Открытые перспективы отечественного Космоса

9 июля войска воздушно-космической обороны России успешно осуществили первый испытательный запуск новейшей ракеты «Ангара-1.2ПП». Таким образом, можно констатировать фактическое наличие или реализацию в обозримой перспективе всех необходимых компонентов для проведения Россией самостоятельной линии освоения космоса.

Через четыре минуты после старта «Ангары» над южной частью Баренцева моря прошло отделение первой ступени и сброс головного обтекателя, спустя 21 минуту неотделяемый габаритно-массовый макет полезной нагрузки со второй ступенью попал в заданный район полигона «Кура» на полуострове Камчатка на расстоянии 5700 километров от места старта.

Такая баллистика полёта, обычная для межконтинентальных баллистических ракет, сразу же вызвала обеспокоенность в определенных кругах. Вопрос о специфике применения новой ракеты был задан заместителю главы «Роскосмоса» Александру Иванову, который подчеркнул, что по своим характеристикам «Ангара» является чисто космическим носителем, и не будет использована для укрепления ядерного щита России. С чем трудно спорить — существующие и проектируемые российские МБР позволяют решать задачу доставки ядерного заряда в заданную точку планеты с исчерпывающей эффективностью.

Первый пуск «Ангары» стал итогом девятилетних переносов запусков — последний был вызван срабатыванием автоматики несколькими днями ранее, 27 июня — и многообещающим началом нового этапа развития отечественной космонавтики.

Применяемые в настоящее время ракеты-носители имеют значительную долю элементной базы, производимой или производившейся за границами РФ. Прежде всего, в украинском Днепропетровске, производственные мощности которого использовать для строительства стратегической продукции в интересах РФ было бы опрометчиво. «Принципиально новая ракета. Принципиально построен новый старт. Новые системы. Показали свою работоспособность. Показали два абсолютно новых ракетных двигателя. Первая и вторая ступень», — сообщил командующий Войсками воздушно-космической обороны Александр Головко.

Универсальный комплекс «Ангара» полностью спроектирован и изготовлен кооперацией российских предприятий, находящихся на территории России. Пуски ракет в интересах Минобороны и Роскосмоса будут осуществляться с Плесецка, а в перспективе — с нового космодрома «Восточный», что позволяет России в перспективе избавиться от зависимости от других государств по проведению пусков в интересах Минобороны и гражданских ведомств.

Семейство «Ангара» включает носители разных классов — от легкого до тяжелого грузоподъемностью от 1,5 до 35 тонн. Различные варианты «Ангары» реализуются с помощью различного числа универсальных ракетных модулей (УРМ) (УРМ-1 — для первой ступени, УРМ-2 — для второй и третьей).

В составе ракет-носителей легкого класса «Ангара-1.2» используется один универсальный модуль, в составе ракеты-носителя тяжелого класса (А5) применяется пять универсальных модулей. Предельной по количеству блоков может быть ракета-носитель, состоящая из семи универсальных модулей. Двигатель РД-191, использующийся в каждом УРМ, также имеет ряд особых возможностей, помимо очевидного экономического эффекта от удешевления массового производства.

РД-191 представляет собой дальнейшее развитие двигателей семейства РД-170/171, которые были разработаны для универсальной транспортной системы «Энергия», а сейчас используются в составе РН «Зенит». Конструкция РД-170 обладает огромным потенциалом применения: если РД-170, примененный в первой ступени тяжелой РН «Энергия», был четырехкамерным, то созданный на его базе экспортный мотор РД-180 для модернизированных американских носителей семейства Atlas III/IV представляет собой «половину» от РД-170, с двумя камерами сгорания.

РД-191 — продолжает «деление» базовой модели — в нём одна камера сгорания. Тем не менее, он развивает рекордную в своем классе тягу — 221 тонна при собственном весе 2,2 тонны. Такой показатель был достигнут благодаря сочетанию традиционного в советско-российском ракетостроении принципа дожигания окислительного газа с новой формой камеры сгорания, созданной при помощи компьютерного моделирования и обеспечивающей более полное использование энергии сгорания топлива.

Как правило, в ракетных носителях последних десятилетий в качестве топлива использовался несимметричный диметилгидразин (гептил) с тетраоксидом азота в качестве окислителя. Чрезвычайная токсичность топлива оправдывалась лёгкостью хранения, хорошими физическими свойствами и энергетическими характеристиками. Тем не менее, падение ракетной ступени с таким топливом превращало область падения в регион полноценной экологической катастрофы, экономическое измерение которой также нельзя игнорировать.

После падения ракеты-носителя «Протон-М» 2 июля 2013 года Министерство окружающей среды и водных ресурсов Казахстана обратилось к правилам экономической оценки урона от загрязнения окружающей среды, которые были приняты Астаной 7 лет назад. В результате, Роскосмосу был выставлен счёт в $90 млн, что соответствует полной стоимости запуска «Протона-М» (без учёта полезной нагрузки). РД-191 использует в качестве топлива смесь керосина и жидкого кислорода. Такая смесь стоит дешевле гептила, имеет значительно лучшую экологичность и развитую инфраструктуру производства и обслуживания.

