Алексей Лихачев, Росатом: «Нам нужны в атомной промышленности десятки тысяч человек <…> 30-35 тысяч - это наша потребность в кадрах до 2030 года»

Последний «Союз». Проблемы и перспективы новой полутяжелой ракеты

Проектирование «Союза-5» заканчивается, испытательный пуск запланирован на следующий год. Ракета способна выводить на орбиту спутники массой до 10 тонн, это выгодно многим государствам и частным компаниям. «Союз-5» даже называют конкурентом «Фалькона-9». Но возникают вопросы, обусловленные и состоянием мирового рынка, и развитием технологий, и сложной судьбой самого «Союза».

 

Генезис

При разработке второго поколения спутников радиотехнической разведки «Целина» к началу 1974 года стало ясно, что грузоподъемности РН «Восток 2М» и «Циклон-3» недостаточно для выведения его на орбиту. КБ «Южное» приступило к созданию нового носителя среднего класса под индексом 11К77. Было решено унифицировать первую ступень ракеты, получившей название «Зенит», с ускорителем «Энергии». При стартовой массе 450 тонн система должна была выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку весом 12 тонн. В августе 1980 года начались испытания двигателя РД-171, созданного на основе РД-170. Впервые был разработан четырехкамерный двигатель с качающимися соплами, что позволяло управлять ракетой по всем каналам без использования многодвигательных установок. После неудачных пусков в апреле и июне 1985 года и аварии 4 октября 1990 года конструкция была изменена.

На основе «Зенита-2» путем добавления разгонного блока ДМ разработали ракеты «Зенит-3SL» (наземный старт) и «Зенит-3SLБ» (морской старт). Разгонный блок позволил применять ракету для запуска геостационарных спутников и межпланетных аппаратов, а пуски ракет с Морского старта – перекрыть характеристики «Протона». «Зенит» ожидали прекрасные перспективы, но вмешалась политика. До распада СССР большую часть комплектующих и, самое главное, мощный ракетный двигатель РД-171 производили предприятия России. Но 30% работ происходили на Украине. Надежда на то, что партнер не откажется от выгодного сотрудничества в освоении космоса, затянула проект. Работа над ракетой, получившей название «Русь-М», началась в РКЦ «Прогресс» в 2015 году, но в августе 2015 года была прекращена. А в 2016 году перешло в активную стадию создание «Союза-5».

С апреля 2017 года в воронежском Конструкторском бюро химавтоматики (КБХА) ведутся работы по созданию нового двигателя на основе РД-171. С 2017 по 2020 год проходил этап эскизного проектирования ракеты.

 

Условия

Главным фактором, определившим вид будущей ракеты, было желание воспользоваться уже имеющимся на Байконуре стартовым комплексом «Зенита» и платформой Морского старта. Решение позволяло сэкономить на затратах по строительству новых стартовых установок. Но переоборудование тоже требовало расходов, поэтому был подписан договор с Казахстаном о передаче ему стартового комплекса и его модернизации за счет получателя. Россия обязалась поставлять для этого комплекса ракеты. Так появился «Назарбаевский старт» и еще одно имя «Союза-5» – «Сункар» («Сокол»).

«Зенит» обладал большой степенью автоматизации и возможностью так называемого безлюдного старта. Подготовка и запуск не требовали присутствия работников на стартовом комплексе. Перед конструкторами встала задача сохранить системы предыдущей ракеты. Поэтому нижняя часть «Союза-5», которой она закрепляется на стартовой установке и через которую осуществляются связь и заправка топливом, практически совпадает по габаритам и устройству с таковой у «Зенита».

 

Перемены

Было бы странно полностью повторять конструкцию «Зенита». Техника ушла вперед, исчезли поставщики некоторых комплектующих и материалов, изменились требования к грузоподъемности и стоимости выведения полезной нагрузки.

