Valstybei reikia ne vienos itin galingos raketos, bet SV laivyno
Kaip žinia, pagrindinis dokumentas, apibrėžiantis valstybės interesus, pagrindinius Rusijos tikslus, prioritetus ir uždavinius mokslinių tyrimų, žvalgybos ir kosmoso naudojimo srityse, yra patvirtintas Rusijos Federacijos prezidento Vladimiro Putino 2013 m. „Rusijos Federacijos valstybinės politikos kosmoso veiklos srityje pagrindai laikotarpiui iki 2030 m. Ir vėliau“.
Remiantis šiuo dokumentu, pagrindiniai prioritetai yra užtikrinti garantuotą Rusijos prieigą prie kosmoso iš savo teritorijos, plėtojant ir naudojant kosmoso technologijas, technologijas, darbus ir paslaugas, atsižvelgiant į socialinę ir ekonominę sritį bei šalies gynybą. kaip valstybės saugumą; kosmoso išteklių kūrimas mokslo interesais; veikla, susijusi su pilotuojamų skrydžių įgyvendinimu, įskaitant mokslinio ir techninio pagrindo sukūrimą pilotuojamiems skrydžiams į planetas ir kitus Saulės sistemos kūnus įgyvendinti pagal tarptautinį bendradarbiavimą.
Šių tikslų įgyvendinimas užtikrinamas panaudojant ir plėtojant esamą mokslinį, techninį ir gamybinį potencialą, siekiant sukurti perspektyvias nešančias raketas, tarpmiestinius vilkikus, automatinių erdvėlaivių (SC), naujos kartos pilotuojamų erdvėlaivių, infrastruktūros elementų. veikla giluminėje erdvėje ir proveržio technologijos. siekiant išspręsti tikslines problemas ir gamybos technologijas.
Rezultatas bus išsaugoti Rusijos, kaip vienos iš pirmaujančių kosmoso galių, statusą, patvirtinti savarankiškumą palaikant savo kosmoso veiklą visais užduočių spektrais, reikalaujančiais sukurti orbitinę erdvėlaivių žvaigždyną, pagrįstą ekonomiškai efektyviu. rusiškų raketų.
Poreikis išlaikyti stabilią padėtį ir konkurencingumą paleidimo paslaugų rinkoje yra paskata pagerinti orlaivių techninius ir ekonominius rodiklius, visų pirma padidinti jų energetinius pajėgumus.
Visi šie veiksniai ryškiausiai pasireiškė ekonomiškai sėkmingiausio Rusijos kosmonautikos produkto pavyzdžiu - sunkiosios klasės raketu „Proton“. Raketos „Proton“paleidimas į tarptautinę paleidimo paslaugų rinką ir nuolatinis jos modernizavimas leido GKNPT im. MV Khrunichev išgyventi 90 -aisiais ir „nulis“ir palaikyti pramoninį bendradarbiavimą, užtikrindamas Rusijos orbitinės erdvėlaivių grupės išlaikymą ir dalyvavimą tarptautiniuose projektuose.
Naudinga apkrova varžybų svarstyklėse
Norint nustatyti, kurį SV kurti FKP-2025, reikia suprasti, kad raketos energetines galimybes lemia naudingosios apkrovos masė, paleista į darbinę orbitą. Dažnai, nors ir ne visai teisingai, vertinant LV energiją, naudojama žemos žemės orbita, kurios aukštis yra 200 kilometrų, o nuolydis lygus paleidimo taško platumai. Erdvėlaivio veikimui ši orbita nenaudojama kaip darbinė, nes dėl lėtėjančios atmosferos erdvėlaivio buvimo jame laikas neviršija savaitės. Tarp erdvėlaivių įvairovės-brangiausia ir daug išteklių reikalaujanti telekomunikacijų erdvėlaivių rinka, veikianti geostacionarioje orbitoje.
