Som ni vet godkändes huvuddokumentet som definierar statens intressen, Rysslands huvudmål, prioriteringar och uppgifter inom forskning, utforskning och användning av yttre rymden, av Ryska federationens president Vladimir Putin i april 2013 "Grunderna i Ryska federationens statspolitik inom rymdverksamhet för tiden fram till 2030 och framåt".
I enlighet med detta dokument är de viktigaste prioriteringarna att säkerställa Rysslands garanterade tillgång till rymden från dess territorium med utveckling och användning av rymdteknik, teknik, verk och tjänster i intressen för den socioekonomiska sfären och landets försvar, liksom som statens säkerhet; skapandet av rymdtillgångar i vetenskapens intresse; aktiviteter relaterade till genomförandet av bemannade flygningar, inklusive skapandet av en vetenskaplig och teknisk grund för genomförandet av bemannade flygningar till planeter och andra organ i solsystemet inom ramen för internationellt samarbete.
Genomförandet av dessa mål säkerställs genom användning och utveckling av befintlig vetenskaplig, teknisk och produktionspotential för skapande av lovande uppskjutningsfordon, interorbitala bogserbåtar, mål- och servicesystem för automatiska rymdfarkoster (SC), ny generation bemannade rymdfarkoster, infrastrukturelement för aktiviteter inom rymden och genombrottsteknik. för att lösa målproblem och produktionsteknik.
Resultatet blir bevarandet av Rysslands status som en av de ledande rymdmakterna, bekräftelse av självförsörjning för att stödja sin egen rymdverksamhet över hela spektrumet av uppgifter som kräver skapandet av en orbitalkonstellation av rymdfarkoster baserade på en ekonomiskt effektiv flotta av ryska startbilar.
Behovet av att bibehålla en stabil position och konkurrenskraft på lanseringstjänstmarknaden är ett incitament för att förbättra de tekniska och ekonomiska indikatorerna för flygplan, främst för att öka deras energikapacitet.
Alla dessa faktorer manifesterades tydligast i exemplet på den mest ekonomiskt framgångsrika produkten från den ryska kosmonautiken - tungklanseringsfordonet "Proton". Det var lanseringen av Proton -raketen till den internationella marknaden för lanseringstjänster och dess ständiga modernisering som gjorde det möjligt för GKNPT: erna. MV Khrunichev att överleva på 90 -talet och "nolla" och upprätthålla industriellt samarbete, säkerställa underhållet av den ryska orbital -rymdfarkosten och deltagande i internationella projekt.
Nyttolast på tävlingsskalor
För att avgöra vilket SV som ska utvecklas i FKP-2025 måste man förstå att lanseringsfordonets energikapacitet bestäms av massan av nyttolasten som sjösätts i arbetsbanan. Ofta, även om det inte är helt korrekt, används vid bedömning av LV -energin används en låg jordbana med en höjd av 200 kilometer och en lutning lika med startpunktens latitud. För drift av rymdfarkosten används denna bana inte som fungerande, eftersom rymdskeppens existenstid på den inte överstiger en vecka på grund av atmosfärens retardation. Bland de olika rymdfarkoster är den dyraste och resurskrävande marknaden för telekommunikationsfartyg som arbetar i geostationär bana.
Det finns två funktioner i kommersiella lanseringar av telekommunikations rymdfarkoster. Massan av kommersiella rymdfarkoster växer snabbare än de som lanserades under federala program. Men som du kan se på grafen är till och med massan av kommersiella rymdfarkoster långt ifrån obegränsad och för deras lansering krävs inte en super-tung klass LV (STK LV) av SLS-typen alls.
Det finns också skillnader i den ballistiska utformningen av kommersiella lanseringar. Det hände så att utländska rymdfarkoster, till skillnad från inhemska, inte omedelbart sätts in i en geostationär bana, utan i en mellanliggande hög-apogee "standard geo-transferbana". Rymdfarkosten, separerad från LV på den, efter en ballistisk paus på cirka fem timmar vid banans apogee, med hjälp av sitt eget framdrivningssystem, utarbetar en impuls som säkerställer bildandet av en geostationär bana. Med hänsyn till bränsleförbrukningen bör massan av nyttolast som släpps ut i den mellanliggande geosynkrona överföringsbanan vara cirka 1,6 gånger större än i arbetsbanan, det vill säga den geostationära.
