«Эффективное коммерческое изделие»: в чём особенность первой российской ракеты-носителя на метановом топливе
Новый российский метановый двигатель для семейства ракет-носителей среднего класса «Амур-СПГ» можно будет использовать до 50 раз. Такая цель ставится в техническом задании «Роскосмоса». Как ожидают в госкорпорации, применение этой силовой установки позволит удешевить запуски, упростить изготовление и эксплуатацию носителей. Стоимость пуска «Амур-СПГ», которая является первым российским изделием такого класса на метане, составит $22 млн. По мнению экспертов, создание ракеты станет важным этапом развития в РФ инфраструктуры многоразовых запусков.
Российский метановый двигатель, который создаётся для нового семейства ракет-носителей среднего класса «Амур-СПГ», можно будет использовать до 50 раз. Об этом говорится в техническом задании по созданию силовых агрегатов следующего поколения госкорпорации «Роскосмос», размещённом на сайте госзакупок.
«Возможность не менее 10 использований серийного образца ЖРД (жидкостного ракетного двигателя. — RT) в составе первой ступени РН (ракеты-носителя. — RT). Рассмотреть мероприятия для увеличения возможности использования серийного образца ЖРД в составе первой ступени РН до 25, 50 раз», — сообщается в документе.
Как полагают в «Роскосмосе», использование сжиженного природного газа (СПГ) в космическом ракетостроении является общемировым трендом. К преимуществам метанового топлива относят его дешевизну, доступность и простоту хранения. В качестве окислителя ракетного топлива планируется использовать кислород.
По словам экспертов, Россия обладает серьёзным научно-технологическим заделом в области метановых двигателей.
Как отметил в беседе с RT руководитель Института космической политики Иван Моисеев, первые проекты в этом сегменте появились в СССР ещё в 1970-е годы, но не получили широкого распространения, в отличие от США.
«Если мы исходим из того, что многоразовые ракеты предпочтительнее, то выбор в пользу метана представляется вполне логичным. По сравнению с кислородно-керосиновыми двигателями у метановых изделий немножко выше удельный импульс и они проще в эксплуатации. В таком деле, как многоразовые пуски, имеют значение любые, даже небольшие улучшения», — пояснил Моисеев.
Основатель портала Military Russia Дмитрий Корнев, в свою очередь, считает крайне важным, что «Роскосмос» решил использовать СПГ — топливо, темпы производства которого Россия стремительно наращивает.
«Метан — один из основных компонентов природного газа, которого в РФ очень много и который здесь можно добывать буквально в неограниченных объёмах и очень недорого, тем самым значительно снижая стоимость любого запуска. Метановый двигатель отличается высокой эффективностью и весьма скромной стоимостью», — отметил Корнев в разговоре с RT.
«Безотказная, как автомат Калашникова»
«Амур-СПГ» — первая российская ракета на сжиженном природном газе, основу которого составляет метан. Изделие создаётся для поэтапной замены применяемого сейчас семейства носителей «Союз-2» («Русь»), которые летают на керосине и жидком кислороде.
В материалах «Роскосмоса» говорится, что Амур-СПГ» получит ряд технических особенностей, «наиболее полно отвечающих мировым тенденциям и требованиям разработчиков».
«В частности, в конструкции ракеты будет проработана возможность применения передовых технических решений и материалов: глубокое дросселирование второй ступени, увеличенный головной обтекатель, топливные баки из композиционных материалов, использование новых сплавов и др.», — сообщается на сайте госкорпорации.
Контракт на разработку «Амур-СПГ» между «Роскосмосом» и Ракетно-космическим центром «Прогресс» (Москва) был подписан в октябре 2020 года. Новая ракета будет иметь возвращаемую первую ступень и многоразовые жидкостные двигатели, которые создаются в Конструкторском бюро химавтоматики (Воронеж).
Взлётная масса «Амур-СПГ» составит около 360 т, высота — 55 м, диаметр — 4,1 м, тяга двигателей — 100—110 т, полезная нагрузка в одноразовом варианте — 12,5 т, в многоразовой модификации — 10,5 т. Первая ступень ракеты будет вмещать пять двигателей РД-0169А, вторая — четыре силовых агрегата РД-0169В.
