После того как Валентин Глушко возглавил ЦКБЭМ (бывший ОКБ-1), сменив опального Василия Мишина, он в течение 20 месяцев работал над созданием лунной базы, основанной на модификации ракеты «Протон» конструкции Владимира Челомея, в которой использовались самовоспламеняющиеся двигатели Глушко.
Академик Валентин Глушко
Биографическая справка
Валентин Петрович Глушко (укр. Валентин Петрович Глушко; 20 августа (2 сентября) 1908, Одесса - 10 января 1989, Москва) - советский инженер и учёный в области ракетно-космической техники. Один из пионеров ракетно-космической техники, основоположник советского жидкостного ракетного двигателестроения. Главный конструктор космических систем (с 1974), генеральный конструктор многоразового ракетно-космического комплекса «Энергия - Буран», академик АН СССР (1958; член-корреспондент с 1953), лауреат Ленинской премии, дважды лауреат Государственной премии СССР, дважды Герой Социалистического Труда (1956, 1961). Член ЦК КПСС (1976-1989).
К началу 1976 года, однако, руководство СССР решило остановить лунную программу и сосредоточиться на советском космическом корабле многоразового использования, так как американский челнок рассматривался как военная угроза со стороны США. Хотя в конечном итоге «Буран» будет сильно похож на конкурента, В. Глушко внес одно существенное изменение, которое позволило ему сохранить свою лунную программу.
Ракета носитель «Энергия» и МТКК «Буран». Советский челнок
В американском челноке «Спейс шаттл» два твердотопливных ракетных ускорителя две минуты разгоняли корабль до высоты 46 км. После их отделения корабль использовал двигатели, расположенные в его кормовой части. Другими словами, шаттл, по крайней мере, частично, обладал своей собственной ракетной установкой, а большой внешний топливный бак, к которому он крепился, ракетой не являлся. Он лишь предназначался для перевозки топлива для главных двигателей космического корабля многоразового использования.
В. Глушко же решил строить «Буран» вообще без каких-либо двигателей. Это был планер, предназначенный для возвращения на Землю, который выводился на орбиту двигателями, внешне напоминавшими топливный бак американского шаттла. На самом деле это была ракета-носитель «Энергия». Другими словами, главный конструктор Советского Союза спрятал в системе космического корабля многоразового использования разгонный модуль класса «Сатурн V», который потенциально мог стать основой для его любимой лунной базы.
«Буран» и «Шаттл»: такие разные близнецы
Третье поколение
Что из себя представляет ракета-носитель «Энергия»? Ее разработка началась, когда Глушко возглавил ЦКБМ (на самом деле название «Энергия» использовалось в наименовании недавно реорганизованного отдела НПО задолго до создания ракеты) и принес с собой новую конструкцию ракетного летательного аппарата (РЛА). В начале 1970 годов Советский Союз имел не менее трех ракет – модификации Н-1, Р-7, «Циклон» и «Протон». Все они конструктивно отличались друг от друга, поэтому стоимость их обслуживания была относительно высокая. Для третьего поколения советских космических летательных аппаратов требовалось создать легкие, средние, тяжелые и сверхтяжелые ракеты-носители, состоящие из одного общего набора компонентов, и РЛА В. Глушко подходил на эту роль.
Серия РЛА уступила «Зенитам» ОКБ Янгеля, но у этого бюро тяжелые ракеты-носители отсутствовали, что давало возможность продвижению «Энергии». Глушко взял свою конструкцию РЛА-135, которая состояла из большого основного разгонного модуля и отделяемых ускорителей, и снова предложил ее вместе с модульной версией «Зенита» в качестве ускорителей и основной новой ракетой, разработанной в его бюро. Предложение было принято - так родилась ракета-носитель «Энергия».
Королев был прав
Но В. Глушко должен был принять еще удар по своему самолюбию. На протяжении многих лет советская космическая программа тормозилась по той причине, что он не соглашался с Сергеем Королевым, который считал, что для большой ракеты жидкий кислород и водород являются лучшими видами топлива. Поэтому в Н-1 были двигатели, построенные гораздо менее опытным конструктором Николаем Кузнецовым, а Глушко сосредоточился на азотной кислоте и диметилгидразине.
Хотя это топливо и обладало такими преимуществами, как плотность и пригодность к хранению, но оно было менее энергоемким и более токсичным, что представляло большую проблему в случае аварии. Кроме того, советское руководство было заинтересовано в том, чтобы догнать Соединенные Штаты – у СССР не было больших двигателей на жидком кислороде и водороде, в то время как во второй и третьей ступенях «Сатурна V» они использовались, как и в главном двигателе «Спейс шаттл». Отчасти добровольно, отчасти из-за этого политического давления, но Глушко пришлось уступить в его споре с Королевым, которого уже восемь лет как не было в живых.
Тяжелые ракеты носители
10 лет разработок
В течение следующих десяти лет (это долго, но не слишком: на разработку «Сатурна V» ушло семь лет) НПО «Энергия» разработала массивную основную ступень. Боковые ускорители были относительно легче, меньше и использовали двигатели на жидком кислороде и керосине, в создании которых СССР имел большой опыт, так что вся ракета была готова к первому полету в октябре 1986 года.
Конструкция 15 июня 1988 года с космодрома Байконур успешно стартовала в космос самая мощная в мире ракета-носитель "Энергия". Она была разработана в одноименном подлипкинском КБ под руководством Генерального конструктора В. Глушко. Энергия могла выводить в космос полезную нагрузку весом в 100 тонн - 2 железнодорожных вагона! И, хотя по решению Правительства СССР, она предназначалась для вывода на орбиту нашего корабля многоразового использования Буран, эта ракета была универсальной и могла использоваться для полетов на Луну и к другим планетам.