Men låt oss återvända till Proton - bara behovet av att bibehålla konkurrenskraften på marknaden för lanseringstjänster har blivit anledningen till att genomföra fyra stadier av moderniseringen på bekostnad av medel från kommersiella lanseringar av Proton LV - från den första versionen av Proton -K till Proton-M och utveckling för Proton-lanseringsfordonet i det nya Upper Stage (RB) Briz-M, vilket gjorde det möjligt att öka massan av nyttolasten som levererades till den geostationära omloppsbanan från 2, 6 till 3,5 ton och till geostationären överföringsbana - från 4,5 till 6, 3 ton. Men oavsett hur bra transportören Proton är, görs dess lanseringar inte från Rysslands territorium. Det finns också problem med tillförsel av bränsle till Proton, en mycket giftig heptyl som används på militära missiler och som tillhör ämnena i den första, högsta faroklassen.
Landets ledarskap har satt branschen i uppgift att garantera garanterad tillgång till rymden från dess territorium - rymdskeppsskjutningar bör utföras av raketer som utvecklats och tillverkats i Ryssland. Dessutom är det nödvändigt att förbättra miljösäkerheten vid sjösättningar genom att eliminera användningen av giftigt bränsle.
Dessa uppgifter bör lösas av programmet för skapandet av ett tungt lanseringsfordon "Angara", som kommer att garantera en garanterad lansering av telekommunikation och meteorologiska rymdfarkoster och rymdfarkoster i geostationär bana, vilket garanterar statens försvar och säkerhet.
Tyvärr skapades lanseringsfordonet "Angara" ganska länge. Dekretet från Ryska federationens regering om utvecklingen av ett projekt av ett rymdraketkomplex (SRS) av en tung klass antogs baserat på resultaten av en tävling som hölls 22 år före den första lanseringen av LV. Verklig finansiering för programmet började efter 2005. Det gjorde det möjligt att genomföra två framgångsrika testlanseringar under 2014 och att schemalägga lanseringar av LV med mål nyttolast från 2016. När den lanserades från Plesetsk-kosmodromen kommer Angara-A5-lanseringsfordonets energiska kapacitet med en kryogen RB KVTK att säkerställa lanseringen av en nyttolast som väger 4,5 ton i en geostationär bana och 7,5 ton till en standard geostationär bana (vid användning av Briz -M RB - 2, 9 respektive 5, 4 ton).
När Angara-rymdfarkosten är utplacerad vid Vostochny-kosmodromen kommer Angara-A5-uppskjutningsfordonets energiska kapacitet med en syre-väte-RB i KBTK att säkerställa lanseringen av en nyttolast som väger upp till fem ton i en geostationär bana och upp till åtta ton i en geostationär bana. Denna energireserv är tillräcklig inom en snar framtid för att skjuta upp rymdfarkoster under federala program, men tillåter inte att tävla om att skjuta upp rymdfarkoster i den övre prisklassen med nya utländska tunga lanseringsfordon med ökad nyttolast-Delta-IVH, Ariane-5ECA och Atlas -5. I synnerhet sjösätter Atlas-5-uppskjutningsfordonet i 500-serien upp till 8, 7 ton i geo-transferbana och det kraftfullaste av skjutfordonen som används för att skjuta upp det amerikanska försvarsdepartementets rymdfarkoster (Delta-IVH) ger lansering av en nyttolast med en massa på upp till 13 i geoöverföringsbanan. 1 ton.
Efter en omfattande analys av prioriteringar och krav för markfordonens energikapacitet, liksom läget för marknaden för rymdtjänster, fastställde Roskosmos STC att för att lösa problem i yttre rymden, inklusive att lansera lovande rymdfarkoster med en massa på minst sju ton i en geostationär omloppsbana och 12 ton i en geostationär bana, Ett skjutfordon som kan placera minst 35 ton nyttolast i jordbana.
