm việc nâng cấp động cơ, cho phép cải thiện hiệu năng nhờ các thiết kế mới mạnh hơn.

Các nâng cấp của Soyuz-2 bao gồm hệ thống điều khiển bay hoàn toàn số, các động cơ RD-107A và RD-108A hiện đại hóa với hệ thống phun cải tiến cho cụm booster và tầng lõi, cùng động cơ tầng ba RD-0124 mới sử dụng chu trình đốt giàu oxy. Những cải tiến này nhằm tăng khả năng mang tải thêm khoảng .

Việc phát triển hệ thống điều khiển số bắt đầu từ năm 1993 tại NPO Avtomatiki ở Yekaterinburg. Hệ thống mới được trang bị ba bộ xử lý dự phòng và hai con quay hồi chuyển, nâng cao đáng kể độ tin cậy. Theo lời phó giám đốc NPO Avtomatiki, việc tham gia chương trình Soyuz-2 đã giúp “cứu sống” công ty.

Tuy nhiên, tiến độ bị chậm lại do khủng hoảng tài chính trong ngành công nghiệp vũ trụ Nga cuối thập niên 1990 và đầu những năm 2000. Kết quả là kế hoạch nâng cấp được chia thành nhiều giai đoạn. Các động cơ RD-107A và RD-108A được đưa vào trước trong biến thể chuyển tiếp Soyuz-FG, vốn dựa trên Soyuz-U. Phần lớn các thay đổi thiết kế được tích hợp vào Soyuz-2.1a, trong khi việc phát triển RD-0124 bị trì hoãn và cuối cùng được áp dụng trên Soyuz-2.1b.

Soyuz-2.1a thực hiện chuyến bay thử nghiệm cận quỹ đạo đầu tiên từ Sân bay vũ trụ Plesetsk vào ngày 8 tháng 11 năm 2004. Chuyến bay khai thác đầu tiên diễn ra vào tháng 10 năm 2006, khi nó phóng thành công vệ tinh MetOp-A cho ESA và EUMETSAT. Soyuz-2.1b, được trang bị tầng ba mới, bay lần đầu ngày 27 tháng 12 năm 2006. Theo thời gian, họ tên lửa Soyuz-2 đã thay thế các tiền bối: Molniya-M vào năm 2010, Soyuz-U vào năm 2017 và Soyuz-FG vào năm 2019.

 Các phiên bản 
 Soyuz 2.1a 
Tiến bộ quan trọng nhất của Soyuz2.1a là hệ thống điều khiển bay kỹ thuật số, thay thế bộ điều khiển analog được dùng trên các mẫu Soyuz trước đó. Hệ thống kỹ thuật số cho phép điều chỉnh quỹ đạo trong khi bay, loại bỏ nhu cầu sử dụng các bệ phóng có khả năng quay. Hệ thống này cũng cho phép sử dụng các chóp bảo vệ tải trọng lớn hơn, nhờ đó có thể phóng những vệ tinh thương mại nặng hơn mà hệ thống tương tự cũ không xử lý được do mất ổn định khí động học do các chóp lớn gây ra.

Tên lửa sử dụng các động cơ RD-107A (tầng đẩy bên) và RD-108A (tầng lõi) đã được nâng cấp, được phát triển cho Soyuz-2 nhưng lần đầu tiên bay trên Soyuz-FG, do tiến độ phát triển động cơ nhanh hơn các hạng mục nâng cấp khác của tên lửa. Các động cơ này dùng hơn 1.000 kim phun đơn cấu phần, thay thế cho 260 kim phun ly tâm hai cấu phần trên RD-107/RD-108 đời trước, dẫn đến quá trình cháy hiệu quả hơn và tăng xung riêng khoảng 5 giây (0,049 km/s), tức khoảng 5%.