Ракета выполнена по двухступенчатой пакетной схеме на базе центрального блока «Ц» второй ступени в котором установлены 4 кислородно-водородных маршевых двигателя РД-0120. Первую ступень составляют четыре боковых блока «А» с одним кислородно-керосиновым четырёхкамерным двигателем РД-170 в каждом. Блоки «А» унифицированы с первой ступенью ракеты-носителя среднего класса «Зенит». Двигатели обеих ступеней имеют замкнутый цикл с дожиганием отработанного турбинного газа в основной камере сгорания. Полезный груз ракеты-носителя (орбитальный корабль или транспортный контейнер) при помощи узлов силовой связи крепится асимметрично на боковой поверхности центрального блока Ц.
Сборка ракеты на космодроме, её транспортировка, установка на стартовый стол и запуск осуществляется с помощью переходного стартово-стыковочного блока «Я», который представляет собой силовую конструкцию обеспечивающую механические, пневмогидравлические и электрические связи с пусковым устройством. Применение блока Я позволило осуществлять стыковку ракеты со стартовым комплексом в сложных метеоусловиях при воздействии ветра, дождя, снега и пыли. В предстартовом положении блок является нижней плитой на которую ракета опирается поверхностями блоков А 1-й ступени, он же защищает ракету от воздействия потоков ракетных двигателей при старте. Блок Я после пуска ракеты остается на стартовом комплексе и может использоваться повторно.
Для реализации ресурса двигателей РД-170, рассчитанных на 10 полётов, предусматривалась система возвращения и многократного использования блоков A первой ступени. Система состояла из парашютов, ТТРД мягкой посадки и амортизирующих стоек, которые размещались в специальных контейнерах на поверхности блоков А, однако в ходе конструкторских работ выяснилось, что предложенная схема чрезмерно сложна, недостаточная надёжна и сопряжена с рядом нерешённых технических проблем. К началу лётных испытаний система возвращения не была реализована, хотя на лётных экземплярах ракеты имелись контейнеры для парашютов и посадочных стоек в которых находилась измерительная аппаратура. Центральный блок оснащён 4 кислородно-водородными двигателями РД-0120 и является несущей конструкцией. Используется боковое крепление груза и ускорителей.
Работа двигателей первой ступени начиналась со старта и, в случае двух выполненных полётов, завершалась до момента достижения первой космической скорости. Другими словами, на практике «Энергия» представляла собой не двух-, а трехступенчатую ракету, поскольку вторая ступень в момент завершения работы придавала полезному грузу только суборбитальную скорость (6 км/с), а доразгон осуществлялся либо дополнительным разгонным блоком (по сути, третьей ступенью ракеты), либо собственными двигателями полезного груза - как в случае с «Бураном»: его объединенная двигательная установка (ОДУ) помогала ему после разделения с носителем достичь первой космической скорости.
Стартовая масса «Энергии» - около 2400 тонн. Ракета (в варианте с 4 боковыми блоками) способна вывести на орбиту около 100 тонн полезного груза - в 5 раз больше, чем эксплуатируемый носитель «Протон». Также возможны, но не были испытаны, варианты компоновки с двумя («Энергия-М»), с шестью и с восемью («Вулкан») боковыми блоками, последний - с рекордной грузоподъёмностью до 200 тонн.
Проектировавшиеся варианты
В дополнение к базовому варианту ракеты проектировались 3 основных модификации, рассчитанные на вывод полезной нагрузки различной массы.
Энергия-М
«Энергия-М» (изделие 217ГК «Нейтрон») была наименьшей ракетой в семействе, с уменьшенной примерно в 3 раза грузоподъёмностью относительно РН «Энергия», то есть с грузоподъёмностью 30-35 тонн на НОО.
Число боковых блоков было уменьшено с 4 до 2, вместо 4 двигателей РД-0120 на центральном блоке был установлен только один. В 1989-1991 гг. проходила комплексные испытания, планировался запуск в 1994 году. Однако в 1993 году «Энергия-М» проиграла государственный конкурс (тендер) на создание новой тяжёлой ракеты-носителя; по итогам конкурса было отдано предпочтение ракете-носителю «Ангара» (первый запуск состоялся 9 июля 2014 года). Полноразмерный, со всеми составляющими компонентами макет ракеты хранился на Байконуре.
Энергия II (Ураган)
«Энергия II» (также называемая «Ураган») проектировалась как полностью многоразовая. В отличие от базовой модификации «Энергии», которая была частично многоразовой (как американский Спейс шаттл), конструкция «Урагана» позволяла возвращать все элементы системы «Энергия» - «Буран», аналогично концепции Space Shuttle.
«Энергия II» (также называемая «Ураган»)
Центральный блок «Урагана» должен был входить в атмосферу, планировать и садиться на обычный аэродром.
Вулкан (Геркулес)
Наиболее тяжёлая модификация: её стартовая масса составляла 4747 т. Используя 8 боковых блоков и центральный блок «Энергии-М» в качестве последней ступени, ракета «Вулкан» (кстати, это название совпадало с названием другой советской тяжёлой ракеты, разработка которой была отменена за несколько лет до этого) или «Геркулес» (что совпадает с проектным именем тяжёлой ракеты-носителя РН Н-1) должна была выводить до 175-200 тонн на низкую околоземную орбиту.
Модификация ракеты «Энергия» РН «Вулкан» («Геркулес»)
С помощью этой колоссальной ракеты планировалось осуществлять наиболее грандиозные проекты: заселение Луны, строительство космических городов, пилотируемый полет на Марс и т. д.
Оценка проекта Дмитрием Ильичем Козловым, советским и российским конструктором ракетно-космической техники.