Yra dvi komercinių telekomunikacijų erdvėlaivių paleidimo ypatybės. Komercinių erdvėlaivių masė auga greičiau nei tie, kurie buvo paleisti pagal federalines programas. Tačiau, kaip matote grafike, net komercinių erdvėlaivių masė toli gražu nėra neribota ir jų paleidimui SLS tipo itin sunkios klasės LV (STK LV) visai nereikia.
Taip pat yra skirtumų dėl komercinio paleidimo balistinio dizaino. Taip atsitiko, kad užsienio erdvėlaiviai, skirtingai nei vietiniai, patenka ne iš karto į geostacionarią orbitą, o į tarpinę aukšto apogėjaus „standartinę geo-perdavimo orbitą“. Erdvėlaivis, atskirtas nuo jo esančio LV, po maždaug penkių valandų balistinės pauzės orbitos apogėjuje, pasitelkdamas savo varomąją sistemą, sukuria impulsą, užtikrinantį geostacionarios orbitos susidarymą. Atsižvelgiant į degalų sąnaudas, į tarpinę geosinchroninę perdavimo orbitą paleistos naudingos apkrovos masė turėtų būti maždaug 1,6 karto didesnė nei darbinėje, ty geostacionarioje.
Bet grįžkime prie „Proton“- tik būtinybė išlaikyti konkurencingumą paleidimo paslaugų rinkoje tapo priežastimi atlikti keturis jo modernizavimo etapus lėšomis, gautomis iš komercinio „Proton LV“paleidimo lėšų - iš pradinės „Proton -K“versijos į „Proton-M“ir naujos „Aukštutinės pakopos“(RB) „Briz-M“nešančiosios raketos „Proton“kūrimą, kuri leido padidinti geostacionariosios orbitos naudingosios apkrovos masę nuo 2, 6 iki 3,5 tonų ir geostacionariąją. perkėlimo orbita - nuo 4,5 iki 6, 3 tonų. Tačiau, kad ir koks geras būtų vežėjas „Proton“, jo paleidimai nėra pagaminti iš Rusijos teritorijos. Taip pat kyla problemų tiekiant kurą „Proton“- labai toksiškam heptilui, naudojamam karinėse raketose ir priklausančiam pirmosios, aukščiausios pavojingumo klasės medžiagoms.
Šalies vadovybė pramonei iškėlė užduotį užtikrinti garantuotą patekimą į kosmosą iš jos teritorijos - erdvėlaivių paleidimą turėtų vykdyti Rusijoje sukurtos ir pagamintos raketos. Be to, būtina pagerinti paleidimų aplinkos saugumą, pašalinant toksiško kuro naudojimą.
Šias užduotis turėtų išspręsti sunkiosios klasės raketos „Angara“sukūrimo programa, kuri užtikrins garantuotą telekomunikacijų ir meteorologinių erdvėlaivių bei erdvėlaivių paleidimą į geostacionarią orbitą, užtikrindama valstybės gynybą ir saugumą.
Deja, paleidimo priemonė „Angara“buvo sukurta gana ilgai. Rusijos Federacijos vyriausybės dekretas dėl sunkios klasės kosminių raketų komplekso (SRS) projekto kūrimo buvo priimtas remiantis 22 metų iki pirmojo LV starto surengto konkurso rezultatais. Tikrasis programos finansavimas prasidėjo po 2005 m. Tai leido atlikti du sėkmingus bandomuosius paleidimus 2014 m. Ir suplanuoti LV paleidimą su tikslinėmis apkrovomis nuo 2016 m. Paleistos iš Plesetsko kosmodromo, nešančiosios raketos „Angara-A5“su kriogeniniu RB KVTK energetinės galimybės užtikrins 4,5 tonos svorio krovinio paleidimą į geostacionarią orbitą ir 7,5 tonos į standartinę geostacionarią orbitą (naudojant „Briz“) -M RB - atitinkamai 2, 9 ir 5, 4 tonos).
