ФАН подвергся DDoS-атаке. В настоящее время сайт работает в ограниченном режиме.

Российская «Ангара» обошла в лунной гонке «бак из нержавейки» Илона Маска

Общество

Второй успешный запуск тяжелой российской ракеты «Ангара-А5» стал настоящей вехой в развитии отечественной космонавтики. Тем интереснее сравнить подходы, заложенные в конструирование и постройку этого изделия, с альтернативными ракетами-носителями, которые были созданы за последние 20 лет в других странах.

Такой интерес понятен: в новой лунной гонке российской ракете предстоит соперничать с совсем иными конкурентами, нежели те, которые присутствовали на рынке четверть века назад, констатирует обозреватель ФАН.

Нам нужны тяжелые ракеты

Нынешний успешный запуск «Ангары-А5», как и последующие четыре испытательных пуска, намеченные на 2021-2022 годы, критично важны для развития российской космонавтики. Дело в том, что предыдущий тяжелый носитель в арсенале Роскосмоса, знаменитый «Протон», уже с 2025 года прекращает полеты. Причем в запасе у России остается всего 13 пусков «Протонов». Это количество определяется существующим заделом по двигателям его первых ступеней: их производство было прекращено еще в декабре 2019 года. Поэтому для состоявшегося запуска «Ангары-А5» выбор был «пан или пропал» - неудача ставила бы Роскосмос в неприятную ситуацию, когда после запуска последнего «Протона» у «Ангары» еще не было бы завершенной программы испытаний. Успешный запуск последней позволяет увереннее предполагать, что и оставшиеся старты пройдут без сучка и задоринки. При таком сценарии никакой «дыры» после окончания запусков «Протонов» не будет - «Ангара» сможет подхватить все российские запуски сразу, без болезненного перерыва. Конечно, критики «Ангары» много раз пеняли на ее дороговизну - мол, зачем нам такой монстр, выводящий на низкую околоземную орбиту почти 25 тонн, ведь сейчас основной темой стала миниатюризация космических аппаратов? Однако на деле у тяжелых ракет есть своя уникальная ниша, которую с помощью средних и, тем более, легких ракет никак не закрыть. Эта ниша - вывод спутников на геостационарную орбиту и запуск аппаратов для исследования дальнего космоса. В таких запусках обычно используют достаточно тяжелые аппараты, поскольку эти спутники и исследовательские станции работают на протяжении долгого времени. Поэтому полезную нагрузку в них распределяют буквально по граммам, а каждый компонент таких аппаратов уникален и рассчитан на многолетнюю работу.

Столь бережный подход связан с важной особенностью запусков на геостационар и в дальний космос - для придания полезной нагрузке нужной космической скорости и последующего маневра на геостационарной орбите или возле другого небесного тела Солнечной системы необходимы тяжелые разгонные блоки. Эти блоки, снабженные значительным запасом топлива для разгона и маневра, занимают от половины до трех четвертей всего выводимого ракетой на околоземную орбиту груза. Как следствие, на сам аппарат может приходиться лишь 25-50% от веса полезной нагрузки, которую и распределяют со всей тщательностью. Таким образом, тяжелые ракеты нужны каждой стране, желающей обеспечить свое постоянное присутствие на геостационарной орбите и в дальнем космосе. И конкуренты России тут, как говорится, не дремлют. У США это уже летающие Falcon Heavy и Delta-IV Heavy, а также ожидаемый в 2021 году сверхтяжелый носитель SLS. У Китая - уже испытанный и действующий носитель «Чанчжэн-5», с помощью которого недавно к Луне запустили первую китайскую станцию по забору лунного грунта «Чанъэ-5», и планы по созданию сверхтяжелой ракеты «Чанчжэн-9». Кроме того, в последнее десятилетие в неофициальный клуб владельцев тяжелых ракет вошли Япония (с ракетой H-IIB) и Индия (с носителем GSLV III). Это позволило им тут же начать активное исследование дальнего космоса. А вот Россия, в случае неудачи запуска «Ангары-А5», из этого клуба вероятно бы временно вышла - но, к счастью, все получилось.

«Она летает, черт возьми!!!» - эмоционально написал в момент старта ракеты глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин, явно понимающий всю важность запуска «Ангары» для космической программы нашей страны.

С кем конкурировать «Ангаре»

Итак, у тяжелых ракет есть своя сфера применения, которая не пересекается с легкими или средними ракетами. И кажущаяся альтернатива, связанная со стыковками на орбите и несколькими запусками легких ракет, - отнюдь не лучше. Во-первых, на все маневры сближения и стыковки тоже нужно топливо. Во-вторых, срок жизни космического аппарата на низкой орбите составляет лишь несколько недель, а то и дней, что заставляет очень сильно усложнять пусковую инфраструктуру - например, сооружая для легких ракет два стартовых стола вместо одного для тяжелой. В-третьих, надежность многопусковой схемы падает практически по экспоненте от числа запусков. «Бремя» многопусковой схемы довлеет даже над тяжелыми ракетами. Скажем, для реализации озвученных планов российского пилотируемого полета к Луне необходимо будет задействовать четырехпусковую (!) схему с использованием четырех ракет «Ангара-А5В». Индекс «А5В» означает криогенную верхнюю ступень, которую еще предстоит разработать: сейчас ракета летает с разгонным блоком на высококипящем топливе. Криогенная вторая ступень, работающая на жидком кислороде и водороде, позволит поднять нагрузку «А5В» на низкой орбите до 34-38 тонн и довести общий вес четырехпускового лунного проекта до 136-152 тонн. В таком варианте на лунной орбите можно иметь сцепку весом 36,2 тонны - не хуже, чем в историческом варианте американского проекта «Аполлон», а в чем-то даже и лучше. Достаточно сказать, что в российском варианте четырехпускового запуска массу посадочного лунного модуля можно иметь равной 18,2 тоннам против 15 тонн в проекте «Аполлон».

