РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ В РОССИИ ИДЕТ ПОЛНЫМ ХОДОМ. СТРАТЕГИЯ ПРЕДУСМАТРИВАЕТ СОЗДАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ЛИНЕЙКИ СРЕДСТВ ВЫВЕДЕНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЛЮБОЙ СЛОЖНОСТИ С УЧЕТОМ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ И КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ НА РЫНКЕ ПУСКОВЫХ УСЛУГ. КЛЮЧЕВЫМИ ПРИНЦИПАМИ ФОРМИРУЕМОЙ ЭКОСИСТЕМЫ СТАНУТ ВЫСОКАЯ СТЕПЕНЬ УНИФИКАЦИИ РАКЕТНЫХ БЛОКОВ И ДВИГАТЕЛЕЙ, ОСВОЕНИЕ МЕТАНОВЫХ И ВНЕДРЕНИЕ ВОДОРОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.
В середине апреля Дмитрий Рогозин сообщил в Twitter о планах развития перспективных ракетно-космических комплексов. «Соответствующая наземная космическая инфраструктура будет создана в ближайшие годы на космодроме Восточный», - отметил генеральный директор Роскосмоса. По его мнению, необходимость в разработке новых средств выведения уже назрела. Обновление парка носителей актуально: оно позволяет отечественной промышленности обрести новые компетенции и взрастить молодое поколение разработчиков ракетно-космической техники. Перспективная линейка российских средств выведения включает девять носителей - от сверхмалого до сверхтяжелого классов. Их разработка базируется на принципах высокой степени унификации ракетных блоков и двигателей, освоения метановых и внедрения водородных технологий.
СВЕРХЛЕГКАЯ И ПОКА БЕЗЫМЯННАЯ
Ракета сверхлегкого класса - пока безымянная - предназначена для обкатки новых технических решений проектирования, производства, испытаний и эксплуатации двигателей, использующих в качестве топлива сжиженный метан. Попутно она сможет выводить на низкие околоземные и солнечно-синхронные орбиты спутники дистанционного зондирования с пространственным разрешением от 2 м и лучше, такие как «Канопус-В» и «Аист-2Д». Роскосмос намерен подключить к разработке этих ракет-носителей частные компании.
ЛЕГКАЯ И УЖЕ ЛЕТАВШАЯ
К легкому классу относится и ракета-носитель «Ангара-1.2», уже летавшая в 2014 г. и предназначенная для запуска более крупных космических аппаратов - как в интересах федеральных заказчиков, так и по коммерческим контрактам. В основе концепции - универсальный ракетный модуль (УРМ) нижних ступеней УРМ-1, единый для носителей данного семейства.
ГАЗ ВМЕСТО КЕРОСИНА
Ракета-носитель «Союз-СПГ» позволяет, как видно из названия, использовать сжиженный природный газ в качестве горючего. Разработанные для нее «метановые» технологии будут использованы для отработки и последующего повторного применения двигателей или целых ступеней.
В ноябре 2019 г. исполнительный директор Роскосмоса по перспективным программам и науке А.В.Блошенко сообщил, что новая российская ракета среднего класса на метане может стартовать в 2025 г. Компоновка носителя и варианты стартового комплекса под него проработаны на Ракетно-космическом центре (РКЦ) «Прогресс» в Самаре. Ракета «Союз-СПГ» в перспективе может заменить серию носителей «Союз-2». Она будет обладать большей грузоподъемностью примерно при такой же стартовой массе. Ранее генеральный директор РКЦ «Прогресс» Д.А.Баранов отмечал, что, по расчетам разработчиков, стоимость пуска метановой ракеты должна быть вдвое ниже, чем у «Союза-2». По его словам, это позволит увеличить прибыль при одновременном снижении коммерческой цены запуска на 10% относительно «Союза-2».
МНОГОРАЗОВОСТЬ С ОСТОРОЖНОСТЬЮ
Несмотря на то что в медийном пространстве повторное использование блоков первых ступеней ракеты-носителя Falcon 9 вызывает значительный резонанс, многоразовость в российском исполнении предполагается внедрять осмотрительно. «Главные критерии - надежность и экономическая эффективность, - подчеркнул глава Роскосмоса. - Где-то это оправданно, где-то - нет. Все считаем». Отработка повторного использования будет вестись в «малых формах» - на летных демонстраторах. ЦНИИмаш совместно с Фондом перспективных исследований (ФПИ) уже начали соответствующие работы по проекту «Крыло-СВ». «Специально для этих целей сейчас создается опытное конструкторское бюро имени выдающегося советского авиаконструктора Роберта Бартини, куда мы набираем талантливых молодых инженеров. Они будут готовить демонстратор ракеты в легком классе. С учетом нашей географической специфики садиться ступень должна по-самолетному, а не «вертикальной свечкой», как у [американской многоразовой ракеты] Falcon, - отметил глава Госкорпорации. - Если мы увидим, что самолетный вариант возвращения более прост и эффективен, то сможем это применить на ракете среднего класса». Аванпроект демонстратора «Крыло-СВ», оснащенного метановым двигателем и раскладным крылом, подготовлен и защищен в мае 2019 г. Конструкторским бюро имени В.М.Мясищева. Сообщалось, что ракета будет втрое меньше штатного изделия: ее длина составит 6 м, диаметр - 0.8 м. Демонстратор будет стартовать вертикально, развивать скорость в шесть раз выше скорости звука и совершать горизонтальную планирующую посадку. По данным заместителя гендиректора ФПИ В.А.Давыдова, изготовление матчасти по проекту «Крыло-СВ» планируется начать в ближайшие месяцы. «Учитывая уровень отработки данных предложений, нет сомнений, что в первом полугодии мы приступим к практической разработке демонстратора многоразового возвращаемого ракетного блока», - сказал он. Начало летных испытаний планируется на рубеже 2022-2023 гг.
РОБЕРТ БАРТИНИ - ЧЕЛОВЕК УНИКАЛЬНОЙ СУДЬБЫ Роберт Людвигович Бартини (имя при рождении Roberto Oros di Bartini) появился на свет 14 мая 1897 г. в Австро-Венгерской империи. Участвовал в Первой мировой войне, во время брусиловского прорыва попал в плен, и с 1916 г. по февраль 1920 г. находился в лагере военнопленных в России. Проникшись коммунистическими идеями, вернулся на родину, поступил на третий курс политехнического института в Милане (Италия). Во время учебы работал разметчиком на автомоторном заводе, вступил в ряды Итальянской компартии и вскоре перешел на нелегальную работу. После прихода к власти Муссолини (в конце 1922 г.), ввиду грозящей опасности, переправился в СССР, где с 1923 г. работал в авиационной промышленности. Прошел путь от старшего инженера ряда до главного конструктора Научно-исследовательского института гражданского воздушного флота (НИИ ГВФ). В 1938 г. был арестован по доносу и осужден на 10 лет. Во время отбытия срока трудился в авиационных КБ, входящих в структуру НКВД. После освобождения, с 1948 по 1952 г. работал главным конструктором по гидроавиации в Центральном конструкторском бюро морских самолетов главного конструктора Г.М. Бериева. После реабилитации в 1956 г. работал на ряде предприятий Министерства авиационной промышленности, занимая должности главных конструкторов. В период с 1928 по 1974 г. под руководством Роберта Бартини было разработано более 60 законченных проектов самолетов, многие из которых (например, арктический разведчик ДАР, рекордный «Сталь-6» и скоростной пассажирский «Сталь-7» (по схеме которого впоследствии создан бомбардировщик Ер-2)) были реализованы в металле. Отличительной чертой авиаконструктора было стремление создать летательные аппараты с предельно высокими характеристиками (скорость, высота полета, взлетный вес), зачастую нетрадиционной схемы (например, обладающие крылом с переменной стреловидностью). При его непосредственном участии разрабатывались магистральный транспортный самолет Т-117 и уникальная противолодочная вертикально-взлетающая амфибия ВВА-14. Роберт Бартини скончался 6 декабря 1974 г.
РАБОЧИЕ ЛОШАДКИ БУДУЩЕГО
О разрабатываемых ракетах-носителях «Союз-5» и «Союз-6» известно довольно много: эти машины унифицированы по диаметрам блоков и двигательным установкам вторых ступеней. На первой ступени «Союза-5» будет установлен четырехкамерный РД-171МС, а у «Союза-6» - двухкамерный РД-180. Эти двигатели разработаны Научно-производственном объединением Энергомаш имени академика В.П. Глушко. РД-180 имеет прекрасную летную статистику: 89 пусков без единой аварии за двадцать лет службы (шесть полетов в составе ракеты Atlas 3 и 83 - в составе Atlas 5)! Тори Бруно, президент компании United Launch Alliance, эксплуатирующей носители Atlas 5, назвал РД180 технологическим чудом; столь же хвалебную оценку двигателю дали и другие участники рынка пусковых услуг. НПО Энергомаш ведет активные работы по адаптации РД-180 к «Союзу-6», применяя весь опыт, полученный при создании двигателей данного семейства: это и повышенная защита от возгорания, и новые фильтры и покрытия, самые современные материалы и технологии их обработки, и новая система управления, и быстродействующая система аварийной защиты, способная реагировать на проблему на более ранней стадии и мгновенно отключающая двигатели. «Есть еще одно важное достоинство РД-180, которое обязательно должно быть применено в будущем, - заявил гендиректор НПО Энергомаш И.А.Арбузов. - Наши двигатели можно использовать до 10 раз. Поэтому мы продолжим разрабатывать необходимый задел для создания многоразовых ракет».
ГИБКОСТЬ ЗА СЧЕТ РАЗГОННЫХ БЛОКОВ
Носитель «Союз-5», производство элементов которого уже начал РКЦ «Прогресс», по планам, будет эксплуатироваться со стартового комплекса «Байтерек» на Байконуре (переоборудованный стартовый комплекс «Зенит» на 45-й площадке), а также, возможно, с космодрома «Морской старт». В паре с разгонным блоком типа ДМ при запуске с плавучей платформы с линии экватора по своей энергетике ракета приблизится к «Протону-М» и сможет выводить довольно «увесистые» спутники на низкие, солнечно-синхронные, геопереходные и геостационарные орбиты. Более легкие аппараты на аналогичные орбиты в перспективе сможет доставлять «Союз-6», способный заменить ныне эксплуатируемый «Союз-2». Интересной особенностью «Союза-5» и «Союза-6» можно назвать возможность использования разгонных блоков ДМ и «Фрегат», благодаря которым перекрываются соседние ниши по грузоподъемности с постепенным переходом на более высокие характеристики по массе выводимого полезного груза. В апреле генеральный директор НПО Лавочкина В.А.Колмыков сообщил о планах модернизации «Фрегата» с целью улучшения его надежности и эксплуатационных характеристик, а также повышения конкурентоспособности. Изменения, затрагивающие телеметрическую систему (импортные электронные компоненты полностью уступят место отечественным) и систему управления (критичные элементы планируется исключить, объединив аппаратуру в единый моноблок - вместо двух модулей, используемых сейчас), позволят сократить сухую массу «Фрегата» приблизительно на 30 кг. Улучшенный разгонный блок планируется испытать в 2021 г. во время запуска гидрометеорологического спутника «Метеор-М» №2-3.
ТЯЖЕЛОВОЗЫ И ПЕРСПЕКТИВА
Важнейшим обстоятельством, оправдывающим появление новых носителей среднего класса, является унификация их первых ступеней с нижними ступенями носителя сверхтяжелого класса «Енисей»: первая ступень «Союза-5» станет основой для «боковушек», а первая ступень «Союза-6» - для центрального блока «супертяжа». В тяжелом классе предполагается эксплуатировать «Ангару-А5М», ее «пилотируемую» модификацию, а также «Ангару-А5В» («В» означает водород). «Пакет» их нижних ступеней будет одинаков: пять модулей УРМ-1, а основным отличием станет третья ступень - кислородно-керосиновый УРМ-2 на первой ракете и разрабатываемый кислородно-водородный блок на второй. Носители будут задействованы в пилотируемой программе, а также для выведения тяжелых космических аппаратов на низкие и высокоэнергетические орбиты и отлетные траектории. «Ангара-А5М» сможет летать с двумя видами разгонных блоков: с кислородно-керосиновым ДМ и кислородно-водородным КВТК, а «Ангара-А5В» - только с КВТК. Согласно концепции, после 2030 г. водородные технологии предполагается широко внедрить на верхних ступенях и разгонных блоках носителей тяжелого и сверхтяжелого класса, с последующим «перевооружением» ракет средней грузоподъемности. «Любая ракета проходит период «младенчества», когда в ходе испытаний выявляются ее «детские болезни», - отмечает Д.О.Рогозин. - В этот период новые ракеты будут сосуществовать со старыми, «бывалыми»: «Союз СПГ» и «Союз-6» - с «Союзом-2»; «Ангара-А5М» и «Союз-5» - с «Протоном»; «Рокот» - с “Ангарой-А1.2“». Квинтэссенцией концепции применения унифицированных ракетных блоков и внедрения перспективных технологий должен стать сверхтяжелый носитель «Енисей». Он предназначен для реализации пилотируемой лунной программы, для запуска тяжелых автоматических аппаратов к Марсу и к другим телам Солнечной системы, а также для выведения на орбиту крупногабаритных модулей перспективных космических станций. Облик «Енисея» к настоящему
моменту вполне определен. Это будет ракета смешанной - пакетно-тандемной - схемы. В состав головной части могут входить криогенный разгонный блок типа КВТК, разгонно-тормозной блок типа ДМ и пилотируемый корабль «Орел» либо Лунный взлетно-посадочный комплекс. С реализацией всех рассмотренных планов российская космонавтика получит линейку экономически эффективных средств выведения на все случаи жизни, способную динамически развиваться, в том числе и подстраиваясь под требования рынка запусков.
Материал журнала "Русский космос"