Узковедомственная тяга
Роскосмос работает над ракетой, в которую впрягаются 40 докторов наук
Проблемы эффективного функционирования нашей ракетно-космической отрасли и, в частности, выбора носителя для освоения околоземного пространства усугубляются. Судя по тому, как развивается ситуация, ближайшей перспективе Россия окажется аутсайдером в освоении Вселенной.
Подготовка Федеральной космической программы (ФКП) завершается. Она сориентирована еще на 10 лет доработки «Ангары-5» с доведением ее грузоподъемности до 34–37 тонн и началом летных испытаний в 2024 году. Авторами и защитниками данного варианта являются Роскосмос и ГК НПЦ имени Хруничева, развернувшие широкую рекламную кампанию, многократно преувеличивающую возможности этой ракеты-носителя (РН). Но как считают независимые эксперты, даже в доработанном варианте «Ангара» не обеспечит того, что требуется.
Прилетевшая из прошлого века
Врожденный недостаток «Ангары» – слабая первая ступень и весовая категория, которая потеряет актуальность к 2020 году.
Об этом говорит сравнение с зарубежными разработками, которые появятся в ближайшие пять-шесть лет.
«Боинг» планирует запустить сверхтяжелую ракету-носитель SLS (Space Launch System) в 2018 году. В марте 2015-го успешно проведено первое огневое испытание твердотопливного бустерного двигателя для первой ступени этой ракеты. Грузоподъемность SLS при установке двух – четырех бустеров (ускорителей) составит от 70 до 130 тонн, что почти вчетверо превышает предельные возможности «Ангары».
В свое время СССР предпринял две попытки по созданию конкурентоспособных сверхтяжелых РН. Первая относится к 1960–1977 годам. В этот период в США для лунной программы разрабатывается РН «Сатурн» с расчетной массой полезной нагрузки 118 тонн (Вернер фон Браун). В СССР работают над ракетой Н1 (Сергей Королев, Василий Мишин). Американцы совершают 12 безаварийных полетов, в том числе три пилотируемых облета Луны и шесть успешных на нее посадок (первая в 1969-м). Мы получаем четыре взрыва первой ступени.
Вторая попытка совершается в 1976–1994 годах, когда появились «Энергия» – «Буран» грузоподъемностью до 100 тонн (Валентин Глушко) и «Спейс Шаттл» грузоподъемностью 25–30 тонн. На этот раз СССР одержал блестящую победу. В первый полет «Энергия» ушла с макетом боевой орбитальной платформы (объект «Полюс» массой 80 тонн). Второй полет «Энергии» в ноябре 1988-го – вывод на орбиту космического корабля «Буран» и его блистательная посадка в автоматическом режиме. США ответить было нечем, так как «Спейс Шаттл» оказался втрое слабее «Энергии».
Затратив огромные средства и усилия, СССР создал пять ракет – задел, которого хватило бы на три-четыре года. Оставалось только пожинать плоды господства в космосе. Но после распада СССР проект закрыли, а задел выбросили на свалку, заявив, что для «Энергии» нет достойных задач в космосе.
Мы сначала послали противника в глубокий нокдаун, а затем не сумели этим воспользоваться.
В атмосфере хаоса 90-х перед предприятием ГК НПЦ имени Хруничева была поставлена простая задача: повторить в «Ангаре» характеристики своего же «Протона», заменив гептил кислородом. Это стало первой победой узковедомственных и частных интересов над государственными. В 1994 году решением тогдашнего главы Росавиакосмоса Юрия Коптева и с согласия МО РФ из числа соисполнителей проекта «Ангара» исключили предполагавшиеся ранее РКК «Энергия» имени Королева и ГРЦ имени Макеева.
Как видно из таблицы 1, несмотря на применение более высокоимпульсного топлива, «Ангаре» не удалось обойти дедушку «Протона» по основному критерию – тяговооруженности и ее и без того низкое значение упало еще в два раза – с 15,6 до 7,1 процента. При дальнейшем снижении ракета просто не оторвется от стартового стола.
