Дата: 14 декабря 2020 (2020-12-14)
От: Boris Paleev
Тема: Испытания <Ангары-А5> прокладывают России дорогу на Луну
Hello All!
https://vz.ru/society/2020/12/14/1075699.html
Испытания "Ангары-А5" прокладывают России дорогу на Луну
14 декабря 2020, 18:50
Текст: Алексей Анпилогов
Второй запуск тяжелой ракеты "Ангара-А5" с космодрома Плесецк, осуществленный
14 декабря, стал событием в космической жизни России. "Она летает, черт
возьми!!!" - эмоционально прокомментировал пуск "Ангары" в своем Twitter глава
Роскосмоса Дмитрий Рогозин. Почему же, казалось бы, рядовой запуск "Ангары"
вызвал столь бурную реакцию?
Ситуацию с тяжелыми ракетами во всем мире можно описать емкой, но честной
фразой: "с ними сложно и дорого, но без них - вообще никак". Связано это с тем,
что наблюдающийся вот уже практически второе десятилетие бум с миниатюризацией
околоземных спутников самого различного назначения, который вызвал ровно такой
же ажиотаж в вопросе создания и запусков легких и сверхлегких ракет, никак не
коснулся двух других сфер космической деятельности человечества. А именно -
геостационарной орбиты и дальнего космоса.
Тяжелая и мощная
Для присутствия на стационарной орбите и в дальнем космосе необходимы
достаточно тяжелые аппараты. Ведь эти спутники и исследовательские станции
работают на протяжении долгого периода времени, и обычно их полезная масса и
объем расписаны буквально "по граммам и сантиметрам". Каждый их компонент
уникален и рассчитан на многолетнюю работу.
Такой бережный подход связан еще с одной особенностью. Для вывода аппаратов на
геостационарную орбиту или на траектории полета к Луне и другим планетам
Солнечной системы необходимы тяжелые разгонные блоки, снабженные значительным
запасом топлива для разгона или маневра. Как следствие, на сам аппарат может
приходиться лишь 25-50% от веса полезной нагрузки, а оставшуюся половину, а то
и три четверти груза ракеты занимает разгонный блок и его топливо.
Отсюда проистекает простой факт: для обеспечения постоянного присутствия на
геостационарной орбите и для освоения дальнего космоса нужны тяжелые ракеты.
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 два стартовых стола вместо одного. Hу и,
наконец, в-третьих, надежность многопусковой схемы падает практически по
экспоненте от числа запусков.
Как следствие, все космические державы для этих задач используют тяжелые и
сверхтяжелые ракеты. У США это уже летающие Falcon-9 и Delta-IV Heavy и
ожидаемый первым запуском 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".
А вот у России после 2025 года складывалась совершенно неприемлемая ситуация.
Главной российской тяжелой ракетой продолжал оставаться разработанный еще в
1960-е годы носитель "Протон", который за это время подвергался неоднократной
модернизации. Однако все модернизации не могли устранить главного недостатка
"Протона" - его токсичной топливной пары, несимметричного диметилгидразина и
азотного тетраоксида (HДМГ + АТ). Это топливо сильно ограничивало сферу
применения "Протона", а некоторые пуски, в частности пилотируемые, делало
просто невозможными.
Как итог, в декабре 2019 года было принято решение о прекращении производства
двигателей для первой ступени "Протонов", в результате чего Россия могла бы
лишь использовать существующий задел на 13 запусков в период до 2025 года.
После чего в распоряжении нашей страны просто не было новой тяжелой ракеты на
замену "Протону".
Из этого становится понятной и эмоциональная реакция Рогозина. Действительно,
черт побери, хорошо, что она полетела!
Даже "Ангары" будет мало
Конечно, стоит пожелать, чтобы и оставшиеся запуски тяжелой "Ангары-А5" прошли
без сучка без задоринки. Летные испытания ракеты, которые включают шесть
пусков, по плану должны завершиться в 2021-2022 годах - так что в последующие
два года нам предстоит еще четыре раза увидеть испытательный запуск
"Ангары-А5".
Кроме Плесецка, новой "Ангаре" еще предстоит освоить космодром Восточный. Дело
в том, что Плесецк хорош для запусков спутников на полярные орбиты - в высоких
широтах не приходится бороться с паразитным в этом случае вращением Земли. А
вот для запусков на геостационарную орбиту, которая лежит в экваториальной
плоскости нашей планеты, вращение Земли, наоборот, помогает, так что в этом
случае лучше иметь космодром как можно южнее и ближе к экватору. Поэтому-то и
сооружается второй стартовый стол для "Ангары-А5", уже на Восточном.
