Ivanko 
Автомобили будущего сегодня 
Корин 
Кроссоверы, внедорожники и вездеходы 
О Толстике 
Разборка 
Экология транспорта 
Аэромобили 
Вездеходы 
Клубы по брендам 
Автомалиновка 
Брест 
Витебск 
Гродно 
Ждановичи 
Автоаксессуары 
Автодилеры 
Автозаправки 
Автозапчасти 
Автомойки 
Автосалоны 
Автосервис 
Автохаусы 
Автошколы 
Американские гонки 
Дакар и ралли-рейды 
Серия GP2 (архив) 
Формула-1 
Формула-2 
Формула-Е 
Чемпионат DTM (архив) 
Чемпионат WEC 
Изменение анкеты 
Изменение пароля 
Личные сообщения 
Мои подписки 
Мои объявления 
Мои новости 
Мои статьи 
Мои записи в личном блоге 
Мои записи в блоге фирмы 
Мои записи в автоклубах 
Мои записи в автоспорте 
Мои сообщения на форуме 
Мои комментарии 
Мои друзья 
Завершить сеанс 

Автостатьи на Автомалиновке

Космические гонки XX и XXI века, часть 7: сверхтяжелые ракеты России

 
Советский лунный корабль Л3

статья выходного дня

Предыдущая статья - Планы возвращения на Луну

Чтобы лучше понять, почему космические агентства всех стран вдруг снова заинтересовались Луной, необходимо обратиться к экономике. Как мы помним, более 40 лет назад СССР прекратил освоение Луны с помощью АМС, потому что тяжелая ракета-носитель "Протон" потребовалась для запуска спутников связи на геостационарную орбиту. Даже мощная советская промышленность не могла обеспечить ракетами и то, и другое направление, поэтому пришлось выбирать наиболее важное.

Сейчас же ситуация носит противоположный характер. Развитие электроники привело к миниатюризации беспилотных космических аппаратов. Если первый спутник весом 84 кг мог только передавать по радио "бип-бип", то теперь в этот вес можно вместить научные приборы вместе с системой ориентации и космической связи. Получили распространение т.н. наноспутники весом 10 кг и ниже. А на смену большим геостационарным спутникам связи в настоящее время приходят малые спутники, находящиеся на низких орбитах (проекты OneWeb, Starlink, "Сфера"). Весь этот прогресс миниатюризации приводит к тому, что средние ракеты-носители тащат в одном запуске до сотни различных космических аппаратов. Как следствие - космические извозчики столкнулись с сокращением рынка запусков. Спутников становится все больше, но их оплачиваемый оператору запуска вес - уменьшается. Число "космических извозчиков" тем временем медленно, но верно растет за счет частных фирм, поскольку ракетные технологии становятся все более доступными для широкого применения.

Проблема сокращения рынка затрагивает даже такую высокоэффективную коммерческую фирму, как американская SpaceX - что у говорить о национальных космических агентствах с их раздутым штатом и доставшимся в наследство многочисленных предприятиях космической отрасли, которые все надо кормить.

Помимо фундаментальных проблем рыночного характера, определенные космические агентства находятся под ограничениями политического характера. Это, например Китайское национальное космическое управление (CNSA). C 2023 года или немного позже к нему должен присоединится Роскосмос. Угрозы со стороны конгресса США звучали в адрес Индийской организации космических исследований (ISRО), которая активно занимается коммерческой деятельностью. Фрагментация из-за протекционизма - это объяснимое явление на сжимающемся космическом рынке, а повод для наложения санкций всегда найдется. "Международное сотрудничество в космосе" и раньше не было всеобщим, а теперь исключаемые из него страны будут стараться создавать собственные рыночные сферы влияния.

Лунная палочка-выручалочка

Робот FEDOR и космонавт Алексей Овчинин на МКС

Спасением отрасли становится программа пилотируемых космических полетов. Космонавты, в отличие от космических роботов, пока не поддаются миниатюризации и полеты человека в космос по-прежнему требует полного использования всех возможностей современных ракет-носителей. А еще лучше летать не вокруг Земли, а на Луну и дальше, поскольку требуемая для дальних полетов энергетика на порядки происходит ту, которая требуется для выхода на околоземную орбиту. Для полетов к Луне и далее требуется возобновить производство сверхтяжелых ракет-носителей с массой полезной нагрузки не менее 50 тонн.

На околоземной орбите сверхтяжелые ракеты-носители оказались невостребованными. Зачем нужна ракета, которая одна способна обслужить годовую программу запусков? Все равно, что развозить продукты на 90-тонном БелАЗе... Но если надо открыть "магазин" или "автобазу" на Луне, то для его снабжения потребуется именно такая техника!

