Введение
В период с 2014-2016 год Россия и Китай начали опережать США в количестве пусков. США необходима была замена ракетоносителей на такие, которые могли бы сократить время между подготовкой к запуску и повторным пуском. Для этого в США совместно с военными и инженерами НАСА была разработана специальная программа пусков в которой использовались многоразовые носители falcon 9 между двумя точками старта:
А) Мысом Канаверал на востоке Северной Америки
Б) Базой Ванденберг на западе Северной Америки.
При помощи таких стартов и смены ступеней за период с 2016-2024 (продолжительностью в 8 лет) при помощи 11-17 парка частично многоразовых ракет и парной подготовки бустеров Америка смогла нарастить количество пусков с 22 до 158 в год. С частотой подготовки общего носителя в 1-3 дня. Роскосмосу необходимо было разработать аналогичную парную программу пусков и безальтернативные для нее решения. Одним из таких решений стало использование стартового комплекса на космодроме Восточный совместно с морским стартовым комплексом Sea Launch в Тихом Океане. Но для реализации такого решения нужна была хорошая стратегическая военно-морская группировка. Которая в России пока строилась.
19 октября 2020 года РКЦ «Прогресс» приступил к эскизному проектированию «Амура-СПГ». Через 1.5 года (17 января 2021 года) от начала разработки эскизного проекта и согласования с главным заказчиком. Роскосмос ввел в разработку критерии допуска такого носителя и опубликовал материалы, согласно которым использование первой ступени «Амура-СПГ» с двигателем РД-0169 должно составить не менее 10 запусков, но также при разработке должны быть рассмотрены мероприятия для увеличения возможности использования новой ступени до 100 раз. Заявления главы Роскосмоса об использовании ступени 100 раз в конструкторских отделах восприняли как шутку. Через 20 с лишним дней после этого события 10 февраля 2021 года генеральный директор РКЦ «Прогресс» в Самаре Дмитрий Баранов публично сообщил, что эскизное проектирование «Амура-СПГ» (98% готовности), будет закончено к сентябрю 2021 года.
Через 4 месяца (30 мая 2021 года) после ввода этих критерий от Роскосмоса и в частности к двигательной установке, выяснилось от КБХА, что испытание и изготовление РД-0169 по таким жестким критериям можно закончить только к ноябрю 2025 года.
В начале осени 2021 большинство НИИ выдало положительные заключения на материалы первого эскизного проекта РКЦ «Прогресс» с двигателем РД-0169 (10 полетов->30 включений). Однако Роскосмос ввел дополнительные предложения к эскизному проекту для подключения баков первой ступени «Амура-СПГ» к проектам организаций ПАО «Газпром» (см рис.2.). С этим периодом также связано проведение работ по рекогносцировке местности на территории космодрома Восточный для строительства стартового комплекса для РН «Амур-СПГ».
Через 6 месяцев (4 февраля 2022 года) НПО автоматики имени Семихатова приступило к работам по созданию системы управления ракеты «Амур-СПГ» А через 10 месяцев уже в ноябре 2022 года на заседании Научно-технического совета Роскосмоса эскизный проект РКЦ «Прогресс» (10-25 полетов ->30-75 включений) по системе управления ступени и ее двигательной установке был окончательно утвержден для дальнейшего технического проектирования.
РН «Амур-СПГ» НЕ предназначен для выведения пилотируемого транспортного корабля ПТК НП! Это важно понимать. Так масса ПТК НП ожидается в районе 21 тонны (см статью). Согласно утвержденному эскизному проекту «Амур-СПГ» от РКЦ «Прогресс» максимальная масса полезной нагрузки для выведения в многоразовом варианте должна составлять 10 тонн. Если первая ступень не будет возвращаться, то на НОО можно будет вывести 12 тонн полезной нагрузки. В контракте технического проектирования требовалось рассмотреть возможность использования ракеты Амур-СПГ для дополнительного выведения на орбиту пилотируемых кораблей. Таких как Союз-МС как у ракет Союз 2.1 а. Или грузовиков Прогресс-МС. Однако после 12 апреля 2023 года стало известно, что НПО автоматики им. Семихатова только начало разрабатывать технический проект универсальной трансформируемой системы управления для различных версий ракеты-носителя «Амур-СПГ». Разработку которого нужно было адаптировать как для возвращаемой первой ступени будущей метановой ракеты, так и для пусков в одноразовом варианте.
Технология возращения ракеты «Амур-СПГ»
1) Старт. При первом включении 5 двигателей РД-0169А будут запущены при старте ракеты в космос с комплекса КРК "Амур"(см. рис.2). Пример работы метановой ступени можно увидеть на китайских ступенях Zhuque-2 и 3. Многоразовая ступень Амур за счет пневматического механизма в межступенчатом адаптере будет разделятся на расстоянии от 90-100 км над уровнем моря.
2) Посадка. После торможения в атмосфере за счет 2-ого включения центрального двигателя РД-0169А ступень будет снижаться в район посадочной площадки, маневрировать для точной посадки, затем открывать посадочные штанги и мягко приземляться за счет 3-ого и последнего включения центрального двигателя РД-0169А.
3) Демонтаж. После посадки ступени и выключения ее двигателя. К посадочной площадке подъезжает кран на пневмоколесном ходу соответствующих характеристик (например Галичанин 110 т или 70 т) . Закрепляет опоры относительно ступени высотой примерно 35 м. Дежурный расчет на посадочной площадке закрепляет стропы по верхним отверстиям ступени. И на каждую треть приподнимает ступень -40 т в вертикальном положении. См грузоподъемность на рис 4.