Прежде всего, удалось улучшить характеристики двигателя РД-171. РД-171МВ стал более надежным. Его тяга превысила 800 тонн, что позволило увеличить стартовую массу ракеты с 471 до 535 тонн, а полезную нагрузку на низкой орбите – с 12 до 17 тонн. Но такое увеличение веса ракеты привело бы к значительному ее удлинению, если бы сохранился диаметр 3,9 м. Поэтому параметр был доведен до максимального, с которым груз можно перевозить по железной дороге. Диаметр достиг 4,1 м, из-за этого нижняя часть ракеты приобрела странную форму. От «Зенита» «Союзу-5» достались диаметры 3,68 и 3,9 м, выше встал цилиндр 4,1 м.

Претерпела изменения и вторая ступень. Создателям пришлось отказаться от украинского однокамерного двигателя РД-120. После анализа возможностей было решено поставить два двухкамерных РД-0124МС на базе РД-0124. Эти двигатели стоят на ракетах «Союз-2.1Б» и «Ангара-5». В результате удалось укоротить двигательный отсек второй ступени без использования тяжелого торцового бака и применить баки горючего и окислителя с совмещенным днищем. Эти решения позволили уменьшить длину ступени и облегчить ее вес. Наличие двух двухкамерных двигателей повысило и надежность ракеты, в случае отказа одного второй продолжал работать.

Для баков ракеты применяется новый алюминиевый сплав 1580, обладающий повышенными механическими характеристиками и сравнительно невысокой стоимостью. Сварка баков проводится методом трения с перемешиванием на оборудовании российского предприятия «Сеспель».

Принципиальное значение имеет тот факт, что большая часть оборудования и комплектующих ракеты производятся в России.

 

Сомнения

Первым всегда ставится вопрос о надежности ракеты, особенно двигателя первой ступени, прародитель которого в свое время привел к нескольким серьезным авариям «Зенита». Но тут важно помнить, что РД-171, имеющие много общего с РД-171МВ, закупает для своих ракет США. Двигатели РД-191 из той же линейки стоят на «Ангаре». Пока претензий к их надежности нет, и это говорит в пользу выбранного варианта.

Много вопросов вызывает конкурентоспособность ракеты, тут разобраться сложнее. Утверждается, что цена полета «Союза-5» будет меньше, чем у главного конкурента – «Фалькона-9» Илона Маска. Сказать точнее трудно, реальные цифры никто не называет. Но важно понимать главное: стоимость полета многоразовой ракеты зависит от интенсивности ее запусков. Для рентабельности «Фалькона» необходимо производить порядка ста пусков в год, но это число в разы превышает все старты в мире. А есть и другие космические компании, значит, в ближайшее время развернется борьба за полезные нагрузки. И нашему одноразовому «Союзу-5» будет трудно выдержать конкуренцию.

 

Перспективы

«Союзу-5» прежде всего уготована судьба удовлетворения внутреннего рынка. Возможности новой ракеты велики. Грузоподъемность – в два раза больше, чем у «Союза-2», почти как у «Протона». «Союз-5» способен выводить на низкую орбиту модули, пилотируемые корабли, запускать геостационарные спутники связи и межпланетные аппараты. На его основе может быть создана тяжелая ракета.

Настораживает другое: в программах освоения Россией космического пространства нет четкого указания на разработки техники, которую в ближайшее время будет запускать «Союз-5». Ни конкретных программ, ни дат. Везде только возможности ракеты. И когда она будет готова, а ее первый полет обещают провести уже в 2023 году, вполне может сложиться ситуация, как с «Ангарой», испытания которой затянулись на многие годы.

Разработка «Союза-5» ведется быстрыми темпами, особенно в последние три года. Уже вышел на стадию испытаний самый мощный в мире двигатель РД-171МВ. На предприятии-изготовителе появилось новейшее оборудование. Методом сварки трением созданы, а затем испытаны топливные баки. Есть надежда, что первые полеты пройдут не позже назначенных сроков.

Но как бы ни сложилась судьба ракеты, важно помнить, что работа над ней восстанавливает школу ракетчиков России. Созданы коллективы, способные решать сложнейшие задачи на современном уровне. Если мы сделаем «Союз-5», то сможем сделать и все остальное.

 

Автор текста и иллюстраций Александр Шлядинский
21 февраля 2022 года

©«Новый оборонный заказ. Стратегии» 
№ 2 (73), 2022 г., Санкт-Петербург

Партнеры