Поэтому космические агентства вновь стали убеждать общество в необходимости изучения дальнего космоса, которое, помимо нового знания, приносит солидные политические дивиденды. Так, научная база на обратной стороне Луны является очень подходящим местом для организации внеземной обсерватории, закрытой он нашей яркой и шумной в радиодиапазоне планеты. Кроме того, на горизонте виднеются доходы от дальнего космического туризма.

А еще можно, даже не отправляясь на Луну, организовать торговлю ее полезными ископаемыми. Современная монетарная экономика очень благоприятствует доходным финансовым трюкам в стиле "дележки шкуры неубитого медведя" или раздачи звездочек, которые только обещают достать с неба. Но чтобы эти трюки получались, надо убедить инвесторов - что лунные ресурсы есть и полеты за ними в скором будущем станут реальными.

Исходя из этого, становятся понятными планы наиболее богатых стран мира вернуться на Луну. Их космическим агентствам надо либо осуществить экспансию в космическое пространство - либо сократить свою деятельность до неинтересной регуляторно-бюрократической функции, отдав космос на откуп частным компаниям. И Луна становится для них волшебной палочкой-выручалочкой, первым шагом на бесконечном пути в дальний космос.

Но воспользоваться этой "лунной палочкой-выручалочкой" могут только космические агентства очень богатых стран. Например, Китая, который планомерно развивает свою космическую программу. Или Индии, которая старается не отстать от своего главного военного и геополитического соперника. Конечно же, здесь и США - которые хоть и не могут похвастаться самой сильной в мире промышленностью, но зато обладают безукоризненно работающей методикой привлечения частных инвестиций и могут печатать столько денег, сколько им потребуется для реализации своих самых авантюрных желаний.

У России тоже есть свой экономический козырь - природные ресурсы. Конечно, продажа нефти и газа - дает далеко не столь стабильный доход, как американское делание денег из воздуха, но при выгодной внешнеэкономической конъюнктуре этот метод тоже наполняет бюджет. И еще есть временная фора, которую дают советские космические технологии.

Три пути создания российских ракет-носителей сверхтяжелого класса

Итак, ключик к Луне - это ракета-носитель сверхтяжелого класса. Если у страны нет такой ракеты (а ее пока нет ни кого), то пилотируемую экспедицию на поверхность Луну придется отложить до лучших времен. В лучшем случае можно облететь вокруг Луны и посмотреть на нее мельком. Или отправить на нее АМС - автоматические межпланетные станции. Как вариант - робота Федора, который уже побывал на МКС (но там его "включали" с помощью удара молотка, а кто будет бить по роботу на Луне)? Кроме того, одними только АМС будет сложно загрузить работой целую отрасль, поскольку их создание занимает у специализированных организаций слишком много времени.

Ракета-носитель H-1

С.П.Королев (1907-1966)

Первый по историческому списку кандидат - это королевская ракета H-1, про которую написана наша апрельская статья:
Космические гонки XX и XXI века, часть 2: несбывшаяся мечта Королева

Технологии этой ракеты сохранены вплоть до наличия ее ракетных двигателей НК-33 и НК-43. При этом есть более мощные и экономичные РД-191, серийное производство которых осваивается на Пермском заводе "Протон-ПМ" - около 50 ракетных двигателей в год. Отметим, что керосиновые ракетные двигатели, также как и автомобильные моторы при необходимости могут быть адаптированы к сжиганию СПГ (метана).

В 70-х годах РН Н-1 объявили устаревшей. Это недоразумение полностью снято в наше время после того, как Илон Маск стал использовать похожую концепцию сверхтяжелой РН в свой перспективной Big Falcon Rocket (BFR). Концепция H-1/BFR идеально подходит для создания ракет с возвращением ракетных ступеней по методу реактивной посадки. Если мы собирается активно осваивать Луну и планеты солнечной системы, то для этого потребуются именно многоразовые ракеты, поскольку бюджет и космическая отрасль любой страны не справится с массовым производством одноразовых сверхтяжелых ракет.

Кроме того, возвращаемость ступеней позволяет решить и их проблему доставки c завода на космодром, поскольку они могут перелетать туда "своим ходом". Принципиальная возможность этого наглядно показана тем же Маском во время испытаний прототипа BFR - "Стархоппера".

Против H-1 работает то, что ее испытания, в силу неотработанности ракетных технологий того времени, прошли неудачно. Ответственные решения обычно применяются по принципу минимизации управленческих рисков - в результате чего становится неприемлемым возобновление проекта, который в свое время столкнулся с серьезными проблемами. Но решения, которые меняют исторически сложившиеся стереотипы, могут быть освоены в рамках "частного космоса" - который таким образом обеспечивает свою высокую экономическую эффективность.

