Как худеют наши ракеты
Интересная тенденция появилась в отечественной космонавтике. Привычные нам ракеты-носители начинают облегчать, убирая одну из ступеней. Тяжелый «Протон» уже совсем скоро обзаведется средней и легкой версией, а недавно появилась новость, что и у «Союза» появится новый легкий вариант. Как и зачем «худеют» ракеты?
«Протон-Лайт»
Новости об этом проекте появились еще летом. У «Протона-М», который в исходном виде имеет, фактически, четыре ступени (три ступени ракеты-носителя и разгонный блок), предложили убрать вторую ступень. При этом масса ракеты уменьшилась бы на 168 тонн или, примерно, 20%. Но часть топлива хотят вернуть, удлинив первую и третью (стала второй) ступени. В еще более легкой версии «Протона» собираются убрать два двигателя с боковыми блоками, в которых хранится топливо. Поскольку в центральном блоке первой ступени находится только окислитель, придется добавить небольшой бак с топливом.
Получившиеся в результате ракеты проще и дешевле, но их грузоподъемности хватит для стандартных спутников на геостационарную орбиту. Именно там обитает большинство коммерческих телекоммуникационных спутников, которые приносят прибыль своим производителям и создателям ракет, которые их выводят.
В некоторых источниках пишут также про снятие разгонного блока «Бриз-М» с выведением спутников двумя включениями второй (бывшей третьей) ступени и про идею мягкой посадки первой ступени, но, наверняка, эта информация не соответствует действительности. Оба варианта очень серьезно бы снизили грузоподъемность, чего мы не наблюдаем.
Обратите внимание на то, что на картинке в принципе не указана грузоподъемность на низкую околоземную орбиту. Дело в том, что на нее «Протон» последний раз выводил модули МКС в 1998–2000 годах, а с тех пор работал исключительно для более высоких орбит.
Обозначения ГПО 1800 и 1500 на рисунке — это геопереходная орбита, с которой спутник уже сам будет выходить на геостационарную орбиту своими двигателями. В мире есть два стандарта, сложившихся исторически — ГПО, с которой надо разогнаться на 1800 м/с, ее, как правило, используют американцы, китайцы и японцы, и ГПО, с которой надо разогнаться на 1500 м/с, привычная европейцам. «Протон» же, стартующий с Байконура, может выйти на орбиты с другими параметрами, но с которых дорога до геостационарной орбиты займет те же 1500 или 1800 м/с, на которые рассчитан спутник, то есть, конкурировать со всеми странами. Компания ILS, продающая пусковые услуги «Протонов», опубликовала документ с подробными характеристиками грузоподъемности разных вариантов «Протона» в зависимости от параметров орбиты и того, насколько нужно разогнаться до геостационарной орбиты. Вот, например, таблица для «Протона Среднего»:
Публикация подробных характеристик для потенциальных клиентов говорит о том, что проект успешно реализуется, и первые облегченные «Протоны» имеют реальные шансы полететь в 2018 (средний) и 2019 (легкий), как это запланировано. Более того, на «Протон Средний» уже заключен первый контракт — по официальной информации ILS в 2019–2020 должен состояться запуск «Протона Среднего» с неназванным спутником в интересах Eutelsat Communications, одного из самых крупных провайдеров спутниковой связи.
Причина появления средней и легкой версий «Протона» проста — конкуренция на рынке пусковых услуг. Точная стоимость контрактов на выведение спутников является закрытой коммерческой информацией. Стоимость выведения спутников тяжелым «Протоном» различные эксперты оценивают в районе $60–65 миллионов, что сравнимо с оценочной стоимостью пусковых услуг компании SpaceX Илона Маска. Раньше ILS имел преимущество в том, что пуск не задерживался и проходил по плану, но в последние годы у «Протона» по разным причинам происходило примерно по аварии в год. На расследование причин аварии и их устранение уходили месяцы, и пуски задерживались. По мнению генерального конструктора «Роскосмоса» по ракетным комплексам Александра Медведева, легкий «Протон» будет на четверть дешевле, что даст возможность успешно конкурировать с Falcon 9 от SpaceX.
Союз-2ЛК
Более свежая новость — на основе ракеты-носителя «Союз-2» предлагают сделать легкую модификацию «Союз-2ЛК», убрав третью ступень. Вместо нее будет разгонный блок «Фрегат», который в некоторых модификациях «Союза» ставится четвертой ступенью.
Получившаяся ракета будет иметь грузоподъемность 2–3,85 тонны на солнечно-синхронную орбиту. Эта орбита часто используется спутниками дистанционного зондирования Земли, метеорологии и картографии, потому что на ней спутник пролетает над разными участками планеты в одно и то же местное время. Разгонный блок «Фрегат» может запускать двигатель несколько раз и поэтому сможет разводить несколько спутников на разные орбиты. А без третьей ступени, на которой стоит современный (и более дорогой) двигатель, стоимость, как ожидается, сократится на 25–40%. В мире сейчас есть уже четыре стартовых комплекса для РН «Союз» (Байконур, Плесецк, Куру, Восточный), и новая ракета совместима с ними. Правда, в Куру «Сою-2ЛК» европейцы вряд ли купят, у них уже есть более легкая, но своя «Вега».
Также любопытно, что у «Союза» уже есть летавшая два раза легкая модификация — «Союз-2.1в», в которой убрана первая ступень, обновлен двигатель второй ступени, а так же добавлен новый блок выведения «Волга».
Но «Союз-2.1в» имеет в два с лишним раза меньшую грузоподъемность на солнечно-синехронную орбиту, чем «Союз-2ЛК». Теоретически, они могут решать разные задачи, вариант 2.1в будет выводить единичные спутники для Роскосмоса/Минобороны, а ЛК — несколько коммерческих спутников сразу. Работы по проекту пока не начались, но, если финансирование начнет поступать сейчас, то «Союз-2ЛК» сможет впервые полететь в 2019–2020.
Заключение
Слева Р-7, из которой выросло все семейство, включая «Союз-2» справа УР-500, двухступенчатый отец «Протона»
Забавно, но обе ракеты, которые сейчас «худеют», начинали свою долгую и славную карьеру, будучи двухступенчатыми. Уже потом количество ступеней выросло сначала до трех, потом аж до четырех. И в том, что в 21 веке они из прагматичных соображений получают более легкие варианты, становясь похожими на своих предков, есть своеобразная ракетная диалектика. Ну и, если совсем простыми словами, хорошо, что наши ракетостроители не почивают на лаврах и не потеряли возможности делать новую технику, а стараются ответить на вызовы сегодняшнего дня.
Читайте также:
История модификаций семейства «Р-7» и «Союз-2.1в».
Как раньше убирали ступени и попытки создания универсальной ракеты.
Похожие публикации с разными способами облегчения доступа в космос.
