Сверхтяжелый проект: спасет ли реанимация «Ангары» имидж космонавтики России

Иван Дмитриенко 18.12.2020 12:54 | Наука и техника 40
Первый пуск ракеты тяжелого класса «Ангара-А5». ©Пресс-служба МО РФ

«Она летает, черт возьми!» – написал в Twitter глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин после запуска ракеты «Ангара-А5» 14 декабря. Интонация точно подобрана: учитывая, что этот старт откладывался несколько лет, а всего разработка многострадальной «Ангары» растянулась уже на четверть века, кажется едва ли не фантастикой, что она действительно может оторваться от Земли, не сбившись с курса, не взорвавшись и не породив новую порцию интернет-мемов про подвиги «Роскосмоса». Безусловно, на фоне «дырок» в МКС, Twitter-перестрелок с главой SpaceX Илоном Маском, хитов «Рвем небо мы в клочья» и прочих сомнительных инфоповодов успешный запуск «Ангары» – яркое событие для нашей космонавтики.

Но есть нюансы. В 2017–2018 годах в России запустили разработку ракет «Союз-5» («Иртыш») и «Энергия» («Енисей»), передав им часть запланированного для «Ангары» функционала – пилотируемую программу на корабле «Федерация» («Орел»), включая перспективный полет на Луну. Также были сокращены планы по строительству для «Ангары» стартовых площадок на космодромах Плесецк и Восточный. На этом фоне эксперты и СМИ предположили, что на «Ангаре» вообще поставят крест, ведь за время разработки она успела устареть, что публично признали и в «Роскосмосе». Но последние события опровергли этот сценарий: «новая старая» ракета в строю, с 2021 года ее производство планируется форсировать. Целесообразно ли это решение? «Профиль» попытался найти ответ с помощью эксперта по авиакосмической промышленности Вадима Лукашевича.

Космический долгострой

В январе 1995 года президент России Борис Ельцин подписал распоряжение о начале работ над «Ангарой». Предполагалось, что ракета будет создана к 2005 году. Причем задумывалось целое семейство носителей: легкая «Ангара-1.2», средняя «Ангара-А3», тяжелая «Ангара-А5» и сверхтяжелая «Ангара-А7». Козырем проекта было использование универсальных ракетных модулей (УРМ): варьируя их количество, можно получить грузоподъемность носителя от 1,5 до 25 тонн.

Но долгие годы «Ангару» было не на что строить: по воспоминаниям Владимира Нестерова, экс-конструктора головного предприятия по разработке «Ангары» ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, до 2005-го выделили всего 4% от необходимого объема средств. Затем финансирование наладилось, и президентским указом от 30 ноября 2008 года было предписано провести летные испытания «Ангары» в 2010–2011 годах и с 2013-го приступить к коммерческой эксплуатации.

Ни эта, ни многие другие «дорожные карты» (например, госпрограмма вооружений, предусматривавшая 18 пусков «Ангары» разных классов до 2020 года) не были выполнены. Первые тестовые запуски состоялись только в 2014-м: «Ангара-1.2» стартовала в июле, «Ангара-А5» – в декабре. Но и затем ускорения проекта не произошло. Наоборот, переносы второго запуска «Ангары-А5» стали притчей во языцех. Из-за различных недоработок анонсированный старт не состоялся ни в 2018-м, ни в 2019-м. Наконец, в 2020-м из-за выявленных уже на стартовом комплексе неисправностей запуск перенесли с ноября на декабрь.

Из-за чего «едут» сроки? Еще до запусков 2014 года в московском Центре Хруничева постановили перенести производство «Ангары» на подведомственное предприятие «Полет» в Омске. Решение объясняли тем, что на «Полете» лучше владеют фрикционной сваркой, которая необходима для «Ангары» (тогда как московский завод предпочитает аргонно-дуговую сварку, изготавливая с ее помощью ракеты «Протон»), а Омск географически расположен между космодромами Плесецк и Восточный.

Однако за эти преимущества пришлось дорого заплатить. На «Полете» обнаружился недостаток современного оборудования и квалификаций – потребовалась переоснащение завода и переобучение кадров. В итоге переезд производственной линии «Ангары» растянулся на долгие годы. Он до сих пор не завершен: у запущенной в декабре ракеты только часть УРМ имела омское происхождение. Согласно официальному плану, на серийное производство «Ангары» (4 экземпляра в год и более) «Полет» выйдет не ранее 2023 года.

Есть и другие причины задержек. Центр Хруничева находится в тяжелом финансовом положении: в 2019 году долги предприятия оценивались в 100 млрд рублей. С приходом Дмитрия Рогозина в «Роскосмос» началась оптимизация завода: сокращения сотрудников, частичное слияние с более успешными предприятиями и так далее.

Кроме того, «Ангару», в сущности, неоткуда пускать. В перспективе «Ангара» должна летать с космодрома Восточный, но его строительство погрязло в многочисленных скандалах, и в итоге его разбили на две очереди: пока сдана только первая, со стартовым комплексом для «Союза», площадка для «Ангары» будет готова к 2023-му. Пока новую ракету приютили на военном Плесецке (Архангельская область), но это вынужденное решение: чем севернее точка старта, тем меньше выводимая в космос полезная нагрузка.

Так или иначе, в 2021 году должно состояться сразу два запуска «Ангары», сообщил на днях Рогозин. Ранее он говорил, что до начала серийного производства всего предстоит выполнить шесть тестовых полетов.

«Летно-конструкторские испытания – не тот этап, который можно перескочить: на них проверяется способность ракеты выйти на орбиту, ее надежность, – комментирует Вадим Лукашевич. – Если делать по одной ракете за шесть лет, лучше вообще не начинать. В СССР на этапе испытаний ракеты запускались каждые несколько месяцев. Прогнозировать какие-либо сроки по «Ангаре» трудно, но даже если в 2023 году испытания формально будут выполнены, большой вопрос, успеет ли омский «Полет» к тому моменту отладить производство, чтобы штамповать «Ангару» со скорострельностью «Протона» – по 4–5 штук в год».

Кому она нужна?

«Ангара-А5» позиционируется как замена «Протона», имеющего равную с ней грузоподъемность (24–25 тонн на низкую опорную орбиту, 4–5 тонн на геостационарную) и отслужившего без малого полвека. Однако если «Протон», даже несмотря на подмоченную из-за аварий репутацию, продолжает регулярно выполнять коммерческие запуски, то перспективы «Ангары» на этом рынке выглядят сомнительно. В июне 2020-го была обнародована финансовая отчетность Центра Хруничева, согласно которой производство одной «Ангары» обходится в 7 млрд рублей, – у «Протона» эта цифра втрое меньше. «Заработная плата, электроэнергия, газ, тепло, накладные расходы, транспортные услуги нужно куда-то вписать. И когда трехкратный цикл изготовления вешают на одно изделие, естественно, его цена растет в три раза», – объяснил эту коллизию Владимир Нестеров.

При этом и «Протон» с середины 2010-х уступает ракетам компании Илона Маска SpaceX по стоимости выведения 1 кг груза на орбиту (год назад Рогозин обещал отыграть отставание, сэкономив на наземной подготовке «Протона» к пуску). Так или иначе, основными заказчиками на рынке транспортных услуг становятся компании, разворачивающие на низкой орбите группировки небольших спутников космического интернета: поскольку это массовые заказы, цена становится решающим фактором. Раньше, когда превалировали дорогие в изготовлении телекоммуникационные спутники, размещаемые на высоких орбитах, заказчики могли себе позволить переплатить за надежность носителя.

Грядет эпоха экономичных многоразовых ракет, подтверждает Вадим Лукашевич. «Сейчас рынок уже поделен между технологически более удачными ракетами. Возьмите Falcon 9 – у него всего две ступени. Сравните с «Ангарой-А5»: четыре боковых блока первой ступени, центральный блок, разгонный блок. Такая сложная конструкция подразумевает дорогой производственный цикл. Кроме того, наши кислородные двигатели РД-171 дороже, чем метановые Rapter у Илона Маска. Даже у «Союза» не видно долгосрочных перспектив на этом рынке, что уж говорить об «Ангаре», – отмечает он.