Ракета-носитель "Энергия"

В.П.Глушко (1908-1989)

Ракета-носитель комплекса "Энергия-Буран", созданная в СССР под руководством академика Глушко имеет оригинальный боковой подвес полезной нагрузки (так пришлось, поскольку она должна была выводить в космос советский шаттл). Она совершила два успешных полета в конце 80-х годов. Для нее существует концепция возвращаемости четырех боковых ускорителей первой ступени, правда, более сложная по сравнению с вертикальной посадкой и не отработанная конструктивно.

Про комплекс "Энергия-Буран" подробнее рассказано в нашей статье
Космические гонки XX и XXI века, часть 5: время крылатых гигантов

Технологии производства боковых ускорителей "Энергии" полностью сохранены благодаря полетам основанных на них РН "Зенит" с Байконура и "Морского старта". Сложнее обстоит дело с водородным центральным блоком, который остался невостребованным.

РН сверхтяжелого класса "Энергия", топливо кислород-керосин-водород

Активным сторонником РН "Энергия" является Виталий Александрович Лопота, бывший президентом РКК "Энергия" с 2007 до 2014 года. Его довод в пользу возрождения советской суперракеты - ее готовый опробованный проект, который надо только запустить в производство. Такого проекта нет ни у одного космического агентства, и его реализация могла бы помочь России стать лидером в лунной гонке!

Но недостаток - это именно то, что проект готов. Надо немедленно приступать к организации производства, а здесь не все так просто, поскольку отлаженные в СССР производственные связи уже нарушены. За срыв сроков придется отвечать. Опять-таки по принципу минимизации управленческих рисков бюрократы наводят тень на ясный день и замыливают проект. Предлогом являются сложности с производством и логистикой габаритного водородного центрального блока. Его технологии надо восстанавливать. И доставлять блок "Ц" надо будет не на относительно близкий Байконур (куда в бытность СССР он плыл на барже по Волге и потом ехал на на платформе по степи), а на далекий космодром "Восточный".

Проект с возобновлением производства "Энергии" на обновленной технологической базе рассматривался в Роскосмосе как один из вариантов создания российской сверхтяжелой ракеты, но был отклонен. Природа бюрократии такова, что, даже выдвинув благое начинание, она для него же становится тормозом. Утешиться можно разве что тем, что не мы одни такие - мощнейшее бюрократическое торможение уже много лет не дает сдвинуться с места американской лунной пилотируемой программе. Не будет преувеличением сказать, что в лунном родео государственных чиновников победителями будут те, кто быстрее сдвинутся с насиженного места!

Масштабирование РН Ангара-А5

А.А.Медведев

В постсоветской России было выдвинуто очень много проектов ракет-носителей различного назначения, но немногие из них дошли до этапа летных испытаний. Самый масштабный проект такого рода - это тяжелая трехступенчатая ракета-носитель "Ангара-А5". В настоящее время она обеспечивает вывод полезной нагрузки немногим более 22 тонн.

В.Е.Нестеров

"Ангара" уникальна тем, что это единственный чисто российский носитель, без советской технической предыстории. Она была создана в начале 2000-x годов в ГКНПЦ имени М. В. Хруничева - для замены производимой этим предприятием РН "Протон". Концепция новой тяжелой ракеты была защищена в докторской диссертации Александра Алексеевича Медведева, ныне генерального конструктора космических ракетных комплексов "Роскосмоса".

Мотивом к созданию новой ракеты послужило то, что все стартовые площадки РН "Протон" после распада СССР оказались на территории Казахстана, при этом возводить их заново на российском космодроме "Восточный" оказалось проблематично по экологическим соображениям. В отличие от "Протона" Ангара использует экологически чистое ракетное топливо - синтетический керосин (нафтил) и жидкий кислород. Компоновка ракеты рассчитана на серийное производство унифицированных ракетных модулей. Для этой ракеты будущего в России созданы новые высокоэффективные ракетные двигатели - РД-191 в пяти нижних блоках УРМ-1 и высотный РД-0124А на верхней ступени УРМ-2.

РН тяжелого класса Ангара-А5, топливо кислород-керосин
фото минобороны РФ

Ангара-A5 была испытана в 2014 году под руководством генерального конструктора Владимира Евгеньевича Нестерова и сейчас дожидается момента, когда будет "отстреляны" все произведенные ранее "Протоны". Но нынешнее значение этой РН выходит далеко за пределы первоначально поставленной задачи, поскольку ее уникальной особенностью является возможность масштабирования по полезной нагрузке в два или четыре раза без увеличения числа РД. Это возможно потому, что однокамерный РД-191 является "четвертушкой" советского четырехкамерного РД-171:

