«Ангара»: рождение ракеты — Naked Science
22 минуты
Редакция
4

«Ангара»: рождение ракеты

3.6

«Ангара» – новое семейство ракет-носителей, создающихся в России. Первый полет первый его представитель совершил 9 июля 2014 года. Ну а мы знакомимся с «анкетными данными» всей семьи – с предысторией их появления и с родственниками за рубежом.

«Ангара»
©Wikipedia

России, как известно, не слишком повезло с географией. Это ощущается даже в космосе: львиную долю своих запусков самая северная космическая держава мира вынуждена совершать с территории другого государства. И дело даже не в том, что отошедший Казахстану Байконур был самым развитым на территории СССР: он просто южнее расположен. 

В самом деле, если запускать ракету-носитель в восточную сторону, ей будет помогать само вращение Земли. Дополнительный импульс, который оно создает, помогает при том же расходе топлива выводить на орбиту больше полезной нагрузки. И чем ближе к экватору – тем более заметна эта помощь. Недаром все страны мира стремятся располагать свои космические площадки как можно южнее. Европейцы пошли здесь дальше всех, и все масштабные старты ESA проводит с космодрома Куру, расположенного аж в Южной Америке, во Французской Гвиане – зато всего в 500 км от экватора. 

Величина этой дополнительной скорости на экваторе составляет 465 м/с, на широте космодрома Байконур – 315 м/с, а вот для космодрома Плесецк, находящегося в Архангельской области – всего 211 м/с. Отправлять отсюда аппараты на дальнюю геостационарную орбиту пока просто невозможно. Тяжелые «Протоны» могут стартовать только с Байконура, и российская космонавтика во многом остается привязанной к казахстанскому космодрому. 

Космодром Восточный 

Бывший советский дальневосточный космодром Свободный переезжает и расширяется: новый российский космодром Восточный станет намного крупнее своего предшественника, который располагался неподалеку. С 2007-го года, когда Свободный был расформирован, и с 2011-го в окрестностях поселка Углегорск в Амурской области идет активное строительство. 

Дальний Восток был выбран местом расположения нового космодрома неслучайно. С одной стороны, в этом районе уже имеется достаточно хорошо развитая система железнодорожных и автомагистралей. С другой – начальные участки полета ракет, самые опасные с точки зрения аварий и неизбежно связанные с падением отработавших частей носителей, пройдут над малонаселенными районами страны. 

Планируется, что уже на первом этапе Восточный будет иметь две пусковые установки для ракет-носителей легкого и среднего классов, заводы для производства жидких кислорода, азота и водорода, аэродром, объекты для предполетной подготовки космонавтов и предстартовых испытаний космических аппаратов – и это не считая инфраструктурных, жилых и других площадок.

Так что стремление научиться полнос­тью обходиться силами, имеющимися внутри страны, стало одной из ключевых причин разработки новых ракет-носителей космического назначения. Запуски должны производиться с больших космодромов на территории России – как действующих, преж­де всего, Плесецка, так и будущих – речь, конечно, о космодроме Восточный в Амурской области. 

Однако стартовой площадкой это стремление не ограничивается: другой задачей стало создание ракетного комплекса, который был бы на 100% спроектирован и изготовлен предприятиями России, что обеспечит независимость и безопасность космической отрасли страны. 

Николай Моисеев: «В мире таких проектов не было (…), чтобы весь спектр нагрузок и весь спектр проектов легкого, среднего и тяжелого класса пускали с одной пусковой установки, – этого нет, это реализовано в проекте «Ангара». Это удешевляет проект в том смысле, что не надо строить три отдельных стартовых стола».

Но каким должен быть этот носитель? Прежде всего, можно учесть две ключевые проблемы, которыми, увы, страдают имеющиеся в распоряжении Роскосмоса носители. Первая из них – экологическая: и в «Протонах», и в других спроектированных в СССР тяжелых носителях используется токсичный гептил. Двигатели новой ракеты должны использовать «экологически чистое» топливо, например, на основе керосина (с жидким кислородом в качестве окислителя). 