Таблица 1
Недостаточная тяговооруженность – хронический недостаток всех ступеней жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). При создании сверхтяжелых РН это стало критическим тормозящим фактором и потребовало принципиально нового подхода к первой ступени.
Результаты работ по «Ангаре» приводят к следующим выводам.
1. Ни в какой модификации она не сможет защитить наши спутники и обеспечить полноценное присутствие России в космосе с появлением американской РН SLS. Слишком не равны силы: «Ангара» находится не в той весовой категории. Нужен скачок – другая ракета, построенная на новых принципах. Один лишь твердотопливный ракетный двигатель (РДТТ), ускоритель первой ступени SLS, по массе равен всей «Ангаре» вместе с полезным грузом и мощнее ее на 25 процентов. А таких ускорителей может быть на первой ступени четыре.
2. Запросив на доводку «Ангары-5» еще 10 лет, ее разработчики смирились с тем, что в сегодняшнем состоянии ее нельзя рассматривать в качестве готового носителя. Но более чем 30-летняя работа над этой ракетой беспрецедентна с точки зрения мировой практики. Это абсурд, торможение отечественного ракетостроения. «Ангара» уже в прошлом веке была недостаточно грузоподъемной.
3. ФКП с «Ангарой» станет для страны последней стратегической ошибкой при реально надвигающихся угрозах и санкционном давлении на Россию.
Ни крайних, ни виноватых
Особо отметим, что специалисты и эксперты, с которыми сотрудничает газета «ВПК», ни в коем случае не считают «Ангару» плохой ракетой. Порочен был изначальный импульс для ее разработки, когда в 1992 году мы нацелились не на паритет с вероятным противником, а на бизнес в интересах более отсталых в этой области стран. Для Южной Кореи запуск своего первого спутника на двигателях «Ангары» – гигантский шаг вперед. Еще большим успехом станет возможность получить модернизированный аналог 35-тонной «Ангары». Может быть, именно это и является источником той энергии, с которой разработчики «Ангары» так настойчиво пропихивают ее в ФКП, хотя это и идет вразрез с оборонными задачами государства.
Без сомнения, Пентагон должен испытывать чувство глубокого удовлетворения, наблюдая за тем, как Россию уводят все дальше и дальше от создания современных сверхтяжелых РН.
С момента закрытия проекта «Энергия» угроза для США миновала и они получили передышку, которой, естественно, воспользовались.
После триумфа РН «Сатурн» американские инженеры поняли, что у сверхтяжелых ракет имеется слабое звено – первая ступень с ЖРД. Речь идет все о той же недостаточной тяговооруженности на старте, которую невозможно компенсировать главным козырем ЖРД – высоким единичным массовым импульсом. Выход нашелся в применении на первой ступени мощных крупногабаритных РДТТ – ускорителей старта, которые иногда называются бустерными двигателями.
В таблице 2 видно, что доля тяги ЖРД «Ангары», истраченная на самоподъем, составляет 91,2 процента, а на всю ракету остается лишь 8,8. В твердотопливном ускорителе (ТТУ) этот остаток – 40,4 процента. То есть эффективность ТТУ как средства обеспечения энергичного старта в 4,5 раза выше, чем ЖРД.
Таблица 2
Опираясь на это свойство, американцы начиная с 60-х годов ХХ века развернули работы по созданию мощных секционных твердотопливных двигателей. Эти разработки внедрялись в качестве ТТУ последовательно на «Титане-4», затем на «Спейс Шаттле», и лишь после этого появились монстры РН SLS и еще более мощное семейство РН «Арес» грузоподъемностью от 25 тонн на «Арес-1» до 188 тонн на «Арес-5». Именно применение комбинированной первой ступени (ЖРД+ТТУ) на «Титане» и «Спейс Шаттле» и чисто твердотопливной первой ступени на РН «Арес» позволило скачкообразно увеличить их грузоподъемность.