На каждой 1/3 веса ступени. Дежурный расчет складывает штанги и решетчатые рули ступени ( минус 1,5 тонны). Так как высота ступени составит целых 34-35 м, а сухая масса с остатками топлива может составить около 22-23 тонны. Перевозить ее можно будет только на грузовой платформе по автомобильным дорогам. Это удобно в транспортабельном варианте. В железнодорожном варианте при увеличении мест посадки и длины ступени Амур перевозка на вагонной платформе целесообразна на большие расстояния.
Демонтаж "с колес" возвращаемой ступени.
Именно в непосредственно в месте посадки. С другого края ступени. подъезжают 2 специализированные платформы. С противоположного края при помощи 2 кранов ступень Амур аккуратно поворачивается из положения вертикального в горизонтальное. Далее. Ступень Амур аккуратно перемещается к точке погрузки на специальные разработанные платформы, закрепляемые через прицепы на тягаче. И после закрепления на платформе (см фото 2) доставляется по дорогам на космодром Восточный.
4) По прибытии ступени Амур в монтажно-испытательный комплекс космодрома Восточный будет проводиться её внешний осмотр, а также проверка работоспособности основных узлов и агрегатов двигателя РД-0169А на специализированных испытательных стендах. А также испытание через ПГС и БКС всей ступени целиком.
Демонтаж и монтаж "с колес" осуществляется как при погрузке ступени так и ее выгрузке к месту анализа или испытания. Возможна разработка специализированных грузовых платформ меньшего веса при перемещении ступеней по территориям испытательного корпуса космодрома Восточный.
Какие же транспортные компании в России могут взяться за перевозку негабаритного груза такого большого размера: диаметром около 4 м и длиной до 35 м? Например на перевозке промышленных колонн, подобных габаритов специализируются компании «Титан-1» и «СпецТехТранс». Но конечно же перед тем как перевозить ступени ракеты для транспортных компаний подобного типа предварительно необходима большая исследовательская и конструкторская работа (см. на платформу справа на фото 3).
Посадка на специализированную баржу.
Баржа может быть разработана и реконструирована из плавучего дока, например ПД-3 для малогабаритных судов судостроительного порта Сельмаш.
Демонтаж опор ступени предполагается производить непосредственно на морской барже при использовании крана Sea Launch. Минуя промежуточные этапы для нижней ступени. Анализ дефектов двигательной установки РД-0169А предполагается осуществлять в ракетном Ангаре. (см. рис 7.)
Старт может осуществляется как с опорами, так и без них. В зависимости от боевого расчета : как для одноразовой, так и для многоразовой ракеты.
РД-0177 для демонстрации полета.
26 сентября 2019 года согласно техзаданию от главного заказчика, двигатель получил название РД-0177, тяга должна составлять 85 тс, земной удельный импульс — 312 с, а масса не должна превышать 2200 кг. Двигатель РД-0177 должен поднимать легкий вилочный погрузчик. А 5х85=425 тс тяги должно хватить чтобы поднять Амур-СПГ весом 380 т и приземлить ее в намеченную точку старта при минимальной полезной нагрузке. Для примера. Тяга на уровне моря Маршевого двигателя Merline 1D (из 9) для 1 ступени ракеты Falcon 9 составляет аналогичные 85 тс. Но тяга всех двигателей составляет 765 тс.
Прошло 8 месяцев после получения технического задания на разработку РД-0177 3 июня 2020 года. А в КБХА уже завершалась разработка первой конструкторской документации на двигатель РД-0177. Уже были изготовлены газогенератор, смесительная головка и другие части РД-0177. А в августе было подключено специализированное оборудование для испытаний этих частей.
Проводились испытания газогенератора в августе. В процессе испытаний стало ясно, что для испытания двигателей многократного включения при повышенных резонансных колебаниях и давлениях необходимо новое специализированное оборудование. Которое может компенсировать дополнительные нагрузки на исследовательских установках. Стала вестись подготовка производства, изготовление агрегатов, огневые испытания установок для этих целей.
24 декабря 2021 года в КБХА , успешно проведены огневые испытания штатной автономной системы зажигания многоразового кислородно-метанового ракетного двигателя РД-0177. В рамках одного пускового дня вместо пяти включений провели восемь, в ходе которых подтвердили работоспособность и возможность многоразового использования системы зажигания двигателя на уменьшенном опытном образце горловины двигателя РД-0177. Летом 2023 года вышел фильм КБХА о работе над проектом ракетного двигателя РД-0177. 9 октября 2024 года стало известно, что прототип двигателя — стендовый РД-0177М — готовится к первым прожигам. В июле 2025 года сообщалось, что на данный момент ведутся эксперименты, связанные с посадкой первой ступени будущего носителя в закрытых цехах.
Научная новизна демонстрационной ракеты Амур-СПГ:
1) Более мобильные габариты ракеты Амур по сравнению с девяткой. Расширение спектра платформ при транспортировке негабаритны грузов. Удобство хранения и погрузки ступени на любых платформах.
2) Абсолютно новая двигательная установка РД-0169А возвращаемой ракет, отличающееся от традиционных ее видов.
3) Серийное производство компонентов и деталей, увеличивающих эксплуатационную надежность ракеты на многие годы вперед. Взаимозаменяемость деталей. И гибкая электронная система управления.
Источники: