Американская компания SpaceX навсегда изменила космоиндустрию, создав ракету с многоразовой первой ступенью. Стоимость запуска аппаратов в космос существенно снизилась. В России разрабатывают свою ракету с многоразовой первой ступенью — Амур СПГ. Стоимость пуска многоразовой метановой ракеты составит порядка $22 млн. 9 марта 2023 года был подписан госконтракт на технический проект ракеты-носителя, который должен быть выполнен до конца 2024 года. HTNews подробно рассказывает о перспективной российской ракете на метане.
Первый демонстрационный полет ракеты Falcon 9 компании SpaceX состоялся в 2010 году. Ракета первой в мире получила многоразовую первую ступень. Эта разработка позволила компании обеспечить гораздо более дешевую стоимость запуска и вывода аппаратов в космос нежели у конкурентов.
Первой российской ракетой с многоразовой первой ступенью может стать Амур-СПГ. 9 марта 2023 года был подписан госконтракт на разработку технического проекта ракеты, которую будет осуществлять «Ракетно-космический центр «Прогресс».
Работы по созданию эскизного проекта ракеты велись с 2020 года. В августе 2021 года «Прогресс» подготовил эскизный проект, он был направлен на экспертизу. В январе 2023 года проект был принят заказчиком.
«Там были определенные замечания, они должны быть устранены на последующих этапах работ», — заявил глава ракетно-космического центра «Прогресс» Дмитрий Баранов.
Разработка эскизного проекта обошлась Роскосмосу в 407 миллионов рублей. Теперь специалисты «Прогресса» должны в срок до 2024 года завершить техническое проектирование ракеты-носителя Амур-СПГ. Обязательное условие: возможность многократного применения первой ступени.
Концепция Амур-СПГ
На низкую околоземную орбиту Амур-СПГ сможет выводить от 9.5 до 12 тонн груза. Конкретный показатель будет зависеть от того, потребуется ли возврат первой ступени на Землю. Союз-2 способен нести груз весом до 9.2 тонны.
В отличие от Союза, который работает на керосине, Амур-СПГ будет использовать в качестве топлива газ. Метан более экологичен, дешев и эффективен, что позволит повысить грузоподъемность. Продукты горения метана не забивают собой элементы двигателя (в отличие от керосиновых), что положительно скажется на обслуживании ступени после возврата на Землю.
Для работы ракеты на метане нужны новые двигатели. Их разработку поручили КБ Химавтоматики, которое должно изготовить и испытать к 2025 году двигатели РД-0169 в двух модификациях: для первой и для второй ступеней ракеты-носителя.
Диаметр головного обтекателя Амур-СПГ составит 5.1 метра. В тоже время у ракеты Союз-2 диаметр обтекателя не превышает 4.1 метра. За счет увеличения габаритов обтекателя новую ракету можно будет использовать совместно с разрабатываем космическим кораблем Орленок.
Еще одним отличием Амур-СПГ от Союз-2 станет количество деталей в составе ракеты. Их удалось сократить с 4.5 до 2 тысяч. Например, два топливных бака будут объединены в один, разделенный перегородкой. По задумке конструкторов, сокращение деталей должно повысить надежность ракеты.
По замыслу конструкторов, после отделения первой ступени от второй, за счет работы ее двигателя на остатках топлива, она должна будет совершить вертикальную мягкую посадку на подготовленную площадку. При приземлении будут использоваться решетчатые аэродинамические рули и посадочные штанги.
Точное местоположение посадочных площадок пока не определенно. Некоторые из них будут размещены на космодроме Восточный, (откуда будут совершаться пуски). Другие площадки расположат ближе к побережью Охотского моря. Вариант приземления на морскую платформу на данный момент не рассматривается из-за сложных погодных условий в акватории Охотского моря.
После приземления первой ступени специалисты проведут ее первичный осмотр и подготовят к транспортировке обратно на космодром. В зависимости от района приземления возврат будет осуществляться либо с помощью ЖД-транспорта, либо вертолетом МИ-26 (крупнейший в мире транспортный вертолет).
На космодроме первая ступень ракеты Амур-СПГ пройдет полную диагностику всех узлов. Затем ее начнут подготавливать займутся к последующему запуску.
Минимальная стоимость запуска ракеты Амур-СПГ (средний класс) будет составлять $22 млн. Для сравнения: стоимость запуска «Союз-2.1» в 2018 году оценивали в $48.5 млн. А в 2022 году стоимость запуска Falcon 9 (тяжелый класс) компании Илона Маска оценивали в $67 млн. Разумеется, цены примерные.
В первый полет, причем сразу с полезной нагрузкой, Амур-СПГ должна будет отправиться в 2026 году. Дата первого запуска выглядит несколько нереалистичным с учетом того, что двигатели для ракеты создадут и испытают к 2025 году. Но работы по созданию стартовой инфраструктуры для новой ракеты на космодроме Восточный уже ведутся. Всего с данного космодрома планируется осуществлять 15 запусков ракеты Амур-СПГ в год.
«На базе блока первой ступени метановой ракеты уже есть предложения конструкторов по созданию ракеты повышенной грузоподъемности, которая уже будет весить больше 440 тонн и выводить на низкую орбиту свыше 17 тонн полезной нагрузки. Этот же блок также потенциально мог бы использоваться как боковой блок сверхтяжелой ракеты», — утверждает исполнительный директор Роскосмоса по перспективным программам и науке Александр Блошенко.
Конкуренты Амур-СПГ и другие проекты
Помимо «Ракетно-космического центра «Прогресс» в России сразу несколько компаний ведут свои разработки в области создания многоразовых ракет.
В Центре М.В. Хруничева ведут разработку универсального ракетного комплекса Байкал. Он представляет из себя боковой ускоритель для тяжелых ракет Ангара. По замыслу конструкторов, после выведение основной части ракеты на необходимую высоту, Байкал должен будет отсоединиться от ракеты и совершить приземление рядом с местом старта.
Примечательно, что в отличие от ступени Falcon 9 или Амур-СПГ, ускоритель должен будет совершить посадку по «самолетному», а не вертикально. Этому будет способствовать наличие авиационных двигателей, крыльев и систем руления.
Государственный ракетный центр (ГРЦ) имени В. П. Макеева так же занимается созданием многоразовой ракеты-носителя. Результатом научно-исследовательской работы (НИР) должна будет стать ракета «Корона». По своей грузоподъемности (5.5 — 10.6 тонны) она будет уступать Амур-СПГ, но с учетом технического прогресса благодаря которому вес и размер спутников постоянно уменьшается, без работы не останется и она.
Ракета LauncherOne компании Virgin Orbit разрабатывается для запуска из переделанного самолета Boeing 747 — Cosmic Girl. Преимуществом такой концепции является экономия на доставке ракеты до высоты полета магистрального лайнера, откуда в космос она полетит уже сама.
В Китае проводят успешные испытания запуска ракеты с воздушного шара, что так же может привести к удешевлению стоимости пуска. Ну и конечно многоразовую ракету пытаются создать многие компании, как государственные так и частные.