Дмитрий Козлов дважды Герой Социалистического Труда, генеральный конструктор Центрального специализированного конструкторского бюро («ЦСКБ-Прогресс»), член-корреспондент Российской академии наук (1991; член-корреспондент АН СССР с 1984 года)
Дмитрий Козлов
Слова Дмитря Козлова по поводу проекта «Энергия-Буран»:
«Через несколько месяцев после того, как В. П. Глушко был назначен на место главного конструктора, возглавляемому им НПО «Энергия» было поручено проектирование новой мощной ракеты-носителя, а заказ на её изготовление министерство передало Куйбышевскому заводу «Прогресс». Вскоре после этого у меня с Глушко произошёл долгий и очень тяжёлый разговор о путях дальнейшего развития советской ракетно-космической отрасли, о перспективах работы куйбышевского филиала № 3, а также о комплексе «Энергия-Буран». Я тогда ему предлагал вместо этого проекта продолжить работу по ракете Н1. Глушко же настаивал на создании «с нуля» нового мощного носителя, а Н1 называл вчерашним днём космонавтики, уже никому больше не нужным. К единому мнению мы с ним тогда так и не пришли. В итоге мы решили, что возглавляемому мной предприятию и НПО «Энергия» больше не по дороге, поскольку мы расходимся во взглядах на стратегическую линию развития отечественной космонавтики. Это наше решение нашло понимание на самом верху тогдашнего правительства страны, и уже вскоре филиал № 3 был выведен из подчинения НПО «Энергия» и преобразован в самостоятельное предприятие. С 30 июля 1974 г. оно именуется Центральным специализированным конструкторским бюро (ЦСКБ). Как известно, проект «Энергия-Буран» в 80-х годах всё же был реализован, причём это снова потребовало от страны больших финансовых затрат. Именно поэтому Министерство общего машиностроения СССР, в структуру которого входило и наше предприятие, было вынуждено неоднократно изымать из бюджетов завода «ЦСКБ-Прогресс» и ЦСКБ немалую часть ранее выделенных нам средств. Поэтому ряд проектов ЦСКБ из-за недофинансирования тогда не был выполнен в полном объёме, а некоторые из них вообще являются нереализованными. Ракета «Энергия» в первый раз взлетела с габаритно-весовым макетом на борту (объект «Полюс»), второй раз - с кораблём многоразового использования «Буран». Больше ни одного пуска «Энергии» произведено не было, и в первую очередь по достаточно прозаичной причине: в настоящее время в космическом пространстве просто нет объектов, для обслуживания которых понадобились бы полёты (кстати, очень дорогие) этой огромной ракеты грузоподъёмностью свыше 100 тонн.»
Две чёрные «шашечки» на борту ракеты - точки лазерной телеметрии и коррекции. Предстартовая подготовка РН «Энергия» с ОК «Буран» была прекращена примерно за 50 сек до старта, прошла команда АПП («аварийное прекращение пуска») из-за нештатного отхода платы прицеливания (под чёрными шашечками). В журнале «Техника - молодёжи», посвящённом пуску, на обложке была нарисована «Энергия» в полёте с неотстыкованной платой прицеливания.
Поскольку конструкция ракеты не обладала достаточной прочностью для транспортировки пустых баков в горизонтальном положении, во всех случаях подобной транспортировки, в том числе и воздушной, баки находились под давлением. На самолёте-транспортировщике также была установлена система наддува.
В то же время прочностные характеристики ракеты, её система управления позволили вывести ОК «Буран» в штормовых условиях. На момент старта скорость приземного ветра была 20 м/сек, а на высоте 20 км не менее 50 м/сек.
По состоянию на 2012 год, РН «Энергия» является единственной советской и российской ракетно-космической системой, которая принципиально могла использовать в качестве топлива жидкий водород на всех этапах выведения полезной нагрузки на околоземную орбиту.
P.S.: Для внимательных читателей: Спасибо. Вроде, удалось сделать ВСЕГО из двух частей...: -))
Но, честно говоря, такое впечатление, что креаклы одолевают и маразм на ресурсе, всё-таки, крепчает...
За несколько дней до исторического запуска сверхтяжелой американской космической ракеты , которая вывела в космос автомобиль Tesla, Президент России Владимир Путин дал зеленый свет на разработку новой сверхтяжелой ракеты , запуск которой должен состояться в 2028 году. Роскосмос долго ждал этого решения главы государства, поскольку наша страна уже давно нуждалась в этом классе космических аппаратов.
Далее, с распадом СССР, разработки «Энергии» были остановлены. В итоге эта сверхтяжелая ракета стала окончательным достижением советской космической программы, которая заметно сократилась где-то с 1991 года, когда СССР прекратил свое существование.
С тех пор российские космические инженеры мечтали возродить могучую ракету «Энергия», а также создать на ее базе новое поколение сверхтяжелых ракет. И лишь только в 2014 году у них появилась надежда, что Президент РФ возродит проект, обеспечив долгосрочное финансирование в рамках новой амбициозной программы исследования Луны.
Эта программа должна была стать очередной национальной идеей. Но после начался конфликт на Востоке Украины и события в Крыму. Далее наша страна столкнулась с серьезным экономическим кризисом в связи с падением цен на нефть, а также существенным ослаблением национальной валюты. Затем — западные санкции, которые, по сути, отодвинули мечту России о новой космической технике в рамках новой программы освоения космоса.
Новая эра космических гонок
К сожалению, наша страна долгое время не могла позволить себе сверхдорогие космические проекты и суперсовременные ракеты. Но постепенно власти находят средства для этого. В итоге пока мы только мечтали о новых космических носителях, мир продолжал проектировать и разрабатывать новые ракеты.