Вслед за США по этому пути последовали страны – участницы Европейского космического агентства, а также Индия и Япония. В СССР с небольшим отставанием от США тоже начались работы над ТТУ для ракеты 11А52, однако в 1970-м тему закрыли, хотя затраты на нее можно оценить как мизерные, поскольку исследования находились в «бумажной» стадии. Сегодня очевидно, что тогда была сделана очередная глупость стратегического уровня.
Продавливание «Ангары» в ФКП сулит стране, судя по лозунгам, благоденствие и покой. Говорится, в частности, что данная ракета гарантирует присутствие России в космосе на десятки лет вперед, взорвет мировой космический рынок, является лучшей ракетой РФ за все годы…
Эти заклинания были неоднократно повторены весьма высокими руководителями из ближайшего окружения президента. Но все их слова, убеждены независимые эксперты, так же далеки от реальности, как лекция Остапа Бендера, прочитанная шахматистам из Васюков.
Конечная цель ФКП с «Ангарой» – поднять ее грузоподъемность на 40–50 процентов. Мало того, что России это не дает никаких преимуществ в космосе, так еще и достижение этой ничтожной цели отнесено столь далеко (в 2024 году – лишь начало летных испытаний «Ангары» А5), что просто не с кого будет спросить за просчеты и провалы.
На вопрос о том, кто принимал решение сделать ставку на «Ангару», многоопытный Юрий Коптев отшутился: мол, в апрельском научно-техническом совете (НТС) Роскосмоса принимали участие 40 докторов наук, которые и проголосовали «за» единогласно. Это неудивительно. Во-первых, все 40 докторов прямо или косвенно подчинены Роскосмосу. Во-вторых, они не хотят повторить судьбу 41-го члена НТС. За месяц до голосования на их глазах запросто, что называется, смахнули с должности первого заместителя генерального директора ГК НПЦ имени Хруничева и генерального конструктора «Ангары» Юрия Самохвалова. Теперь состав НТС надолго застрахован от появления несогласных.
При формировании ФКП не учтены следующие принципиальные моменты:
проигнорировано требование уточненной Военной доктрины РФ о разработке средств противодействия возможным неядерным угрозам извне;
обойден молчанием факт критического разрыва между возможностями космических РН у нас и за рубежом, что сработает против России в ближайшие пять – семь лет;
мимо ушей пропущено требование президента, известное из его беседы с главой Роскосмоса: «Тяжелую РН вы уже обещали, нужна сверхтяжелая».
В связи с изложенным было бы крайне целесообразно дать поручение военным стратегам и экспертам сделать среднесрочный технический прогноз результатов предстоящего противостояния России и США в космосе, опираясь на характеристики РН «Ангара» и РН SLS соответственно.
Сегодня вооружение страны базируется на твердотопливных ракетах. Исключение составляют космические РН. То есть научно-технический потенциал позволяет приступить к отечественной сверхтяжелой РН на новых принципах с учетом мировых достижений.
Единственно новой допустимой на этом пути технологией можно считать создание крупногабаритного твердотопливного двигателя – ускорителя старта. Проблема, назревшая и разрешимая. Во всем мире это рассматривается как способ повышения надежности и грузоподъемности, а также снижения стоимости.
Вслед за принятием необходимого политического решения должна последовать команда на разработку военными краткого тактико-технического задания, образование кооперации КБ и институтов, представление общего облика ракеты, рассмотрение его специальной независимой комиссией, назначение этапных сроков и объемов финансирования.
Учитывая создавшийся цейтнот, решению технических задач должны сопутствовать четкая организация всех уровней управления и контроля, решительный отказ от менее актуальных работ.
Рассмотрение данной проблемы следует перенаправить от Роскосмоса на государственный уровень. Целевые министры, ВКС, ВПК, Совет обороны, центры стратегических исследований и прогнозов должны организовать всесторонний и независимый анализ проблемы с тем, чтобы либо подвести прочную базу под выбор президента, либо предложить обоснованное альтернативное решение, которое будет отвечать интересам страны, а не Роскосмоса.
