Россия создаст многоразовую ракету лучше SpaceX
Россия создаст многоразовую ракету лучше SpaceX из сбереженного от Украины носителя
Совет Российской академии наук по космосу одобрил на днях предложенную Роскосмосом линейку новых ракет космического назначения, включая многоразовые носители.
Несмотря на то, что задачи совета в основном сводятся к научно-методической и экспертной работе, его заключения в части фундаментальных космических исследований считаются неотъемлемой частью Федеральной космической программы России. Таким образом, можно предположить, что одобренная линейка ракет-носителей уже вскоре станет частью новой редакции программы.
Что Роскосмос может включить в новую федеральную программу? И есть ли у России наработки по многоразовым ракетам-носителям, которые реально реализовать в сжатые сроки, измеряемые годами, а не десятилетиями? В этих вопросах разбирался обозреватель Федерального агентства новостей.
Новые против старых
Все современные ракеты-носители делятся обычно на пять классов, в зависимости от массы выводимой на орбиту полезной нагрузки. «Эталонной» в таком случае является так называемая низкая околоземная орбита (НОО) - самый низкий по высоте эллипс, на котором малая плотность верхних слоев атмосферы допускает устойчивое орбитальное движение на протяжении непродолжительного времени, как правило часов или дней. В зависимости от класса, ракеты-носители могут быть сверхлегкими (выводят на НОО до сотни килограмм), легкими (от сотен килограмм до 5 тонн), средними (от 5 до 20 тонн), тяжелыми (от 20 до 100 тонн) и сверхтяжелыми (свыше 100 тонн).
До сих пор в распоряжении России были ракеты трех классов - легкого, среднего и тяжелого. Связано это с тем, что носители сверхлегкого класса, рассчитанные на предельно легкие спутники, стали востребованы только в последние годы из-за ускоренной миниатюризации спутниковой электроники. А носители сверхтяжелого Россией были утрачены после закрытия последней советской программы ракеты-носителя «Энергия». После распада СССР и закрытия большинства программ по исследованию космического пространства под такой носитель, выводивший более 100 тонн на НОО, не нашлось полезных нагрузок.
Еще одним моментом, о котором стоит упомянуть, стал затянувшийся переход России на новое поколение ракет-носителей, который стартовал в середине 1990-х годов и вылился в создание семейства ракет-носителей «Ангара». Вместо «зоопарка» советских ракет-носителей разного типа, в большинстве своем - удачных или не очень переделок военных межконтинентальных баллистических ракет, - предлагалось сделать унифицированную ракету, состоящую из отдельных стандартных модулей.
Такой подход позволил бы в перспективе собирать ракету нужной грузоподъемности из отдельных блоков. Каждый из универсальных ракетных блоков (УРМ) был отдельной самодостаточной ракетой, но у нескольких УРМ была возможность стартовать вместе, и это увеличивало грузоподъемность такой сборной ракеты. В новом семействе «Ангара» оказалось три базовых носителя: ракета легкого класса «Ангара-А1.2» из одного УРМ, ракета-носитель среднего класса «Ангара-А3», включающая три УРМ, и носитель тяжелого класса «Ангара-А5», собранный из пяти УРМ.
Однако переход на новое поколение ракет-носителей забуксовал на долгие четверть века, если отсчитывать его историю от президентского указа «О разработке КРК Ангара», открывшего дорогу перспективному проекту еще в 1995 году. Здесь можно сетовать на недостаточное финансирование, но, как видится, в трудном пути «Ангары» в космос решающую роль сыграл другой фактор.
Дело в том, что одним из основных качеств ракет-носителей считается их надежность. Определяется она очень просто - по соотношению успешных и аварийных пусков. Известная истина «Не мешай механизму работать, если он не ломается» действует и в ракетной отрасли.
Например, знаменитые ракеты семейства «Союз» давным-давно не являются вершиной ракетостроения: они родом из 1950-х годов, а их основные конструктивные решения унаследованы от советской МБР Р-7. Но эти ракеты отличает высочайшая надежность, и поэтому они остаются самым востребованным носителем Роскосмоса в среднем классе. «Союзы» продолжают использовать для самых ответственных запусков, включая пилотируемые.
То же самое можно сказать еще об одном «старичке» в арсенале Роскосмоса - ракете «Протон-М». Она тоже родом из армии: для ее создания использовали советскую МБР УР-500. От нее «Протону» досталось много чего специфического, в том числе крайне токсичная топливная пара - так называемый «гептил-амил». Но несмотря на это, «Протон» продолжает летать: его надежность важнее неизбежных платежей Казахстану за экологический ущерб от падения на его территории первых ступеней с остатками топлива.
А вот «Ангаре» еще только предстоит доказать свою надежность: пока что у нее два успешных запуска, по одному для «Ангары-А1.2» и «Ангары-А5», но этого мало.
Упомянем еще одну разработку - среднюю ракету «Союз-5» («Иртыш»). В апреле прошлого года стало известно, что именно этой ракетой заменят «Ангару-А3», чья разработка была прекращена. Название «Союз-5», кстати, только вводит в заблуждение: за основу новой ракеты взяты не классические «Союзы», а гораздо более современная ракета «Зенит», до последнего времени производившаяся на Украине.
