Крылатый «Байкал»: какой должна быть многоразовая ракета-носитель
Успехи компании SpaceX породили особый интерес к многоразовой тематике в ракетостроении и заставили многих вынуть из пыльных ящиков проекты прошлых лет. При этом далеко не всегда людей интересуют причины, по которым они (эти проекты) не реализовались. А ведь причины на то могли быть самые серьезные.
Поговорим о «крылатых» носителях. Здесь, впрочем, нужно сделать некоторое разграничение. Применение в космической индустрии крыла, создающего подъемную силу, имеет долгую историю. Во-первых, это не оправдавший себя в плане соотношения цена/эффективность американский шаттл, эксплуатировать который закончили в 2011-м, а также советский «Буран» — его близкий родственник. Во-вторых, так называемая концепция воздушного старта, при которой для запуска ракеты-носителя используют поднявшийся в небо самолет, выступающий своего рода первой ступенью. Наконец, в-третьих, речь идет о возвращении первой ступени носителя в самолетном режиме. Говоря простым языком, представьте себе, если многоразовая ступень «Falcon 9» на обратном пути совершала посадку на аэродром, примерно так же, как в свое время это делал «Спейс шаттл». Или же просто любая крылатая машина.
Концепция очень заманчивая, ведь посадить аппарат в самолетном режиме кажется более простой задачей, чем возвращение первой ступени в духе SpaceX. Однако оправдана ли такая схема? По мнению Алексея Рогозина — сына Дмитрия Рогозина, да. Напомним, сейчас Рогозин-младший возглавляет Авиационный комплекс имени С. В. Ильюшина и, судя по всему, видит организацию одним из главных (если не главным) проектировщиков российских многоразовых ракет. Именно «самолетный» принцип возвращения сейчас продвигают в компании «Ил». «Это то решение, которое мы реализуем на уровне аванпроекта. Сдали эту работу в "Роскосмос"», — заявил Алексей Рогозин в августе прошлого года. Здесь нужно отметить сразу несколько важных вещей. Во-первых, данное заявление было сделано относительно давно по меркам российского ракетостроения, где планы меняются со скоростью полета зонда «Вояджер». Однако с другой стороны не будем забывать, что Дмитрий Рогозин уже освоился на посту руководителя «Роскосмос» — можно сказать, что именно он определяет развитие всей космической индустрии РФ.
«За» и «против»
Постараемся понять, стоит ли вообще развивать это направление. Одной из самых необычных отечественных ракетных систем последних десятилетий стала «Байкал-Ангара». Строго говоря, это всего лишь концепт: ничего подобного пока не реализовали. Как можно догадаться по названию, речь шла об одной из версий ракеты «Ангара», при которой первая ступень должна была получить многоразовый ускоритель «Байкал». Это изделие после отделения от носителя должно было возвращаться к месту старта, и приземляться на обычную взлетно-посадочную полосу, как самолет. В зависимости от класса ракеты-носителя «Ангара» хотели использовать разное количество многоразовых ускорителей: один (легкий класс), два (средний) и четыре (тяжелый). Сухая масса ускорителя при использовании ракеты-носителя легкого класса должна была составлять почти 18 тонн. В качестве двигателя хотели использовать РД-191М.
Дальность ускорителя могла составлять примерно 380 км: было бы вполне достаточно для того, чтобы долететь до оперативного аэродрома. Однако в целом, как можно увидеть, система выглядела сложной и громоздой, особенно, если говорить о тяжелом варианте носителя с четырьмя ускорителями. Сюда также стоит добавить и хорошо известный тезис о том, что «Ангара», сама по себе, является довольно дорогой и технически сложной ракетой, состоящей из множества модулей.
А что по этому поводу думают на Западе? Стоит сказать, что многие ракетостроители из Европы и США после успехов SpaceX оказались примерно в той же ситуации, что и российские. То есть, у них были старые ракеты и «далекие планы на светлое будущее». Особняком стоит Airbus, который предложил возврат первой ступени ракеты в «самолетном» режиме. Модуль Adeline (Advanced Expendable Launcher with INnovative engine Economy) предусматривает многоразовое применение двигателей первой ступени ракеты-носителя Ariane 6, которой пока нет. Многоразовым будет только двигательный отсек: его хотят оснастить двумя крыльями и складными пропеллерами, которые будут активироваться при приземлении. Садиться Adeline сможет на обычную полосу.