Проблемы эффективного функционирования нашей ракетно-космической отрасли и, в частности, выбора носителя для освоения околоземного пространства усугубляются. Судя по тому, как развивается ситуация, ближайшей перспективе Россия окажется аутсайдером в освоении Вселенной.
Подготовка Федеральной космической программы (ФКП) завершается. Она сориентирована еще на 10 лет доработки «Ангары-5» с доведением ее грузоподъемности до 34–37 тонн и началом летных испытаний в 2024 году. Авторами и защитниками данного варианта являются Роскосмос и ГК НПЦ имени Хруничева, развернувшие широкую рекламную кампанию, многократно преувеличивающую возможности этой ракеты-носителя (РН). Но как считают независимые эксперты, даже в доработанном варианте «Ангара» не обеспечит того, что требуется.
Прилетевшая из прошлого века
Врожденный недостаток «Ангары» – слабая первая ступень и весовая категория, которая потеряет актуальность к 2020 году.
Об этом говорит сравнение с зарубежными разработками, которые появятся в ближайшие пять-шесть лет.
«Боинг» планирует запустить сверхтяжелую ракету-носитель SLS (Space Launch System) в 2018 году. В марте 2015-го успешно проведено первое огневое испытание твердотопливного бустерного двигателя для первой ступени этой ракеты. Грузоподъемность SLS при установке двух – четырех бустеров (ускорителей) составит от 70 до 130 тонн, что почти вчетверо превышает предельные возможности «Ангары».В свое время СССР предпринял две попытки по созданию конкурентоспособных сверхтяжелых РН. Первая относится к 1960–1977 годам. В этот период в США для лунной программы разрабатывается РН «Сатурн» с расчетной массой полезной нагрузки 118 тонн (Вернер фон Браун). В СССР работают над ракетой Н1 (Сергей Королев, Василий Мишин). Американцы совершают 12 безаварийных полетов, в том числе три пилотируемых облета Луны и шесть успешных на нее посадок (первая в 1969-м). Мы получаем четыре взрыва первой ступени.
Вторая попытка совершается в 1976–1994 годах, когда появились «Энергия» – «Буран» грузоподъемностью до 100 тонн (Валентин Глушко) и «Спейс Шаттл» грузоподъемностью 25–30 тонн. На этот раз СССР одержал блестящую победу. В первый полет «Энергия» ушла с макетом боевой орбитальной платформы (объект «Полюс» массой 80 тонн). Второй полет «Энергии» в ноябре 1988-го – вывод на орбиту космического корабля «Буран» и его блистательная посадка в автоматическом режиме. США ответить было нечем, так как «Спейс Шаттл» оказался втрое слабее «Энергии».
Затратив огромные средства и усилия, СССР создал пять ракет – задел, которого хватило бы на три-четыре года. Оставалось только пожинать плоды господства в космосе. Но после распада СССР проект закрыли, а задел выбросили на свалку, заявив, что для «Энергии» нет достойных задач в космосе.
Мы сначала послали противника в глубокий нокдаун, а затем не сумели этим воспользоваться.
В атмосфере хаоса 90-х перед предприятием ГК НПЦ имени Хруничева была поставлена простая задача: повторить в «Ангаре» характеристики своего же «Протона», заменив гептил кислородом. Это стало первой победой узковедомственных и частных интересов над государственными. В 1994 году решением тогдашнего главы Росавиакосмоса Юрия Коптева и с согласия МО РФ из числа соисполнителей проекта «Ангара» исключили предполагавшиеся ранее РКК «Энергия» имени Королева и ГРЦ имени Макеева.
Как видно из таблицы 1, несмотря на применение более высокоимпульсного топлива, «Ангаре» не удалось обойти дедушку «Протона» по основному критерию – тяговооруженности и ее и без того низкое значение упало еще в два раза – с 15,6 до 7,1 процента. При дальнейшем снижении ракета просто не оторвется от стартового стола.