Ett sådant lanseringsfordon-"Angara-A5V" kan skapas genom att ersätta syre-fotogen tredje etappen i "Angara-A5" lanseringsfordon med syre-väte-scenen i en ny design."Angara-A5V" lanseringsfordon är maximalt förenat med det skapade "Angara-A5" lanseringsfordonet, inklusive när det gäller infrastruktur för markutrymme. När det gäller energimöjligheter kommer lanseringsfordonet Angara-A5V att motsvara de för närvarande utvecklade utländska lanseringsfordon med ökad nyttolast som Ariane-6 (Europa), Vulcan (USA), CZ-5 (Kina) och N-3 (Japan) och kommer att erbjuda inom en snar framtid konkurrenskraften hos ryska rymdfordon i tungklass på världsmarknaden för rymdtjänster.
Våra tunga uppskjutningsfordon "Proton-M" och "Angara-A5" med vätskedrivande raketmotorer (LPRE) står i överensstämmelse med utländska skjutbilar både i drag-till-vikt-förhållande och i nyttolastmassor som skjuts upp i specifika banor.
Gas eller utan gas
För närvarande består flottan av inhemska SV: er av Rokot-lanseringsfordon av lättklassig typ, Soyuz-medelfordonets uppskjutningsfordon med missilskjutbordet Fregat och det tunga lanseringsfordonet Proton med missilerna DM och Briz-M.
Inom en snar framtid kommer "heptyl" lanseringsfordon "Rokot" och "Proton" att ersätta de miljövänliga startbilarna i familjen "Angara". Samtidigt är det tänkt att förbättra tekniken och minska kostnaderna för seriella Angara-A5 lanseringsfordon. Arbete planeras också för att ersätta "heptyl" RB "Fregat" med en liten RB "ML" med miljövänliga komponenter. Det är också planerat att ersätta veteranen från den inhemska raketen på Soyuz-lanseringsfordonet med ett lovande medelklasslanseringsfordon, som skapas som en del av Phoenix-utvecklingsarbetet. Under utvecklingen är det planerat att implementera lovande teknik som säkerställer en ökning av operativa egenskaper, inklusive användning av flytande naturgas (LNG) som raketbränsle.
Öppet utrymme
Varför är LNG intressant? Den största fördelen är den grundläggande möjligheten att sänka kostnaden för uppskjutningsfordonets framdrivningssystem (PS) på grund av en radikal minskning av arbetstrycket i motorns förbränningskammare (från 250–260 till 160–170 atmosfärer) med en liten (≈4%) ökning av den tomrumsspecifika impulsen. En ökning av den senare parametern gör det möjligt att bibehålla den uppnådda energinivån och massegenskaperna för LV -stadierna, trots att densiteten för LNG är hälften så mycket som fotogen. En egenskap hos raketmotorer med flytande drivmedel som drivs av LNG är möjligheten att utveckla en motor för ett återvinningssystem, mindre benägen för snabb explosiv utveckling av nödsituationer. I allmänhet visar preliminära tekniska och ekonomiska bedömningar att det är möjligt att förvänta sig en minskning av kostnaderna för framdrivningssystem för LNG med cirka 1,5 gånger jämfört med framdrivningssystem baserade på befintliga högtrycksfotogenraketmotorer, vilket kommer att öka konkurrenskraften hos inhemska lanseringsfordon.
Utvärdera erfarenheten av att skapa ett supertungt lanseringsfordon, det bör noteras att Energia - Buran utan tvekan är apogee för inhemsk raketteknologi, ett enastående program när det gäller organisation, koncentration av resurser, prestationer i utvecklingen av ny struktur och värme -skyddande material, masteringsteknik för att skapa kraftfulla fotogen- och vätemotorer, produktion och transport av stora mängder flytande väte, hypersonisk aerodynamik, etc. Hela landet arbetade för det, men staten hade inte medel, krafter och mål att sätta in detta rymdsystem i omloppsbana. Samtidigt spenderades över 10 års arbete med skapandet av komplexet "Energia" - "Buran", mer än en tredjedel av de medel som avsatts för rymdverksamhet, vilket påverkade effektiviteten av genomförandet av dess andra områden.