Например, компания SpaceX разработала сверхтяжелую ракету Falcon Heavy, которая недавно . Также SpaceX планирует запустить в будущем еще более тяжелую ракету BFR. НАСА продолжает работать над созданием ракеты SLS. Китай также недавно стал проявлять интерес к ракетам сверхтяжелого класса. Так что пришло время дать ответ и нашей стране, чтобы не только заявить заново о себе на весь мир, но и пересмотреть свои космические амбиции.
На фоне последних неудач в области космических программ (падение спутника и т. п.) новый проект должен дать нашей космической отрасли хороший толчок и переключить внимание на более амбициозные задачи. Ясно, что мир опять включился в космическую гонку. И мы не вправе оставаться в стороне.
Также стоит отметить, что новый проект, финансируемый государством, будет стимулировать нашу космическую отрасль, где, к сожалению, очень много проблем. Надеемся, этот проект завершится грандиозным успехом и наша страна снова станет лидером в космической сфере.
И знаете, у нас есть уверенность, что все получится, поскольку мы начинаем делать невероятные вещи только тогда, когда вокруг одни проблемы и т. п. Сегодня в космической отрасли именно такое время. Так что пришла пора удивить весь мир.
Не все сразу
Чтобы реально создать успешную сверхтяжелую ракету, нужно основательно подойти к проекту, где без других ракет не обойтись. Во-первых, придется сделать дорожную карту, в рамках которой и будут реализовываться поэтапные проекты. Например, такие как создание запланированной ракеты среднего класса «Союз-5», которая должна быть разработана к 2022 году.
Известно, что ракета получит двигатели нового поколения. Кроме того она станет основой для дальнейшей разработки еще большей ракеты. Если все пойдет по плану, сверхтяжелая российская ракета взлетит, по словам представителей Роскосмоса, предположительно в 2028 году.
Этот российский космический левиафан, по планам, должен будет поднимать на орбиту Земли 90 тонн груза, а также будет способен доставлять на лунную орбиту до 20 тонн груза. При чем здесь Луна? Судя по всему, наша страна начнет финансирование Лунной программы, которая была приостановлена в связи с экономическим кризисом.
Если действительно нашей стране удастся создать подобного космического монстра, то сверхтяжелая ракета может стать самой мощной и сверхтяжелой в мире. Для примера: разрабатываемая НАСА ракета SLS должна будет поднимать 70 тонн груза.
Также, если проект сверхтяжелой ракеты будет успешным, в планах у Роскосмоса — начать разработку ракеты, способной отправлять на орбиту Земли до 130 тонн груза.
Единственно пока непонятно, для каких именно целей нам нужна эта супердорогая тяжелая ракета? Дело в том, что ракета сверхтяжелого класса (КРК СТК) будет слишком большой и дорогой. В итоге нет смысла ее использования в коммерческих и военных целях. Соответственно, без амбициозных задач теряется смысл создания этой ракеты. Ведь бред же — тратить миллиарды долларов для того, чтобы просто доказать всему миру, что мы до сих пор можем реализовывать подобные космические проекты.
Понятно, что ракета пригодится для Лунной программы. Но, как нам кажется, ее реализация пока на данном этапе туманна. Поэтому, к сожалению, существует риск, что новая сверхтяжелая ракета к моменту своего запуска может быть никому не нужна.
Надеемся, в правительстве и Роскосмосе знают что делают. Мы не отрицаем, что у нас просто нет детальной информации.
Эта статья посвящена новой концепции ракеты-носителя сверхтяжелого класса, которую рассматривает Роскосмос в качестве базового варианта с 2017 года. О предыдущих проектах Роскосмоса можно прочитать .
Как мы к этому пришли
В 2015 году из-за резкого сокращения бюджета Роскосмос был вынужден отказаться от планов по созданию сверхтяжелой ракеты. Это решение сразу лишило долгосрочную программу российской космонавтики хоть каких-то амбиций. Хотя формально планы полета к Луне не отменялись – просто предполагалось, что вместо сверхтяжелой ракеты для них будет использоваться «утяжеленная» водородная «Ангара-А5В», – все понимали, что даже «на бумаге» облет Луны с помощью четырех ракет выглядит не очень реалистично. А без Луны российская пилотируемая космонавтика обречена либо навечно застрять на низкой орбите Земли, либо закрыться.
В 2016 году, с задержкой на два года, Федеральная космическая программа 2016-2025 была утверждена правительством. По сравнению с первым проектом 2014 года объем финансирования космонавтики по этой программе упал в два раза. Уже после принятия ФКП была дополнительно секвестрована , и этот процесс может продолжиться .
Финансирование ракетно-космической отрасли помимо ФКП идет еще по двум федеральным целевым программам. Если с программой по ГЛОНАСС проблем не возникло, то программа развития космодромов добавила чиновникам много головной боли. Расходы на нее также уменьшились приблизительно в два раза , из-за чего от планов по строительству двух пусковых комплексов для ракет «Ангара» на космодроме Восточный пришлось отказаться. Хотя поначалу это отрицалось, нехватка стартовых столов окончательно похоронила идею многопускового полета к Луне.
В теории, полный отказ от лунной экспедиции вполне возможен. Проблема лишь в том, что при этом потеряется смысл разработки нового пилотируемого космического корабля ПТК НП «Федерация». Этот заказ выполняет РКК «Энергия», которая в последние годы сумела проявить себя как самого сильного лоббиста в отрасли.
Именно «Энергия» и протолкнула новую долгосрочную программу развития средств выведения, логичным концом которой становится создание новой свертяжелой ракеты.