Таблица 1
Недостаточная тяговооруженность – хронический недостаток всех ступеней жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). При создании сверхтяжелых РН это стало критическим тормозящим фактором и потребовало принципиально нового подхода к первой ступени.
Результаты работ по «Ангаре» приводят к следующим выводам.
1. Ни в какой модификации она не сможет защитить наши спутники и обеспечить полноценное присутствие России в космосе с появлением американской РН SLS. Слишком не равны силы: «Ангара» находится не в той весовой категории. Нужен скачок – другая ракета, построенная на новых принципах. Один лишь твердотопливный ракетный двигатель (РДТТ), ускоритель первой ступени SLS, по массе равен всей «Ангаре» вместе с полезным грузом и мощнее ее на 25 процентов. А таких ускорителей может быть на первой ступени четыре.
2. Запросив на доводку «Ангары-5» еще 10 лет, ее разработчики смирились с тем, что в сегодняшнем состоянии ее нельзя рассматривать в качестве готового носителя. Но более чем 30-летняя работа над этой ракетой беспрецедентна с точки зрения мировой практики. Это абсурд, торможение отечественного ракетостроения. «Ангара» уже в прошлом веке была недостаточно грузоподъемной.
3. ФКП с «Ангарой» станет для страны последней стратегической ошибкой при реально надвигающихся угрозах и санкционном давлении на Россию.
Ни крайних, ни виноватых
Особо отметим, что специалисты и эксперты, с которыми сотрудничает газета «ВПК», ни в коем случае не считают «Ангару» плохой ракетой. Порочен был изначальный импульс для ее разработки, когда в 1992 году мы нацелились не на паритет с вероятным противником, а на бизнес в интересах более отсталых в этой области стран. Для Южной Кореи запуск своего первого спутника на двигателях «Ангары» – гигантский шаг вперед. Еще большим успехом станет возможность получить модернизированный аналог 35-тонной «Ангары». Может быть, именно это и является источником той энергии, с которой разработчики «Ангары» так настойчиво пропихивают ее в ФКП, хотя это и идет вразрез с оборонными задачами государства.
Без сомнения, Пентагон должен испытывать чувство глубокого удовлетворения, наблюдая за тем, как Россию уводят все дальше и дальше от создания современных сверхтяжелых РН.
С момента закрытия проекта «Энергия» угроза для США миновала и они получили передышку, которой, естественно, воспользовались.
После триумфа РН «Сатурн» американские инженеры поняли, что у сверхтяжелых ракет имеется слабое звено – первая ступень с ЖРД. Речь идет все о той же недостаточной тяговооруженности на старте, которую невозможно компенсировать главным козырем ЖРД – высоким единичным массовым импульсом. Выход нашелся в применении на первой ступени мощных крупногабаритных РДТТ – ускорителей старта, которые иногда называются бустерными двигателями.
В таблице 2 видно, что доля тяги ЖРД «Ангары», истраченная на самоподъем, составляет 91,2 процента, а на всю ракету остается лишь 8,8. В твердотопливном ускорителе (ТТУ) этот остаток – 40,4 процента. То есть эффективность ТТУ как средства обеспечения энергичного старта в 4,5 раза выше, чем ЖРД.
Таблица 2
Опираясь на это свойство, американцы начиная с 60-х годов ХХ века развернули работы по созданию мощных секционных твердотопливных двигателей. Эти разработки внедрялись в качестве ТТУ последовательно на «Титане-4», затем на «Спейс Шаттле», и лишь после этого появились монстры РН SLS и еще более мощное семейство РН «Арес» грузоподъемностью от 25 тонн на «Арес-1» до 188 тонн на «Арес-5». Именно применение комбинированной первой ступени (ЖРД+ТТУ) на «Титане» и «Спейс Шаттле» и чисто твердотопливной первой ступени на РН «Арес» позволило скачкообразно увеличить их грузоподъемность.