Under denna period utvecklade European Space Agency (ESA) och började lansera Ariane-4 medelklass LV. Arianspace-företaget med denna raket ockuperade mer än hälften av marknaden för kommersiella sjösättningar i geotransferbana och, efter att ha tjänat in pengar, skapade det tunga lanseringsfordonet Ariane-5, som fortfarande säkerställer genomförandet av ESA: s rymdprogram och innehar över 40 procent av världsmarknaden för lanseringstjänster.
Tidningen "VPK" (nr 27) skrev: "… Pentagon bör känna en känsla av djup tillfredsställelse och se hur Ryssland tas längre och längre från skapandet av moderna supertunga skjutbilar", men uppskattar visa att alla militära uppgifter inom överskådlig framtid Pentagon kommer att lösa, med hjälp av lanseringsfordon av en tung klass av typen Delta IVH och Atlas-5, och inte lanseringsfordonet SLS, som skapats för interplanetära flygningar. Det är felaktigt att jämföra energikapaciteten för 25-tonars Angara-A5-lanseringsfordon och 130-tonars SLS-lanseringsfordon-det är som att säga: "En 130-ton dumper är svalare än KamAZ, och Gazelle är inte en maskin på Allt." Inte alls: något fordon - en bil eller en raket, för att vara effektiv, måste manövreras nära den övre gränsen för dess energikapacitet. Om skjutbilen körs tom, ökar enhetskostnaden för att lansera nyttolasten, och detta är en av huvudindikatorerna för lanseringsfordonets effektivitet. Därför behöver staten inte ett superkraftigt lanseringsfordon, utan en optimalt balanserad flotta av SV med olika nyttolaster för specifika nyttolaster. Om det inte finns sådana nyttolaster för LV, riskerar det att dela Energias öde. Förresten, det är betydelsefullt att två Saturn-5-raketer i slutet av uppdraget till månen skickades av NASA och USA: s försvarsdepartement till ett museum utan att hitta en nyttolast för dem.
Frågan om riktad användning av STK -lanseringsfordon övervägdes vid STC i Roskosmos - de kom fram till att det inte är nödvändigt att lansera monolaster som väger 50–70 ton före 2030–2035. Vi upprepar att den ryska rymdindustrins prioriteringar definieras i "Grunderna för statens politik inom rymdverksamhet …" De primära uppgifterna är att utveckla orbitalgrupper av rymdfarkoster för vetenskapliga, socioekonomiska och dubbla ändamål.. Det är därför som Roskosmos NTS beslutade att utveckla ett supertungt lanseringsfordon fram till 2025 för att begränsa sig till skapandet av ett vetenskapligt och tekniskt underlag och utveckling av lovande teknik.
Det måste erkännas att tillståndet för den ryska rymdskeppsgruppen för ryska rymdfarkoster, mildt sagt, inte är det mest välmående. I synnerhet består en konstellation av Earth remote sensing (ERS) rymdfarkoster av endast sju rymdfarkoster och tillgodoser inhemska konsumenters behov på en nivå på 20-30 procent, medan ERS-konstellationerna i USA, europeiska länder och Kina består av mer än 35 rymdfarkoster vardera, som tillhandahåller global kontrollyta på jorden, inklusive i radarområdet. Även i Indien innehåller satellitbilden ERS 17 satelliter. Det är här FKP-2025-medlen ska gå först och främst-i utvecklingen av kommunikations rymdfarkoster, navigering, fjärranalys, meteorologi, inklusive rymdfarkoster med en hög allväders rumsupplösning, vilket är särskilt viktigt för Sibirien, fjärran norra, Arktis och Fjärran Östern.
Som framgår av ballistiska beräkningar, kommer den optimerade versionen av Angara-A5V LV med en uppgraderad kryogen RB KBTK-V att ge en nyttolast som väger upp till 11, 9 ton i en geostationär överföringsbana och upp till 7, 2 ton in i en geostationär omloppsbana, och även möjligheten att genomföra det inledande skedet av det bemannade månprogrammet med hjälp av ett fyrlanseringsschema (se bild): två parade lanseringar av LV, vilket ger separat leverans till månens bana månlandnings- och startkomplex (LPVK) och det bemannade transportfordonet (PTK) med deras dockning i månens omloppsbana (OISL) och den efterföljande landningen av LPVK med ett besättning på månens yta.
