В России намерены нанести Илону Маску «Коронный» удар
В России разрабатывается одноступенчатая, полностью многоразовая космическая ракета «Корона»
В России разрабатывается одноступенчатая, полностью многоразовая космическая ракета «Корона». То есть такая, которая способна после запуска и выведения полезной нагрузки на орбиту возвращаться на землю целой и невредимой, что позволит ее многократно использовать. Сегодня технология возвращения первой ступени ракеты-носителя освоена только американской компанией Илона Маска.
Информация о разработке «Короны» появилась в ТАСС со ссылкой на источники в Роскосмосе. Работы ведет ГРЦ имени В.П.Макеева. Пока ведется научно- исследовательская работа по подтверждению ключевых технологий создания многоразовой ракеты-носителя. Подтверждена возможность реализации проекта. Принято решение о начале опытно-конструкторских работ в 2026 году.
Отмечается, что «Корона» сможет оперативно выводить спутники на орбиту, возвращать из космоса выведенные из строя аппараты, осуществлять перелёт из одной точки Земли в другую за считанные минуты. Реализация этого проекта позволит России выйти на мировой рынок космических услуг. Стартовать ракета будет с космодрома Восточный в Амурской области, где намечено создать инфраструктуру для запусков.
Стартовая масса многоразовой ракеты — до 315 тонн, масса полезной нагрузки, доставляемой на орбиту высотой 200 км и с наклонением 51,5 градусов – 5,5 тонны. Двигатель работает на жидком кислороде и водороде. Длина ракеты – 38 метров.
Для вертикального запуска и посадки планируется использовать упрощенную площадку и безлюдную систему заправки. Предполагается, что ракета будет иметь предельно низкую стоимость выведения полезной нагрузки на орбиту. Слетать в космос она сможет до ста раз.
Таким образом в России вознамерились сделать то, чего ни у кого нет! И, казалось бы, очень хорошо. Нужно решать трудные задачи, только тогда и возможен прогресс. Однако делать оптимистичные заявления, как будто мы уже преодолели все проблемы, рановато. Как писал средневековый философ Грасиан: «Никогда не показывай полдела — пусть любуются в законченном виде. Начало всегда нескладно, и нескладный этот образ остается в воображении: память о нем мешает насладиться вещью, уже завершенной».
Одноступенчатые ракеты – дело непростое. Не случайно отец космонавтики Константин Эдуардович Циолковский изобрёл «ракетные поезда». В таких составных ракетах часть их корпуса – ступень – отбрасывается после выработки топлива из неё. Поэтому дальнейший полёт ракеты происходил уже без ненужной её части. Соответственно, масса ракетного поезда уменьшалась. Только так можно было обеспечить вывод на орбиту Земли необходимой полезной нагрузки. Сейчас ракетостроители ограничиваются количеством ступеней в космических носителях от двух до четырёх.
Если ракета одноступенчатая, то в течение всего участка выведения масса её конструкции не уменьшается, что ведёт к дополнительному расходу топлива. И получается, что на орбиту вокруг Земли такой носитель в лучшем случае выведет самого себя, без сколь-нибудь значимой полезной нагрузки.
Если к тому же одноступенчатая ракета должна быть многоразовой, то ей требуются посадочные устройства и топливо для обеспечения приземления в назначенный район. А это дополнительная масса, которую ракета везёт на всём разгонном участке. Такой проект тем более не может быть реализован.
Да, сейчас летает американская одноступенчатая многоразовая ракета New Shepard. Но она достигает высоты всего немного больше сотни километров и неспособна выйти на орбиту. Она катает туристов, которые получают удовольствие от видов в иллюминаторах и невесомости в течение нескольких минут. У этой ракеты масса полезной нагрузки, представленной только шестью пассажирами, составляет всего около 1,5% от стартовой массы.
Проблема в создании одноступенчатого носителя состоит ещё и в необходимости применения необычного ракетного двигателя. Дело в том, что в любом применяемом современном ракетном двигателе для разгона истекающих газов используется сопло. Но любое сопло имеет фиксированную форму, а атмосферное давление с высотой сильно уменьшается. Вот почему каждое сопло максимально эффективно работает только на одной конкретной высоте. Использование многоступенчатых ракет позволяет делать двигатели для них с соплом соответствующего размера, рассчитанные на среднюю высоту участка, на котором работает каждая ступень. Поэтому на каждой ступени они работают вполне удовлетворительно.