Kai erdvėlaivis „Angara“bus dislokuotas Vostochny kosmodrome, nešančiosios raketos „Angara-A5“su KBTK deguonies ir vandenilio RB energetinės galimybės užtikrins, kad į geostacionarią orbitą būtų paleistas naudingas krovinys, sveriantis iki penkių tonų. aštuonias tonas į geostacionarią orbitą. Šis energijos rezervas yra pakankamas artimiausiu metu paleisti erdvėlaivius pagal federalines programas, tačiau neleidžia konkuruoti dėl aukščiausios kainos erdvėlaivių paleidimo su naujomis užsienio sunkiosios klasės raketomis, turinčiomis didesnę naudingąją apkrovą-„Delta-IVH“, „Ariane-5ECA“ir „Atlas“. -5. Visų pirma, 500 serijos nešančioji programa „Atlas-5“paleidžia iki 8,7 tonų į geografinę perdavimo orbitą ir galingiausia iš raketų, naudojamų JAV gynybos departamento erdvėlaiviui (Delta-IVH) paleisti. numato į geografinę perkėlimo orbitą paleisti naudingą krovinį, kurio masė yra iki 13. 1 tona.
Išsamiai išanalizavusi antžeminių transporto priemonių energetinių galimybių prioritetus ir reikalavimus, taip pat kosminių paslaugų rinkos būklę, „Roskosmos“STC nustatė, kad, norėdama išspręsti kosminės erdvės problemas, įskaitant paleisti perspektyvius erdvėlaivius su ne mažesnė kaip septynių tonų masė į geostacionarią orbitą ir 12 tonų į geostacionarią orbitą, nešančioji raketa, galinti į mažos žemės orbitą įnešti ne mažiau kaip 35 t naudingos apkrovos.
Tokią raketą-„Angara-A5V“galima sukurti pakeitus „Angara-A5“raketos trečiąjį deguonies-žibalo etapą į naujos konstrukcijos deguonies-vandenilio pakopą. Raketos „Angara-A5V“yra maksimaliai suvienytos su sukurta nešančiąja raketa „Angara-A5“, įskaitant antžeminės erdvės infrastruktūros priemones. Energetinių galimybių prasme „Angara-A5V“nešiotuvas atitiks šiuo metu sukurtas užsienio paleidimo raketas, turinčias didesnę naudingąją apkrovą, tokias kaip „Ariane-6“(Europa), „Vulcan“(JAV), CZ-5 (Kinija) ir N-3 (Japonija)) ir artimiausiu metu suteiks Rusijos sunkiųjų klasių kosminių transporto priemonių konkurencingumą pasaulinėje kosminių paslaugų rinkoje.
Mūsų sunkiosios raketos „Proton-M“ir „Angara-A5“su skystuosius raketinius raketinius variklius (LPRE) yra proporcingos užsienio nešikliams tiek traukos ir svorio santykiu, tiek naudingosios apkrovos masėmis, paleistomis į nurodytas orbitas.
Dujomis arba be dujų
Šiuo metu vidaus SV parką sudaro „Rokot“lengvosios klasės raketos, „Soyuz“vidutinės klasės raketos su „Fregat“raketų paleidimo įrenginiu ir „Proton“sunkiosios klasės raketos su DM ir „Briz-M“raketų paleidimo įrenginiais.
Netolimoje ateityje „heptilo“nešančiosios raketos „Rokot“ir „Proton“pakeis aplinkai nekenksmingas „Angara“šeimos raketas. Tuo pačiu metu numatoma tobulinti technologijas ir sumažinti serijinių nešančiųjų raketų „Angara-A5“kainą. Taip pat planuojama pakeisti „heptilo“RB „Fregat“mažo dydžio RB „ML“, naudojant aplinkai nekenksmingus komponentus. Taip pat planuojama „Soyuz“raketų vidaus raketos veteraną pakeisti perspektyviu vidutinės klasės raketu, kuris kuriamas vykdant „Phoenix“kūrimo darbus. Kuriant ją planuojama įdiegti perspektyvias technologijas, užtikrinančias eksploatacinių charakteristikų padidėjimą, įskaitant suskystintų gamtinių dujų (SGD) naudojimą kaip raketinį kurą.