2x
  • замена РД-191 на двухкамерный РД-180МВ в четырех боковых блоках,
  • увеличение заправки топливом до 80% всех пяти блоков УРМ-1 - четырех боковых и одного центрального,
  • поднимает ПН примерно до величины более 40 тонн.
4x
  • замена РД-191 на четырехкамерный РД-171МВ в четырех боковых блоках,
  • замена РД-191 на двухкамерный РД-180МВ в центральном блоке,
  • замена РД-0124А верхней ступени на РД-0124МС с удвоенной тягой,
  • увеличение заправки топливом до 3.4 раза пяти нижних блоков УРМ-1 и на 70% - верхней ступени УРМ-2,
  • поднимает ПН до величины порядка 75 тонн.
Ракетный двигатель РД-191
Ракетный двигатель РД-180
Ракетный двигатель РД-171

Замечательно то, что рост ПН достигается без увеличения числа РД на каждой ступени, увеличивается только число камер ракетных двигателей. Каждый вариант РН - от тяжелого до сверхтяжелого использует всего шесть РД, как и королевская ракета Р-7 (по одному РД на пяти УРМ-1 и шестой РД на УРМ-2). Это позволяет держать под контролем фактор надежности техники - который, как известно, стал проблемой для H-1 Л3.

Если будет решена проблема создания эффективной САЗ (Системы аварийной защиты), то в ракетах 40-тонного и 75-тонного класса можно наладить резервирование РД на четырех боковых блоках. Для резервирования один РД-180 заменяется на пару РД-191 или один РД-171 - на пару РД-180 и реализуется метод попарного отделения боковых блоков. Как показывают расчеты, оптимизированная под отказоустойчивость ракета требует снижения максимальной ПН в пределах от 0 до 10%, в зависимости от необходимости парировать более или менее ранний отказ РД.

А также в рамках проекта "Крыло-СВ" прорабатываются варианты возвращения УРМ-1, которые позволяют снизить стоимость запуска. Все ракетные двигатели РД-171/180/191 имеют ресурс на 10 запусков РН и, таким образом, могут применяться многократно.

Многоразовость и новизна - это не обязательно хорошо. Подводит нынешнюю Ангару дороговизна новых ракетных двигателей, которая на практике используются только один раз из-за неготовности средств возвращения. По неофициальным данным, древние одноразовые РД-107/108 стоят 640 тыс. долларов, в то время как новые многоразовые РД-191 - 4 миллиона долларов с перспективой снижения стоимости вдвое после развертывания полномасштабного серийного производства. Именно поэтому - благодаря дешевизне - продолжают использоваться слегка модернизированные советские ракеты 60-х годов XX века. Вплоть до того, что на полном серьезе обсуждается "рывок" России на Луну путем многопуска ракет Союз-2. Но дороговизна - это общая проблема многих новых ракет-носителей.

Вариант с созданием число керосиновой сверхтяжелой ракеты кажется более простым по сравнению с возрождением керосиново-водородной "Энергии". Производство всех ракетных двигателей налажено, имеется оснастка для производства ракетных блоков различных размеров от d2.9 до d4.1 имеется, а само масштабирование ракеты не представляется непомерно сложной конструкторской задачей.

Имеется перспектива дальнейшего увеличения ПН путем создания более мощных РД - вплоть до РД-175 с 1000-тонной тяги и с помощью водородной верхней ступени. Поэтому РН масштабированной ракеты вполне хватает для решения всех задач лунной экспедиции, при этом можно свободно выбирать вариант масштабирования ракеты - более практичный двухкратный или более мощный четырехкратный.

Экономическое отличие этих вариантов заключается в масштабах стартового комплекса и способе доставки ракетных блоков на космодром "Восточный" – если ракетные блоки варианта 2x можно вписать в железнодорожный габарит d3.6 метра и провезти по железной дороге, то d4.1-метровые блоки варианта 4x надо будет доставлять большегрузным самолетом “Руслан”.

Но в Роскосмосе не ищут легких путей решения поставленной задачи! По заданию, базовая грузоподъемность будущей сверхтяжелой ракеты - 80 тонн - оказалась немного выше той, которую обеспечивает отмасштабированная "Ангара" без каких-либо дополнительных модернизаций. Поэтому основным проектом сейчас является еще более мощная ракета новой конструкции - которая названа по имени большой реки, в которую впадает Ангара.

Проект "Виктория" и сверхтяжелая РН "Енисей"

История "Енисея" берет свое начало в 2010 годах, когда была создана компоновочная схема РН сверхтяжелого класса "Виктория". Авторы этой схемы работают в государственном ракетном центре им. Макеева, Миасс, известном своими неординарными разработками - например, проектом одноступенчатой многоразовой РН среднего класса "КОРОНА". А в сверхтяжелом классе в ГРЦ было предложено отступить от привычной схемы пакетного пятиблока в пользу пакетного семиблока.