Вторая проблема – проблема унификации. Советские конструкторы могли позволить себе «разбрасываться», и до сих пор российская космонавтика использует целый набор ракет-носителей, элементы которых несовместимы друг с другом, и каждый требует «особого подхода», отдельной технологической цепочки и производства. «Протоны» и «Союзы», «Зениты» и «Рокоты», «Днепры» и «Космосы» – на смену всему этому должна прийти одна ракета. 

Как в Байкал впадают тысячи рек и ручьев, а вытекает лишь одна полноводная Ангара – так и многочисленное семейство «Ангара» должно заменить целый ряд старых добрых, спроектированных еще в СССР ракет-носителей.

Универсальная, способная и задешево вывести небольшой спутник на низкую околоземную орбиту, и отправить грузовой корабль на МКС, и – рано или поздно об этом придется задуматься – пилотируемые экспедиции к Луне и Марсу. Как добиться и унификации компонентов, и универсальности эксплуатации? Очень просто: ракета должна быть модульной. Она должна собираться, как конструктор, из отдельных заранее готовых частей, в зависимости от конкретной задачи. От легкой одноступенчатой до тяжелой, в несколько раз крупнее и мощнее ее – она должна стать целым семейством носителей, которые изготавливаются из универсальных ракетных модулей.

Родильный дом имени Хруничева

Эти задачи были обрисованы еще 20 лет назад, и уже в 1995 году президент РФ Борис Ельцин подписал указ «О разработке космического ракетного комплекса “Ангара”». Первоначально первые испытания планировалось провести уже в 2005-м году, причем разные блоки системы были отданы в ведение разных предприятий, хотя головной организацией выступал Центр имени Хруничева, главный российский производитель ракет космического назначения. 

Однако уже в 1997-м стало ясно, что облик будущая система должна иметь другой. Интересно, что вскоре тогдашний первый заместитель Центра имени Хруничева Александр Медведев защитил докторскую диссертацию по методологии создания унифицированных ракет-носителей. Двумя годами спустя он был назначен главой предприятия: задачи были определены, исполнители выбраны, началась работа. 

Николай Моисеев, член Военно-промышленной комиссии при правительстве РФ, заявил СМИ: «Это не значит, что мы отказываемся от дальнейшего использования космодрома Байконур, он по-прежнему востребован, по-прежнему используется в гражданских целях. Но должен сказать, что к настоящему времени военнослужащих на Байконуре не осталось, он полностью перешел под гражданскую юрисдикцию, там главным является Роскосмос, а военные совершенно справедливо поставили в свое время перед руководством страны задачу, чтобы была возможность в любое время, на основе тех решений, которые принимаются руководством страны, его военным руководством, осуществить запуск любого спутника с российской территории. В данном случае шла речь о космодроме Плесецк». 

В 2008-2009 годах прошли испытания универсальных ракетных модулей УРМ-1, как «холодные», так и «огневые», с запуском реактивного двигателя РД-0124А-И, работа которого имитировала циклограмму реального полета. К 2011 году завершились наземные испытания двигателя РД-191, который станет для «Ангары» «родным», и УРМ тестировались и с ним. Параллельно разрабатывались и испытывались агрегаты для транспортировки и установки «Ангары» на старт. По некоторым оценкам, общая стоимость работ, включая возведение наземных площадок, составит порядка 100 млрд рублей. 

«Проблема была не техническая, – считает Николай Моисеев. – Безусловно, эта задача в условиях, когда мы имели в 1990-е годы хроническое недофинансирование, откладывалась на потом… С 1994-го года, с момента принятия решения о разработке, в течение 12 лет было выделено на проект где-то около 4% от необходимой суммы. Финансирование пошло фактически с 2006-го года, поэтому тут удивляться не нужно». 