Tầng ba vẫn sử dụng động cơ RD-0110, vốn đã được dùng trên phần lớn các biến thể Soyuz từ thập niên 1960, nhưng chuyển sang dùng kết cấu bình chứa nhiên liệu kiểu mới, dùng chung với Soyuz-2.1b, với các thùng nhiên liệu được mở rộng nhẹ. Khi kết hợp với hệ thống điều khiển bay kỹ thuật số nhẹ hơn nhưng mạnh hơn, những thay đổi này giúp tăng khả năng mang tải thêm khoảng .

Soyuz2.1a thực hiện chuyến bay đầu tiên vào ngày 8 tháng 11 năm 2004, phóng từ tổ hợp phóng 43 (Site 43) của sân bay vũ trụ Plesetsk, mang theo một tải trọng mô phỏng tái hiện một vệ tinh do thám Zenit-8.

 Soyuz 2.1b 
Soyuz2.1b giữ lại toàn bộ các nâng cấp của 2.1a và giới thiệu tầng ba mới sử dụng động cơ RD-0124. Động cơ này dùng chu trình đốt phân tầng giàu ôxy, làm tăng xung riêng từ . Mặc dù lực đẩy cực đại giảm nhẹ từ , nhưng thời gian cháy được kéo dài thêm 20 giây với cùng lượng nhiên liệu, dẫn đến hiệu năng tổng thể cao hơn.

Tầng ba mới này tăng đáng kể khả năng mang tải trọng. Ví dụ, khả năng mang tải lên quxy đạo Trái Đất thấp từ Sân bay vũ trụ Baikonur tăng từ khoản  đ , khi so với 2.1a.

Vụ phóng đầu tiên của Soyuz-2.1b được thực hiện từ tổ hợp phóng 43 tại Sân bay vũ trụ Plesetsk vào ngày 26 tháng 7 năm 2008, mang theo một tải trọng quân sự mật.

 Các sửa đổi cho Vostochny 
Dòng tên lửa Soyuz-2 đã được chỉnh sửa riêng để phục vụ phóng từ Sân bay vũ trụ Vostochny, với mục tiêu cải thiện độ tin cậy, khả năng tương thích với hạ tầng mặt đất và độ an toàn:

 'Tăng cường độ bền: Tên lửa được sửa đổi để có thể duy trì trạng thái nạp nhiên liệu trên bệ phóng tới 100 giờ và chịu được quá trình vận chuyển trên quãng đường lên tới 10.000 kilômét (6.200 mi) từ nhà máy chế tạo ở Samara tới vùng Viễn Đông Nga.
 Thích nghi với lắp ráp theo phương thẳng đứng: Các thay đổi về kết cấu và hệ thống ống dẫn cho phép lắp ráp tải trọng theo phương thẳng đứng và xả an toàn lượng nhiên liệu dư ra bên ngoài Tháp Dịch vụ Di động, giảm thiểu sự tích tụ hơi oxy bên trong giàn phóng.
 Máy tính nâng cấp: Hệ thống điều khiển mới có hiệu năng cao gấp sáu lần, khối lượng giảm và dây dẫn được đơn giản hóa nhờ sử dụng ghép kênh và bus dữ liệu dùng chung.
  Ắc-quy cải tiến: Các ắc-quy niken–cadimi mới loại bỏ nhu cầu phải có trạm nạp chuyên dụng.

Ngày 1 tháng 10 năm 2015, người ta phát hiện một số bộ phận của tổ hợp lắp ráp tại Vostochny đã được thiết kế cho một biến thể tên lửa khác, khiến một số kết cấu quá nhỏ để có thể chứa được Soyuz-2. Vấn đề này làm dấy lên nghi ngờ đối với kế hoạch thực hiện vụ phóng khai trương vào tháng 12 năm 2015. Vụ phóng đầu tiên cuối cùng đã diễn ra thành công vào ngày 28 tháng 4 năm 2016.