Atvira erdvė
Kodėl SGD yra įdomi? Pagrindinis privalumas yra esminė galimybė sumažinti raketos varomosios sistemos (PS) kainą dėl radikalaus darbinio slėgio sumažėjimo variklio degimo kameroje (nuo 250–260 iki 160–170 atmosferų). (≈4%) padidėja tuštumos specifinis impulsas. Pastarojo parametro padidinimas leidžia išlaikyti pasiektą KS etapų energijos ir masės charakteristikų lygį, nepaisant to, kad SGD tankis yra perpus mažesnis nei žibalo. Skystųjų degalų raketinių variklių, varomų SGD, bruožas yra galimybė sukurti atsinaujinimo schemos variklį, mažiau linkusį greitai sprogti avarinėmis situacijomis. Apskritai preliminarūs techniniai ir ekonominiai vertinimai rodo, kad galima tikėtis, jog SGD varomųjų sistemų kaina sumažės maždaug 1,5 karto, palyginti su varomosiomis sistemomis, pagrįstomis esamais aukšto slėgio žibalo raketų varikliais, o tai padidins vidaus konkurencingumą. raketos.
Vertinant itin sunkios raketos kūrimo patirtį, reikia pažymėti, kad „Energia - Buran“neabejotinai yra vietinių raketų technologijų apogėjus, išskirtinė programa organizavimo, išteklių koncentracijos, naujų konstrukcijų ir šilumos kūrimo pasiekimų požiūriu. -ekranavimo medžiagos, galingų žibalo ir vandenilio variklių kūrimo technologijų įvaldymas, didelio kiekio skysto vandenilio gamyba ir gabenimas, hipergarsinė aerodinamika ir kt. Visa šalis dirbo, bet valstybė neturėjo priemonių, jėgų ir tikslų dislokuoti ši kosmoso sistema orbitoje. Tuo pačiu metu daugiau nei trečdalis darbo, kuriant „Energia“- „Buran“kompleksą, buvo išleista daugiau nei trečdalis kosmoso veiklai skirtų lėšų, o tai paveikė kitų jo sričių įgyvendinimo efektyvumą.
Šiuo laikotarpiu Europos kosmoso agentūra (ESA) sukūrė ir pradėjo gaminti vidutinės klasės „Ariane-4“. „Arianspace“kompanija, turinti šią raketą, užėmė daugiau nei pusę komercinių paleidimo į geotransferinę orbitą rinkos ir, uždirbusi pinigų, sukūrė sunkiosios klasės raketą „Ariane-5“, kuri iki šiol užtikrina ESA kosminių programų įgyvendinimą ir užima daugiau nei 40 proc. pasaulinės paleidimo paslaugų rinkos.
Laikraštis „VPK“(Nr. 27) rašė: „… Pentagonas turėtų jausti gilaus pasitenkinimo jausmą, stebėdamas, kaip Rusija vis labiau tolinama nuo šiuolaikinių itin sunkiųjų raketų kūrimo“, tačiau parodo, kad visas karines užduotis artimiausioje ateityje Pentagonas spręs, naudodamas „Delta IVH“ir „Atlas-5“tipo sunkiosios klasės raketas, o ne tarpplanetiniams skrydžiams sukurtą raketą SLS. Neteisinga palyginti 25 tonų nešančiosios raketos „Angara-A5“ir 130 tonų nešančiosios raketos „SLS“energetines galimybes-tai tarsi sakyti: „130 tonų savivartis yra vėsesnis už„ KamAZ “, o„ Gazelė “nėra mašina. visi “. Visai ne: bet kokia transporto priemonė - automobilis ar raketa, kad būtų veiksminga, turi būti eksploatuojama arti viršutinės energijos galimybių ribos. Jei raketos važiuoja tuščios, padidėja naudingosios apkrovos paleidimo vieneto kaina, ir tai yra vienas iš pagrindinių raketos efektyvumo rodiklių. Todėl valstybei reikia ne vienos super galingos raketos, bet optimaliai subalansuoto įvairių naudingų krovinių SV parką konkrečioms naudingoms apkrovoms. Jei tokių naudingų krovinių nėra LV, rizikuojama pasidalyti „Energia“likimu. Beje, reikšminga tai, kad dvi „Saturn-5“raketos, pasibaigus misijai į mėnulį, NASA ir JAV gynybos departamentas atsiuntė į muziejų, neradę joms naudingos apkrovos.