Долгожданный первый старт состоялся 9 июля 2014 года двухступенчатая «Ангара – 1.2ПП» стартовала с космодрома Плесецк в Архангельской области. Спустя 21,5 минуты она успешно доставила свой груз – весящий 1430 кг габаритно-массовый макет полезной нагрузки – на полигон Кура, расположенный на Камчатке.

«Ангара» в своем семействе

Как мы уже знаем, носители «Ангары» будут модульными – для этой цели разрабатываются два типа универсальных ракетных модуля, УРМ-1 и УРМ-2. Легкая «Ангара-1.2» будет состоять всего из одного УРМ, а самая тяжелая «Ангара-А7» – уже из семи. «Этого в мировой космонавтике еще не было, – сказал Николай Моисеев. – Один технический комплекс, одна пусковая установка позволяют запускать все три типа «Ангары». Это абсолютное ноу-хау». 

При этом каждый модуль оснащается однокамерным кислородно-керосиновым жидкостным реактивным двигателем РД‑191, созданным на базе четырехкамерного РД‑171, который применялся на тяжелой советской ракете «Энергия». РД-191 не просто уже испытан, он имеет «опыт» и реальных полетов: такой двигатель применяется в южнокорейской ракете KSLV-1, точнее – в ее первой ступени. Несмотря на то, что ее запуски в 2009 и 2010 годах закончились аварийно, первая ступень в обоих случаях отработала штатно. 

Лишь тяжелая версия «Ангары» будет иметь свой особый модуль – УРМ-2, который займет центральное положение в комплексе и, возможно, потребует своего отдельного двигателя (или модернизации РД-191). Лишь эта модификация потребует сооружения себе особенного стартового стола. 

Родственники за рубежом

Ближайшими зарубежными аналогами «Ангары» можно назвать французскую ракету-носитель Ariane-5, китайскую CZ-11 и, конечно, американскую Falcon, в конструкции которой также реализован модульный принцип, хотя и не настолько широко. 

Разработчиком РН Falcon («Сокол») выступает известная частная компания SpaceX, принадлежащая основателю платежной системы PayPal, миллиардеру Илону Маску (Elon Musk). В отличие от «Ангары», «Соколы» уже совершают реальные полеты – хотя и в версии «соколят». Впрочем, самой легкой, подобной «Ангаре 1.1» модификации для нее не предусмотрено. По характеристикам рабочая двухступенчатая версия Falcon 9 больше всего напоминает будущую среднюю «Ангару А5»: при стартовой массе более 500 т она позволяет вывести на геопереходную орбиту до 4,8 т полезного груза. 

К настоящему моменту Falcon 9 совершила 30 стартов, из которых большинство прошли полностью успешно, а два – в октябре 2012 года и в сентябре 2016 года – закончились потерей попутной нагрузки. 

Такой вариант сможет выводить на ту же геопереходную орбиту уже до 21,2 т, на низкую – до 53,0 т. Это заметно больше даже будущей «Ангары А7». По обещанию Илона Маска, Falcon Heavy станет самой мощной ракетой на Земле и будет уступать лишь знаменитым циклопам Saturn V, которые когда-то использовались США для полетов на Луну. 

Китайская ракета CZ-11, как это привычно для продукции КНР, не совсем конкурент «Ангаре» – она использует гептильное топ­ливо, о недостатках которого мы уже знаем. Однако Falcon будет, все-таки, не единственным зарубежным конкурентом нашим новым ракетам: Европа уже пользуется средними носителями Ariane-5. И хотя европейский носитель использует маршевый двигатель, работающий на кислород-водородном топливе, и имеет даже пару твердотопливных ускорителей, что заметно отличает его от «Ангары», функционально они близки. 

