Маневр Роскосмоса в ограниченном пространстве

На этой неделе в «Известиях» появилось сенсационное заявление генерального директора ракетно-космической корпорации «Энергия» Владимира Солнцева, который сообщил о прекращении разработки Государственным космическим научно-производственным центром им. М.В.Хруничева сверхтяжелой ракеты на базе тяжелой «Ангары-А5». Роскосмос принял решение о том, что сверхтяжелую ракету для полетов на Луну и планеты Солнечной системы будет создавать РКК «Энергия», используя самые мощные в мире ракетные двигатели РД-171, которые должны были использоваться в загубленном проекте «Ангара"-"Буран». А это означает, по сути, воссоздание легендарной ракеты «Ангара».

Казалось бы, Роскосмос уже давно объявил о планах стимулировать развитие семейства ракет-носителей «Ангара». Поскольку они технологичные и экономичные — то есть модульного типа, из функционально самодостаточных частей которых можно собрать любую ракету с требуемыми характеристиками. Также в качестве горючего в них используется керосин. С одной стороны, это гораздо экологичнее гептила. С другой, — проще с точки зрения коммуникаций космодрома по сравнению с использованием водородных двигателей. Именно под керосин и сделан космодром «Восточный».

Самая мощная ракета семейства — «Ангара-А5В», способная доставлять на низкую опорную орбиту (НОО) почти 40 тонн. И она скоро будет готова. «Скоро» для Роскосмоса (в отличие от 60-х годов прошлого века) — это лет пять-семь. И поскольку полеты на Луну планируются к концу 20-х годов, то может подоспеть и еще более мощная — «Ангара-7» — которая сейчас существует в виде эскизных проработок. Но и «пятерки» должно хватить, поскольку с ее помощью можно доставить на околоземную орбиту все необходимое за 4 раза, то есть перевезти на четырех ракетах. А затем разгонные блоки перетащат модули на окололунную орбиту.

При этом Роскосмос пару раз подкинул информацию о том, что наше будущее — ракетный двигатель, в котором в качестве горючего используется сжиженный природный газ (СПГ). Этим направлением активно занимается самарский Российский космический центр «Прогресс». И он периодически заявляет, что готов к нужному сроку создать сверхтяжелую ракету, которая сможет выводить на орбиту 85 тонн, а в пределе — 130.

Немалый резон в этом есть. Поскольку СПГ — более эффективное топливо, чем керосин. Важнейший показатель эффективности ракетного двигателя — удельный импульс. Это физическая величина, определяющая отношение количества движения, т.е. импульса (произведение массы на скорость) к скорости расходования топлива. Самый высокий удельный импульс дает жидкий водород. У СПГ этот параметр находится между водородом и керосином.

Поэтому разработки «Прогресса» как нельзя лучше подошли бы для задуманной сверхтяжелой ракеты. К тому же разработка идет не с нуля, поскольку двигатели на жидком водороде, по которым накоплен громадный опыт, практически ничем не отличаются от перспективного двигателя на СПГ.

Но РКК «Энегрия» от этого спора воздерживалась. И вдруг выясняется, что в наличии имеется достаточное количество самых мощных в мире двигателей РД-171, доставшихся в наследие от ракеты «Энергия», которая совершила лишь два полета. В первый раз в 1987 году доставила на орбиту спутниковую группировку военного назначения. Во второй в 1988 году совершила исторический, и последний, полет с челноком «Буран».

Ракета была уникальной. Она была способна поднимать 100 тонн. Предполагалась модификация «Вулкан» со вдвое большей грузоподъемностью. При этом двигатели разрабатывались так, что они были рассчитаны на 10 полетов. Что предполагало создание спускаемой первой ступени ракеты-носителя.

Так почему же нельзя было раньше собрать из готовых двигателей сверхтяжелую ракету? Ведь спецы «Энергии» утверждают, что на это будет потрачено совсем немного сил и времени — не более пяти лет. Ну, конечно, это будет не совсем «Ангара» образца 1988 года, потому что производство двигателей второй ступени РД-0120 на Воронежском механическом заводе уже давно прекращено. И восстановить технологии этого дела невозможно. Так что для того, чтобы сделать ракету, которая вытянет 100 тонн, необходимо создать двигатель второй ступени. И он, как и РД-0120, должен быть водородным, поскольку именно жидкий водород способен развить в вакууме необходимую тягу. А это встает в противоречие с «керосиновой концепцией» «Восточного». 

Правда, как утверждает Владимир Солнцев, схема ракеты все-таки будет отличаться от той, которая была применена в «Энергии». Будут три ступени. В двух первых будут использованы РД-171 в количестве, которое не разглашается. А третью возьмут от уже летающей модификации «Ангары». То есть, это будет, судя по всему, ступень, в которой используется созданный в Воронеже в постсоветское время двигатель РД-0124А, который имеет прекрасные характеристики и считается самым эффективным в мире кислородно-керосиновым двигателем. В вакууме он развивает тягу в 30 тонн силы (тс). Правда, у РД-0120 эта величина равна 200 тс. Так что напрягаться в основном придется двум первым ступеням, использующим РД-171.

При более внимательном изучении вопроса становится понятно, что «энергетики» слегка лукавят. На «Энергии» был использован двигатель РД-170, в котором в качестве пары горючее-окислитель используются керосин и жидкий кислород. А РД-171 хоть и обладает той же самой мощностью, но имеет некоторые конструктивные отличия, касающиеся управления соплами. Этот двигатель устанавливался на российско-украинской ракете «Зенит». И эти двигатели до недавнего времени придерживали от использования в перспективной разработке сверхтяжелой ракеты, используя их для зарабатывания денег. Поскольку «Зенит» в его постсоветском изводе — проект чисто коммерческий. Сейчас, когда связи с Украиной разорваны, двигатели «освободились». А проект лопнул ввиду того, что Украине перестали поставлять для ракеты РД-171.

Предполагается, что ракета РКК «Энергия» сможет выводить на орбиту 80 тонн. А впоследствии, в результате ряда модификаций, поднимаемый полезный вес будет последовательно доведен до 100, 120 и 160 тонн. Если это произойдет, то будет установлен новый мировой рекорд, который держится уже 49 лет, — работавшая при пилотируемых полетах американцев на Луну ракета «Сатурн-5» имела грузоподъемность в 141 тонну. Длина этого трехступенчатого монстра превышала 110 метров, а вес — почти 3000 тонн. Всего состоялось 13 пусков.

Из чего следует, что сверхтяжелая ракета в обозримом времени — продукт штучный, не предполагающий крупносерийного производства. Она используется для каких-либо грандиозных проектов, которые пожирают громадные деньги. На программу «Сатурн-5» было потрачено 47 млрд. долларов в современном масштабе цен. В связи с чем разговоры, которые периодически затеваются в Роскосмосе о самоокупаемости сверхтяжелой ракеты, это всего лишь дипломатия. Вот если бы у нас была программа колонизации Луны, то себестоимость ракеты можно было бы снизить. Но такая программа существует лишь в публикациях пламенных футурологов.