В преддверии Дня космонавтики, 11 апреля, российская ракета-носитель тяжелого класса «Ангара-А5» совершила свой первый пуск с космодрома «Восточный». Правда, реализовать это удалось только с третьей попытки. Но разгонный блок «Орион» был выведен на опорную орбиту, затем он отделился от третьей ступени ракеты-носителя и доставил на низкую околоземную орбиту малый спутник «Гагаринец», разработанный частной компанией. После этого на геостационарную орбиту был выведен макет полезной нагрузки.
Почему к этой ракете приковано так много внимания и что означает пуск «Ангары» для российской космонавтики?
Вывод к экватору
Ракета тяжелого класса — это одно из самых важных звеньев современной космонавтики. Ее основная задача — вывод космических аппаратов на высокоэнергетические орбиты, такие как геосинхронные и их частный случай — геостационарная (высота 35 786 км от поверхности земного шара в районе экватора).
Скорость космических аппаратов на последней синхронизирована со скоростью вращения Земли, и для наблюдателя на планете спутники все время находятся в одном и том же месте. Поэтому геостационарная орбита — удобное место для расположения самых разных спутников связи: коммуникационных, аппаратов для обеспечения телевещания, ретрансляторов сигнала и т.д. Как правило, это крупные космические механизмы, например, большинство российских геостационарных телекоммуникационных спутников «Экспресс» весят около 2 тыс. кг. При помощи ракеты легкого или среднего класса такую массу на геостационарную орбиту не доставить.
В СССР, а затем и России, эту работу традиционно выполняли ракеты-носители тяжелого класса «Протон», затем «Протон-М». Так, они доставляли на геостационарную орбиту, кроме спутников связи, и метеоспутники серии «Электро-Л», с их помощью строили орбитальные станции — сначала «Салюты», затем «Мир» и российский сегмент Международной космической станции (МКС). Кроме этого, ракеты тяжелого класса используются для межпланетных миссий, таких как «ЭкзоМарс» (2016 год) и выведение рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ».
Переходный период
«Протоны» исправно работали на отечественную космонавтику с 1965 года, с их помощью было совершено почти 400 запусков. Все основные стартовые площадки для этой ракеты находятся на космодроме Байконур в Казахстане. Всего их сделано две — №81 и №200. При этом на каждой площадке две позиции для запуска — правая и левая. Сейчас в основном используется ПУ №39 (левая двухсотой площадки).
Однако космодром Байконур находится все же на территории другого государства — Казахстана. Это вопрос государственной безопасности. Работать над ним начали довольно давно. Самый простой вариант — создание стартовой площадки для ракет-носителей тяжелого класса на территории самой России.
«Протоны», в свою очередь, морально устарели. Основная причина — токсичная топливная пара. В качестве горючего используется несимметричный диметилгидразин (он же гептил), а в качестве окислителя азотный тетраоксид — оба вещества опасны для человека и окружающей природы. Поэтому было принято решение о постепенном переходе на новую российскую тяжелую ракету — «Ангару».
Многомодульный подход
«Ангара» представляет собой первое семейство современных экологически чистых ракет-носителей, созданных в России после 1991 года. Не переделка или модификация уже существующей ракеты (как, например, «Союз-2»), а полностью созданная с нуля тяжелая ракета-носитель. В ее основе лежит идея многомодульности: из двух универсальных ракетных модулей УРМ-1 и УРМ-2 можно собрать ракеты разных классов — от легкого («Ангара-1.2») до тяжелого («Ангара-А5»), способные поднимать, в частности, на низкую околоземную орбиту (НОО) полезный груз от 3,5 тыс. кг до 24,5 тыс. кг соответственно. При массовом заказе на одинаковых универсальных модулях, в теории, можно будет снизить не только трудозатраты, но и стоимость за один УРМ.
Тяжелая «Ангара-А5», как ожидается, получит модернизацию до версии «Ангара-А5М» путем форсирования двигателя первой и второй ступеней и облегчения конструкции. Это позволит выводить на низкую околоземную орбиту до 27,7 тыс. кг. Впоследствии планируется создание и версии «Ангара-А5В». В ней будет заменена третья ступень на кислород-водородную, что позволит увеличить грузоподъемность до 38 тыс. кг. Таким образом, «Ангара-А5В» в полтора раза обойдет «Протон-М», который выводит на НОО 23,7 тыс. кг.
Сразу с двух
Сейчас у «Ангары» в России уже есть две площадки для запуска. Первая — на космодроме «Плесецк» (откуда уже было сделано несколько запусков), вторая — на космодроме Восточный (откуда и был произведен первый старт 11 апреля). Зачем сразу две? Дело в задачах.
«Плесецк» расположен в Архангельской области, которая является довольно северным регионом, — оттуда энергетически выгоднее запускать космические аппараты на полярную и околополярные орбиты. С южного (по меркам российской территории) «Восточного», который находится в Амурской области, эффективнее выводить спутники на геостационарные орбиты.
На обеих площадках для подготовки к запуску используются кабель-заправочные башни (КЗБ). Это стационарные конструкции, оборудованные лифтами и лестницами для подъема обслуживающего персонала к местам работ, а также средствами аварийной эвакуации персонала и специальными коробами для прокладки собственных и транзитных (идущих в ракету через бортовые разъемы) трубопроводов и кабелей. Достаточно одной такой башни для целого семейства ракет «Ангара» — от легких до тяжелых. Это избавляет от необходимости иметь несколько разных площадок при нынешнем объеме работ и запусков.
Планируется, что на космодроме «Восточный» впоследствии будет добавлен еще один «этаж» — для обслуживания пилотируемых запусков. Как сообщил глава Роскосмоса Юрий Борисов после удачного старта 11 апреля, первый пилотируемый пуск «Ангары» предполагается произвести в 2028 году.
Причины и перспективы
Сейчас же «Ангара» еще проходит этап летно-конструкторских испытаний, осталось несколько запусков до его завершения.
Так, запуск «Ангары-А5» должен был состояться 9 апреля, но дважды переносился на резервную дату — откладывали на 24 часа по техническим причинам. Сначала автоматика прервала подготовку за 2,5 минуты до старта. Причина — сбой в системе наддува бака окислителя центрального блока. Это программная ошибка, не требующая каких-то серьезных доработок и изменений, поэтому через сутки состоялась вторая попытка запуска.
10 апреля действиям по запуску «Ангары-А5» удалось продвинуться еще дальше. Однако выявилась новая техническая неполадка, связанная, по результатам предварительного анализа телеметрии, со сбоем в системе контроля запуска двигателя. Ее тоже оперативно исправили, и 11 апреля белоснежная «Ангара-А5» все же оторвалась от стартового стола. Этот запуск прошел успешно.
Ошибки и переносы — это норма для мировой космонавтики. Зачастую автоматическая система перестраховывается, спасая от возможных проблем при старте, тем более во время первых летных испытаний с нового стартового комплекса.
Тем не менее не стоит ждать быстрого перехода на эту ракету. Сначала нужно «отстрелять» все оставшиеся «Протоны» — версий М осталось около 10 штук. Так что еще можно успеть последить за уходящей в историю «рабочей лошадкой». А вот национальная орбитальная станция РОС явно будет строиться уже с помощью «Ангары».
Источник