КРК сверхтяжелого класса "Енисей",
топливо кислород-керосин

В предложенном по мотивам "Виктории" КРК СТК "Енисей" (Космический Ракетный Комплекс Сверхтяжелого Класса) первую ступень образуют два параблока на четырехкамерном РД-171МВ, аналогичных параблокам РН "Энергия". Слово "параблок" означает, что по завершении работы первой ступени ее блоки отделяются сцепленные попарно друг с другом. Вторую ступень РН "Енисей" образуют два боковых блока традиционного "американского" триблока - они также выполнены на РД-171МВ. Наконец, центральный блок использует облегченный двухкамерный РД-180МВ.

Как видно, мы имеем дело с трехступенчатым ракетным пакетом, возможность создания которого была обозначена еще в работах основоположника пакетной компоновки М.К.Тихонравова, но до сих пор нигде не реализована. Первые три ступени "Енисея" обеспечивают вывод на низкую орбиту КГЧ (космической головной части) с расчетной массой в 103 тонны. В состав КГЧ входит водородная верхняя ступень на двух РД-0146 для отправки ПН к Луне (фактически это водородный разгонный блок) и керосиновый разгонный блок ДМ для выхода на орбиту искусственного спутника Луны (ОИСЛ). Разгонный блок ДМ обеспечивает коррекции траектории во время перелета к Луне и завершающее торможение для выходя на окололунную орбиту. Расчетная масса ПН на ОИСЛ составляет 27 тонн - больше, чем выводит на околоземную орбиту любая из ныне применяемых российских РН.

Второй этап работ по КРК СТК (РН "Дон") предусматривает добавление водородной верхней ступени на двух РД-0150 и доведение массы КГЧ до 140 тонн! Таким образом, выбранная схема КРК СТК обеспечивает вывод предельно высокой ПН, соответствующей лучшим мировым проектам (не скажем "стандартам", потому что вовсе не факт, что проектируемые в США и Китае сверхтяжелые ракеты будут созданы в тех характеристиках, которые там обещают). Но объем конструкторских работ, который предстоит выполнить по проекту КРК СТК фактически не уступает тому, который потребовался на советскую Энергию - здесь и многоблочная многоступенчатая компоновка, и два вида верхних водородных ступеней, и необходимость организовать доставку производимых блоков по воздуху на на космодром "Восточный", где будет возводиться стартовая площадка циклопических размеров.

Исходя из масштаба работ по "Енисею", был установлен предлагаемый срок первого запуска СТК - 2028 год. Но надо отметить, что финансирование работ еще не начато, поскольку министр финансов России А.Г.Силуанов потребовал дополнить план создания ракеты планами создания лунной базы, чтобы рассмотреть затратный вопрос в комплексе. Ситуация напоминает историю с американской суперракетой Арес-5, которая была завернута на уровне конгресса США. И в России тоже возможны самые различные пертурбации и со сроками, и с масштабами работ. Есть еще вероятность того, что по итогам рассмотрения проекта будет выбран более скромный вариант сверхтяжелого носителя.

Не догоню, так согреюсь!

Наличие планов создания суперракеты вовсе не означает, что она в самом деле будет создана. Основная проблема сверхтяжелых ракет - это их нацеленность на выполнение некоей сверхзадачи, после которой они оказываются невостребованными и ненужными. Прекращение производства ракеты означает постепенную утрату компетенций по ее созданию и полную или частичную утрату технологий - так что уже через 1-2 поколения после завершения проекта сверхтяжелая ракета уже не может быть произведена вновь.

Чтобы не тратить огромные средства понапрасну, РН "Енисей" может запускаться в сокращенных вариантах, т.е. в виде триблока СТК-50 с расчетной ПН около 50 тонн (без четырех блоков первой ступени) и моноблока Союз-5 с расчетной ПН 17 тонн. Сокращенные варианты используют РД-171МВ на нижних ступенях и керосиновую верхнюю ступень с высотным РД-0124М, о которой мы уже упоминали в разделе про модернизацию "Ангары".

Интересной особенностью проектируемого четырехкамерного РД-0124МС является то, что он фактически является сборкой из двух двухкамерных РД, которые работают независимо друг от друга. В конце участка выведения один из парных двигателей отключается, чтобы убрать избыточную тягу. А также это решение позволяет повысить надежность ступени.
Эскиз двухступенчатой ракеты-носителя Союз-5 ("Иртыш") с космическим кораблем "Федерация"

Значение усеченных вариантов КРК СТК состоит в том, что они кратно дешевле полноразмерного супертяжа и для них легче найти применение. Это обеспечит непрерывность производства даже в том случае, если сверхтяжелый вариант ракеты окажется не нужным. Моноблочный вариант "Енисея" - "Иртыш" планируется испытать уже в 2023 году в рамках международного сотрудничества с Казахстаном по программе "Сункар".

