PSLV — четырёхступенчатая ракета-носитель, первая и третья ступени — твердотопливные, вторая и четвёртая — жидкостные. Может быть запущена в 4 различных конфигурациях (PSLV-CA, PSLV-DL, PSLV-QL, PSLV-XL), которые отличаются количеством используемых боковых ускорителей.
Первый запуск ракеты-носителя PSLV состоялся 20 сентября 1993 года. В апреле 2008 года с помощью PSLV был совершён успешный запуск сразу 10 спутников, что побило предыдущий мировой рекорд, поставленный Россией. Позже Россия вернула рекорд — 37 спутников в 2014 году[1], который продержался до 15 февраля 2017 года, когда ракетой PSLV-XL были выведены на орбиту 104 спутника[2][3][4].
Ракета-носитель используется для запуска на низкую околоземную, полярную, солнечно-синхронные орбиты индийских космических аппаратов, а также для коммерческих запусков зарубежных спутников; до появления PSLV подобные коммерческие услуги предоставляла только Россия. С помощью PSLV можно также запускать небольшие спутники на геопереходную орбиту (ГПО).
Управление вектором тяги по тангажу и рысканью осуществляется методом создания асимметричной тяги в сопле двигателя с помощью системы SITVC (Secondary Injection Thrust Vector Control), которая впрыскивает раствор перхлоратастронция в нужную часть сопла. Раствор находится в цилиндрических алюминиевых топливных баках, для его стабилизации в баках во время полёта используется сжатый азот. Контроль вращения осуществляется с помощью двух двигателей RCT (Roll Control Thrusters), расположенных на противоположных сторонах первой ступени между боковыми ускорителями[5].
Первая ступень работает в течение 105 секунд после запуска и отсоединяется на высоте около 76 км.
Ускорители
Для создания дополнительной тяги на начальных этапах полёта ракеты-носителя по бокам первой ступени прикрепляется до 6 твердотопливных ускорителей.
Стандартная версия ракеты-носителя PSLV использовала ускорители PSOM, длиной 10 м и диаметром 1 м. Каждый ускоритель вмещает около 9 т топлива на основе HTPB и развивает тягу 503 кН с удельным импульсом 262 с. Время работы ускорителей PSOM составляет 44 секунды[5].
Версия PSLV-XL использует увеличенные ускорители PSOM-XL длиной 13,5 и вмещающие до 12 т топлива. Тяга ускорителей PSOM-XL составляет 719 кН[6], длительность работы — 49 секунд[5]. Четыре ускорителя из шести зажигаются в момент запуска ракеты-носителя, два оставшиеся — спустя 25 секунд после старта. Обычно первые отсоединяются на высоте 24 км через 68 секунд после запуска, вторые — на высоте 41 км на 90-й секунде полёта. Два ускорителя также оснащены системой SITVC для дополнительного контроля вращения ракеты-носителя[5].
Версия PSLV-DL использует 2 ускорителя PSOM-XL.
Версия PSLV-QL использует 4 ускорителя PSOM-XL.
Версия PSLV-CA не использует боковые ускорители.
Вторая ступень
Вторая ступень PS2 имеет диаметр 2,8 м, длину 12,8 м и сухой вес 5300 кг[5].
Двигатель может отклоняться от центральной оси в пределах 4 градусов, обеспечивая контроль вектора тяги. Контроль вращения обеспечивается двумя двигателями реактивной системы управления (Hot Gas Reaction Control Motor)[5].
Время работы ступени составляет 158 секунд, отстыкуется на высоте порядка 277 км.
Третья ступень
Третья ступень PS3 — твердотопливная, использует то же топливо, что и первая ступень. Имеет диаметр 2,02 м, длину 3,54 м, сухой вес 1100 кг и вмещает 6700 кг топлива. Тяга двигателя S7 составляет 240 кН с удельным импульсом 294 с[6]. Двигатель имеет сопло из композитных материалов, который может отклонятся от центральной оси в пределах 2 градусов, позволяя осуществлять контроль вектора тяги по рысканью и тангажу. Вращение контролируется реактивной системой управления четвёртой ступени[5].
Ступень работает в течение 112 секунд, отстыковка происходит на высоте около 580 км.
Четвёртая ступень
Четвёртая ступень PS4 оборудована полётным компьютером и системой инерциальной навигации, которые обеспечивают управление процессом полёта ракеты-носителя с момента запуска. Диаметр ступени 2,02 м, длина — 2,6 м, сухой вес — 920 кг. На ступень установлены 2 жидкостных ракетных двигателя L-2-5, тяга каждого составляет 7,6 кН, удельный импульс — 308 с. Горючим для них служит монометилгидразин, а окислителем — смесь оксидов азота (MON[англ.]). Стабилизация топлива обеспечивается повышенным давлением с использованием сжатого гелия. Двигатели могут отклонятся от центральной оси до 3 градусов, обеспечивая контроль вектора тяги по тангажу и рысканью. Контроль вращения осуществляет реактивной системой управления. Эта же система обеспечивает управление положением ступени в фазе свободного полёта и для переориентации при отстыковке нескольких космических аппаратов[5].
При запуске модификаций PSLV и PSLV-XL ступень вмещает 2000 кг топлива, при запуске PSLV-CA — 1600 кг. Время работы ступени зависит от профиля миссии и может достигать 525 секунд[5].
Головной обтекатель
На ракете-носителе использует алюминиевый обтекатель высотой 8,3 м, диаметром 3,2 м и весом 1150 кг. Обычно отсоединяется через 165 секунд после запуска на высоте около 130 км[5].
Модификации
PSLV
Первый и основной вариант PSLV. Четырёхступенчатая ракета-носитель, использующая 6 стандартных боковых твердотопливных ускорителей PSOM. Высота ракеты составляет 44 метра, стартовая масса — 295 т[7]. Последним запуском данной версии стал запуск C35, состоявшийся 26 сентября 2016 года.
PSLV-CA
В данной модификации ракета-носитель впервые запущена в 2007 году, используется при необходимости запуска относительно небольшой полезной нагрузки. CA в названии обозначает Core Alone (с англ. — «core alone - только сердцевина»). Используются основные ступени, без боковых ускорителей. На первой ступени остаются закреплёнными баки с топливом для системы управления вектором тяги и двигатели для контроля вращения. Четвёртая ступень использует на 400 кг меньше топлива. Стартовая масса — 229 т[7][8].
PSLV-XL
Улучшенная стандартная модификация PSLV. Стартовая масса составляет 320 т, используются увеличенные боковые твердотопливные ускорители PSOM-XL. 29 декабря 2005 года ISRO провела успешные испытания улучшенной версии стартового ускорителя. Первый запуск версии PSLV-XL состоялся в 2008 году, был запущен первый индийский лунный зонд Чандраян-1[7][9].
PSLV-DL
Версия ракеты-носителя только с двумя боковыми твердотопливными ускорителями PSOM-XL. Первый запуск данной версии состоялся во время миссии С-44, 24 января 2019 года[10][11].
PSLV-QL
Версия ракеты-носителя с четырьмя боковыми твердотопливными ускорителями PSOM-XL. Первый запуск данной версии состоялся 1 апреля 2019 года[12].
Из-за сбоя в работе четвёртой ступени аппарат был выведен не на расчётную орбиту. Утечка гелия спровоцировала снижение производительности ступени на 140 м/с, вместо круговой орбиты высотой 817 км аппарат выведен на эллиптическую орбиту 301 × 823 км. Было использовано 70 % собственного топлива аппарата для довыведения его на функциональную орбиту 742 × 822 км[13][14].
Впервые использовалось диспенсера Dual Launch Adapter для запуска четырёх спутников[17]. Впервые на борту использовалась видеосистема, для съёмки отделения первых трёх спутников от четвёртой ступени ракеты[18].
Запуск одновременно 20 спутников, рекордное количество для ракеты-носителя PSLV. Суммарный вес полезной нагрузки — 1288 кг. После вывода спутников на орбиту проведён уже второй эксперимент с повторным запуском четвёртой ступени[32][33][34][35].
Впервые полезная нагрузка выведена на 2 различные орбиты. После отстыковки спутника SCATSAT-1 на орбите высотой 730 км и наклонением 98,1°, четвёртая ступень ракеты-носителя произвела два 20-секундных включения двигателя, снизив высоту орбиты до 689 км для отделения остальных семи спутников. Также впервые ракета-носитель PSLV выполнила 5 запусков в течение одного года[36].
Запуск шестого спутника ДЗЗ серии Cartosat-2 и второстепенной нагрузки, состоящей из 30 малых спутников общей массой 243 кг, среди которых первые спутники Латвии и Словакии[41][42].
Запуск восьмого спутника индийской региональной спутниковой системы навигации завершился неудачей. На участке работы второй ступени, в назначенное время, через 3 минуты 24 секунд после старта ракеты-носителя, головной обтекатель для полезной нагрузки не отделился от четвёртой ступени. Из-за дополнительного веса обтекателя, четвёртая ступень вышла на орбиту 167 × 6554 км, с наклонением 19,18°, намного ниже запланированной орбиты 284 × 20 650 км. Спутник отделился внутри обтекателя[43].
Запуск спутника ДЗЗ Cartosat-2F, а также 30 малых спутником общей массой 613 кг. Суммарная масса полезной нагрузки составляет 1323 кг. 30 спутников выведены на солнечно-синхронную орбиту высотой 505 км, а затем четвёртая ступень опустилась на орбиту высотой 359 км и выпустила индийский микроспутник Microsat-TD[45].
Первый запуск ракеты-носителя версии PSLV-DL. Также для этого запуска на четвёртую ступень установлены литий-ионные батареи и коммуникационное оборудование Kalamsat с целью проведения эксперимента по созданию на базе запущенной ступени космической исследовательской платформы[11].
Первый запуск ракеты-носителя версии PSLV-QL. Основная полезная нагрузка, индийский военный спутник EMISAT, доставлен на орбиту высотой 749 км, наклонением 98,4°. Затем, двумя включениями двигателя, четвёртая ступень понизила высоту орбиты до 504 км, где были выпущены 28 наноспутников общей массой около 220 кг. После отделения всех спутников, четвёртая ступень расположилась на орбите высотой 485 км, где будут работать зафиксированные на ней 3 инструмента (AIS, APRS, ARIS). Кроме того, ступень оборудована солнечными батареями, которые позволят продлить время её функционирования как орбитальной исследовательской платформы[12][46].