В принятой основательно урезанной ФКП оставалась опытно-конструкторская работа «Феникс» по созданию ракеты среднего класса. Изначально ее целью было создание носителя на замену украинской ракете «Зенит». Эту ракету среднего класса нельзя назвать востребованной, и потому удивительно, что данная ОКР пережила сокращение программы. Именно она, однако, стало отправной точкой для нового плана «Энергии» и «Роскосмоса».
Согласно обобщенной программе от 2015 года, в 2021 году при помощи тяжелой ракеты-носителя «Ангара-А5П» (пилотируемая модификация, грузоподъемность 24,5 т или, по другой концепции, 20 т) должны были начаться летные испытания нового пилотируемого корабля «Федерация». С 2024 года планировалось начать испытания «утяжеленной» водородной «Анагы-А5В» грузоподъемностью 37,5 т. У этого плана есть сразу три проблемы. Во-первых, тяжелую ракету «Ангара» предполагалось использовать для всех модификация корабля «Федерация», включая и лунную (масса около 20 т), и низкоорбитальную (около 15 т), что очень дорого и неэффективно. Во-вторых, развертывание серийного производства универсальных ракетных модулей (УРМ) «Ангары» в ПО «Полет» в Омске столкнулось с трудностями и не завершено до сих пор. В-третьих, строительство стартовой площадки для «Ангары» на Восточном до сих пор не начато, и шансов успеть к 2021-2022 году не так уж много. Значит, летные испытания ПТК НП будут неоднократно откладываться. Ну и помимо этого, как было написано выше, водородная «Ангара» для лунной экспедиции совсем не подходит.
Чтобы решить эти проблемы, РКК «Энергия» решила полностью вычеркнуть из пилотируемой программы ракеты «Ангара», которые разработал и производит Центр им. Хруничева. На первом этапе «Энергия» решила разрабатывать не лунную, а более легкую низкоорбитальную модификация корабля «Федерация», и для ее испытаний использовать среднюю ракету, разрабатываемую по ОКР «Феникс» – она получила два названия: «Союз-5» и «Сункар». «Союз-5» получит двигатель РД-171 на первой ступени и будет внешне отличаться от «Зенита» разве что диаметром. Он сможет летать с модернизированного пускового стола для «Зенитов» на космодроме Байконур и с морского космодрома Sea Launch компании S7, причем работы на Байконуре должны быть выполнены на средства Казахстана, а модернизация комплекса Sea Launch, соответственно, на средства S7. Благодаря схожести новой ракеты с «Зенитом» переделка стартовых комплексов будет простой и недорогой. Именно «Союз-5» будет использован для начала испытаний «Федерации», которое одновременно с первым пуском новой ракеты назначили на 2022 (а скорее 2023) год.
Контракт на разработку «Союза-5», конечно же, достался РКК «Энергия», но основным субподрядчиком и производителем станет самарский РКЦ «Прогресс».
Водородная ракета «Ангара-А5В» пока не исключена из программы. У нее осталась задача выведения тяжелых спутников военного назначения. Тем не менее, по словам главы Центра им. Хруничева Андрея Калиновского (в июне 2017 года перешел на работу в Роскосмос), разработка этой ракеты в ближайшие годы не начнется . К ней планируется приступить после появления стартового стола для «Ангары» на Восточном, т.е. в начале 2020-х годов. Если в проект стартового стола не будет заложена возможность использования его с водородной «Ангарой», отказ от нее станет просто вопросом времени.
А где же сверхтяжелая ракета?
Ставка на «Союз-5» решила первоочередную проблему. Эта ракета, если будет создана в срок, позволит начать летные испытания ПТК НП. Но для лунной программы «Союз-5» не подходит. Зато подходит многомодульная ракета, которую можно связать из первых ступеней «Союза-5» так же, как американская Falcon Heavy состоит из трех Falcon 9 или как «Ангара-А5» состоит из пяти модулей «Ангары-А1.2». Ракету, состоящую из трех модулей среднего класса на первой и второй ступени, неофициально в широком смысле называют «тризенитом». А пятимодульную ракету можно по аналогии назвать «пятизенитом». Эту идею РКК «Энергия» взяла на вооружение довольно давно, назвав «Энергией-5» (см. предыдущую версию статьи о сверхтяжелых ракетах). Первая ступень «Энергии-5» состоит из четырех ускорителей с одним двигателем РД-171 (т.е. каждый такой ускоритель является аналогом первой ступени ракеты «Союз-5»). Вторая ступень – аналогичный центральный модуль. Третья ступень – кислородно-водородная, что, как раз, является отличием от первоначальной концепции «многозенита». Грузоподъемность «Энергии-5» составит более 90 т на низкую орбиту Земли, что позволит доставить ПТК НП на орбиту Луны в один пуск или организовать высадку на Луну в два пуска.
Со времени первого полёта в космос человек стремился создать максимально мощные ракеты и доставить на орбиту как можно больше груза. Сравним все самые грузоподъёмные ракеты-носители в истории человечества.
23 ноября 1972 года был произведён ставший последним четвёртый пуск сверхтяжелой ракеты-носителя Н-1. Все четыре запуска были неуспешными и через четыре года работы по Н-1 были свернуты. Стартовая масса этой ракеты составляла 2 735 т. Мы решили рассказать о пяти самых тяжелых космических ракетах в мире.
Советская ракета-носитель сверхтяжёлого класса H-1 разрабатывалась с середины 1960-х годов в ОКБ-1 под руководством Сергея Королёва. Масса ракеты составляла 2735 тонн. Первоначально она предназначалась для вывода на околоземную орбиту тяжёлой орбитальной станции с перспективой обеспечения сборки тяжелого межпланетного корабля для полётов к Венере и Марсу. Поскольку СССР включился в «лунную гонку» с США программа Н1 была форсирована и переориентирована для полета на Луну.