 Các nhiệm vụ đáng chú ý 
 Bay thử nghiệm dưới quỹ đạo 
Ngày 8 tháng 11 năm 2004, lúc 18:30 UTC, tên lửa Soyuz-2 đầu tiên, ở cấu hình Soyuz-2.1a, được phóng từ Sân bay vũ trụ Plesetsk (Nga). Tên lửa bay theo quỹ đạo dưới quỹ đạo, với tầng ba và mô hình thử nghiệm rơi xuống Thái Bình Dương.

 Chuyến bay đầu tiên
Nỗ lực đầu tiên phóng một tên lửa Soyuz-2 lên quỹ đạo cùng vệ tinh MetOp-A diễn ra ngày 17 tháng 7 năm 2006. Vụ phóng bị hủy hai giờ trước thời điểm dự kiến do chuỗi điều khiển tự động dừng lại khi máy tính trên khoang không kiểm tra được góc phương vị phóng. Khi đó việc nạp nhiên liệu cho tên lửa đang diễn ra và toàn bộ thiết bị của tổ hợp phóng cùng các kiểm tra sơ bộ trên khoang đều không ghi nhận sự cố. Tên lửa được giữ nguyên trong trạng thái đã nạp nhiên liệu trên bệ phóng để chờ lần thử tiếp theo ngày 18 tháng 7 năm 2006. Vụ phóng cuối cùng được thực hiện vào ngày 19 tháng 10 năm 2006.

 Chuyến bay có người lái đầu tiên 
Vụ phóng có người lái đầu tiên của Soyuz-2 diễn ra ngày 9 tháng 4 năm 2020, đưa tàu Soyuz MS-16 lên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS).
Nhiên liệu naphthyl

Sau các thử nghiệm mặt đất thành công, một vụ phóng Soyuz-2.1b sử dụng nhiên liệu naphthyl (Russian: нафтил) đã diễn ra tại Vostochny vào ngày 22 tháng 10 năm 2022. Naphthyl là một loại nhiên liệu hydrocarbon thân thiện với môi trường, chứa ít hợp chất thơm hơn dầu hỏa, đồng thời cải thiện nhẹ hiệu năng của động cơ. Do chỉ có khác biệt nhỏ về các tính chất nhiệt, độ nhớt và sức căng bề mặt, loại nhiên liệu này không đòi hỏi thay đổi lớn đối với thiết kế động cơ.

 Thống kê phóng 
Từ năm 2006, các tên lửa Soyuz-2 đã thực hiện tổng cộng 156 vụ phóng, trong đó 151 vụ thành công, tương ứng với tỷ lệ thành công khoảng . 

 Các bãi phóng 

 Các sứ mệnh vũ trụ 
Ngày 8/10/2004, 18:30 UTC, tên lửa Soyuz-2.1a đã được phóng từ Trung tâm vũ trụ Plesetsk. Tên lửa đã bay dưới quỹ đạo, với tầng đẩy thứ 3 cùng với module hạ cánh thử nghiệm đã hồi quyển và rơi xuống Thái Bình Dương.

Tên lửa Soyuz 2 đã lần đầu đưa vệ tinh MetOp-A vào quỹ đạo ngày 17/7/2006, tên lửa không gặp trục trặc nào.

Soyuz-2 thực hiện đưa phi hành gia lên quỹ đạo vào ngày 9/4/2020 trên tàu vũ trụ Soyuz MS-16 lên ISS.

 Tình trạng 
Từ năm 2016, Soyuz-2 đã thực hiện tổng cộng 128 vụ phóng, với 121 lần phóng thành công, đạt tỉ lệ 94,5%.
 Xem thêm 

 Chương trình Soyuz
 Ghi chú 

 Tham khảo 

 Link ngoài 

 Encyclopedia Astronautica article on Soyuz 2.1*
 European Space Agency about Soyuz-ST (Russian name Soyuz-STK)
 Soyuz User's Manual, from Starsem
 Soyuz-2 launch vehicle , from Roscosmos

Thể loại:Tên lửa vũ trụ
Thể loại:Dòng tên lửa R-7
Thể loại:Chương trình vũ trụ Nga
Thể loại:Tên lửa Nga
Thể loại:Phát minh của Nga