Экологичные и мощные: какими преимуществами обладают российские ракеты семейства «ангара»

Цена и перспективы на рынке

В июне этого года в СМИ появились сообщения со ссылкой на разные источники, что стоимость ракеты «Ангара-А5» может составить порядка 7 млрд рублей. Однако, как сообщили в «Роскосмосе», в контракте на поставку ракет для испытаний в Минобороны указана цена менее 5 млрд за единицу. А после переноса производства в Омск стоимость должна снизиться до 4 млрд рублей (около $56 млн).


Для сравнения: цена запуска в 2020 году ракеты аналогичного класса Falcon 9 американской компании SpaceX, согласно опубликованным на её сайте данным, составляет $62 млн. При этом «Ангара-А5» может выводить на низкую околоземную орбиту 24—24,5 т полезной нагрузки, что почти на 2 т больше, чем Falcon 9.

Также по теме «Самый мощный в мире»: какими характеристиками будет обладать новый российский ракетный двигатель РД-171МВ В России началось производство опытных образцов новых ракетных двигателей РД-171МВ, которые считаются самыми мощными в мире….

Как напоминают эксперты, после запуска в серию стоимость «Ангары-А5» должна будет ещё снизиться.

«Серийное производство всегда дешевле, чем единичное или мелкосерийное. Этот же принцип применим к «Ангаре», потому что сейчас в стоимость одного запуска входят все затраты на её разработку», — полагает Эйсмонт.

По словам аналитика, у «Ангары-5» есть шансы закрепиться на мировом рынке космических услуг, хотя сегодня там наблюдается довольно жёсткая конкуренция.

«Все рассчитывают, что «Ангаре-5» удастся выйти на рынок. Если сравнивать с ракетой SpaceX, то наши проекты примерно равны. Ещё один конкурент — это европейский носитель Ariane 5. У него характеристики примерно такие же, как и у «Ангары-5», но масса полезной нагрузки ниже», — отметил Эйсмонт.

«Это даёт прежде всего экономическое преимущество. Мы можем использовать один старт для запуска ракет всех трёх классов. Есть тяжёлый носитель из пяти модулей, есть лёгкая ракета. Все классы ракет, которые нужны, можно закрыть одним этим семейством и одним типом двигателя», — заключил эксперт.

Технические характеристики системы Байкал — Ангара

Характеристики многоразового ускорителя «Байкал»c РН лёгкого класса Значение
Сухая масса 17,8 т
Масса при посадке 18 т
Длина 28,5 м
Высота 8,5 м
Размах поворотного крыла 17,1 м
Радиус возвращаемого полёта 410 км
Крейсерская скорость полёта 490 км/ч
Тип и тяга (зем./пуст.) ракетного двигателя ЖРД РД-191М (1 шт.), 196 тс / 212,6 тс
Допустимое количество полётных использований 10 (с доведением до 25)
Тип и тяга двигателя для возвратного полёта ТРД, максимальная тяга 5 тс
Число Маха при разделении со II ст. 5,64
Крейсерский режим возвратного полёта:
дальность 384 км
скорость 490 км/ч
Посадочная скорость 280 км/ч
Пробег при посадке 1200 м
Характеристики семейства РН «Ангара-В» с использованием МРУ «Байкал» модификации
РН А1-В А3-В А5-В А4-В
Стартовая масса, т 168,9 446 709 700
Число МРУ на первой ступени 1 2 4 4
Компоненты топлива:
первая ступень, масса, т О2 + РГ-1109,7 О2 + РГ-1 О2 + РГ-1 О2 + РГ-1
вторая ступень, масса, т АТ + НДМГ32,2 О2 + РГ-1 О2 + РГ-1 О2 + H2
Масса полезной нагрузки при запуске с космодрома Плесецк:
на низкую орбиту, (Н = 200 км, i = 90°), т 1,9 9,3 18,4 22,0
на геопереходную орбиту, т 1,0 4,4 5,66
на геостационарную орбиту, т 2,5 3,2
Масса топлива для возврата, т 2,9

Стартовая площадка

Стартовый стол построят на космодроме Восточный,придерживаясь принципов, которые были реализованы РН «Энергия» на Байконуре. Он будет представлять собой универсальный комплекс стенд-старт, с которого будут запускаться как РН «Союз-5» среднего класса, так и объединенные в «пакет» блоки ракет, что позволит собирать РН разной грузоподъемности, в том числе и сверхтяжелую ракету.