Еще одна особенность двигателя, делающая его характеристики уникальными, — это возможность плавного регулирования тяги — до 38% до номинала. Для обеспечения необходимой динамики разгона, на начальных этапах полёта, когда запас топлива еще не выработан и масса ракеты максимальна, полная тяга необходима. По мере выгорания горючего и окислителя тяга может быть уменьшена, что позволяет обойтись меньшим объёмом топлива при прочих равных условиях.

Кроме того, обычно первая ступень ракеты после отработки падает на землю, что не только является тратой ценных материалов, но и представляет известную опасность. Ступень же для «Ангары» под названием «Байка» сделана управляемой, возвращаемой, а значит — многоразовой. Разработка технологии возвращения и повторного использования наиболее дорогостоящих частей ракеты позволит в несколько раз сократить затраты на выведение в космос полезных грузов — сохранение двигателя первой ступени с его вторичным использованием уже сэкономит 250 миллионов рублей.

В декабре 2014 года запланирован запуск тяжёлой «Ангары» с Плесецка, что подтвердит возможность вывода на орбиту практически всей палитры орбитальных аппаратов военного или гражданского назначения. Запуск тяжелой «Ангары» с реальным космическим аппаратом планируется произвести в 2016-2017 годах.

Единственный сегмент пусков, недоступный «Ангаре», — это область сверхтяжёлых грузов, больше 100 тонн, необходимых для осуществления амбициозных проектов, в том числе межпланетных. Для их реализации в США ведётся программа Space Launch System (SLS) —новой сверхтяжёлой ракеты-носителя вместо РН «Арес-5», отменённой вместе с программой «Созвездие». Система в базовом варианте будет способна выводить 70 тонн груза на опорную орбиту, конструкция ракеты-носителя предусматривает возможность увеличения этого параметра до 130 тонн в усиленной версии. «Ангара» в максимально грузоподъёмном варианте А7.2В способна выводить до 50 тонн полезной нагрузки. Стоимость программы SLS оценивается в $35 млрд, при стоимости одного запуска в $500 млн.

Вместо «Ангары» в качестве российского аналога SLS может быть использована «Энергия», потенциал которой в результате распада СССР не мог и не был реализован в полной мере. Базовая модель «Энергии» была рассчитана на вывод 100 тонн груза. Наиболее тяжёлая модификация «Вулкан» должна была выводить до 175 тонн на низкую околоземную орбиту. Кроме того, существовал вариант «Энергия II» (также называемая «Ураган»), проектируемый как полностью многоразовая система.

Учитывая озвученные планы по освоению Луны в уже недалёком будущем — Роскосмос планирует осуществить пилотируемый полет на естественный спутник Земли в 2030-2031 годах, обсуждается также создание орбитальной станции на орбите Луны и поселения на поверхности спутника — новое осмысление советской разработки и её реализация на современной элементной базе выглядит более чем вероятным.

Помимо несомненного успеха российских ракетных конструкторов, заслуживает внимания и полезная нагрузка, которую будут нести новые ракеты. Ещё в апреле холдинг «Росэлектроника» заявил, что планирует к 2018 году реализовать программу импортозамещения, согласно которой 90% электронной компонентной базы для военных и гражданских спутников будет производиться на территории России. Ранее комплектующие для российских спутников преимущественно изготавливали в США.

Причин для такого решения достаточно — «национализация» производства не только даст определённый импульс развитию отечественной микроэлектроники в широком диапазоне, но и даст гарантию отсутствия в микросхемах зарубежного изготовления программных и аппаратных «закладок», внедрённых на стадии производства.

Россия располагает всеми технологическими возможностями для производства микроэлектроники космического назначения на своей территории, вопрос заключается только в стоимости конечной продукции. Одним из давно назревших способов её снижения может стать унификация образцов микроэлектроники, используемых для российских космических аппаратов, что в перспективе позволит увеличить серийное производство, рентабельность и снизить цену конечного изделия.

На данный момент на борту космического аппарата отечественного производства применяется до 20 тыс. различных типономиналов, в то время как в Европейском космическом агентстве или НАСА существует порядка тысячи типономиналов разрешенной электронной компонентной базы. Сокращение базы до 1,5-2 тыс. типов позволит на порядок снизить затраты на обслуживание и производство.

Ряд введённых против Российской Федерации санкций со стороны США, затрагивающих микроэлектронику, создаёт дополнительную мотивацию к развертыванию собственного производства. Как анонсировала «Росэлектроника», в 2019 году будет создан российский спутник со стопроцентно отечественной базой, способный выполнять задачи в космосе на протяжении 15 лет. Все это через 5-6 лет не только позволит решать задачи, связанные с коммерческой, военной или исследовательской стороной космонавтики, но также создаст условия для развития высокотехнологичных производств вообще.

Андрей Полевой