Отдельная история связана с пилотируемыми перспективами «Ангары». «Орел», космический корабль нового поколения, разрабатываемый в России с середины 2000-х, сначала планировалось запускать на ракете «Русь», а после отказа от нее – на «Ангаре». Затем в смутное для «Ангары» время корабль «перевесили» на еще одну перспективную ракету – «Иртыш». Наконец, в 2019-м концепция опять поменялась: «Орел» все-таки полетит на пилотируемой «Ангаре-А5П». Два месяца назад для этого решили дополнительно выделить 1 млрд рублей.

«Чтобы посадить на ракету человека, ее надежность должна быть на порядок выше – не 99%, а 99,9%, – говорит Лукашевич. – Времена, когда Гагарина запускали на ракете с надежностью 60–70%, давно прошли. Это означает, что до пилотируемой программы на «Ангаре» пройдет еще больше времени. Обратный перенос «Орла» на «Ангару» можно объяснить тем, к 2023–2024 годам, когда должны достроить корабль, есть вероятность, что «Иртыш» просто не будет готов. Надо же на чем-то полететь».

На практике «Ангара» будет в основном задействована для целей Минобороны РФ – оно и является главным заказчиком ракеты. Здесь у «Ангары» есть бесспорное преимущество над «Протоном»: тот летает с Байконура, тогда как военным нужен гарантированный доступ в космос с российской территории. При этом работающий на токсичном гептиловом топливе «Протон» решено вывести из обращения до 2025 года (выпуск двигателей для него уже прекращен), а значит, «Ангара» не должна подвести: срыв дедлайна напрямую отразится на обороноспособности страны.

Кстати, после первого запуска «Ангары-А5» заказчик остался недоволен. Как признался Дмитрий Рогозин, летное испытание 2014 года «не подтвердило заложенные требования», так как «выводимая масса оказалась ниже, чем нужно». О реакции Минобороны на недавний старт не сообщалось.

Осторожно, модернизация!

В 2018 году была анонсирована модернизация «Ангары» стоимостью 150 млрд рублей. Еще не построенную ракету уже нужно «доводить до ума», признал Дмитрий Рогозин. Во-первых, в 2023 году предполагается создать версию «Ангара-А5М»: ее корпус за счет композитных материалов станет легче, а обновленный двигатель РД-191М повысит грузоподъемность на 10%. Во-вторых, начнется разработка модели «Ангара-А5В» с третьей кислородно-водородной ступенью, благодаря которой ракета станет мощнее еще на 30%. Ее планируется запустить в 2027 году.

Вряд ли «Роскосмосу» удастся соблюсти эти сроки, утверждает Вадим Лукашевич. «Создать водородный двигатель – сложная задача, СССР решал ее 7–10 лет. А тогда научные, производственные и экономические ресурсы были не в пример нынешним. К тому же жидкий водород требует промышленного объема производства, поскольку его трудно хранить в охлажденном состоянии, неизбежны потери при транспортировке. Под ракету «Энергия» был, например, построен специальный завод по производству водорода в узбекском городе Чирчик. Сейчас придется воссоздавать водородную промышленность с нуля, потому что советский задел утрачен. На самом деле, говоря о водородных технологиях, мы просто признаем, что это магистральный путь в космонавтике, нам его не избежать. Но всерьез говорить, что через семь лет полетит ракета с водородной ступенью, – это такие же фантазии, как российская высадка на Луну в 2030 году. От слов до дела – огромный путь. Мы и про метановый двигатель говорили, что это перспективно. В итоге Илон Маск построил свой Raptor, уже летает на нем и красиво взрывается, а мы до сих пор говорим».

Тем временем появился еще один вариант «омоложения» ракеты. В июне стало известно, что «Роскосмос» запланировал модель «Ангара-А5ВМ» с возвращаемыми ступенями. Это еще одно дежа вю российской космонавтики: более 20 лет назад «Ангара» задумывалась именно как многоразовая ракета – на Землю должен был возвращаться отработавший блок «Байкал». Его проект был представлен на авиасалоне «МАКС-2001» – как уверяли представители Центра Хруничева, гости из Boeing и Lockheed Martin проявили живой интерес к разработке.