Отметим также, что совсем недавно "Союз-5" намеревались использовать для испытаний нового космического корабля "Федерация" на околоземной орбите - но тот оказался слишком тяжелым для моноблочной ракеты и сейчас решено запускать его на "Ангаре", для чего создается специальная пилотируемая модификация "Ангара-А5П".

В дальнейшем, опять-таки в порядке международного сотрудничества могут быть предприняты шаги по освоению Луны, поскольку ресурсов отдельно взятого государства для этого явно не хватает. Будущее пока в тумане, и все участники "новой лунной гонки" пока заняты в основном тем, что наперегонки рисуют "ракетные замки" различной степени амбициозности и достоверности.

О надежности будущих сверхтяжелых ракет

Российский проект СТК выглядит перспективным с точки зрения заявленных характеристик и их технической обоснованности. Но суть требований российского минфина состоит в том, что нам нужна не пара тестовых запусков и кульминационный "флаговтык", совершенно бесполезный с экономической точки зрения. Требуется систематическое использование сверхтяжелой ракеты для освоения Луны, а в этом масштабном деле важное значение имеет вопрос надежности техники.

Освоение Луны предполагает - в том числе - автомобилизацию нашего естественного спутника. По Луне будут ездить всевозможные электромобили, проводиться автомобильные пробеги и разного рода соревнования. Наверняка Формула-1 в числе первых построит на Луне автогоночную трассу по проекту своего шеф-архитектора Германа Тильке, а спортивный обозреватель Автомалиновки Богдан Котт будет проводить репортажи о проходящих там гонках. Сверхтяжелая ракета будет играть роль "лунного автовоза" для отправки автотехники на Луны. При этом никому не понравиться, если "автовоз" будет слишком часто терпеть аварии, теряя свой эксклюзивный груз.

Чтобы читатели Автомалиновки (и будущие участники автомобилизации Луны) сориентировались в вопросе надежности, мы приводим оценку вероятности безаварийной работы (ВБР) различных вариантов тяжелых и сверхтяжелых ракет, выполненную по методике МЭК 61078:2006 "Структурная схема надежности".

Исходные данные для расчета ВБР

ВБР РД-191 P191 =0.99 оценочно
ВБР РД-180 P180 =0.989 статистически
ВБР РД-170/171 P171 =0.978 статистически
ВБР РД-0124 P0124=0.984 статистически 
ВБР водородной ДУ Pвду=0.995 оценочно
ВБР ступени (топливная система и рулевой привод) Pст=0.999 оценочно
ВБР разделения ступеней Pрс=0.9995 оценочно
ВБР системы управления РН Pсу=0.995 оценочно
ВБР сброса ГО Pго=0.9976 статистически

В своих оценках мы пытаемся спрогнозировать реальную будущую надежность выведения на низкую орбиту, в отличие от расчетной надежности, которая применяется для обоснования проекта. Поэтому везде, где только возможно, мы пользуемся доступными в сети открытыми статистическими данными. Параметры Pст, Pрс, Pсу и Pго взяты из книги В.Е.Нестерова "Космический ракетный комплекс Ангара. История создания".

Расчет ВБР

Расчет ВБР проводится для доставки космической головной части (КГЧ) на низкую околоземную орбиту. В лунном перелете эта орбита играет роль опорной - с нее с помощью входящего в состав КГЧ разгонного блока проводится отправка груза на отлетную траекторию к Луне.

При проектировании ракет-носителей обычно ставится цель приблизиться к ВБР 99%. Но на практике по разным причинам (конструкторские недоработки, нарушение технологии производства, неправильные расчеты и т.п.) надежность оказывается намного ниже. Так, например, украинская РН "Зенит", предшественница будущего "Союза-5", отлеталась с ВБР всего 89.3% (75 успешных выведений на НОО в 84 запусках). Российская ракета Протон-М того же класса грузоподъемности, что Ангара-А5, достигла ВБР 95.4% (104 успешных выведения на НОО в 109 запусках).
РН ПН (тонн) число ракетных блоков по ступеням расчет ВБР
1 2 3 4
Энергия 90 4 1 - - (P171Pст)4PвдуPстPрсPсуPго=90%
Ангара-А5 22 4 1 1 - (P191Pст)5P0124PстPрс2PсуPго=92%
Ангара-A5 x2 40 4 1 1 - (P191Pст)4P191P0124Pст2Pрс2PсуPго=92%
Ангара-A5 x4 75 4 1 1 - (P171Pст)4P180P0124Pст2Pрс2PсуPго=87%
Союз-5 (Иртыш)  17 1 1 - - P171PстP0124PстPрсPсуPго=95%
СТК-50 50 2 1 1 - (P171Pст)3P0124PстPрс2PсуPго=91%
Енисей 103 4 2 1 - (P171Pст)6P180PстPрс2PсуPго=84%
Дон 140 4 2 1 1 (P171Pст)6P180PвдуPст2Pрс3PсуPго=83%

Что касается ВБР перелета с низкой околоземной орбиты на окололунную орбиту, то она оценивается по аналогии с доставкой спутников на высокую геостационарную орбиту (ГСО) и по доступной статиcтике запусков составляет величину около 95%.

Нет сомнений в том, что любая из перечисленных ракет-носителей может быть создана и успешно испытана. Сейчас не те времена, когда ракеты взрывались одна за другой вскоре после старта. Упор должен делаться на то, чтобы сократить аварии при многочисленных полетах в ходе освоения нашего естественного спутника. А здесь надежность получается неудовлетворительной, особенно для ракет сверхтяжелого класса с полезной нагрузкой около 100 тонн и более. Для них интегральная надежность выведения на ОИСЛ оказывается совсем невысокой - для самых тяжелых ракет менее 80% (с учетом 95% ВБР перелета). Т.е. каждая пятая экспедиция "Енисея" на окололунную орбиту может завершиться неудачно. Поэтому требуется проработка вопросов надежности уже на ранних этапах проектирования российской сверхтяжелой ракеты - но вместо этого пока ставится цель достижения максимальной грузоподъемности. В то время как цели изучения Луны могут быть достигнуты с помощью более надежных и дешевых РН 50-тонного класса.

Отметим, что американцы (и не только они, а также многие ракетчики во всем мире) повышают надежность своих ракет-носителей счет сочетания твердотопливных ускорителей (ТТУ) и водородных технологий. Это проверенный способ и один из проектов российского СТК также предусматривал применение ТТУ. Но огромные ТТУ "шаттловского формата" не очень подходят России по климатическим условиям - именно поэтому для создания советской "Энергии" и будущих российских СТК были выбраны менее надежные керосиновые ускорители.

Лунные гонки национальных космических агентств

Сравнивая шансы двух ведущих космических агентств мира - НАСА и Роскосмоса первыми достичь Луны, следует учесть, что государственные бюрократии различных стран в принципе работают на одном и том же уровне разворотливости и компетенции. Исход их гонки за Луной зависит главным образом от финансирования космических программ. С технической точки зрения, которая тоже имеет значение, Роскосмос выглядит более подготовленным к достижению Луны, чем НАСА. От обоих в техническом плане отстает Китай, который находится на уровне СССР 70-годов, хотя с деньгами там никаких проблем нет.

С точки зрения мотивации Луна для НАСА - вопрос сохранения технологий, для Китая - вопрос престижа, а для Роскосмоса - вопрос выживания на свертывающемся рынке пусковых услуг. Поэтому Автомалиновка не исключает того, что на Луне будут ездить российские луноходы и луномобили, каким бы невероятным это сейчас ни выглядело. Надо готовиться к великим свершениям и открытиям!

Однако, все наши сравнения планов национальных космических агентств не учитывают новую силу, которая уже вышла на лидирующие позиции в космической гонке. Речь идет о частном космосе, про который наша следующая статья.

Сокращения:
РН - ракета-носитель
РД - ракетный двигатель
РБ - разгонный блок
ПН - полезная нагрузка
КРК - космический ракетный комплекс
СТК - сверхтяжелого класса
ВБР - вероятность безаварийной работы
ГО  - головной обтекатель
КГЧ - космическая головная часть
НОО - низкая околоземная орбита
ОИСЛ - орбита искусственного спутника Луны
ТНА - турбонасосный агрегат
ДОГГ - дожигание окислительного генераторного газа
ДВГГ - дожигание восстановительного генераторного газа
ТТУ - твердотопливный ускоритель

С другими материалами Автомалиновки по освоению космоса можно познакомиться здесь:
Беспилотный космический грузовик от ГРЦ Макеева - проект КОРОНА
Новая Зеландия стала 12-ой космической державой благодаря частной компании
Электромобиль Tesla отправился в полет к Марсу
Исследовательский зонд New Horizons достиг самого дальнего объекта Солнечной системы
Китайцы совершили посадку на обратной стороне Луны
Проект колонии Mars One обанкротился
Самая доступная космическая ракета из Обнинска
Первый автомобиль Toyota на Луне
Солнечный зонд Parker Solar Probe поставил рекорд скорости
Автомобили будущего сегодня и какими они будут: электромобиль-планетоход
Космическая компания OneWeb банкротится из-за коронавируса
Американское прошлое и российское будущее космодрома "Морской старт"


Если Вы - автомобилист, то у Вас наверное есть необходимость подновлять свое авто время от времени! Для этого есть недорогое и практичное средство от царапин на авто - RENUMAX ! О нем Вы можете