Следовательно, в одноступенчатом носителе любое фиксированное сопло будет неэффективно. Поэтому нужен ракетный двигатель с другим соплом, которое хорошо работает на всём участке выведения.
Теоретически, такое сопло есть. Как считают специалисты, для «Короны» более всего подходит многокамерная ракетная двигательная установка с соплом с центральным телом, без внешней оболочки. Объяснять, что это за устройство, довольно сложно. Важно, что варианты его конструкции известны, и оно будет эффективно работать на всём участке выведения. Но при условии, что его смогут изготовить.
Пока такие попытки были безуспешными, хотя подобными двигателями американцы занимались с 1960-х годов. Правда, появились и некоторые успехи. Две-три фирмы изготовили и провели наземные испытания малоразмерных прототипов таких изделий. Лётных испытаний не было ни у кого.
Конечно, у этих устройств есть эксплуатационные преимущества перед обычными жидкостными ракетными двигателями (ЖРД), но у них существенно большая масса, они создают относительно меньшую тягу, их центральное тело перегревается и есть проблемы с его охлаждением, они имеют меньшую надёжность.
Каких же результатов достигли наши разработчики? В прошлом месяце на испытательном стенде НИИ машиностроения успешно прошли запуски демонстратора маршевого двигателя с центральным телом, работающие на кислороде и водороде. Но этот демонстратор в десятки раз меньше по размерам, чем двигатель для «Короны».
Кроме вопросов по работоспособности нового двигателя есть много других проблем. Все они связаны с необходимостью уменьшения массы конструкции ракеты. В связи с этим, разработчики планируют использовать композиционные материалы типа углепластика. Стенки баков, например, будут многослойными. Более того, для элементов конструкции двигателя они намерены применить стеклоуглерод, который не имеет отношения к стеклу, а является поддающейся деформации формой углерода.
Выходит, наши специалисты намерены создать ракету с запредельным количеством новых, не имеющих аналогов конструктивных, технологических решений и материалов. Такая затея обычно удаётся очень редко. Хотя именно такую задачу сейчас очень хочется решить.
Если говорить о предприятиях, которые участвуют в процессе реализации задуманного, то они располагают очень большими возможностями. Прежде всего, ГРЦ Макеева. Разработанная здесь ракетно-космическая техника превосходит зарубежные образцы. Но даже такое предприятие может не справиться с поставленной задачей. Слишком уж много в ней неизвестных.
Вероятно, при реализации опытно-конструкторских работ сосредоточат усилия на создании и отработке именно новых элементов, технологий и проверке возможностей использования композитных материалов. Ведь если компоненты ракеты будут созданы, то её строительство не будет проблемой.
И, конечно, возникает вопрос: не рановато ли устраивать на космодроме Восточный инфраструктуру для запусков и посадок ракеты-носителя, который пока не из чего изготавливать?
Еще один вопрос без ответа: почему бы не вернуться к разработанному в ГРЦ Макеева проекту «Воздушный старт»? Работы по нему велись с конца 1990-х годов. Пожалуй, последний раз этот проект представляли на авиакосмическом салоне МАКС-2013.
Вот что писали тогда: «На авиасалоне МАКС представили авиационно-ракетный комплекс, разработанный на ГРЦ имени Макеева. Он позволяет снизить стоимость запуска спутников на орбиты и должен расширить долю России на мировом рынке космических услуг. …Разработан в рамках проекта «Воздушный старт», который входит в число пилотных в области модернизации экономики России. Комплекс позволяет производить запуски спутников на различные орбиты без использования дорогостоящих наземных стартовых комплексов. …Создается в целях расширения участия России на мировом рынке услуг по запуску космических аппаратов».
Проект «Воздушный старт» предусматривал выведение космического аппарата на орбиту с помощью самолёта. Основным элементом был переоборудованный самолет Ан-124-100ВС «Руслан», с которого на высоте 10-11 км десантировалась трёхступенчатая ракета-носитель «Полёт» с двигателями на керосине и жидком кислороде. При массе 103 тонны она могла выводить на орбиту высотой 200 км с наклонением 51,5 градуса полезную нагрузку около 5,5 тонн, что гораздо больше, чем при старте с поверхности земли.
В этом проекте было много преимуществ и мало загадок. Но финансирование его, как и некоторых других тем, разрабатывавшихся в ГРЦ Макеева, прекратилось.
В сообщении о том экспонате МАКСа много общего с информацией о ракете «Корона»: «И реализация этого проекта позволит России обеспечить независимый доступ в космос и выйти на мировой рынок космических услуг». Лишь бы судьба проекта не повторилась.