En typisk parlansering inkluderar lansering av en nyttolast i en ballistisk bana som en del av en PTC eller LPVK och en liten interorbital syre-fotogen bogserbåt (MOB2), skapad på grundval av "DM" bogserbåt (MOB1), utvecklad på grund av reserven för RB KVTK. MOB1 med en lanseringsvikt på mer än 38 ton lanseras enligt schemat med ytterligare lansering av den andra lanseringen av Angara-A5V LV. Efter att ha dockat i en bana med låg jord och fasat, sätts det sammansatta månens interorbitala rymdfarkoster först i en mycket elliptisk bana på grund av kraften i MOB1. Efter slut på bränsle separeras väte -MOB1 och fotogen MOB2 fullbordar bildandet av avgångsbanan. Vidare tillhandahåller MOB2 bana -korrigering på flygningen till månen och överföring av nyttolasten till omloppsbana. FKP-2025-projektet tillhandahåller arbetet med de angivna medlen.
Naturligtvis är flerlanseringsschemat ganska komplicerat, det kräver högsta samordning: startteamet måste arbeta samtidigt på två bärraketer, som en klocka. Preliminära tekniska och ekonomiska bedömningar visar att användningen i ett första skede av det månbemannade programmet av ett flerfunktionsskjutfordon med ökad nyttolast i en 35-tonsklass istället för ett specialtungat supertungt 80-tonskjutningsfordon gör det möjligt att minska finansiella kostnader med mer än en storleksordning, och de sparade resurserna kan användas för att utveckla den inhemska orbitalgrupperingen av rymdfarkoster, socioekonomiska, vetenskapliga och dubbla användningsområden.
När det gäller användningen av fasta drivmedelsförstärkare (TTU) som en del av lanseringsfordonet, bör det noteras här att raketmotorer med fast bränsle (raketmotorer med fast drivmedel), i jämförelse med raketmotorer med flytande drivmedel, inte bara har fördelar utan också nackdelar - en specifik dragkraftsimpuls minskad med ~ 10–30 procent, designens värsta perfektion, brand- och explosionsrisk för produktion och utrustning för bränsleladdning, begränsning av drifttid, dragkraft, temperaturförhållanden vid start, skadliga effekter av förbränningsprodukter på miljön. Dessutom är det nödvändigt att ta hänsyn till de 30–40 procent högre kostnaderna för ett uppskjutningsfordon med fasta raketmotorer jämfört med ett uppskjutningsfordon med raketmotorer med flytande drivmedel och behovet av att investera betydande medel för utveckling av produktion, teknik och testanläggningar för att skapa stora fasta drivmedelsraketmotorer.
Användningen av stora raketmotorer med fast drivmedel som en del av uppskjutningsfordonet har upprepade gånger övervägts i inhemska projekt, men med hänsyn till ovanstående faktorer, baserat på jämförelse av alternativ, valdes alltid till förmån för motorer med flytande drivmedel. Ryssland är ledande inom utveckling och produktion av kryssningsraketmotorer, som köps av kunder, inklusive dem från USA. I projektet FKP-2025 är det också planerat att testa tekniken för att skapa ett starkt drivande drivmedel med en dragkraft på cirka 100 ton. Möjligheten att använda fasta drivmedelsraketmotorer i lovande uppskjutningsfordon, till exempel i samma "Phoenix", kommer att fastställas senare, baserat på resultaten av en detaljerad analys.
Sammanfattningsvis: det är klart att FKP-2025-projektet kan fortsätta att förbättras, men när det gäller utvecklingen av skjutbilar är detta dokument ganska balanserat, det återspeglar det verkliga läget och bestämmer utsikterna för utvecklingen av denna sektor av industrin fram till 2025, med beaktande av de fastställda prioriteringarna för rymdverksamhet och möjligheter staten för sin finansiering.