„Roskosmos“STC buvo svarstomas tikslinio nešančiosios raketos STK panaudojimo klausimas - jie priėjo prie išvados, kad iki 2030–2035 m. Nereikia paleisti 50–70 tonų sveriančių vienkrovinių. Rusijos kosmoso pramonės prioritetai, kartojame, yra apibrėžti straipsnyje „Valstybės politikos pagrindai kosminės veiklos srityje …“. Pagrindinės užduotys yra orbitinių erdvėlaivių grupių kūrimas moksliniams, socialiniams ir ekonominiams bei dvejopiems tikslams.. Štai kodėl kuriant itin sunkiąją raketą „Roskosmos NTS“nusprendė iki 2025 m. Apsiriboti mokslinio ir techninio pagrindo kūrimu ir perspektyvių technologijų kūrimu.
Reikia pripažinti, kad dabar Rusijos orbitinės erdvėlaivių grupės būklė, švelniai tariant, nėra pati klestinčiausia. Visų pirma, Žemės nuotolinio stebėjimo (ERS) erdvėlaivio žvaigždyną sudaro tik septyni erdvėlaiviai ir jis tenkina 20–30 procentų vidaus vartotojų poreikius, o JAV, Europos šalių ir Kinijos ERS žvaigždynus sudaro daugiau nei 35 erdvėlaiviai, užtikrinantys visuotinį Žemės valdymo paviršių, įskaitant radarų diapazoną. Net Indijoje ERS palydovų žvaigždyne yra 17 palydovų. Būtent čia pirmiausia turėtų būti skiriamos FKP-2025 lėšos-kuriant komunikacinius erdvėlaivius, navigaciją, nuotolinį stebėjimą, meteorologiją, įskaitant erdvėlaivius, turinčius didelę bet kokiu oru erdvinę skiriamąją gebą, o tai ypač svarbu Sibire, Tolimojoje Šiaurėje, Arktyje ir Tolimuosiuose Rytuose.
Kaip rodo balistiniai skaičiavimai, paleidžiama iš „Vostochny“kosmodromo, optimizuota „Angara-A5V LV“versija su atnaujintu kriogeniniu RB KBTK-V suteiks naudingąją apkrovą iki 11, 9 tonų į geostacionarią perkėlimo orbitą ir iki 7, 2 tonos į geostacionarią orbitą, taip pat galimybė įgyvendinti pradinį pilotuojamo Mėnulio programos etapą, naudojant keturių paleidimų schemą (žr. Pav.): Du suporuoti LV paleidimai, užtikrinantys atskirą pristatymą į Mėnulio orbitą. Mėnulio nusileidimo ir kilimo kompleksas (LPVK) ir pilotuojama transporto priemonė (PTK) su jų prijungimu prie orbitos dirbtinio Mėnulio palydovo (OISL) ir vėlesnis LPVK nusileidimas su įgula Mėnulio paviršiuje.