Однако затем наше предприятие забросило «Байкал», вернувшись к традиционной концепции «делать ракеты, как сосиски». Теперь же, после доказанного Маском успеха многоразовых носителей, его воскресили под названием «Крыло-СВ». В мае 2019-го «Роскосмос» утвердил проект, в феврале 2020-го в КБ им. В.М. Мясищева началась разработка летного демонстратора. Первый полет намечен на конец 2021 года.

«Это тема явно не сегодняшнего дня, – скептически настроен Лукашевич. – На «Ангаре» стоят керосиновые двигатели – такие же были на «Шаттлах» и в итоге себя не оправдали. Почему? У керосина есть проблема: он сгорает не полностью, оставляя в двигателе много сажи. Приходится все вычищать, вручную готовя ракету к следующему запуску, – это долго и дорого. Метановые двигатели экономичнее».

При этом вертикального приземления, как у ракет SpaceX, можно не ждать. У «Ангары-А5ВМ» будут крылья, в начале полета сложенные вдоль корпуса. После входа в атмосферу они повернутся на 90 градусов, и ракетная ступень сядет на аэродроме, как обычный самолет. Рогозин объяснил такой выбор тем, что в России, в отличие от США, нет удобного по местоположению космодрома, чтобы «ловить» приземляющиеся части ракет, не боясь их падения на населенные пункты.

«Есть еще одно объяснение, почему мы выбрали такую схему, – комментирует Лукашевич. – С самого начала идею крылатой посадки прорабатывало предприятие «Молния», создавшее «Буран». Это авиационная фирма, которая мыслит авиационными категориями. Но с 2000-х многое изменилось: Маск показал, что проще возвращать ракеты с помощью вертикальной посадки. Посадить ракету в определенную точку не сложнее, чем сбросить бомбу на конкретный блиндаж. Да, Маск оставляет на обратный путь немного топлива, из-за чего падает грузоподъемность, но в остальном решение выглядит красиво: во время снижения ракетного блока включаются двигатели, отодвигающие ударный фронт и препятствующие тепловому нагреву при трении об атмосферу. Они же тормозят и направляют ступень».

Falcon 9 остается ракетой во всех фазах полета, а «Ангара-А5ВМ» в полете должна будет превратиться в другое транспортное средство, заключает эксперт. «Это сложно. Нужны турбореактивные двигатели, которые смогут запуститься на большой скорости, запасы авиационного топлива и кислорода, особое управление с заходом на посадку по глиссаде, шасси, – перечисляет он. – Неслучайно СССР на два года задержал программу «Буран» только из-за трудностей с авиационной посадкой».

Нам нужна одна ракета

По словам Лукашевича, с учетом всех обстоятельств главной заслугой «Ангары» является то, что она существует. Это единственный большой проект нашей космонавтики за 30 постсоветских лет, доведенный до «железа». И сам факт продолжения испытаний «Ангары» содержит горькое признание в том, что остальные проекты еще дальше от воплощения.

«Для России второй запуск «Ангары» через шесть лет после первого – достижение, но с точки зрения ракетной технологии это позавчерашний день, – поясняет эксперт. – В «Энергии» 1980-х годов были водородные блоки и крылатая посадка, то есть даже на ее фоне «Ангара» – это шаг назад. Если к середине 2020-х серийное производство наладят, получится, что разработка заняла 30 лет – рекорд в истории космонавтики. «Ангара» – чемодан без ручки: и нести тяжело, и бросить жалко».

Кстати, по пути «Ангара-А5» все-таки растеряла свое «семейство». Функция «Ангары-А7» – «сверхтяжа» для полета на Луну – отошла к ракете «Енисей», создание которой планируется на базе «Иртыша». Сам «Иртыш» выступает в роли преемника «Ангары-3», от которой «Роскосмос» официально отказался весной 2019 года. «Ангара-1.2» формально еще значится в планах, но осенью 2019-го «Роскосмос» расторг контракт с Центром Хруничева на ее производство.

Сейчас на главной
Статьи по теме
Статьи автора

Популярное за неделю