УЗНАТЬ ПОДРОБНЕЕ

Фотографии: © CC 2011 Eberhard Marx, Роскосмос, wiki, etc
Автор: sergio99
23.05.2020
Подписаться на канал Автомалиновки
Гость 10.06.2020 17:04:31
Автор либо не специалист, либо сознательно вводит в заблуждение. В лунной гонке участвуют 2 сверхдержавы, но это не США и РФ, а США и Китай. В РФ только проекты, а не реальные планы. Утеряны технологии и кадры, которые были в СССР, нет финансовых возможностей все это восстановить. РН Ангара создается уже более 20 лет и морально устарела. Летающие РН Союз и РН Протон созданы в СССР более 50 лет назад. Запусков на Луну не проводилось уже десятки лет. Во многом мы отстали уже от Китая. Конкуренции с США и Китаем РФ не выдержит. Это горькая и обидная констатация фактического состояния наших космических возможностей.
sergio99 11.06.2020 20:44:31
Не специалист. Но мнение специалистов по "лунному вопросу" мне известно. Цель заключалась в том, чтобы дать технически объективную картину, как это видится со стороны, а не с точки зрения человека, погруженного в текущую рутину.

Сравните 60-е годы, когда СССР готовил высадку на Луну и была вера в то, что это возможно, хотя достаточных технических предпосылок еще не было. И нынешнее время, когда техника готова, но люди не верят в свои силы и возможности. Если же говорить о том, кто в итоге вернется на Луну - то до реального осуществления лунных планов пока еще везде далеко. И по ходу камбэка многое может измениться.
1 14.06.2020 09:31:36
Ну ты и дальше верь в гениального Рогозина, дурик.
Гость 17.06.2020 15:51:47
Прочитал статью. Дмитрий Олегович, я вас узнал!
PS. Товарищ аффтар, не надо всех читателей держать за идиотов! Роскосмос у него первый достигнет Луны!!!
sergio99 18.06.2020 09:51:46
У Рогозина есть ведомственный журнал - "Русский космос", твиттер и еще много всего, чтобы излагать свою точку зрения. И где вы нашли утверждение, что "Роскосмос первым достигнет Луны"? Бюджет на это - не выделен. Читайте внимательнее, в том числе соседние статьи по лунной теме.
оставить комментарий



Другие статьи на Автомалиновке

 


AMG Acura AeroMobil Alfa Romeo Audi BMW Cadillac Chery Chevrolet Chrysler Citroen DTM Dodge Ferrari Fiat Force India Ford Geely Honda Hyundai Hyundai Santa Fe Infiniti Iveco Jaguar Jeep Kia Lada Land Rover Lexus Lotus Marussia Mazda McLaren Mercedes Mitsubishi Mitsubishi Outlander Nissan Nissan X-Trail Opel Peugeot Pirelli Porsche Range Rover Red Bull Renault Rolls-Royce SEAT Skoda SsangYong Subaru Suzuki Suzuki SX4 Tesla Toro Rosso Toyota UAZ Volkswagen Volkswagen Golf Volvo WEC Williams Абу-Даби Баку Барселона Бахрейн БелДжи ВАЗ Валттери Боттас Виталий Петров Дакар Даниил Квят Даниэль Риккардо Жан-Эрик Вернь Интерлагос КамАЗ Кевин Магнуссен Кими Райкконен Луна Льюис Хэмилтон Малайзия Марко Виттман Мельбурн Мехико Монако Монреаль Монца Нико Росберг Остин Себастьян Буэми Себастьян Феттель Сергей Вязович Серхио Перес Сильверстоун Сингапур Сочи Спа Сузука УАЗ Фелипе Масса Фернандо Алонсо Формула-1 Формула-Е Херес Хоккенхаймринг Хунгароринг Шанхай Шпильберг авто б/у автобус автогонки автодом автопилот авторынок Беларуси автоспорт аэромобиль безопасность беспилотник беспилотный автомобиль внедорожник водород вуди гибрид кабриолет концепт космический корабль космос кросс-купе кроссовер купе летающая машина летающий автомобиль летающий мотоцикл маз мотоцикл пикап полезные советы ракета ралли родстер ситикар солнечные батареи спорткар спорткупе суперкар топливные элементы трансляция трансформер шины экология электромобиль


Купить авто


Последние сообщения в форумах
Здравствуйте. Конечно же полировку нужно сделать
03.07.2020 23:13 Likiy
Полировка фар авто в Москве
03.07.2020 23:12 Bpgdan
Помогите, клопы
03.07.2020 20:33 intel
Всем привет, я сам помню тоже заказывал
02.07.2020 22:17 Nikolas
всем привет, если и искать хорошую фирму, то
02.07.2020 16:45 Marvin