Įprastas poros paleidimas apima naudingo krovinio paleidimą į balistinę trajektoriją kaip PTC arba LPVK dalį ir nedidelį tarpkūninį deguonies-žibalo vilkiką (MOB2), sukurtą remiantis „DM“vilkiku (MOB1), sukurtu rezervo RB KVTK pagrindu. MOB1, kurio paleidimo svoris yra didesnis nei 38 tonos, paleidžiamas pagal schemą, papildomai paleidžiant iki antrojo „Angara-A5V LV“paleidimo. Po prijungimo prie žemos žemės orbitos ir etapų, surinktas Mėnulio tarporbitinis erdvėlaivis dėl MOB1 galios pirmiausia patenka į labai elipsinę orbitą. Pasibaigus degalams, vandenilis MOB1 atskiriamas ir žibalas MOB2 užbaigia išvykimo trajektorijos formavimą. Be to, MOB2 suteikia trajektorijos korekciją skrydžio į Mėnulį metu ir naudingos apkrovos perkėlimą į apskritimo mėnulio orbitą. FKP-2025 projekte numatytas darbas dėl nurodytų lėšų.
Žinoma, kelių paleidimų schema yra gana sudėtinga, ji reikalauja aukščiausio koordinavimo: starto komanda turi vienu metu dirbti su dviem paleidimo priemonėmis, kaip laikrodis. Preliminarūs techniniai ir ekonominiai vertinimai rodo, kad pradiniame Mėnulio pilotuojamos programos etape bus naudojama daugiafunkcinė nešančioji transporto priemonė su padidinta 35 tonų apkrova, o ne specializuota itin sunki 80 tonų nešančioji raketa. finansines išlaidas daugiau nei pagal dydį, o sutaupytus išteklius galima panaudoti kuriant vidaus erdvėlaivių orbitinę grupę.
Kalbant apie kietojo raketinio kuro stiprintuvų (TTU) naudojimą kaip raketą, čia reikia pažymėti, kad raketiniai kietojo kuro varikliai (kietojo kuro raketiniai varikliai), palyginti su skystojo kuro raketiniais varikliais, turi ne tik privalumų, bet ir trūkumai - specifinis traukos impulsas, sumažintas ~ 10–30 proc., blogiausias konstrukcijos svorio, gaisro ir sprogimo pavojus gamybai ir kuro įkrovimo įrangai, veikimo laiko apribojimas, traukos kontrolė, temperatūros sąlygos paleidžiant, kenksmingas degimo produktų poveikis aplinkai. Be to, būtina atsižvelgti į 30–40 procentų didesnę nešančiosios raketos su kietojo kuro raketiniais varikliais kainą, lyginant su nešančiąja raketa su skystojo kuro raketiniais varikliais, ir į poreikį investuoti daug lėšų į gamybos, technologijos plėtrą. ir bandymų įrenginiai, skirti sukurti didelius kietojo kuro raketinius variklius.
Vykdant vidaus projektus ne kartą buvo svarstoma apie didelių raketinių kietojo kuro raketinių variklių naudojimą kaip nešančiosios raketos dalį, tačiau, atsižvelgiant į aukščiau išvardintus veiksnius, remiantis alternatyvų palyginimu, visada buvo pasirinktas skystųjų degalų variklis. Rusija yra kruizinių raketų variklių, kuriuos perka klientai, įskaitant ir iš JAV, kūrimo ir gamybos lyderė. Projekte FKP-2025 taip pat planuojama išbandyti paleidimo kietojo raketinio kuro, kurio trauka yra apie 100 tonų, sukūrimo technologiją. Galimybė naudoti kietojo raketinio kuro raketinius variklius perspektyviose raketose, pavyzdžiui, tame pačiame „Phoenix“, bus nustatyta vėliau, remiantis išsamios analizės rezultatais.
Apibendrinant: akivaizdu, kad FKP-2025 projektą galima ir toliau tobulinti, tačiau, kalbant apie raketų kūrimą, šis dokumentas yra gana subalansuotas, jis atspindi tikrąją padėtį ir lemia plėtros perspektyvas. šiame pramonės sektoriuje iki 2025 m., atsižvelgiant į nustatytus kosmoso veiklos prioritetus ir valstybės galimybes ją finansuoti.