Однако все четыре испытательных запуска Н-1 были неуспешными на этапе работы первой ступени. В 1974 году советская лунно-посадочная пилотируемая лунная программа была фактически закрыта до достижения целевого результата, а в 1976 году также официально закрыты и работы по Н-1.
«Сатурн-5»
Американская ракета-носитель «Сатурн-5» остаётся самой грузоподъемной, наиболее мощной, самой тяжелой (2965 тонн) и самой большой из существующих ракет, выводивших полезную нагрузку на орбиту. Она была создана конструктором ракетной техники Вернером фон Брауном. Ракета могла вывести на низкую околоземную орбиту 141 т и на траекторию к Луне 47 т полезного груза.
«Сатурн-5» использовалась для реализации программы американских лунных миссий, в том числе с её помощью была осуществлена первая высадка человека на Луну 20 июля 1969 года, а также для выведения на околоземную орбиту орбитальной станции «Скайлэб».
«Энергия»
«Энергия» - советская ракета-носитель сверхтяжёлого класса (2400 т), разработанная НПО «Энергия». Она являлась одной из самых мощных ракет в мире.
Была создана как универсальная перспективная ракета для выполнения различных задач: носитель для МТКК «Буран», носитель для обеспечения пилотируемых и автоматических экспедиций на Луну и Марс, для запуска орбитальных станций нового поколения и т.д. Первый запуск ракеты состоялся в 1987 году, последний - в 1988 году.
«Ариан 5»
«Ариан 5» - европейская ракета-носитель семейства «Ариан», предназначенная для выведения полезной нагрузки на низкую опорную орбиту (НОО) или геопереходную орбиту (ГПО). Масса ракеты по сравнению с советскими и американскими не столь велика - 777 т. Производится Европейским космическим агентством. РН «Ариан 5» является основной ракетой-носителем ЕКА и останется таковой по крайней мере до 2015 года. За период 1995–2007 гг. было произведено 43 запуска, из которых 39 успешных.
«Протон»
«Протон» (УР-500, «Протон-К», «Протон-М») - ракета-носитель тяжёлого класса (705 т), предназначенная для выведения автоматических космических аппаратов на орбиту Земли и далее в космическое пространство. Разработана в 1961–1967 годах в подразделении ОКБ-23 (ныне ГКНПЦ им. М. В. Хруничева).
Как ясно из документа, проектируемая российская сверхтяжелая ракета не станет многоразовой. А значит — ее можно использовать только в государственных проектах, где не нужна коммерческая конкурентоспособность. Ракета, первый запуск которой может случиться в 2028 году, кажется хорошо подходящей для обслуживания окололунной станции, курс на создание которой взяли Соединенные Штаты при Трампе.
С одной стороны, это хорошо — явно «некоммерческая» ракета не будет испытывать давления со стороны SpaceX. С другой — получается, что наличие или отсутствие реальных задач для отечественного сверхтяжа зависит лишь от желания США вкладываться в окололунную станцию. История учит, что NASA со времен лунной программы почти никогда не доводило до конца свои пилотируемые проекты. Соответственно, новая российская ракета рискует остаться без работы, если американцы опять передумают.
Почему российский сверхтяж не может быть даже частично многоразовым
Из приложения к контракту видно, что сверхтяжелая ракета будет создаваться из блоков средней ракеты «Союз-5», проработку которой недавно начала РКК «Энергия». Первый полет «Союза-5» намечен на 2022 год. Технически эта ракета, выводящая на орбиту 18 тонн, будет упрощенным вариантом советского «Зенита».
В частности, двигатель ее первой ступени, РД-171МВ, — это, по сути, упрощенный РД-171 первой ступени «Зенита», нет только дросселей пуска окислителя (кислорода). За счет этого становится меньше возможностей управлять тягой, но зато на пять процентов повышается мощность, проще, легче и надежнее становится конструкция двигателя. Производитель, соответственно, надеется благодаря этому снизить цену двигателя на 15—20 процентов относительно «зенитовского» РД-171. Пуск «Союза-5», по планам, будет стоить 35 миллионов долларов (правда, за счет чего именно, пока никто не знает). Это значит, что запуск сверхтяжа из «пакета» союзовских ступеней будет стоить несколько сотен миллионов долларов — стоимость сверхтяжа нельзя свести к простой сумме стоимости его элементов, их сборка потребует множества уникальных работ по сопряжению, которые поднимают удельную стоимость на десятки процентов.
И вроде бы все хорошо, ведь прямо сейчас в России нет сверхтяжа, а тут он появится. И не на базе «Ангары», которая по 100 миллионов долларов за штуку, а на базе предположительно более дешевого «Союза-5». Но есть одно «но». Как известно, сегодня российские ракеты-носители на коммерческом рынке присутствуют в незначительных количествах — их вытеснили более дешевые ракеты Falcon 9. Одна из сильных сторон этой американской ракеты — возможность повторного использования самой дорогой ее части — первой ступени. Пока она экономит SpaceX около 10 процентов стоимости каждого пуска, однако после внедрения последней модификации Falcon 9 — Block 5 — будет экономить уже до 30 процентов.
А «Союз-5» и создаваемый на его основе сверхтяж по этому пути пойти не смогут. Причина довольно проста — кислород-нафтиловый двигатель РД-171МВ (нафтил, С12,79H24,52 — углеводородное топливо, внедряемое из-за снижения добычи нефти, подходящей для изготовления ракетного керосина) в первой ступени «Союза-5» всего один, а у Falcon 9 в первой ступени — сразу девять более слабых двигателей. Для посадки ракеты на хвост лучше подходит несколько двигателей меньшей мощности, чем один более мощный.
