Российские космические разработчики, кажется, начали брать пример с Илона Маска. Появились сообщения о возрождении полузабытого проекта отечественной многоразовой ракеты с возвращаемыми на землю ступенями. Сможет ли предлагаемая технология составить реальную конкуренцию американским ракетам?
В России разрабатывается многоразовая, возвращаемая космическая ракета, сообщил глава проектной группы Фонда перспективных исследований (ФПИ) Борис Сатовский.
Новости партнеров
Замгендиректора Авиационного комплекса им. С.В. Ильюшина по управлению проектами Дмитрий Герасимов заявил, что разработчики создали несколько вариантов многоразовой ракеты-носителя. По его словам, после изучения проектов многоразовых ракет-носителей специалисты решили, что для России наиболее интересным является возвращение самолетным способом.
Над проектами работали специалисты Фонда перспективных исследований, Роскосмоса и АО «ЭМЗ им. В.М. Мясищева», входящего в дивизион транспортной авиации ПАО «ОАК». Сейчас аванпроект уже завершен, облик ракеты определен, и в 2022 году планируется провести летные испытания. «Итогом исследований должен стать полнофункциональный демонстратор с ракетным двигателем, который сможет выполнить весь цикл испытаний, начиная со старта и выведения на необходимую высоту, заканчивая возвращением и автоматической посадкой», – отметил Герасимов. В таком случае это будет первая в России ракета подобного типа. По словам Сатовского, «инженерно-конструкторские проработки показали достаточную технологическую готовность к созданию демонстратора».
Речь идет о ракетно-космической системе сверхлегкого класса, которая сможет выводить в космос полезную нагрузку массой до 600 кг, ракету будут запускать с мобильных пусковых комплексов. Ожидается, что на высоте 59–66 км первая ступень отделится и приземлится на «обычную взлетно-посадочную полосу». «В базовой конструкции возвращаемого блока будут применены поворотное прямоугольное крыло большого размаха и классическое хвостовое оперение», – сообщил Сатовский. При возвращении будет задействован «модифицированный серийный турбореактивный двигатель».
Фонд ожидает, что вывод полезной нагрузки станет дешевле в 1,5–2 раза. Планируется, что каждый блок будет рассчитан на 50 полетов без замены маршевых двигателей. Двигатели будут работать на криогенном топливе «жидкий кислород – сжиженный метан».
При разработке новой ракеты был использован технологический задел проекта «Байкал». «Байкал», или же «Байкал-Ангара» – проект многоразового ускорителя (МРУ) первой ступени ракеты-носителя «Ангара». Разработан в ГКНПЦ им. Хруничева совместно с НПО «Молния». Основная идея проекта в том, чтобы выполнивший задачу ракетный ускоритель, отделившись от носителя, автоматически возвращался к месту старта и приземлялся на самолетную взлетно-посадочную полосу как крылатый беспилотный летательный аппарат. Для этого на хвостовом отсеке поставили оперение – киль с рулем, к межбаковому отсеку прикрепили цельноповоротное крыло, а в головной обтекатель установили турбореактивный двигатель, а также снабдили конструкцию шасси.
Идея возврата ракетных блоков и их многоразовости давно будоражила умы инженеров. Многоразовым хотели сделать блок «А» лунного носителя H1, американцы прорабатывали надувное крыло для «Сатурна-5». Наконец, парашюты опускали в Атлантику твердотопливные ускорители «Шаттла», парашютно-ракетная система спасения отработана (но в реальных полетах не испытана) для первой ступени «Энергии». И это не говоря о множестве более мелких проектов, в том числе и очень свежих, таких как ракета «Корона». Единственным исключением стал общеизвестный проект Илона Маска — ему удалось создать и успешно испытать возвращаемые ступени ракеты.
Проект «Байкал» был представлен публике еще 17 лет назад, на авиасалоне МАКС-2001, но тогда не пошел дальше макета. Одной из проблем МРУ является повышение массы по сравнению с универсальным ракетным модулем (17,8 т против 8,5) и снижение грузоподъемности чуть ли не в два раза. И это не единственные сложности.
Новости партнеров
«В схеме, предложенной для «Байкала», нужен дополнительный двигатель. Его нужно разработать, его нет в природе. И его нужно нести с собой. Разработка стоит дорого, весит он много. Плюс крылья еще нужны и специально оборудованный аэродром», – заявил руководитель Института космической политики Иван Моисеев. С одного взгляда на схему можно сказать, что это не будет востребовано, уверен эксперт.
Член-корреспондент Российской академии космонавтики имени Циолковского Андрей Ионин придерживается другого мнения. «Иногда технологии рождаются, но их время еще не пришло», – рассказал он. По этой причине проект «Байкал-Ангара» в свое время и не реализовался. Кроме того, возвращаемые ступени имеют смысл, когда есть большой грузопоток, и благодаря ним можно снизить стоимость пуска. В 2000-е годы большого грузопотока не было, указал он.
Бывший глава Роскосмоса Игорь Комаров, говоря об успехах SpaceX Илона Маска, заявил, что сейчас возвращаемые дают лишь 10-процентную экономию по сравнению с затопляемыми ступенями, но в Роскосмосе видят будущее как раз в возвращаемых ступенях ракет.
Разработка возвращаемых ракет — «это мировой тренд, мода, если хотите», отметил Моисеев. Созданием сверхлегкой ракеты для вывода малых нагрузок занимаются США, Китай, Европа. Однако, «у нас таких малых нагрузок мало. В мире их много, но все они уже расписаны», – подчеркнул эксперт. Так что возникает вопрос — «Сколько это будет стоить и зачем это нужно?» Эксперт напомнил, что «когда мало запусков, это становится сплошным убытком».
За возвращаемыми ступенями стоит экономический смысл, уверен Ионин. Тем не менее он также подчеркнул, что для этого нужен большой грузопоток. Например, Маск предполагал, что большой грузопоток будет, так как он участвует в разработке спутниковой системы Starlink для предоставления доступа к интернету по всему миру. Маск заявляет о планах запуска 10 тыс. спутников. На первом этапе, скорее всего, будет гораздо меньше, однако «в ближайшие годы такой огромный поток запуска появится», – подчеркнул собеседник.
Кроме того, «если сравнить с аналогичной системой SpaceX, то предлагаемая система тяжелее, дороже и менее надежна», – считает Моисеев. Взять за образец «Байкал» и сделать из него на бумаге одну ракету можно. Однако технология с возвращением на крыльях «принципиально хуже» технологии Маска, полагает Моисеев. Он пояснил, что Маск задействовал тот двигатель, который использовался для разгона, то есть обратно он уже действует как посадочный.
Однако у системы посадки на крыльях могут быть даже свои преимущества, считает Ионин. «У каждой технологии есть свои плюсы и минусы. Это все равно, что сравнивать Ferrari с трактором, на трассе лучше первый, а на вспаханном поле – второй», – отметил он.