«Амур-СПГ» превзойдёт «Союз-2» по грузоподъёмности и будет значительно проще в сборке — в этом изделии будет как минимум в два раза меньше комплектующих. По оценкам отраслевых институтов, общее количество деталей в новой ракете — порядка 2 тыс. единиц против 4,5 тыс. в предшественнике.
«В результате мы существенно упрощаем конструкцию и уменьшаем число сборочных единиц... Это важно с точки зрения надёжности, а мы бы хотели, чтобы у нас ракета была безотказной, как автомат Калашникова», — заявил в октябре 2020 года в интервью ТАСС исполнительный директор «Роскосмоса» по перспективным программам и науке Александр Блошенко.
Высокую надёжность «Амур-СПГ» планируется обеспечить за счёт интеграции в первую ступень технологии так называемого горячего резервирования. Суть новации заключается в том, что при выходе из строя одного двигателя остальные силовые установки начинают наращивать мощь в автоматическом режиме, обеспечивая нормальное продолжение полёта.
Надёжность «Амур-СПГ» благодаря существенному сокращению количества комплектующих и функции горячего резервирования должна достичь 0,99. При этом на сегодняшний день стандарт безотказности для большинства ракет-носителей не превышает 0,98.
Как написал в январе на своей странице в Facebook глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин, запуски «Амур-СПГ» будут осуществляться со стартового стола, который появится в ходе строительства третьей очереди космодрома «Восточный». Новый этап работ на объекте в Амурской области планируется начать в 2022 году.
«Задача ЦЭНКам (центрам эксплуатации наземной и космической инфраструктуры. — RT) поставлена разработать крайне простой и дешёвый в эксплуатации старт для «Амура». Конечно, он станет элементом третьей очереди», — сообщил Рогозин.
Топливо для заправки семейства «Амур-СПГ» будет поставляться газоперерабатывающим комплексом ПАО «Газпром», который сейчас возводится в городе Свободный, примерно в 45 км от «Восточного». По состоянию на конец октября завод был построен на 67,1%.
Как ожидают специалисты «Роскосмоса», первая ступень «Амура-СПГ» будет возвращаться на сухопутные посадочные площадки, которые будут установлены после проведения соответствующих расчётов.
В октябрьском интервью ТАСС главный эксперт департамента перспективных программ «Роскосмоса» Игорь Пшеничников рассказал, что, скорее всего, часть площадок будет смонтирована в районах, куда сейчас падают ступени от ракет «Союз-2».
«Уже понятно, что посадочных площадок будет несколько, в том числе на самом «Восточном». Несколько площадок будут располагаться на территории Хабаровского края, ближе к побережью Охотского моря», — добавил Пшеничников.
«Под заданную стоимость»
Проект «Амур-СПГ» получил высокую оценку Илона Маска — основателя американской компании SpaceX, которая специализируется на изготовлении многоразовой ракетно-космической продукции. В октябре на своей станице в Twitter он назвал заключение контракта на создание нового носителя «шагом в правильном направлении».
Предполагается, что первый пуск «Амур-СПГ» может состояться в 2025—2026 годах. Предполагается, что к этому времени «КБ химавтоматики» выполнит контракт на создание метанового двигателя. Коммерческая стоимость запуска одной ракеты-носителя, по словам Александр Блошенко, составит $22 млн.
«Впервые мы проектируем ракету под заданную стоимость, минимальная цена пусковой услуги составит $22 млн. Более того, поскольку цель всей этой работы — создать эффективное коммерческое изделие, то в проект закладывается разработка на этапе эскизного проектирования развёрнутого бизнес-плана», — отметил Блошенко.
Между тем, как заявил в комментарии RT научный сотрудник Института космических исследований РАН, профессор Олег Вайсберг, успешная реализация проекта создания «Амур-СПГ» позволит достаточно быстро окупить затраты на изготовление ракеты-носителя и метановых двигателей.
«Многоразовый принцип с посадкой первой ступени после старта, как я предполагаю, даст возможность экономить примерно 10% средств, если отталкиваться от нынешнего объёма расходов. То есть, условно говоря, за десять пусков ракета полностью окупится. Это будет очень хорошим результатом», — подчеркнул Вайсберг.