Дело в том, что современные ракетные двигатели могут варьировать тягу очень умеренно. От них легко получить полную мощность, но трудно добиться совсем малой. Пока ракеты летали по одному разу, все было нормально: даже вес самой ракеты с топливом таков, что там пять процентов мощности не нужны, с ними ничего в космос не вывести.
Иная история со спасением ступени. Когда она садится, топлива в ней остается мало — почти все ушло на вывод полезной нагрузки. Сама ступень очень легкая. Если «пережать» тягу двигателя, ракета просто не сядет, а когда топливо кончится — упадет камнем. Хорошо, когда, как у Falcon 9, двигателей девять — отключил часть и садись. Если один, как у советского «Зенита» и его потомка «Союза-5», это сделать будет заметно сложнее.
Кроме того, у РД-171 с самого начала упрощенная система управления соплами, что дополнительно усложняет посадку на хвост. Нет в конструкции «Союз-5» места и для «ног» — опор, без которых ракету на хвост не посадить.
Сверхтяж будет собираться на базе первых ступеней «Союза-5» — точно так же, как Falcon Heavy собирается на основе трех первых ступеней Falcon 9. Если «кирпичики» одноразовые, то и дом из них будет одноразовый.
Отсутствие многоразовости в проекте видно и из того, что приложение к контракту детально описывает требования по обеспечению безопасности падения ступеней сверхтяжелой ракеты, но не детализирует вопросы их пригодности к спасению.
Что отсутствие многоразовости говорит нам о целях проекта
Российская сверхтяжелая ракета, согласно имеющимся документам, полетит не ранее 2028 года. Это могло бы создать для нее риски конкуренции с Falcon Heavy — многоразовой и потенциально более дешевой. Однако на самом деле они малы. К тому времени SpaceX предполагает заменить Falcon Heavy, в связи с ее моральным устареванием, на более мощную и дешевую (на килограмм нагрузки) ракету BFR.
Из этого очевидно, что на коммерческий рынок российский сверхтяж вряд ли кто нацелит. Если авиалайнеры одной компании летают один раз, а другой — много, то билеты первой компании будут слишком дорогими для коммерческих перевозок. Ракеты SpaceX вытеснили российские «Протоны» с рынка даже в одноразовом варианте, и пока нет оснований считать, что при конкуренции с их многоразовыми сверхтяжелыми потомками что-то изменится.
Однако есть отрасль, которая «имунна» к дорогим пускам — государственные космические проекты. В прошлом году NASA очень сильно напирало на проект окололунной станции. Причина такого интереса к этой программе у NASA проста: агентство к началу 2020-х достроит свою ракету SLS, которая станет самой мощной в мире. На полеты к Луне NASA достаточно денег не дают, а летать на SLS к МКС не получится — SLS в 10 с лишним раз дороже, чем Falcon Heavy. Будет невозможно объяснить налогоплательщику, зачем летать за такие деньги, если есть способ дешевле.
Конечно, Falcon Heavy способна доставить модули и к окололунной станции, и это тоже будет дешевле. Но здесь NASA в выгодном положении: налогоплательщик не в курсе тонкостей о возможностях Falcon Heavy, поэтому заместитель главы NASA Уильям Герстенмайер уже ведет дезинформационную кампанию, публично утверждая, что SLS может доставить модули для новой станции, а ракета SpaceX — нет. Его, конечно, уже уличали в искажении фактов, но это не так важно, поскольку голосовать за финансирование SLS будут в Конгрессе, а там все равно газет не читают.
Изображение: NASA/MSFC
Роскосмос очень быстро подключился к этому крайне полезному для него проекту. С советского времени собственных пилотируемых космических программ у нас нет, поскольку они требует серьезного финансирования. Поэтому для нашей страны единственный реальный шанс на заметную пилотируемую активность в космосе — это участие в международном проекте. Уже прошлой осенью глава Роскосмоса Игорь Комаров подписал с представителем NASA заявление о намерении сотрудничать по окололунной станции.
Это отличный шаг, благо других оснований для финансирования пилотируемых программ у нас пока не предвидится. Но такое сотрудничество требует, чтобы у России была ракета, способная долететь до окололунной орбиты с перспективным космическим кораблем «Федерация» (более 15 тонн). Согласно приложению к контракту на проектирование нового российского сверхтяжа, примерно в этой весовой категории — до 20 тонн к окололунной орбите — и запланированы возможности будущего российского сверхтяжа.
Иллюстрация: NASA
Итак, как мы видим, наша сверхтяжелая ракета не просто так задумана одноразовой. Ведь к окололунной станции часто летать никакого смысла нет. Во-первых, невесомость там практически ничем не отличается от невесомости на МКС, то есть новых экспериментов много не поставишь. Во-вторых, цена доставки груза и людей за 400 000 километров (окололунная орбита) заметно выше, чем за 400 километров (орбита МКС).
В третьих, — и это важнее всего — Луна находится за пределами магнитного поля Земли. Радиация вне этого поля — 0,66 зиверта в год. Предельная доза для космонавта по нормам как NASA, так и Роскосмоса — всего 0,5 зиверта в год. На поверхности Луны уровень радиации ниже в два раза, а на Марсе — в три. То есть окололунная станция — самое смертоносное место из когда-либо предложенных людям в истории освоения космоса.
Фото: Федеральное космическое агентство / wikimedia commons / CC BY 4.0
Поэтому представители государственных космических агентств уже не раз поясняли, что станция, скорее всего, будет периодически посещаемой, а не постоянно обитаемой. То есть летать туда надо редко и надолго не задерживаться. А для редких полетов многоразовые ракеты не нужны. Если они будут летать по многу раз, то новые ракеты будут делать так редко, что возникнет реальный шанс утраты навыков по их производству.
