В первой части статьи был констатирован факт отказа человечества от космической экспансии пятьдесят лет назад. Долго ли, коротко ли, но запрет на межгосударственном уровне удалось обойти за счёт частной инициативы. Да, я об Маске нашем Илоне и его ракетах, сделавших вторую по счёту революцию в космических запусках. Первая, если кто забыл, была совершена 4 октября 1957 года в России.
Перед космической индустрией Земли заслуга Маска равнозначна заслугам Генри Форда. Маск, как и Форд, не изобрёл ничего нового, он не был первопроходцем, первым конструктором (как Бенц и Королёв), проложившим человечеству дорогу в космос. Он всего лишь сделал то же самое, что и Форд
Маск сделал космические запуски такими же общедоступными, как Форд сделал общедоступным автомобиль.
При этом, разумеется, обойдя первопроходцев на очередном повороте истории. Теперь уже Роскосмосу надо догонять шустрых конкурентов, но вот проблема - догонять не на чем.
Ведь у Роскосмоса остались для массовых запусков всего два типа ракет
Лёгкого класса "Союз-2". Надёжные, отработанные, но имеющие два неустранимых недостатка:
- Малый вес полезной нагрузки, выводимый на низкую опорную орбиту и к Луне. Дальше ничего на этой ракете не запустить.
- Высокую, относительно конкурентов, стоимость запуска.
Среднего (по современным меркам) класса Ангара-А5. До сих пор эта ракета не вывела на низкую опорную орбиту (НОО) полезной нагрузки, а не имитаторов, весом в 24 тонны, соответствующей её заявленным параметрам и фактически оставшись в стадии лётных испытаний. Цена запуска на порядки (хоть в абсолютных цифрах, хоть в расчёте на килограмм полезной нагрузки) выше, чем у "Союза".
Все остальные ракеты либо уже всё ("Протон" на гептиловом топливе) либо ещё не ("Союз-5", он же улучшенный и импортозамещенный "Зенит"). При этом "Союз-5" по весу выводимой нагрузки 17 тонн хуже "Протона", поднимавшего на ту же НОО 22 тонны. Конечно, экологичность не сравнить.
Для сравнения, Falcon-9 на том же топливе (керосин/жидкий кислород), что и Ангара-А5/Союз-5 выводит на НОО
- 22,8 тонн без возвращения первой ступени
- 17,4 тонн с возвращением первой ступени)
Стоимость вывода при этом такова, что сейчас почти весь рынок коммерческих запусков на Земле забрал себе Илон Маск. Что делать? Ответ прост - Роскосмосу нужна новая ракета, удовлетворяющая следующим требованиям
- Запуск с пусковых комплексов "Ангары" в Плесецке и Восточном
- Грузоподъёмность минимум в 1,5 раза больше чем у "Ангары-А5
- Многоразовость желательна, но на первых порах не обязательна
Почему первое и главное условие - использование существующей пусковой инфраструктуры? Потому что
- Строительство "с нуля" пускового комплекса это сотни миллиардов рублей и лет десять, как минимум. Конечно, для серьёзного удешевления стартового стола можно взять за основу "табуретку" Starship, но в этой статье данный вариант не рассматривается
- Нельзя зависеть от чужих (даже пока чужих) космодромов
Возможно ли "впихнуть" ракету в полтора раза больше грузоподъёмностью, чем Ангара-А5, на тот же стартовый стол? Можно, примерно вот так
Эскизное техническое задание (ТЗ) на двухступенчатую ракету тяжёлого класса, совместимую с пусковыми комплексом Ангары
Тяжёлая ракета в геометрических размерах ракеты Ангара-А5. Вместо связки 5 универсальных ракетных модулей с двигателями РД-191 (4 боковых, один центральный) используется первая ступень единым блоком (габариты: диаметр 8 метров, длина 34,3 метра) с геометрически аналогичным расположением 5 двигателей РД-191 существующей ракете Ангара-А5 для возможности использования существующей пусковой инфраструктуры.
Вторая ступень (габариты; диаметр 8 метров, длина 12,3 метра), двигатель РД-0124А.
Топливо для всех ступеней - керосин, окислитель жидкий кислород
Расчётный объём топлива:
Объём топлива (1-я ступень)~800 т
Объём топлива (2-я ступень)~150 т
Оценка массы и грузоподъёмности
Стартовая масса с топливом без полезной нагрузки: ~1002 т.
Сухая масса конструкции ракеты-носителя: 52 тонны, в том числе
Первая ступень: ~43 т
Вторая ступень: ~9 т
Расчёт грузоподъёмности на НОО 200 км
1. Работа первой ступени (РД-191М):
2. Работа второй ступени (с РД-0124А):
Результаты расчёта:
Результат 48.7 т — теоретический максимум, не учитывающий:
- Гравитационные потери (≈1200 м/с для 1-й ступени),
- Аэродинамическое сопротивление (≈200 м/с),
- Запасы топлива (остатки в баках, ≈2%).
Принимаем рабочее значение массы полезной нагрузки (ПН) как 85% от теоретического максимума
ПН = 48.7 т × 0.85 ≈ 41.4 т
Суммарная стартовая масса предлагаемой РН 1043,4 тонны, включая полную заправку топливом и полезную нагрузку 41,4 тонны (включая массу обтекателя и крепёжных элементов ПН).
Стартовая масса существующей Ангары-А5 773 тонны. Вполне реально укрепить стартовый стол для запуска в полтора раза более тяжёлой ракеты - запас прочности там заложен изрядный.
Главная проблема в изготовлении такой ракеты - баки РН диаметром 8 метров. Их надо изготавливать непосредственно на космодроме, как это делается в SpaseX, либо доставлять на космодром воздушным транспортом, как это было с баками центрального блока ракеты "Энергия".
Габариты центрального блока (блока Ц) ракеты-носителя «Энергия»: длина — 58,1 м, диаметр — 7,7 м. Аэродромы на космодромах имеются
Продолжение Тень космонавтики часть 3 Ракета-носитель "Тагил" и роботы-геологи на Луне