Под руководством исполнительного директора по обеспечению надежности и качества Роскосмоса А. Лопатина 28 января 2019 года на космодром «Восточный» прибыла рекогносцировочная комиссия по привязке к местности объектов наземной комической инфраструктуры сверхтяжелого ракетного комплекса, транспортно-энегетического модуля для перспективных космических программ и оценки возможности возобновления запусков ракет легкого класса «Старт-1». Пять групп специалистов из состава представителей компаний ракетно-космической сферы отработали предполагаемые места для сооружения объектов наземной инфраструктуры, а также определились с наиболее подходящими местами с учетом мест расположения уже существующих объектов.

При разработке эскизных проектов и формировании Федеральной целевой программы Создание космического ракетного комплекса сверхтяжёлого класса на 2020-2030 годы», формируемом Роскосмосом в строгом соответствии с Указом президента России

На XLIII Королёвских чтениях по космонавтике, которые состоялись 29 января 2019 года, Роскосмос сообщил, что стартовый комплекс для «Енисея» собираются построить в 22 км от г. Циолковский, который находится северо-западнее уже существующего стартового комплекса для ракет «Союз-2».

Первая попытка пуска

Какими бы точными ни были расчеты, и сколь бы успешно не проходили наземные и стендовые испытания, главным доказательством работоспособности любой космической техники служит успешный пуск. Планировалось, что 27 июня 2014 года с космодрома Плесецк стартует «Ангара». Ракета-носитель должна была без выхода на орбиту поднять вторую ступень вместе с макетом, имитирующим полезную нагрузку, по баллистической траектории преодолеть 5,7 тыс. км и упасть в заданном районе Камчатки (полигон Кура). Этого в тот день не произошло. Примерно за полторы минуты до старта автоматизированная система контроля выдала информацию о неисправности топливной системы, выраженной в падении давления в демпфере окислителя. Отсчет предстартового времени был остановлен. Возможно, Президент России и расстроился по причине этого сбоя, но, по всей видимости, был рад тому, что умная система не допустила намного большей беды.

Оценка стоимости запуска

В период летно-конструкторских испытаний (2014 – 2021 гг.)


В общую стоимость пуска ракеты (помимо её изготовления) входят пусковые услуги — транспортировка на космодром, предстартовая подготовка, сам запуск. Около половины затрат от себестоимости РКН приходится на двигатели первой и второй ступеней РД-191. Стоимость пуска в технико-экономическом обосновании проекта Федеральной космической программы на 2016—2025 годы оценивается для ракеты «Ангара» с разгонным блоком «Бриз-М» в сумму почти 800 млн рублей.

Расчётная стоимость доставки 1 кг груза на низкую опорную орбиту с помощью «Ангары-А5» составляет 2400 долларов США, для случая доставки на геопереходную орбиту этот показатель равен 4600. По состоянию на 23 декабря 2014 года, стоимость запуска «Ангары» вдвое превышает стоимость запуска РН «Протон-М» (140 млндолл. против 69—70 млн долл. за запуск «Протон-М»); по другим данным, стоимость запуска тяжёлой «Ангары» на 30—40 % дороже «Протона» (85—90 млн долл. против 65 млн долл. за запуск «Протона-М»). В технико-экономическом обосновании проекта Федеральной космической программы на 2016-2025 годы стоимость изготовления первой “Ангары-А5”, запущенной в конце 2014 года, составила около 4,5 млрд рублей (в ценах того года). Согласно документу, до 2025 года стоимость производства новой ракеты планируется снизить на 1 млрд рублей – до 3,5 млрд, т.е. до 58 млн долларов. 27 февраля 2017 года в опубликованном докладе отдела коммерческих космических перевозок Федерального управления гражданской авиации США была указана ориентировочная стоимость РКН «Ангара-А5», которая равнялась 100 млн долларов. Данная сумма на треть выше стоимости «Протон-М» (65 млн долларов) и на 40 % превышает стоимость Falcon 9 (61,2 млн долларов).

По завершению лётно-конструкторских испытаний в 2021 году, возможно запускать по 6—7 изделий в год, что, по планам, приведёт к удешевлению стоимости ракеты в полтора-два раза. Таким образом, стоимость запуска «Ангары» и «Протона-М» сравняются, а к 2025 году снизится до 55-58 млн долларов. Генеральный конструктор Центра им. Хруничева Александр Медведев заявил, что стоимость выпуска ракеты будет уменьшаться по мере роста объёмов производства: «Сегодня стоимость пуска „Ангары“ примерно на 30—40 % дороже, чем стоимость пуска „Протона“. Но надо иметь в виду, что себестоимость изготовления „Ангары-5“ будет уменьшаться с возрастанием количества изделий. Стоимость запусков тяжёлых ракет-носителей из семейства „Ангара“ к 2025 году будет почти на 20 % ниже, чем у „Протона-М“».

Слова Александра Медведева относительно стоимости запуска “Ангары” в сравнении с “Протоном”:

Слова Игоря Комарова относительно стоимости запуска “Ангары”:

Полет нормальный

Топливо слили, ракету сняли со стартового стола и подвергли тщательной проверке все системы на монтажно-испытательном комплексе. Это заняло больше времени, чем ожидалось, поэтому старт перенесли еще раз. Наконец, он состоялся, произошло это 9 июля. Полет прошел в запланированном штатном режиме. На 43-й секунде 4-й минуты после старта отделилась и упала в Печорское море первая ступень. Вторая ступень запустила двигатель еще через 2 секунды, он работал 8 мин. 11 сек. Сброс головного обтекателя произошел через 10 секунд после отделения первой ступени. В общем, все шло четко по заданной циклограмме. Весь полет до Камчатки занял 21 минуту.

Основные сведения

«Байкал» спроектирован в ОАО «НПО „Молния“» по заказу ГКНПЦ им. М. В. Хруничева

Олег Соколов, представитель центра имени Хруничева подчеркнул, что Байкал пользовался на авиакосмическом салоне «МАКС-2001» большим вниманием зарубежных специалистов:

Он оснащён уникальной автоматической системой управления, обеспечивающей сопровождение полёта на всех этапах с момента старта в составе РН до посадки на аэродром, входящий в состав космодрома Плесецк. Первый вариант такой системы управления был отработан на орбитальном корабле «Буран». Несмотря на высокую скорость входа аппарата в атмосферу, отсутствует традиционное теплозащитное покрытие, что существенно снижает затраты на его эксплуатацию. Имеет минимальную стоимость изготовления и эксплуатации. Традиционная самолётная аэродинамическая схема многоразового ускорителя «Байкал» была признана наиболее эффективной по сумме показателей. При его проектировании максимально учитывался опыт разработки многоразовых авиационно-космических систем «Буран» и Многоцелевой авиационно-космической системы (МАКС).

Будущее «Ангары»

На настоящий момент пусков было два, и оба прошли успешно. Во время второго на геостационарную орбиту был выведен двухтонный макет, который затем подлежал затоплению в океане. В обоих случаях модификация применялась самая легкая, необходимости доставки в околоземное пространство 35 тонн пока нет, хотя характеристики ракеты «Ангара» А-7 позволяют это сделать.

Вполне возможно, что после преодоления мирового экономического кризиса международное сотрудничество в космосе выйдет на новый виток развития, появятся новые МКС, или возникнет идея межпланетных полетов. В последнем случае самый мощный носитель станет тем транспортом, который доставит на орбиту огромный звездолет по частям для сборки.

А пока ведутся работы по сертификации «Ангары» для пилотируемых стартов.

Технико-экономическое обоснование проекта

Во время разработки эскиза КРК СТК должна быть создана калькуляция сметной стоимости создания КРК СТК и его изделий, в том числе оценки трудоемкости изготовления изделий комплекса, технологическое обеспечение экспериментальную отработку и подготовку производства. При этом обоснование технико-экономических показателей разработки УСК и ТК прописывается в ценах 2018 года и будет соответствовать ГОСТ В 20.39.106-83. В технико-экономическом обосновании на этапе ЭП должны быть определены и обоснованы такие предварительные технико-экономические показатели:

  • Стоимость процесса строительства объектов, средств контроля, измерений, регистрации и прочей инфраструктуры, которая обеспечивает осуществление запусков с космодроа, включая вариант размещения производства таких габаритных элементов конструкции РБ РКН СТК и PH СТК  на космодроме «Восточный».
  • Стоимость разработки УСК и ТК РКН, ТК PH, ТК РБ РКН СТК, ТК МБ, входящих в состав универсального технического комплекса.
  • Сложность технического обслуживания РКН на УКС, РКН и ее составных частей на ТК во время эксплуатации.
  • Среднегодовая цена эксплуатации УСК и ТК с учетом климатической зоны, в которой находится космодром «Восточный».
  • Расходы на монтаж, пуско-наладочные работы, а также испытания оборудования на ТК и УСК.
  • Проект калькуляции стоимости ТК и УСК.
  • Сравнительные тактико-экономические характеристики КРК СТК по сравнению с создаваемыми зарубежными комплексами такого же типа.

История создания

Ракета получила свое название еще в конце 2018 года, и до этого ее именовали как «РН СТК», а именно ракета-носитель сверхтяжолого класса или «Сверхтяжелая ракета-носитель».


Предприятия Роскосмоса, принимающие участие в разработке:

  • Головной разработчик сверхтяжелого РН и головной разработчик ракетного комплекса РН – РКК «Энергия».
  • Соисполнитель работ по разработке сверхтяжелого носителя, а также его ракетного комплекса – РКЦ «Прогресс» вместе с РКК «Энергия».
  • Разработчик третьей ступени – Центр имени Хруничева.
  • Разработчик керосиновых двигателей 1 ступени РД-171МВ – НПО «Энергомаш».
  • Разработчик водородных двигателей 3 ступени РД-0150 и керосиновых двигателей 2 ступени РД-0124МС – КБХА.
  • Разработчик двигателей 2 ступени РД-0124МС – Воронежский механический завод.
  • Разработчик системы телеметрии, которая обеспечивает мониторинг показателей пусков – «Холдинг «Российские космические системы».
  • Технологическое сопровождение разработки изделия: создание проекта завода сборки центрального блока носителя, разработка директивной технологии производства центрального блока, участие в подготовке предложений по основным применяемым технологиям и в анализе будущей кооперации производства – ФГУП НПО «Техномаш».
  • Обеспечение контроля за проектированием РН – ЦНИИмаш.
  • Разработчик наземной инфраструктуры – ЦЭНКИ вместе с РКК «Энергия.
  • Головной экономический научно-исследовательский институт ракетно-комической промышленности РФ – ФГУП Организация «Агат».
  • Создание специализированного программного обеспечения для моделирования огневых испытаний двигателей – НИЦ РКП (научно-испытательный центр ракетно-комической промышленности).
  • Создание систем управления – НПО автоматики им. Академика Н.А. Семихатова.
  • Отработка проблем аэродинамики, тепла, а также динамики полета РН – ЦАГИ.

Ведомства, не относящиеся к структуре Роскомоса:

  • Разработка суперкомпьютера (гибридная кластерная вычислительная система ГКВС-25, имеющая общую производительность в 85 терафлопс) для осуществления виртуального моделирования огневых испытаний двигателей – Российский федеральный ядерный центр.
  • Контроль за качеством, ходом выполнения и техническая приемка результатов ОКР «Разработка эскизного проекта космического РК сверхтяжелого класса — Военное представительства Минобороны РФ.