К сожалению, новостей про разработку Airbus почти нет: возможно, от нее решили отказаться по причинам, которые хорошо видны на примере выполняющего несколько иные функции «Байкала».
Постараемся разобраться более детально. Ракета Falcon 9 на пути к многоразовости прошла долгий путь, однако, переделок в сравнении с обычной одноразовой ракетой не так-то много, а садиться первая ступень может практически везде: хоть на наземную платформу, хоть на морскую. Самолетная же посадка ракеты требует работ в несколько другом направлении: придется учитывать не только аэродинамические характеристики ракеты при горизонтальном подъеме/спуске, но и работу крыла, создающего подъемную силу при вхождении многоразовой ступени в атмосферу Земли. Однако еще более важно то, что в этом случае многоразовому компоненту ракеты придется нести «самолетное» снаряжение: скрываемые крылья, элементы шасси, сложную силовую установку (как на Adeline). Все это увеличивает массу носителя и повышает его цену. Мы уже не говорим про трудности повторного использования компонентов, которые сейчас решает SpaceX. Вроде бы успешно.
То есть, пока что концепция Илона Маска с горизонтальным возвращением первой ступени смотрится предпочтительней, нежели посадка носителя в самолетном режиме. В пользу этого говорит и то, что компания Blue Origin — де-факто главный конкурент SpaceX в обозримом будущем — выбрала такую же схему. В широком смысле, новая ракета от Blue Origin под названием New Glenn будет интерпретацией Falcon 9, пусть и с другими двигателями и другими возможностями по доставке на орбиту грузов.
Что касается российских ракетостроителей, то им, пожалуй, нужно для начала определиться, чего именно они хотят, обозначив несколько основных проектов, которые и будут развивать в течение последующих десятков лет. Очевидно, что страна просто «не потянет» все озвученные за последние годы идеи, такие как сверхтяжелая ракета «Енисей» или создание национальной орбитальной станции вместо международной.
Поговорим о «крылатых» носителях. Здесь, впрочем, нужно сделать некоторое разграничение. Применение в космической индустрии крыла, создающего подъемную силу, имеет долгую историю. Во-первых, это не оправдавший себя в плане соотношения цена/эффективность американский шаттл, эксплуатировать который закончили в 2011-м, а также советский «Буран» — его близкий родственник. Во-вторых, так называемая концепция воздушного старта, при которой для запуска ракеты-носителя используют поднявшийся в небо самолет, выступающий своего рода первой ступенью. Наконец, в-третьих, речь идет о возвращении первой ступени носителя в самолетном режиме. Говоря простым языком, представьте себе, если многоразовая ступень «Falcon 9» на обратном пути совершала посадку на аэродром, примерно так же, как в свое время это делал «Спейс шаттл». Или же просто любая крылатая машина.
Концепция очень заманчивая, ведь посадить аппарат в самолетном режиме кажется более простой задачей, чем возвращение первой ступени в духе SpaceX. Однако оправдана ли такая схема? По мнению Алексея Рогозина — сына Дмитрия Рогозина, да. Напомним, сейчас Рогозин-младший возглавляет Авиационный комплекс имени С. В. Ильюшина и, судя по всему, видит организацию одним из главных (если не главным) проектировщиков российских многоразовых ракет. Именно «самолетный» принцип возвращения сейчас продвигают в компании «Ил». «Это то решение, которое мы реализуем на уровне аванпроекта. Сдали эту работу в "Роскосмос"», — заявил Алексей Рогозин в августе прошлого года. Здесь нужно отметить сразу несколько важных вещей. Во-первых, данное заявление было сделано относительно давно по меркам российского ракетостроения, где планы меняются со скоростью полета зонда «Вояджер». Однако с другой стороны не будем забывать, что Дмитрий Рогозин уже освоился на посту руководителя «Роскосмос» — можно сказать, что именно он определяет развитие всей космической индустрии РФ.
