Госкорпорация “Роскосмос” приняла решение форсировать разработку ракеты-носителя “Ангара-А5В” повышенной грузоподъемности с двигателем, использующим водород, говорится в Twitter госкорпорации
Начнем с концепции и истории проекта.
– 3 августа 1992 года на основании Решения научно-технического совета ВКС по вопросу «Средства выведения: состояние и перспективы их модернизации и развития» и Постановления Правительства Российской федерации от 15 сентября 1992 года был объявлен конкурс на проектирование и создание КРК (космического ракетного комплекса) тяжёлого класса.
– В августе 1994 года конкурс выиграл вариант, предложенный ГКНПЦ им. М. В. Хруничева. Эта же организация была назначена головным разработчиком комплекса.
– Указом Президента РФ от 6 января 1995 года «О разработке КРК Ангара» работы по созданию ракетного комплекса «Ангара» определены как работы особой государственной важности. В марте вышел приказ Министерства обороны РФ по этому комплексу.
– 26 августа 1995 года вышло Постановление Правительства РФ, определившее этапность создания комплекса «Ангара», утвержден генеральный план-график создания комплекса, объёмы его финансирования, а также кооперацию соисполнителей. В постановлении был определен срок начала лётных испытаний комплекса — 2005 год и место — УСК (площадка № 35) космодрома Плесецк (недостроенный стартовый комплекс РН Зенит), а в перспективе предусматривается использование для пусков РН «Ангара» и космодрома Свободный. Принятый к разработке проект предусматривал создание двухступенчатой ракеты-носителя пакетной компоновки баков с последовательной работой ступеней с использованием в качестве окислителя жидкого кислорода, а в качестве горючего — на первой ступени керосина, на второй — жидкого водорода.
Концепция
С целью снижения цены запусков, была принята концепция сборки ракеты-носителя, по требованиям конкретного запуска, из стандартных Универсальных Ракетных Модулей (УРМ), производимых серийно. Таким образом, образуется семейство ракет различной грузоподъёмности, которые формируются из одинаковых модулей. Снижение цены предполагалось за счет серийности производства УРМ.
Прошло ни много, ни мало, но 28 лет с начала проекта. К чему пришли проектанты и производители…
Ракета получается не двухступенчатая, а трехступенчатая, да ещё и с четвертой ступенью, которую скромно называют “разгонный модуль”.
Предполагалось иметь 2 вида УРМ – один для первой, другой – для второй ступени. Причем УРМ второй ступени должен был быть водород/кислородным.
Тут поехали выкрутасы. С самого начала считалось, что первая ступень “пакетной схемы”, собранная из 1 центрального и 4 боковых УРМ-1. Потом объявили, что первой ступенью являются только 4 боковых ускорителя, а центральный блок – это уже вторая ступень. При этом центральный УРМ (если он вторая ступень, то, по заданию, должен был быть водородным) оказался керосиновым.
Честно говоря, это имеет смысл.
Для взлета с планеты с такой гравитацией, как у нашей Земли, важнее иметь повышенную тяговооруженность, чем высокий удельный импульс. Да и деньги экономятся – делать ракету с двумя различными типами такого низкотемпературного топлива, очень накладно. Это можно себе позволить, когда стремишься к определенным показателям грузоподъёмности, невзирая на цену, как на Сатурн-5, но делать так для семейства ракет, целью создания которых является снижение цены – очевидный нонсенс. И для ракет Ангара А3 и А5 предусмотрели УРМ-2 с 4-камерным керосин/кислородным двигателем РД-0124АП. Это решение тем более оправдано, что у двигателя очень высокий УИ в вакууме – 359 с.
Но оказалось, что в этой конфигурации А5 не на много превосходит по грузоподъёмности старичка Протона. На НОО А5 может вытягивать (с помощью разгонного блока Бриз-М или Блок ДМ) всего 24,5 т.
Роскосмос хочет иметь гораздо большую грузоподъёмность. И тогда появляется версия Ангара-А5В. Первые 2 ступени такие же, как на А5. То есть, центральный блок и 4 боковых ускорителя – это УРМ-1, а вот третья ступень – это ещё одна разновидность УРМ. УРМ-3В с 2 двигателями РД-0150. И это уже водород/кислородные двигатели.
При этом, все достижения по снижению цены запуска идут прахом – водородники сами по себе очень недешевые, а процесс подготовки ракеты к запуску потребует 2 отдельные криогенные системы заправки: кислородную и водородную.