На высокие геостационарные орбиты она доставлять грузы неспособна. Зато этот 777-тонный носитель, готовый отправить на геопереходную орбиту до 10 т полезной нагрузки, имеет внушительный послужной список. Начиная с 1996 года Ariane-5 уже совершил 90 стартов, из которых 87 закончились полным успехом – чтобы набрать такую статис­тику, «Ангаре» потребуется не один год. 

Впрочем, пока «Ангара» лишь начинает свою жизнь – и надеемся, она окажется долгой. Лишь время и опыт покажут, как будет чувствовать себя новая российская ракета в работе и как будет выглядеть на фоне «зарубежных родственников». Во всяком случае, есть все шансы на то, что мы сможем гордиться новорожденным.  

Статья опубликована в журнале Naked Science №15. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 13:49
2 минуты
Илья Ведмеденко

На Иркутский авиационный завод доставили первую консоль крыла перспективного авиалайнера МС-21-300, которую выполнили из композиционных материалов, созданных в России.

14 мая
5 минут
Ольга Иванова

Исследователи из Нидерландов определили, какие области мозга задействованы при возникновении чувства любопытства.

14 мая
6 минут
Сергей Васильев

Анализ пород, поднятых со дна Тихого океана, показал, что появление ядер плутония не совпадает со взрывами сравнительно близких к Земле сверхновых — похоже, их создали совсем другие космические катастрофы, такие как гибель нейтронных звезд.

Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

14 мая
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

24 апреля
9 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали обратную связь всех конечных точек смертности с содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот. Согласно их выводам, более высокие уровни некоторых основных ПНЖК в тканях и крови могут снижать вероятность смерти от всех причин в среднем на 13% и в итоге замедлять процесс старения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

4 Комментария

4 недели назад
-
-2
+
//двухступенчатая версия Falcon 9 больше всего напоминает будущую среднюю «Ангару А5»: Уже успешно летающая ракета-носитель напоминает ракету-носитель которая может быть когда-нибудь взлетит? Оригинальная точка зрения.
Всё замечательно, вот только Маск не является основателем PayPal. Это такой же устойчивый миф, как и то что Макс является основателем Tesla, которую он выкупил у других людей. PayPal основана в 1999 году внутри Confinity, американской IT компании, она в свою очередь, купила бизнес X.com в 2000 году, который также пытался заниматься банковскими электронными переводами и в которой совладельцем был Маск. На 1999 год у Confinity уже была готовая модель банковских переводов без всякой X.com, покупка же X.com была банальной зачисткой поля от потенциальных конкурентов. Таким образом к становлению PayPal Маск не имеет никакого отношения, но в связи с слиянием подразделений X.com и PayPal внутри Confinity, долю акций Маск, как руководитель поглощённого предприятия, имеет. Единственный актив, бренд X.com быстро переименовывают обратно в PayPal, т. к. после опроса выясняется, что пользователи его не с электронными платежами ассоциируют, а с порноресурсом. Самое смешное, что Маск даже как управленец новым подразделением оказался никудышным, и его смещают с этого поста спустя всего несколько месяцев. А теперь сравните это с завываниями в сети: "Маск PayPal c нуля создал", "Маск придумал PayPal", "Вот что значит гениальный технарь и руководитель, мда". Позже, когда PayPal раскручивается и имеет вес, её скупает уже за дорого 1,5$ млрд в 2002 году eBay, это же позволяет Маску продать свою долю примерно в 10% акций, тогда же и крайне удачно. Исчерпывающая картина о "создателе PayPal", ничего не скажешь.
    04.02.2020
    -
    2
    +
    Вы похожи на человека который пытается доказать, что Одиссею написал не Гомер, а совсем другой грек которого звали точно так же. И зачем-то спорите здесь с некими "завываниями в сети" которые вы видели где-то совсем в другом месте. Или вас там уже забанили? :)
    +
      ещё комментарии
      Да не) На самом деле подумал, что новая статья. Потом посмотрел на дату публикации и понял, что писал в пустоту. Посмотрел бы сразу, даже и время бы тратить на не стал.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: