Испытание Восточным

Ранее, в 2014, 2020 и 2021 годах, тяжелые версии «Ангары» по заказу Минобороны РФ в тестовом режиме запускали с космодрома Плесецк, и они тоже отработали нормально.

Сейчас уже испытывали не столько ракету, сколько две ключевые, абсолютно новые системы. Первая — специально построенный на Восточном для запусков «Ангары» стартовый комплекс «Амур», который включает в себя пусковой стол, откуда ракеты начинают набирать скорость и высоту, и сопутствующую инфраструктуру, отвечающую за проверку, заправку, подготовку и запуск космических аппаратов. Все эти сооружения отличаются от аналогичных построек на Байконуре, откуда летают «Протоны», главным образом тем, что они построены с использованием современных технологий и материалов, новейших цифровых систем управления и элементной базы последнего поколения.

Вторая система, которую проверяли в полете, — разгонный блок (РБ) «Орион»: своеобразный локомотив, похожий на верхнюю ступень ракеты, но с более сложным устройством. За счет включения двигателя он может регулировать высоту и наклонение орбиты и, как правило, используется для доставки спутников по заданным координатам на разную высоту (в частности, «Ориону» доступен огромный диапазон высот — от 370 км, где находится низшая точка траектории МКС, до геостационарной орбиты на высоте 35 700 км от экватора. Для сравнения: дельта спутников Илона Маска — всего 550‒1500 км).

Сейчас в «Протонах» используют РБ «Бриз М» — не очень удачный продукт ракетостроения 1990-х годов. Из-за плотной компоновки многие его узлы и детали работают на пределе своих технических возможностей.

Идея его замены назревала давно: еще в 2014 году РКК «Энергия» получила заказ на проект нового РБ «Персей», адаптированного под строящиеся ракеты. Но все предыдущие носители серии «Ангара», как тяжелые, так и легкие, летали именно с «Бризом-М», а единственный пуск «Ангары А 5» с «Персеем» завершился нештатной ситуацией: успешно отделившись от ракеты, разгонный блок сошел с орбиты вместе со спутником и неконтролируемо упал в Тихий океан. Дальнейшая судьба проекта РБ «Персей» неизвестна.

С космодрома Восточный тяжелая «Ангара» взлетела уже с «Орионом». О завершении работ по его изготовлению «Роскосмос» сообщал относительно недавно — в декабре 2023 года; большой презентации этого разгонного блока не было. Согласно разрозненным сведениям из релизов космических предприятий, в новом «разгоннике» использован маршевый двигатель с улучшенными характеристиками, изменилась пневмогидросистема и топливные баки, что повысило его мощность и тягу, а в качестве топлива используется экологичная пара «жидкий кислород — керосин».

В свой тестовый полет РБ «Орион» вывел на низкую околоземную орбиту первый в мире рекламный спутник «Гагаринец», разработанный российской компанией Avant Space. Он станет первым космическим аппаратом в составе группировки «Созвездие», которая будет состоять из нескольких десятков таких спутников и, перемещаясь по орбите на высоте 600‒800 км над Землей, проецировать логотипы на ночном небе. Похожий проект есть в разработке американского SpaceX.

Козырь — двигатель

Но вернемся на Землю, к нашей «Ангаре». Подготовка к старту ракеты с Восточного была тревожной. Автоматика дважды за считаные минуты до запланированного пуска отменяла команду на взлет. Девятого апреля был выявлен сбой системы наддува бака окислителя центрального блока, который устранили в течение суток. Десятого апреля обнаружились погрешности в системе контроля запуска двигателя, с которыми также разбирались 24 часа.

«Мы прожили тяжелые три дня, — заявил после удачного старта глава “Роскосмоса” Юрий Борисов. — Это не телевизионное шоу и не запуск праздничного фейерверка. Это рутинная тяжелая работа. Мы приступили к началу летно-конструкторским испытаниям, которые предназначены для того, чтобы выявить все недочеты, все нюансы и обеспечить надежность в будущем при серийных запусках “Ангары”. Это всего-навсего четвертый пуск тяжелой “Ангары” за десять лет. Ракета еще не брала нужного уровня готовности».

В российском сегменте «Ангара А5» является прямым конкурентом «Протона», который в 2026 году будет окончательно снят с производства. Ее грузоподъемность — 24,5 тонны, тогда как у «Протона» — 23 тонны. Но основную «добавленную стоимость» в сравнении с «Протоном» новому тяжеловесу создает не мощность, а топливо — пара «жидкий кислород — керосин», которая практически не оказывает вредного воздействия на биосистемы, тогда как «Протон» заправляют высокотоксичным диметилгидразином (кодовое название гептил).

На мировом уровне ракет тяжелого класса не так много. Козырь «Ангары А5» — разработанный НПО «Энергомаш» двигатель РД-191, потомок легендарного РД-170, спроектированного для проекта «Энергия — Буран». За счет уникальных технических решений он имеет высокий удельный импульс — 311,5, это показатель, характеризующий эффективность мотора в совокупности с используемым топливом. Это преимущество конвертируется в большую мощность готового изделия: к примеру, тяжелая ракета Илона Маска Falcon 9 FT, работая на том же «кислороде — керосине», тянет на две тонны меньше «Ангары А5» — всего 22,5 тонны. А европейская Arian 5, которую заправляют даже более эффективной парой «кислород — водород», проигрывает по грузоподъемности нашей ракете 4,5 тонны. Еще один американский тяжеловес — запущенный в эксплуатацию в 2024 году и уже слетавший к Луне Vulcan Centaur — за счет использования горючего нового поколения, энергетически самого емкого на сегодня «кислорода — метана» — способен поднять нагрузку в 27,2 тонны, пока это рекорд среди ракет тяжелого класса.

В России также идут эксперименты с более прогрессивным топливом. В науке появляется все больше работ об эффективности и простоте коктейля «кислород — метан» в качестве заправки для ракет. На практике в очередной модификации «Ангары» — «Ангара А5В», запуск которой запланирован на 2027 год, — предусмотрен частичный переход на «кислород — водород», что позволит увеличить грузоподъемность носителя сразу до 37,5 тонны.

Немного истории

Сейчас очевидно, что «Ангара» станет основной российской ракетой легкого и тяжелого классов на ближайшие десятилетия. По словам Юрия Борисова, «с ней предстоит много работать, чтобы обеспечить ее надежность, а в 2028 году с ее помощью в космос будет запущен пилотируемый корабль». Однако этому проекту далеко не всегда доверяли и оказывали поддержку. Семейство ракет «Ангара» — один из наших многочисленных космических долгостроев, «гадкий утенок» и enfant terrible отрасли, которому неоднократно меняли концепты и замораживали финансирование.

Впервые о необходимости его создания заговорили в 1992 году, когда стало понятно, что отношения с бывшими советскими республиками, на которые были завязаны российские полеты в космос, могут не пройти проверку на прочность. На вчера еще советском космодроме Байконур, который отошел независимому Казахстану, бунтовали солдаты; на Украине, где располагались десятки предприятий ракетно-космической отрасли СССР, начались первые конфликты вокруг Черноморского флота РФ и массированное навязывание националистической повестки. Пуски «Протонов» и «Союзов» становились все более уязвимыми перед внешними факторами. Гарантировать продолжение космических программ, в том числе по линии Минобороны РФ, могла только отечественная ракета, взлетающая с российских космодромов.

Конкурс на ее строительство был жестким — с десятком сильных проектов от ключевых предприятий отрасли. В финале встретились РКК «Энергия», предложившая кислородно-керосиновую ракету «Энергия-3» с двигателями, которые создавались для лунной ракеты Н-1; и ГКНПЦ им. М. В. Хруничева с проектом «Ангара-2», напоминавшем модифицированную ракету «Зенит», которая после распада СССР оказалась «разорванной» между двумя странами (70%, включая двигатели, делала Россия, остальное — Украина) и буквально боролась за выживание.

Победителя выбрали по чисто рациональным причинам: предлагаемая «Ангара» с минимальными доработками устанавливалась на стартовый стол в Плесецке, который к тому времени почти построили для «Зенита» (стартовый комплекс обычно потребляет до 40% инвестиций). В 1995 году на высшем уровне был утвержден проект линейки ракет «Ангара», состоящей из носителей легкого, среднего и тяжелого классов.

Однако вскоре планы поменяли. От идеи создания трех ракет в серии было решено отказаться; обновленный концепт предполагал строительство универсальных ракетных модулей (УРМ), которые соединялись бы по принципу конструктора, повышая класс носителя от легкого до сверхтяжелого. Каждый УРМ, по замыслу разработчиков, представляет собой законченную конструкцию, состоящую из баков окислителя и горючего, соединенных проставкой, и двигательного отсека (позже этот модульный принцип в ракете Delta IV реализует корпорация Boeing). Этот невероятный в обычное время маневр с переигровкой одобренного проекта объяснялся тем, что государство тогда фактически устранилось от решения вопросов космической отрасли.

Дальше последовали и другие трансформации, которые, впрочем, уже не нашли воплощения в итоговой конструкции: версия установки дополнительных твердотопливных ускорителей, которые повысили бы грузоподъемность ракеты на 100‒200 кг; добавление ступени, работающей на природном газе и жидком кислороде, и другие. Доходило до того, что параллельно в рабочем обороте было несколько комплектов конструкторской документации по вариантам ракет, которые вступали в противоречие друг с другом. Постоянным было только хроническое недофинансирование. В какое-то время инвестором семейства ракет «Ангара» даже стала американская корпорация Lockheed Martin, вложившая в проект 68 млн долларов. А импульс продолжению работ дало начавшееся крайне неудачно сотрудничество с Южной Кореей в создании двухступенчатой ракеты-носителя легкого класса KSLV-1, первой ступенью которой стал штатный модуль проектируемой «Ангары» УРМ-1. Успешному запуску корейской ракеты в 2013 году предшествовали две аварии, но результат того стоил: Республика Корея благодаря «Ангаре» стала космической державой, а разработчики нашей ракеты получили аргумент в пользу развития своего проекта.