Идентичную схему в своих лунных проектах используют китайцы. Пока в КНР только создают сверхтяжелый «Чанчжэн-9», поэтому для отправки первых тайконавтов к Луне Пекин намерен использовать четыре запуска существующего «Чанчжэн-5», практически идентичного по грузоподъемности «Ангаре-А5» в базовой конфигурации. При этом китайцы находятся в чуть лучшей ситуации: полезная нагрузка у китайского «Чанчжэн-5» все же чуть выше, чем у «Ангары». Так, в четырех пусках китайские ракеты могут забросить на низкую околоземную орбиту 100 тонн против 96 тонн у базовой «Ангары-А5». К тому же, Китай уже решил проблему с криогенными блоками: и первая, и вторая ступени «Чанчжэн-5» работают на жидком кислороде и водороде, а на керосине - только стартовые ускорители. А что же США? В настоящее время у НАСА - одновременно «и густо, и пусто». С одной стороны, у американцев есть две действующие тяжелые ракеты - это Falcon Heavy и Delta-IV Heavy. Однако у каждой - свои проблемы. У Delta-IV Heavy это совершенно невероятная стоимость запуска, около 435 миллионов долларов. Неприятность же Falcon Heavy - это, увы, наработка статистики удачных пусков: это детище Илона Маска совершило только три успешных полета. Забавно, что именно Falcon Heavy принадлежит абсолютный рекорд по числу маршевых двигателей - 28 штук, в том числе 27 одновременно работающих при пуске (против, например, пяти двигателей у «Ангары»). Такие «сверхмногодвигательные» схемы ракет-носителей традиционно считаются менее надежными. Поэтому SpaceX или совершит революцию в ракетостроении - или рано или поздно получит неприятную аварию при запуске своей Falcon Heavy. Судя по всему, каждый запуск «Тяжелого Сокола» готовят со всей тщательностью - ведь здесь у Маска, в отличие от его «зажигательных» опытов со Starship, в случае с Falcon Heavy нет права даже на малейшую ошибку.

Ракета? Да это бак из нержавейки!

Кстати, в число конкурентов «Ангары» мы не включили упомянутый Starship Маска. Но почему? Ведь его заявленная грузоподъемность - более 100 тонн с выводом на околоземную орбиту! Все просто: сегодня Starship - это не ракета. В самом деле, да это же большой бак из нержавейки: пока он способен разве что подняться на 10 километров, чтобы затем… разбиться при посадке. Но главной проблемой «хита от Маска» является даже не это. Махину Starship при возвращении с орбиты на первой космической скорости хотят охлаждать... остатками криогенного топлива - метаном и кислородом! Скажем честно: такой концепт вызывает еще больше сомнений, чем три десятка двигателей Falcon Heavy. В активе у «Тяжелого Сокола» - хотя бы три успешных запуска, а вот реальность охлаждения остатками топлива при сходе с орбиты Маск никогда не проверял. Хотя, казалось бы, времени и возможностей у него для этого было множество. Однако вместо отработки посадки макета Starship в погоне за «Ангарой» американец предпочел заниматься всякой ерундой вроде отправки «Теслы» в сторону Марса. Наконец, стоит отдельно сказать о новом проекте США, сверхтяжелой ракете SLS, которая должна в первый раз полететь в 2021 году. С одной стороны, в случае с SLS о неудобстве многопусковой схемы можно забыть: эта ракета в перспективном варианте выводит на околоземную орбиту сразу 100 тонн одним стартом с Земли. Такая высокая грузоподъемность SLS не случайна: фактически это одноразовый вариант «космического челнока». В самом деле, ее разработка основана на двигателях и твердотопливных ускорителях программы «Спейс шаттл», которая завершилась еще в 2011 году. Но такой подход задает еще одно «родимое пятно» SLS - единичный запуск этой «сверхракеты» обойдется США в 1,6 млрд долларов, а в случае серийного заказа ракет SLS у Boeing цену обещают скостить «всего» до 800 млн долларов. Правда, надо еще посмотреть, насколько удачно SLS стартует в первой миссии запуска полезной нагрузки на орбиту Луны, намеченной на 2021 год. Так что «Ангара-А5» у России появилась как раз вовремя. Ей найдется работа на геостационарной орбите и предстоит поучаствовать в новой лунной гонке. Следите за космическими новостями, будет интересно!