Испытания

Модификация для Южной Кореи

В период с 2004 по 2013 год производились совместные работы по южнокорейскому носителю Наро-1 (KSLV-1) в первой ступени которого применялись наработки по «Ангаре». Заказчиком проекта с южнокорейской стороны был KARI (Корейский институт аэрокосмических исследований). С российской стороны принимали участие ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, Конструкторское бюро транспортного машиностроения и НПО «Энергомаш». Всего было выполнено 3 запуска: в 2009, 2010 и 2013 годах, причем два первые были неудачными (не по причине российских двигателей). В результате, в 2016 году Корея подписала контакт на поставку РН «Ангара».

Ангара – 1.2 ПП

Изначально первый пуск ракеты-носителя «Ангара» запланировали на 2005 год с космодрома «Плесецк». Однако он неоднократно переносился: на 2011, 2012, 2013  и 2014 год.

«Сухой прогон» испытательного пуска РН произошел 26 июня 2014 года.

Пуск РН «Ангара-1.2.ПП» легкого класса с космодромов «Плесецк» осуществили летом 2014 года. Пуск произошел успешно, ракета-носитель пролетел по баллистической траектории до района полигона Кура (Камчатка).

Характеристики РКН «Ангара – 1.2.ПП

Основные характеристики РКН «Ангара — 1.2ПП»

Стартовая масса РКН


171 т

Масса габаритно-массового макета ПН

1,43 т

Число ступеней

2

Время полёта РКН

21,28 мин

Основные задачи запуска ракеты-носителя «Ангара-1.2ПП»:

  1. Проверка работы составляющих космического ракетного комплекса «Ангара» на этапе подготовки и при осуществлении пуска.
  2. Отработка эксплуатационной документации.
  3. Отработка бортовых систем РН «Ангара».

Пуск был запланирован на 27 июня 2014 года и за 1 минуту 30 секунд до «Контакта подъема» (КП) был отменен, так как автоматизированная система управления пуском дала команду «Нет готовности двигательной установки (ДУ) к пуску из-за падения давления в шаробаллоне (ШБ) наддува демпфера окислителя первой ступени, по причине негерметичности в магистрали подачи гелия к демпферу окислителя. За 1 мин 19 с до КП обратный отсчет автоматически останавливался.

На 28 июня было сказано о переносе запуска на сутки, а в последующем пуск тоже перенесли. За пуском наблюдал в прямом эфире президент России Владимир Путин, который была поставлена задача в скором времени разобраться в причинах их устранить. Госкомиссия решила снять «Ангару 1.2.ПП» со стартового стола и отправить в монтажно-испытательный комплекс (МИК) для обнаружения и устранения причин отмены, а также проведения дополнительных проверок.

После того как причины были выявлены и устранены, государственная комиссия назначила новую дату пуска ракеты-носителя «Ангара – 1.2.ПП». Пуск запланировали на 9 июля 2014 года. Подготовка ракеты-носителя прошла в штатном режиме и в 16:00 по Москве с 35 площадки в/ч 13973 («Плесецк») успешно прошел первый испытательный пуск ракеты-носителя «Ангара-1.2ПП).

Полет РКН осуществлялся согласно утвержденной циклограмме по баллистической траектории над Россией. В соответствии с циклограммой полета через 3 мин 42 с после отрыва от стартового стола 1 ступень с двигателем РД-191 отделился от ракеты-носителя и упала в акватории Печорского моря. Через 2 с после отделения 1 ступени без всяких технических накладок был включен двигатель 2 ступени РД-0124А. Через 3 мин 52 с был сброшен головной обтекатель, который в последствие упал в заданный район южной части Баренцева моря. Через 8 мин 11 с после старта произошло штатное выключение двигательной установки 2 ступени. Через 21 мин неотделяемый габаритно-массовый макет полезной нагрузки с 2 ступенью ракеты попал в заданный район полигона Кура на п-ове Камчатка на расстоянии 57000 км от точки старта.


С этим читают