Кроме этого, Роскосмос еще должен будет адаптировать для "Ангары" новый
разрабатываемый сегодня космический корабль "Орел". Эти работы планируют
завершить к апрелю 2021 года, после чего можно будет говорить о возможности
возврата к пилотируемым полетам к Луне. Ведь главной функцией "Орла" должна
стать именно лунная программа, хотя этот корабль сможет осуществлять и миссии
снабжения МКС, сегодня возложенные на "Союзы", стартующие на одноименных
ракетах среднего класса. Первый испытательный запуск "Орла" на "Ангаре-А5"
ожидается в конце 2023 года, уже с нового стартового стола на космодроме
Восточный. Hа 2024 год в случае успеха запланирован беспилотный, в 2025 году -
пилотируемый полет "Орла" к МКС.
Однако ситуация с новой лунной пилотируемой программой у России выглядит уже не
столь радужно и однозначно. Возможностей "Ангары-А5" в стартовавшем 14 декабря
варианте для этих целей все-таки недостаточно. Фактически российские наметки по
лунному проекту страдают от тех же ограничений, что и опубликованная
перспективная китайская лунная программа, а именно - от отсутствия сверхтяжелой
ракеты, по размеру сопоставимой с американским "сверхтяжем" SLS, с которой
можно было бы разом решить массу проблем в освоении дальнего космоса.
Пока что озвученная схема российского пилотируемого полета к Луне - это
четырехпусковая схема с использованием четырех ракет "Ангара-А5В" с криогенным
разгонным блоком и с двумя рандеву на околоземной и одним рандеву на
окололунной орбите.
То есть, смотрим выше в тексте все, что было сказано касательно схем со
стыковками - это напряженно по инфраструктуре, необходимо два стартовых стола
на Восточном, недостаточно надежно, с потерями топлива на околоземные маневры.
Кроме того, криогенного блока на "Ангару-А5" пока что нет, его еще надо
разработать и испытать.
Аналогичная схема для своей пилотируемой миссии к Луне была продекларирована и
китайцами, которые пока что только создают сверхтяжелый "Чанчжэн-9" и намерены
использовать четыре запуска "Чанчжэн-5" для возможного полета тайконавтов к
Луне. Однако проблема "Ангары" в базовом варианте состоит еще и в том, что ее
грузоподъемность хоть и ненамного, но ниже, чем у китайского "Чанчжэн-5". При
четырех пусках обычной "Ангары-5" на низкую орбиту можно вывести лишь 96 тонн
груза против 100 тонн у четырех запусков китайского "Чанчжэн-5". Hу а
американцам с их SLS вообще беспокоиться не о чем - их ракета в перспективном
варианте выводит сразу 100 тонн одним пуском. Теперь осталось лишь посмотреть,
насколько удачно она первый раз стартует в 2021 году.
В силу вышесказанного в существующем российском проекте запуска "Орла" к Луне с
помощью "Ангары" делается упор на криогенную вторую ступень, которая позволит
поднять нагрузку на низкой орбите до 34-38 тонн и довести общий вес
четырехпускового проекта до 136-152 тонн.
В таком варианте на лунной орбите можно иметь сцепку весом в 36,2 тонны - не
хуже, чем в историческом варианте американского проекта "Аполлон", а в чем-то
даже и лучше: в российском варианте четырехпускового запуска массу посадочного
лунного модуля можно иметь 18,2 тонны против 15 тонн в проекте "Аполлон".
Впрочем, если мы оставим за скобками амбиции о пилотируемых миссиях к Луне,
даже стартовавшая 14 декабря "Ангара-А5" закрывает очень опасную "дыру"
отсутствия у России тяжелого носителя после 2025 года. Ее существующая
грузоподъемность в 24,5 тонны на низкой околоземной орбите вполне достаточна,
чтобы выводить любые спутники на геостационарную орбиту и автоматические
станции на траектории полета к Луне и другим небесным телам Солнечной системы.
Так что, еще раз: "Она полетела!" И это есть хорошо.
Best regards, Boris
сайт служит астрономическому сообществу с 2005 года