Выбор этой ракеты в качестве основы для разработки «Иртыша» понятен. «Зенит» за прошедшее время зарекомендовал себя с лучшей стороны в вопросе надежности, при этом в России производится, по разным данным, от 70 до 85% комплектующих этой «украинской» ракеты. Кроме того, с 2016 года Россия владеет космодромом «Морской старт», который в прошлом использовался «Зенитами», а теперь, скорее всего, будет переоборудован под запуски «Иртыша».
Вторая стартовая площадка «Зенитов», расположенная на Байконуре, тоже модернизируется Россией в рамках совместного с Казахстаном проекта «Байтерек». С конца 2014 года Украина вышла из проекта и утратила эту площадку для запуска «своей» ракеты.
Кого сделать многоразовым?
Итак, что же прямо сейчас есть у России в линейке ракет-носителей различных классов - и что могло бы стать многоразовым?
В легком классе у России имеются ракеты «Союз-2.1в» и «Ангара-А1.2», в среднем - «Союз-2» и разрабатываемая ракета «Иртыш», в тяжелом классе - старый «Протон-М» и новая «Ангара-А5».
К сожалению, сделать многоразовыми легкий «Союз-2.1в», средний «Союз-2» или тяжелый «Протон» трудно - эти ракеты-носители просто не предусматривали вариантов возвращаемых ступеней. К тому же, «Протоны» уже с 2023 года скорее всего отправятся на покой. «Союзы» же продолжат эксплуатировать в одноразовом варианте, даже если их запуски будут обходится дороже, чем у многоразовых ракет. Опять-таки, продолжать запускать «Союзы» будут в силу все той же наработанной надежности, которая часто важнее сиюминутной экономии.
А вот первые ступени «Ангары» и «Иртыша» можно достаточно легко сделать возвращаемыми.
Начнем с «Иртыша», а точнее - с его предшественника «Зенита», бывшего «в девичестве» еще и первой ступенью («Блок А») в сверхтяжелой ракете-носителе «Энергия». Концепция запуска «Энергии» во многом повторяла идеологию американской системы Space Shuttle - предполагалось, что первые ступени советской ракеты, четыре упомянутых «Блока А», будут возвращаемыми. Ресурс их двигателей РД-170 был рассчитан на десять полетов, а в каждом «Блоке А» была предусмотрена система возвращения и многократного использования. Спроектированная для возврата система состояла из парашютов, твердотопливных двигателей мягкой посадки и амортизирующих стоек, которые размещались в специальных контейнерах на поверхности блоков.
Однако в ходе конструкторских работ выяснилось, что предложенная схема чрезмерно сложна, недостаточная надежна и сопряжена с рядом нерешенных технических проблем. Дополнительную трудность создавало и приземление «Блоков А», в то время как твердотопливные ускорители Space Shuttle осуществляли более комфортную посадку на воду. К началу летных испытаний система возвращения «Блока А» не была реализована, хотя на летных экземплярах ступеней имелись контейнеры для парашютов и посадочных стоек, в которых находилась измерительная аппаратура.
Сегодня для модернизации «Иртыша», унаследовавшего конструкцию «Зенита» и «Блока А», вполне можно использовать существующие наработки по приземлению и приводнению первых ступеней - как из проекта «Шаттлов», так и из опыта компании SpaceX. Какой из вариантов будет реализован в итоге, пока неизвестно, но доступ к космодрому «Морского старта» и комплексу «Байтерек» делает возможными любые варианты.
По сути, Россия создаст многоразовую ракету даже лучше SpaceX из носителя, сбереженного от деградировавшей после «Евромайдана» Украины: как говорится, «спички детям не игрушка». Правда, сказать что-либо о конкретных сроках создания многоразовых ступеней «Иртыша» сложно: первые запуски этой новой ракеты даже в одноразовом варианте состоятся не раньше 2022 года. Официальные комментарии о возможных схемах и принципах многоразовости ступеней «Иртыша» не публиковались, однако сама концепция была подтверждена еще в начале разработки в 2017 году.
Первые ступени «Ангары» могут похвастаться большей определенностью. Для этой ракеты в мае прошлого года был защищен в Фонде перспективных исследований проект многоразовой крылатой ступени «Крыло-СВ». В отличие от «Шаттлов» и SpaceX, этот проект должен садиться «по-самолетному». После отделения на расчетной высоте возвращаемая ступень должна произвести полет на гиперзвуковом и дозвуковом режимах и закончить полет автоматической посадкой на специальную взлетно-посадочную полосу возле космодрома.
В основу «Крыла-СВ» легла конструкция крылатой ракеты «Байкал», работы над которой велись в Центре имени Хруничева в начале 2000-х годов. Макет ее прототипа демонстрировался на авиационном салоне в французском Ле-Бурже еще в 2001 году.
Первое полное испытание «Крыла» со стартом с земли на полигоне «Капустин Яр», дальнейшим выходом на необходимую высоту и возвращением с посадкой планируется провести в 2023 году. В нынешним году предполагаются первые натурные испытания со сбросом макета ступени с самолета-носителя.
Резюмируя, можно сказать, что у России есть все возможности перейти к многоразовым ракетам, заложив эти требования в новое поколение ракет-носителей. И только от целенаправленных усилий Роскосмоса зависит, как быстро старые «Протоны» займут заслуженное место в музее космоса, а наша страна вернет себе инновационное первенство в космических исследованиях
ФАН