Мало того, для этой версии надо ещё разработать “разгонный блок” и тоже на водороде! Этот блок получил наименование КВТК.
Унификация УРМов уже расширилась до 3 версий (УРМ-1, УРМ-2 и УРМ-3В). Номенклатура разгонных блоков – до 3 различных (керосиновые Бриз-М и Блок ДМ, плюс водородный КВТК).
Серийность тоже идет прахом. Если УРМ-1 и УРМ-2 можно производить сериями, то УРМ-3В гораздо менее востребован и делать партии таких УРМ абсолютно бессмысленно.
Зато поднимается ПН.
По сравнению с Ангара-А5:
– для НОО – с 24,5 до 38 т.
– для ГПО – с 7 до 12 т.
– для ГСО – с 5,5 до 7 т.
Возникает законный вопрос: а зачем??? Стоит ли игра свеч?
Если для внутреннего потребления, то это ладно. Там главный потребитель Воздушно-Космические Силы, им цена по барабану, отслюнявят капусты сколько скажут. Но тогда бессмысленной становится оригинальная задача – снизить цену запуска.
А для коммерческого рынка, это заведомое непрохонже.
Пока семейство Ангары разрабатывали, пока сделали первые и пока единственные испытательные запуски (почти 6 лет назад, в 2014 году), пока попробуют запустить А5В (оптимист Рогозин вещает про 2025 год), обстановка на коммерческом рынке сильно изменилась.
Уже летает Фалькон Хэви с гораздо большей грузоподъёмностью, чем даже А5В. Цена уже установлена и есть очень большой запас для снижения цен за счет многоразовости ступеней.
Вот-вот, в 2021-м начнутся испытания Нью Гленн. И эта ракета по грузоподъёмности “тяжелую Ангару” превосходит (45 т на НОО). Правда, там тоже вторая ступень водородная, что поднимает себестоимость запуска, зато первая ступень многоразовая и обещает буквально копеечные межполетные расходы. Так что и эту ракету Ангаре не побить ценой.
SpaceX разрабатывает полностью многоразовую ракетную систему Старшип/Суперхэви с ещё большей, сверх-большой грузоподъёмностью и сверх-низкой ценой запуска. И что-то мне подсказывает, что эта система войдет в эксплуатацию “несколько раньше” Ангары-А5В.
К тому же, такие тяжелые ПН на коммерческом рынке практически не востребованы. Фатически, все эти тяжи и сверхтяжи с трудом находят клиентуру на групповые ПН. Но в перспективе, они будут востребованы для регулярных пилотируемых, грузовых и грузопассажирских полетов к Луне или Марсу. Причем, Старшип, видимо, будет иметь в этом деле большую фору перед всеми конкурентами.
Напомню, что, для высадки 2 астронавтов на Луну, Сатурн поднимал до 140 тонн на НОО.
Блаженной памяти Н1, для высадки 1 космонавта на Луну, должна была поднимать до 100 т на НОО.
Так называемая “сверхтяжелая” Ангара-А5В сможет поднять на НОО только 38 т. То есть, по однопусковой схеме отправить на ней российских космонавтов на Мiсяць никак не получится. Минимум понадобится 3 запуска не самой дешевой ракеты, потом сборка миссии на орбите и так далее.
Остается открытым вопрос – нафига козе баян?
Остается очевидный ответ – для сотрясения воздуха с потенциалом большого распила.
Помнится, Рогозин грозился какой-то другой сверхтяжелой ракетой, но тот проект раскритиковали едва они показали структуру ступеней. Говорят, проект отправили на переработку. С тех пор информации нет от слова совсем. Может они удивят нас сюрпризом – когда-нибудь покажут “новый вариант”.
Да, чуть не забыл… Роскосмос выдал задание, по слухам, переделать УРМ-1 в многоразовый, вроде бы, даже с пропульсивной посадкой, как у Маска. По моим оценкам, этот проект займет не меньше 10-15 лет от выдачи задания. Потом ещё минимум лет 5 будут дорабатывать по итогам испытательных запусков.
Естественно, в варианте многоразового УРМ-1, все версии Ангары потеряют от 30% грузоподъёмности, зато запуски смогут стать дешевле.
А с другой стороны, дорога ложка к обеду. Думаю, что лет через 15-20 придется конкурировать на коммерческом рынке с Старшипами, производящимися большими сериями, на которые Маск прогнозирует цену от $6 миллионов за запуск на НОО до 150 т полезной нагрузки.