- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
6 июня исполняется год, как не летает «Протон», в то время как в Новой Зеландии стартовала новая частная ракета с широким использованием новых технологий [1], а в США показали гигантский самолет для запуска космических ракет методом воздушного старта [2]. SpaceX провела испытания ступеней Falcon Heavy перед намеченным на конец лета первым пуском, а на «Восточном» отменили пилотируемый вариант ракеты «Ангара». Если не случится очередной аварии (а надеяться на неудачу конкурента глупо), одна частная компания SpaceX имеет шансы сделать в 2017 году больше пусков, чем весь Роскосмос. Из такой подборки фактов при желании можно сделать отличную агитку «все пропало, „Ангаре“ конец, „Восточному“ конец, и всей российской космонавтике тоже конец». Но, если задуматься, ситуация сложнее и интересней плакатного лозунга.
Новость об отмене пилотируемой «Ангары» на «Восточном» вызвала большое количество комментариев. Об этом писали журналисты, популяризаторы, работники отрасли (раз [3], два [4], три [5], четыре [6], пять [7], шесть [8], семь [9]). С таким изобилием мнений я даже было подумывал не высказывать свое, но, во-первых, несколько человек прямо просили написать об этом, и во-вторых, не со всеми комментариями выше я согласен.
Было бы хорошо иметь идеальную ракету-носитель. Чтобы она была универсальной [10], могла выводить и легкие, и тяжелые спутники, в специальной модификации на ней было бы возможно слетать к Луне, и при этом она бы еще и стоила копейки. Эту задачу пока никто не решил, поэтому неизвестно, какие характеристики должна иметь такая ракета и по какой идеологии строиться. В то же время, у каждого носителя есть компания-производитель, которая стремится лоббировать свои интересы и доказать, что именно ее решение — самое лучшее. Нелегкая судьба «Ангары» станет понятней, если держать в голове эти два фактора.
Идея «Ангары» появилась в 90-е годы, когда после распада СССР Байконур внезапно оказался на территории другого государства. Казахстан мог помешать запускать российские спутники, поэтому появилась необходимость в новой тяжелой ракете, стартующей со своей территории (переводить на новое место «Протон» нерационально по экологическим соображениям). В «Плесецке» был неиспользуемый старт «Зенита», а в бюджете не было денег, поэтому первый вариант «Ангары» разрабатывался под существующий старт и из-за этого вынужденно был очень оригинальной конструкции [11] с боковыми сбрасываемыми баками. Но из-за отсутствия средств изначальный проект не реализовали, и появилась возможность его изменить. По новой идее ракета должна была стать модульной и собираться из одинаковых блоков — универсальных ракетных модулей УРМ. С одним блоком ее грузоподъемность составила бы 2 или 3,8 тонны, и она бы заменила «Космос-3М», который последний раз стартовал в 2013 и легкие конверсионные ракеты. С тремя УРМ в космос можно было бы вывести 15 тонн, и эта ракета смогла бы заменить «Зенит», уже тогда испытывавший проблемы из-за разорванного на две страны производства. С 5 блоками и 25 тоннами на низкую околоземную орбиту получилась бы замена «Протона». А самый тяжелый вариант с 7 блоками мог бы вывести 36 тонн на низкую орбиту, и несколькими пусками можно было бы собрать «поезд» до Луны. А благодаря тому, что универсальные модули производились бы серийно, они должны были быть дешевыми.
Схема оказалась не без недостатков. Из-за другого расположения боковых блоков вариант А7 требовал отдельного стартового комплекса или переходного блока, аналогичного «Блоку Я» [12] у РН «Энергия». А из-за того, что был выбран небольшой размер УРМ, максимальная грузоподъемность «конструктора» получилась сравнительно небольшой. За это «Ангару» ругали энтузиасты сверхтяжелых ракет и экспедиции на Луну.
Ожидаемая масса корабля «Федерация» составляет от 12 до 16 тонн в разных вариантах, и было бы логично выводить его на трехблочном варианте А3. Но туда «Федерация» по каким-то причинам не поместилась, и под пилотируемую версию стали адаптировать вариант А5, который в версии А5П должен был иметь грузоподъемность в районе 18 тонн. В то же время из-за несовместимости старта пропал вариант А7. Вместо него возникла идея создать большую водородную третью ступень и установить ее на пятиблочный вариант. Водородная А5В должна была иметь грузоподъемность в районе тех же 35 тонн, что и полностью кислородно-керосиновый А7.
В нулевых годах у «Ангары» Центра им. Хруничева был конкурент — ракета-носитель «Русь-М» от самарского «ЦСКБ-Прогресс». Ракета строилась по такой же схеме, но размер УРМ был побольше, и одноблочный вариант мог поднять на орбиту 6,5 тонн, а самый тяжелый пятиблочный — 50 тонн.
Тогда «ЦСКБ-Прогресс» проиграло, и в 2011 году «Русь-М» официально закрыли. К началу 2010-х получилась неидеальная, но достаточно стройная схема — «Протон» к 2025 году меняется на А5, легкие ракеты переходят на А1, А3 оказался невостребованным, а чтобы в отдаленной перспективе отправиться на Луну, нужно будет собирать корабль, лунный модуль и разгонные блоки четырьмя пусками тяжелой «Ангары», которая будет стартовать с «Восточного», в том числе и в пилотируемом варианте. Увы, со временем стройность схемы нарушилась.
В конце 2013 года, за шесть месяцев до первого пуска «Ангары» А1, полетел ее прямой конкурент — «Союз-2.1в» [13]. После успешного дебюта легкой и тяжелой «Ангары» в 2014 году, новых пусков не было уже два с лишним года, и из-за того, что перенос производства в Омск все никак не закончится, в апреле этого года появилась новость [14], что следующий пуск «Ангары» перенесли на 2018. У Центра им. Хруничева обнаружились серьезнейшие проблемы [15], да и конкуренты не зевали — из-за истории [16] с неправильным припоем Воронежский механический завод, который делал двигатели, передали от Центра им. Хруничева в НПО «Энергомаш», дочернюю структуру РКК «Энергия». Параллельно выяснилось, что государственные космические агентства и частные компании массово стали заниматься [17] сверхтяжелыми ракетами. А из «Ангары» сверхтяжелая ракета, напоминаю, не получалась вообще никак. «Старичок» «Протон», формально все еще обреченный закрыться в 2025, решил напоследок обзавестись облегченной и удешевленной версией. Отдел коммерческих космических перевозок Федерального управления гражданской авиации США посчитал [18], что один пуск тяжелой «Ангары» будет стоить $100 миллионов в сравнении с 65 «Протона» и 61,2 Falcon 9. Компания S7 купила «Морской старт», для которого нужна ракета «Зенит» (фактически закрытая) или аналог. И тут самое время было появиться ракете «Феникс», она же «Сункар», она же с недавних пор [19] «Союз-5», которую разрабатывали минимум с 2015 [20] года, только на это мало кто обращал внимание. А самая свежая вишенка на торте — пресс-служба компании «Южмаш» заявила [21], что уже заключен контракт на производство 12 «Зенитов» для S7 при том, что по словам [22] главы Роскосмоса Игоря Комарова на прошедшем на днях Петербургском международном экономическом форуме «Морской старт» будет работать с «Союзом-5». Неудивительно, что на фоне таких новостей аналитика и прогнозы встают дыбом, а вместо движения в одном направлении у российской космонавтики оказывается сразу множество вариантов.
Что можно сказать о решении об отмене пилотируемой «Ангары» А5П? Прежде всего, «Ангару» в целом пока никто не собирается хоронить. Она теряет монополию единственной ракеты на будущее, но это не страшно. Да, вместо четырех стартовых комплексов будет два, но с «Восточного» «Ангара» не исчезает, и по заявлению [23] Дмитрия Рогозина отправится в полет в 2021 году. Далее, не придется выбрасывать деньги, ломая то, что уже успели бы сделать по этому направлению. Похоже, что хитроумная РКК «Энергия» втихую разрабатывала «Федерацию» под «Феникс», так что в ее проекте переделки будут минимальны (если будут вообще). Ну и, наконец, на Байконуре действительно есть стартовые позиции РН «Зенит» с башнями обслуживания, которые были построены под пилотируемый вариант «Зенита» с кораблем «Заря».
Да, конечно, их нужно будет дорабатывать под новую ракету, но это действительно должно обойтись дешевле, чем строить с нуля большой старт с двумя башнями [24] под пилотируемую «Ангару».
В конце апреля прошлого года я с цифрами и схемами рассказывал [25], зачем нам нужен космодром «Восточный». Если очень коротко — это аналог Байконура для запусков на геостационарную орбиту со своей территории. Кроме этого его задача похожа на стратегическую концепцию fleet-in-being [26], когда одним только своим существованием он показывает, что Россию нельзя шантажировать доступом к Байконуру. «Восточный» наверняка повлиял на сегодняшнее улучшение отношений с Казахстаном в космической сфере. Но отношения между странами меняются, и иметь альтернативу, даже если с нее не будут ничего запускать, очень полезно. А пуски с «Восточного» будут, уже на конец 2017 запланированы два, потом — больше. «Плесецк» и Байконур вполне могут работать вместе, при том, что, например, на полярную орбиту спутники выводят с обоих космодромов, так что и на три космодрома работы хватит. Новая удобная башня обслуживания на «Восточном» является серьезным аргументом за переезд туда как минимум части спутников, а стартовые комплексы Байконура будут продолжать запускать «Союзы» и «Прогрессы» к МКС.
Когда «Ангара» была основной ракетой на будущее, новость [27] о возможном ее размещении на «Морском старте» была достаточно интересной. Сегодня же возникает другая интрига — сможет ли возродиться «Зенит», и как он будет конкурировать с «Союзом-5» через пять лет. При этом не стоит забывать, что первая попытка организовать пуски с «Морского старта» закончилась банкротством. Я восхищен увлечением космосом генерального директора «S7 Group» Владислава Филёва, и честно желаю ему всяческого успеха, но необходимо понимать, что космос — штука сложная, очень трудная для извлечения прибыли, и на единицы успешных частных компаний были десятки тех, кому повезло меньше.
Эскизный проект «Союза-5» будет выпущен только в этом году, тем не менее, уже сейчас можно найти вот такую картинку неизвестного авторства.
Будет очень интересно посмотреть, насколько будут отличаться итоговые цифры. «Зенит», «Союз-5» и Falcon-9 — братья-близнецы по конструкции, и их можно сравнивать практически напрямую. И если характеристики на иллюстрации реальны, то это будет очень плохой новостью. Мю ПН (отношение полезной нагрузки к начальной массе) показывает массовое совершенство ракеты-носителя. И меньшая мю ПН с лучшими [28] кислородно-керосиновыми двигателями будет означать серьезную деградацию наших конструкторской и производственной школ.
Я попытался представить возможные варианты будущего, которые могут ждать российскую космонавтику.
Сценарий первый: «Все идет по плану».
Необходимые условия:
Результаты:
В течение 2018-2025 годов летает все меньше «Протонов» и все больше ракет «Ангара А5». Появившийся в 2022 году «Союз-5» не является прямым конкурентом тяжелой «Ангаре». С 17 тоннами на низкую орбиту, с Байконура на геопереходную он выведет тонны 4, при том, что «Ангара» с «Восточного» может вывести 25 т на низкую орбиту и в районе 7 тонн на геопереходную («Протон» вывел 6,45 т в 2016 году). «Союз-5» выводит на низкую орбиту «Федерацию», которая вполне может успеть застать МКС, особенно если ее продлят дальше 2024 года. Во второй половине 20-х годов на базе «Союза-5» собирают сверхтяжелую ракету из трех блоков, для которой нужно будет строить отдельный старт. На ней можно будет отправиться в облет Луны одним пуском или высадиться на Луну в два пуска. Либо, если проект сверхтяжелой ракеты не реализуется (это очень большие деньги при отсутствии коммерческих полезных нагрузок), можно собрать лунный облетный или посадочный корабль за 2 (облет) или 4 (высадка) пуска «Союза-5» и «Ангары».
Сценарий второй: «Российская Дельта-4».
Необходимые условия:
Результаты:
«Ангара» становится ракетой, которая нужна только военным. Реже пяти раз в год (а, скорее, один-два), она выводит военные спутники. В таком виде у нее нет будущего, и в 2020-х годах она так или иначе прекратит существовать. Здесь главными вопросами становятся конкурентоспособность «Протона» и «Союза-5». Если у «Протона» не получается конкурировать, то крайне печальным становится будущее всего Центра им. Хруничева. У ЦСКБ «Прогресс» никуда не исчезают уже летающие «Союзы-2», так что их положение лучше даже в случае
неудачи «Союза-5». В случае же успеха «Союза-5», он может стать одной из основных ракет-носителей второй четверти 21 века в России, выводя космонавтов и полезные нагрузки с Байконура и «Морского старта».
Сценарий третий: «Стагнация».
Необходимые условия:
В результате 2024 год (последний договорной год эксплуатации МКС) российская космонавтика встречает теми же «Протонами» и «Союзами-2», которые летают сейчас. Ситуация не катастрофическая, но очень неприятная — другие страны и частные компании не будут стоять на месте, за коммерческие запуски на международном рынке конкурировать будет все сложнее, и в итоге российская космонавтика сильно сожмется в размерах до уровня региональной державы с прагматичной беспилотной космонавтикой только для себя.
К какому из сценариев окажется ближе реальное будущее, мы сможем узнать только через несколько лет.
Что касается сравнительных новостей, с которых начиналась публикация, в ближайшее время поводы порадоваться будут только небольшие. Например, «Протон» должен будет вернуться к полетам 8 июня, а 14 июля попутной нагрузкой с «Канопус-В-ИК» должен будет наконец отправиться в космос сделанный энтузиастами спутник «Маяк» [29].
Автор: lozga
Источник [30]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/nauchno-populyarnoe/257103
Ссылки в тексте:
[1] новых технологий: https://geektimes.ru/post/289347/
[2] воздушного старта: https://geektimes.ru/post/214335/
[3] раз: https://lenta.ru/articles/2017/05/31/feniks/
[4] два: https://life.ru/t/%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B0/1011770/biez_rulia_i_vietril_pochiemu_roskosmos_otkazalsia_ot_anghary
[5] три: https://geektimes.ru/post/289555/
[6] четыре: http://alien3.livejournal.com/2126335.html
[7] пять: http://rsc-etestpilot.blogspot.ru/2017/05/blog-post.html
[8] шесть: http://kosmolenta.com/index.php/1064-2017-05-30-manned-phoenix
[9] семь: http://tass.ru/kosmos/4305692
[10] была универсальной: https://geektimes.ru/post/264138/
[11] оригинальной конструкции: https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/f71/f1e/6b1/f71f1e6b11b755526030ba242f407de5.jpg
[12] «Блоку Я»: http://www.buran.ru/htm/16-3.htm
[13] «Союз-2.1в»: https://geektimes.ru/post/206926/
[14] появилась новость: http://www.interfax.ru/russia/556918
[15] серьезнейшие проблемы: http://alien3.livejournal.com/2126033.html
[16] истории: https://geektimes.ru/post/285260/
[17] стали заниматься: https://geektimes.ru/post/281532/
[18] посчитал: http://tass.ru/kosmos/4055093
[19] с недавних пор: http://tass.ru/kosmos/4290076
[20] минимум с 2015: https://lenta.ru/news/2015/12/22/phoenix/
[21] заявила: https://zn.ua/TECHNOLOGIES/yuzhmash-vozobnovil-proizvodstvo-raket-nositeley-zenit-250344_.html
[22] по словам: https://www.kommersant.ru/doc/3313871
[23] заявлению: https://www.facebook.com/photo.php?fbid=1434411786582156&set=a.618049318218411.1073741838.100000400452160&type=3
[24] большой старт с двумя башнями: http://leproimg.com/2517090.png
[25] рассказывал: https://geektimes.ru/post/274797/
[26] fleet-in-being: https://en.wikipedia.org/wiki/Fleet_in_being
[27] новость: https://geektimes.ru/post/244432/
[28] лучшими: https://geektimes.ru/post/270176/
[29] спутник «Маяк»: https://geektimes.ru/post/270570/
[30] Источник: https://geektimes.ru/post/289777/
Нажмите здесь для печати.