Таким образом, следует признать: проект российского сверхтяжа выглядит во всех отношениях продуманным и хорошо отвечает поставленной задаче. Он сможет демонстрировать российский флаг в космосе на рубежах, которые взялись покорять американцы. Это отличный проект, за который Роскосмос заслуживает наивысших похвал.
Особенно отличным его делает то, что у нас в стране нет своих задач для сверхтяжа, кроме одной — иметь его, если он будет у США. Так уж исторически сложилось, что у руководства отрасли, а вслед за ним — и страны в целом — нет понимания того, зачем может быть нужен сверхтяж вне престижных международных проектов. Соответственно, поскольку единственный просматривающийся заказчик нашего сверхтяжа — это NASA, участие в их проекте окололунной станции пока наш единственный реальный шанс вообще получить сверхтяжелую ракету.
Почему это рискованно
При всех плюсах ориентации отечественного сверхтяжа на участие в американском проекте Deep Space Gateway у нее есть и серьезный минус. Дело в том, что космическое агентство в США зависит от электорального цикла в этой стране. В последние десятилетия каждый новый президент хочет заработать имиджевых очков, объявив новый, «невиданный» космический проект.
Это может быть что угодно: СОИ Рейгана, возвращение на Луну Буша-младшего, план захвата астероида Обамы или вот, например, создание окололунной станции в эпоху Трампа. Выполнять все это не только не обязательно, но и не нужно. Больше восьми лет никакой президент в США у власти не пробудет, а реализовать без сверхусилий действительно большой космический проект за восемь лет все равно не выйдет.
Проект Deep Space Gateway в связи с этим может постигнуть та же печальная участь, что и более ранние проекты NASA, такие как закрытая при Обаме программа Constellation, в которую были вложены миллиарды долларов и годы труда. До того ровно так же был закрыт целый ряд других программ. Фактически Штаты после полетов на Луну довели до конца только одну пилотируемую программу — МКС.
Взлет тяжелой ракеты-носителя «Дельта IV» с кораблем «Орион» на борту. «Орион» входил в программу Constellation и продолжает разрабатываться после ее свертывания.
NASA / Sandra Joseph and Kevin O’Connell
Особенно большой риск для проекта DSG создает то, что идея окололунной станции вызывает сильное раздражение у американского общества. Известный американский публицист Роберт Зубрин, специализирующийся на космосе, уже отметил: «Там нельзя сделать ничего такого, что нельзя сделать на МКС, за исключением подставления людей под большие дозы радиации — форма медицинского исследования, за которую ряд нацистских врачей вздернули в Нюрнберге».
Может получиться так, что следующий президент США не захочет, чтобы его имя в истории фигурировало рядом с фамилиями Гиммлера и Менгеле. В этом случае российской сверхтяжелой ракете придется менять коней на середине переправы — у нас нет и не планируется никаких самостоятельных национальных космических проектов, для которых была бы нужна сверхтяжелая ракета. В этом случае она рискует остаться без каких-либо определенных целей.
Сверхтяжелое повторение истории с «Ангарой»?
Подобный случай в постсоветской истории нашей космонавтики уже был. Не так давно без большой доли заказов осталась «Ангара», ракета, на создание которой потрачено в ~6,5 раза больше, чем на создание Falcon 9 (разработка которого стоила примерно 400 миллионов долларов).
Макет ракеты-носителя тяжелого класса «Ангара» на VII Международной выставке военной техники, технологий и вооружения cухопутных войск «ВТТВ-Омск-2007».
Фото: Валерий Гашеев / ИТАР-ТАСС
Как отмечал Игорь Комаров еще в прошлом году, планы по производству «Ангары» уменьшились в несколько раз — из-за сокращения финансирования. Снижение числа заказов приводит к простою, а тот, в свою очередь, вызывает рост стоимости производства и пусков. Как мы сейчас знаем, регулярные полеты «Ангары» — спустя 20 лет после запуска программы — так и не начались. Грозит ли та же судьба новому сверхтяжу?
Стоит признать, что NASA, с каждым новым президентом резко меняющая свои планы в космосе, — партнер для российской космонавтики менее надежный, чем российское Министерство обороны. Да, МО всегда может сократить запуски своих спутников, но не может вовсе от них отказаться — без этого оно будет слепым в случае большой войны. А вот Штаты вполне могут отказаться от окололунной станции вовсе — им не впервой. Поэтому призрак «Ангары» еще долго будет бродить где-то рядом с проектом российского сверхтяжа.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Sp-force-hide { display: none;}.sp-form { display: block; background: #ffffff; padding: 15px; width: 960px; max-width: 100%; border-radius: 5px; -moz-border-radius: 5px; -webkit-border-radius: 5px; border-color: #dddddd; border-style: solid; border-width: 1px; font-family: Arial, "Helvetica Neue", sans-serif; background-repeat: no-repeat; background-position: center; background-size: auto;}.sp-form input { display: inline-block; opacity: 1; visibility: visible;}.sp-form .sp-form-fields-wrapper { margin: 0 auto; width: 930px;}.sp-form .sp-form-control { background: #ffffff; border-color: #cccccc; border-style: solid; border-width: 1px; font-size: 15px; padding-left: 8.75px; padding-right: 8.75px; border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; height: 35px; width: 100%;}.sp-form .sp-field label { color: #444444; font-size: 13px; font-style: normal; font-weight: bold;}.sp-form .sp-button { border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; background-color: #0089bf; color: #ffffff; width: auto; font-weight: 700; font-style: normal; font-family: Arial, sans-serif;}.sp-form .sp-button-container { text-align: left;}