Вслед за США по этому пути последовали страны – участницы Европейского космического агентства, а также Индия и Япония. В СССР с небольшим отставанием от США тоже начались работы над ТТУ для ракеты 11А52, однако в 1970-м тему закрыли, хотя затраты на нее можно оценить как мизерные, поскольку исследования находились в «бумажной» стадии. Сегодня очевидно, что тогда была сделана очередная глупость стратегического уровня.
Продавливание «Ангары» в ФКП сулит стране, судя по лозунгам, благоденствие и покой. Говорится, в частности, что данная ракета гарантирует присутствие России в космосе на десятки лет вперед, взорвет мировой космический рынок, является лучшей ракетой РФ за все годы…Эти заклинания были неоднократно повторены весьма высокими руководителями из ближайшего окружения президента. Но все их слова, убеждены независимые эксперты, так же далеки от реальности, как лекция Остапа Бендера, прочитанная шахматистам из Васюков.
Конечная цель ФКП с «Ангарой» – поднять ее грузоподъемность на 40–50 процентов. Мало того, что России это не дает никаких преимуществ в космосе, так еще и достижение этой ничтожной цели отнесено столь далеко (в 2024 году – лишь начало летных испытаний «Ангары» А5), что просто не с кого будет спросить за просчеты и провалы.
На вопрос о том, кто принимал решение сделать ставку на «Ангару», многоопытный Юрий Коптев отшутился: мол, в апрельском научно-техническом совете (НТС) Роскосмоса принимали участие 40 докторов наук, которые и проголосовали «за» единогласно. Это неудивительно. Во-первых, все 40 докторов прямо или косвенно подчинены Роскосмосу. Во-вторых, они не хотят повторить судьбу 41-го члена НТС. За месяц до голосования на их глазах запросто, что называется, смахнули с должности первого заместителя генерального директора ГК НПЦ имени Хруничева и генерального конструктора «Ангары» Юрия Самохвалова. Теперь состав НТС надолго застрахован от появления несогласных.
При формировании ФКП не учтены следующие принципиальные моменты:
проигнорировано требование уточненной Военной доктрины РФ о разработке средств противодействия возможным неядерным угрозам извне;
обойден молчанием факт критического разрыва между возможностями космических РН у нас и за рубежом, что сработает против России в ближайшие пять – семь лет;
мимо ушей пропущено требование президента, известное из его беседы с главой Роскосмоса: «Тяжелую РН вы уже обещали, нужна сверхтяжелая».
В связи с изложенным было бы крайне целесообразно дать поручение военным стратегам и экспертам сделать среднесрочный технический прогноз результатов предстоящего противостояния России и США в космосе, опираясь на характеристики РН «Ангара» и РН SLS соответственно.
Сегодня вооружение страны базируется на твердотопливных ракетах. Исключение составляют космические РН. То есть научно-технический потенциал позволяет приступить к отечественной сверхтяжелой РН на новых принципах с учетом мировых достижений.
Единственно новой допустимой на этом пути технологией можно считать создание крупногабаритного твердотопливного двигателя – ускорителя старта. Проблема, назревшая и разрешимая. Во всем мире это рассматривается как способ повышения надежности и грузоподъемности, а также снижения стоимости.
Вслед за принятием необходимого политического решения должна последовать команда на разработку военными краткого тактико-технического задания, образование кооперации КБ и институтов, представление общего облика ракеты, рассмотрение его специальной независимой комиссией, назначение этапных сроков и объемов финансирования.
Учитывая создавшийся цейтнот, решению технических задач должны сопутствовать четкая организация всех уровней управления и контроля, решительный отказ от менее актуальных работ.
Рассмотрение данной проблемы следует перенаправить от Роскосмоса на государственный уровень. Целевые министры, ВКС, ВПК, Совет обороны, центры стратегических исследований и прогнозов должны организовать всесторонний и независимый анализ проблемы с тем, чтобы либо подвести прочную базу под выбор президента, либо предложить обоснованное альтернативное решение, которое будет отвечать интересам страны, а не Роскосмоса.
Информация