«За» и «против»
Постараемся понять, стоит ли вообще развивать это направление. Одной из самых необычных отечественных ракетных систем последних десятилетий стала «Байкал-Ангара». Строго говоря, это всего лишь концепт: ничего подобного пока не реализовали. Как можно догадаться по названию, речь шла об одной из версий ракеты «Ангара», при которой первая ступень должна была получить многоразовый ускоритель «Байкал». Это изделие после отделения от носителя должно было возвращаться к месту старта, и приземляться на обычную взлетно-посадочную полосу, как самолет. В зависимости от класса ракеты-носителя «Ангара» хотели использовать разное количество многоразовых ускорителей: один (легкий класс), два (средний) и четыре (тяжелый). Сухая масса ускорителя при использовании ракеты-носителя легкого класса должна была составлять почти 18 тонн. В качестве двигателя хотели использовать РД-191М.
Дальность ускорителя могла составлять примерно 380 км: было бы вполне достаточно для того, чтобы долететь до оперативного аэродрома. Однако в целом, как можно увидеть, система выглядела сложной и громоздой, особенно, если говорить о тяжелом варианте носителя с четырьмя ускорителями. Сюда также стоит добавить и хорошо известный тезис о том, что «Ангара», сама по себе, является довольно дорогой и технически сложной ракетой, состоящей из множества модулей.
А что по этому поводу думают на Западе? Стоит сказать, что многие ракетостроители из Европы и США после успехов SpaceX оказались примерно в той же ситуации, что и российские. То есть, у них были старые ракеты и «далекие планы на светлое будущее». Особняком стоит Airbus, который предложил возврат первой ступени ракеты в «самолетном» режиме. Модуль Adeline (Advanced Expendable Launcher with INnovative engine Economy) предусматривает многоразовое применение двигателей первой ступени ракеты-носителя Ariane 6, которой пока нет. Многоразовым будет только двигательный отсек: его хотят оснастить двумя крыльями и складными пропеллерами, которые будут активироваться при приземлении. Садиться Adeline сможет на обычную полосу.
К сожалению, новостей про разработку Airbus почти нет: возможно, от нее решили отказаться по причинам, которые хорошо видны на примере выполняющего несколько иные функции «Байкала».
Постараемся разобраться более детально. Ракета Falcon 9 на пути к многоразовости прошла долгий путь, однако, переделок в сравнении с обычной одноразовой ракетой не так-то много, а садиться первая ступень может практически везде: хоть на наземную платформу, хоть на морскую. Самолетная же посадка ракеты требует работ в несколько другом направлении: придется учитывать не только аэродинамические характеристики ракеты при горизонтальном подъеме/спуске, но и работу крыла, создающего подъемную силу при вхождении многоразовой ступени в атмосферу Земли. Однако еще более важно то, что в этом случае многоразовому компоненту ракеты придется нести «самолетное» снаряжение: скрываемые крылья, элементы шасси, сложную силовую установку (как на Adeline). Все это увеличивает массу носителя и повышает его цену. Мы уже не говорим про трудности повторного использования компонентов, которые сейчас решает SpaceX. Вроде бы успешно.
То есть, пока что концепция Илона Маска с горизонтальным возвращением первой ступени смотрится предпочтительней, нежели посадка носителя в самолетном режиме. В пользу этого говорит и то, что компания Blue Origin — де-факто главный конкурент SpaceX в обозримом будущем — выбрала такую же схему. В широком смысле, новая ракета от Blue Origin под названием New Glenn будет интерпретацией Falcon 9, пусть и с другими двигателями и другими возможностями по доставке на орбиту грузов.
Что касается российских ракетостроителей, то им, пожалуй, нужно для начала определиться, чего именно они хотят, обозначив несколько основных проектов, которые и будут развивать в течение последующих десятков лет. Очевидно, что страна просто «не потянет» все озвученные за последние годы идеи, такие как сверхтяжелая ракета «Енисей» или создание национальной орбитальной станции вместо международной.
Информация