Роскосмос и ракетно-космический центр «Прогресс» подписали 5 октября контракт на разработку эскизного проекта космического ракетного комплекса с новой ракетой-носителем «Амур». Носитель станет первой российской многоразовой ракетой на метане. Одна из особенностей проекта — «Амур» будут создавать под заданную стоимость пусковой услуги $22 млн. Также ракета получит беспрецедентный уровень надежности.
Метан — самое удобное топливо для многоразовых ракет. При сгорании, в отличие от керосина, сжиженный газ дает крайне мало сажи. С метаном элементы двигателя не придется очищать от несгоревших остатков топлива. Высокая охлаждающая способность метана позволит убрать лишний нагрев двигателя во время работы. Плюс метан обеспечит больший удельный импульс.
Метан часто критикуют за его низкую плотность. Считается, что из-за этого придется делать бак больше, что приведет к увеличению массы всей ракеты и проигрышу по полезной нагрузке.
Стоит заметить – говорим метан, подразумеваем сжиженный природный газ и наоборот. Это не совсем взаимозаменяемые понятия, но в очищенном сжиженном природном газе, остается почти только метан, поэтому в случае ракетных двигателей разницы почти нет.
Метан — это в первую очередь дешевое топливо, его переработка и использование широко освоено другими отраслями промышленности, что позволяет использовать уже готовые инфраструктурные решения. Например, не нужно разрабатывать какие-то особые хранилища для метана на наземном комплексе «Амура» — будут взяты стандартные конструкции ПАО «Газпром».
Более того, всего в 50 километрах от Восточного в рамках контракта с Китаем строится газоперерабатывающий комплекс «Газпрома» (Амурский ГПЗ), от которого на старт “Амура” достаточно протянуть ветку газопровода. Заправка ракеты топливом станет еще дешевле. Запускать перспективный носитель планируется с космодрома «Восточный» в Амурской области.
На сегодняшний день для первых ступеней перспективных ракет-носителей разрабатываются двигатели на паре метан — кислород, планы использовать сжиженный природный газ как ракетное топливо — мировой тренд. Применять на ряде своих ракет версию двигателя «Раптор» на сжиженном газе собирается компания SpaceX. Именно метановые двигатели, считают в американской компании, должны отправить первых землян на Марс. Еще один двигатель на метане BE-4 разрабатывается другой частной компанией США Blue Origin для использования, в частности, на ракете «Вулкан» от United Launch Alliance.
По предварительным расчетам, метановый «Амур» получит взлетную массу около 360 тонн, высота ракеты будет достигать 55 метров, диаметр составит 4,1 метра. Носитель будет иметь возвращаемую первую ступень и вторую однократного использования, обе будут оснащаться метановыми двигателями. Многоразовый блок получит посадочные штанги, а также аэродинамические решетчатые рули. Это оборудование может быть снято для запуска в традиционной одноразовой версии. С возвращаемой ступенью «Амур» будет способен выводить на низкую околоземную орбиту до 10,5 тонн полезного груза, против 8,5 у ракет серии «Союз-2». В одноразовом варианте «Амур» поднимет на туже орбиту уже 12,5 тонн.
Одной из характерных особенностей новой ракеты станет большой головной обтекатель, его диаметр составит до 5,1 метра. Характеристики по обтекателю заложены таким образом, чтобы он мог отвечать требованиям современных и перспективных космических аппаратов, кроме того, предполагается обеспечить повторное включение второй ступени или ее глубокое дросселирование, что, в свою очередь, обеспечит возможность кластерных запусков.
По подсчетам отраслевых институтов, деталей в ракете «Амур» будет минимум в два раза меньше, чем в серии ракет сходного класса «Союз-2» — предварительно, 2 тыс. деталей в “«Амур», против 4,5 тыс. деталей в «Союзах».
В результате мы существенно упрощаем конструкцию и уменьшаем число сборочных единиц — по сравнению с «Союзом» их будет примерно в два раза меньше. Это важно с точки зрения надежности, а мы бы хотели, чтобы у нас ракета была безотказной, как автомат Калашникова.
На первой ступени ракеты планируется разместить пять метаново-кислородных двигателей РД-0169А, разрабатываемых сейчас в воронежском Конструкторском бюро химавтоматики. Номинальная тяга данных двигателей предполагается на уровне 100 тонн. Предполагается наличие форсажного режима для двигателей первой ступени, что позволит реализовать схему так называемого горячего резервирования — при выходе из строя одного из двигателей остальные в автоматическом режиме нарастят свою мощность, чтобы обеспечить продолжение полета.
Надежность носителя за счет существенного снижения числа деталей ракеты, а также при наличии горячего резервирования, отмечают специалисты Роскосмоса, должна достичь 0,99. Для сравнения: для большинства существующих в мире ракет с большой статистикой стартов этот показатель не превышает 0,98.
На первом этапе летных испытаний планируется обеспечить не менее десяти полетов многоразовой первой ступени «Амура». Однако в перспективе предполагается запускать одну ступень до 100 раз. При этом центральный двигатель первой ступени, который будет отвечать за ракетно-динамическую посадку, должен включиться в общей сложности 300 раз.
Вторая ступень «Амур» получит тот же двигатель, но с четырьмя камерами сгорания с маркировкой РД-0169В. Его тяга повысится примерно до 110 тонн. На второй ступени будет размещаться один такой двигатель.
Первая ступень «Амур» будет возвращаться на посадочные площадки, расчет места строительства которых сейчас ведется баллистиками в зависимости от траекторий полета новой ракеты с космодрома «Восточный».
После торможения в атмосфере ступень будет снижаться в район подготовленной площадки, маневрировать для точной посадки, затем открывать посадочные штанги и мягко приземляться за счет третьего включения центрального двигателя. Тут же на месте будет проводиться первичное техническое обслуживание многоразового блока ракеты.
Первый пуск нового носителя запланирован уже через шесть лет.
Инфраструктура для «Амур» на Восточном, включая стартовый стол, будет возводиться параллельно с созданием ракеты и должна быть завершена непосредственно к дате первого запуска носителя.
TELEGRAM BARCAFFE
Публикация:
