5 интересных фактов о ракетном комплексе «Амур-СПГ»
Космический ракетный комплекс «Амур-СПГ» с ракетой «Амур» – одна из самых интересных разработок отечественной космонавтики последнего времени. Первая ракета-носитель, изначально ориентированная на коммерческое использование, с возвращаемой первой ступенью и работающая на метане. Множество инноваций в одном изделии. Во многом эта ракета может стать ответом на разработки от компании SpaceX. Именно поэтому так интересно узнать, в каком состоянии находится проект и что происходит с ним прямо сейчас. Редакция «Pro Космос» пообщалась с заместителем директора департамента перспективных программ и проекта "Сфера" Игорем Пшеничниковым, который рассказал о самых интересных моментах в разработке ракеты «Амур».
Амур-СПГ (СПГ – сжиженный природный газ) – разрабатываемый космический комплекс с многоразовой двухступенчатой ракетой-носителем среднего класса на метановом двигателе РД-0169. Предполагается возвращение и посадка первой ступени на «хвост» при помощи собственного двигателя. При использовании РН «Амур» с космодрома Восточный планируется вывод на низкую околоземную орбиту до 10,2 тонн в многоразовом и 12,8 тонн в одноразовом варианте ступени, а на солнечно-синхронную – 4 тонны без использования разгонного блока и до 9 тонн с использованием разгонного блока. Горючее – сжиженный природный газ, окислитель – жидкий кислород. За счет выбранного топлива предполагается в перспективе повторное использование первой ступени до 50 раз.
1. Двигатели для ракеты «Амур-СПГ»
Двигатель для ракеты с многоразовой ступенью – это одна из самых сложных и важных частей будущей ракеты. Во-первых, новое для российской космонавтики топливо – сжиженный природный газ. Его использование позволит уменьшить количество сажи и нагара при сгорании по сравнению с керосиновыми двигателями. Во-вторых, такой двигатель должен обеспечивать глубокое дросселирование (изменение уровня мощности в большом диапазоне). Это тоже непросто. В третьих, необходимо двигатель включать в полете несколько раз: для старта, для торможения в фазе возврата и для мягкой посадки.
«Сейчас проходит сборка. В АО «Конструкторское бюро химавтоматики» (АО КБХА) изготавливается под первую сборку РД-0177. Это двигатель-образец, он станет прототипом РД-169А, который будет использоваться в ракете. Он и готовится для проведения испытаний. Они должны начаться в октябре. Конечно, трудности есть, потому что двигатели в большей мере делаются на аддитивных технологиях, которые определяют новые подходы к технологическим процессам, испытаниям и конструкции.
Иногда получаются некоторые дефекты форсуночных блоков, корпусных элементов систем подачи компонентов. Эти моменты решаемы, лишь требуют времени, поскольку для нас это технологии новые. В октябре, как пройдут испытания, получим первые результаты. Для нас это будет колоссальным заделом на то, как формировать алгоритмы работы двигателя для ступени, в том числе для экспериментальной».
2. Кузнечик
Для отработки режима посадки первой ступени предполагается использовать натурные испытания так называемого «кузнечика» или хоппера. Это аналог первой ступени с установленным двигателем, который инженеры и конструкторы будут «учить» сначала подпрыгивать, а затем взлетать и приземляться при помощи двигателя.
Такие натурные испытания, хоть и не совсем характерны для российской школы разработки, позволяют в максимально быстром темпе получить информацию о работе двигателей, системы управления и практически на реальном стенде опробовать новые режимы.
«Рассматриваются две площадки для тестирования: полигон Капустин Яр и, естественно, Плесецк. В зависимости от объемов необходимой доработки будем выбирать площадки. Мы хотим сделать два образца ступеней на базе ступени «Союза-2.1в», потому что их быстро можно изготовить, конструкторская документация практически готова. В них надо интегрировать решения, которые сейчас рисуются под «Амур-СПГ». Это посадочные опоры, двигатели и системы управления, которые позволят сажать ступень.
Проблема заключается в том, что пока мы не умеем сажать ступень, никто этого в России пока не делал, как бы наши главные научные организации ни били себя в грудь. Первые испытания – это взлет ступени, немножко зависнуть, перелет без выключения работы двигателя. Если получится все успешно, то значит, это уже на две ступени испытать, пока мы их не разрушим по дороге, потому что будем пытаться с ними делать все, что можно, максимально. Для фиксации результатов у нас запланировано использование бортовых самописцев, это наше новое видение».
3. Полигоны для возврата
SpaceX повезло с географическим расположением космодрома для запуска Falcon 9. Ступень приземляется на баржу в Атлантический океан, после чего ее перевозят в порт, где перегружают на огромный автовоз, везущий ее по дорогам общего пользования на фабрику для дефектовки и подготовки к следующему запуску.
В России такой удобной точки для размещения космодрома нет. При запуске с Восточного ступень будет приземляться в достаточно малонаселенных районах, где потребуется развитие сети автодорог. Поэтому вопрос возвращения ступени для «Амур-СПГ» – это очень важная проблема, требующая обязательного решения.
«По возврату первой ступени у нас есть два пути. Мы смотрели два основных наклонения при полете с Восточного. Нерюнгринский район, Республика Саха, Якутия. Там место сложное: летом грунтовка, а зимой дорог нет, только зимники. В 20 километрах проходит БАМ, там есть и автомобильная дорога и железная.
Сначала думали ступень везти вертолетами, но оказалось, что одного недостаточно, нужно два вертолета, ступень как-то разбирать. Делать это прямо на месте будет сложно и дорого, особенно в зимних условиях.
У нас основная задача – минимизировать затраты, поэтому рассматриваются различные варианты. Возможно, эффективнее один раз протянуть железку туда. И все необходимое к пуску подвозить прямо на поезде перед запуском. За два три дня поставить маячки, бытовки. После приземления кранами всё перегрузили на железную дорогу и забрали всё, включая бытовки».
4. Многократное включение двигателей в полете
Еще одна сложность разработки «Амур-СПГ» в необходимости обеспечить многократное включение двигателей первой и второй ступеней в полете.
Для первой ступени многократное включение необходимо для обеспечения возврата и посадки ступени, а для второй – для обеспечения разведения космических аппаратов без использования разгонного блока, что, в свою очередь, существенно снизит стоимость пусковой услуги.
«Сложностью в разработке двигателя являются широкий диапазон его регулирования (глубокое дросселирование) и многократное включение.
Многократное включение двигателей в конструкцию первой ступени заложено изначально и обеспечивается при помощи пьезозажигалок. Их конструкция уже была отточена в начале нулевых или в конце девяностых в КБХА, и они работают многократно.
Была мысль поставить туда модное лазерное зажигание. Но я пока не вижу смысла, потому что оно немножко утяжеляет конструкцию и создает некие риски. По крайней мере пока».
5. О проблемах промышленности
При создании Амур-СПГ, абсолютно новой для нашей космонавтики ракеты, разработчики столкнулись с инерцией производства, которому проще не создавать новое, а попытаться использовать уже готовые изделия, даже если они не полностью подходят.
«Меня пугает, что наша промышленность предлагает заниматься упрощенным методом проектирования и делать все из того, что уже есть под рукой. Вот есть двигатели, надо их взять и прикрутить. Не надо ничего придумывать и создавать нового.
Но ведь это кризис, который уже на протяжении большого количества времени существует, и он убивает просто потому, что он не способствует развитию. При этом я понимаю, что изменение нынешней ситуации потребует совсем другого облика промышленности. Чтобы она везде шла от продуктового целеполагания».
Самое популярное
