Ar reikalinga raketa Angara ?

Angara, Energija, Sojuz, Proton – Rusijos raketų palyginimas ir perspektyvos

Raketų Angara šeima

Apie Angara girdime prieštaringų – daugiausia negatyvių – minčių: XXI amžiaus raketa, ilgiausiai trunkantis projektas, dar negimusi raketa paseno. Angara nėra šedevras, bet ir ne „bjaurusis ančiukas“.

Krovinius (palydovus, erdvėlaivius, orbitines stotis, tarpplanetinius zondus) iškelia daugiapakopės raketos, kurių masė starto metu yra nuo 20 iki 100 kartų didesnė už krovinio masę, krovinio iškėlimo kaina ~ 5-50/1 kg tūkst. USD.

Krovinių paleidimų kainos

Pagal žurnalo Novosti kosmonavtiki duomenis

SSO – Saulės sinchroninė orbita – geocentrinė orbita, kuria aparatas praskrieja virš bet kurio Žemės paviršiaus taško maždaug tuo pačiu vietos Saulės laiku, o Žemės paviršiaus apšvietimo kampas yra apytiksliai vienodas visais praskriejimo momentais virš konkretaus paviršiaus taško. Tokios pastovaus apšvietimo sąlygos tinka nuotolinio Žemės paviršiaus zondavimo bei meteorologiniams palydovams. Inklinacija – orbitos plokštumos kampas su ekvatoriaus plokštuma, GPO – geopereinamoji orbita. * –  Rusijos raketų komercinių paleidimų paslaugų tiekėjas.

Kosmodromai

Raketos paleidžiamos iš kosmodromų, o jų yra nedaug. Rusijos kosmodromai išdėstyti Eurazijos kontinento žemyninėje dalyje. Raketų skrydžių trasas (palydovų skrydžių orbitas) riboja apgyvendintų vietovių, svarbių bei pavojingų objektų (gamyklų, elektrinių, oro uostų) išsidėstymas ar kitų valstybių teritorijos. Kylant raketai, krinta jos pakopos, krovinio apsauginiai apvalkalai ir t.t.

Valstybės stengiasi statyti kosmodromus šalia jūrų pakrančių, nes tuomet raketos skrydžio trajektorija yra saugi, o atlikę savo paskirtį raketos elementai krinta į vandenį. JAV kosmodromai yra išdėstyti Kanaveralo kyšulyje, Vandenbergo aviacijos bazėje, Wallops saloje. Europos Sąjungos – Prancūzijos Gvianoje, Izraelio – Palmachimo bazėje, Indijos – Šriharikotos saloje. Panašiai statomas Rusijos kosmodromas Vostočnij (arba Svobodnij).

Angara, Energija, Sojuz, Proton Kosmodromai 2012Pasaulio kosmodromai

Raketos ir balistinės raketos

Iki XX a. aštuntojo dešimtmečio vidurio dauguma raketų buvo kuriamos balistinių ilgojo nuotolio raketų pagrindu, nors buvo ir kelios išimtys: japonų lengvosios raketos L-4S, M-4 ir didelės keliamosios galios raketos Saturn V (JAV) bei N-1 (Sovietų Sąjunga). Raketos kildavo dažnai, nes palydovai veikdavo trumpai. Buvo akivaizdus raketų atnaujinimo poreikis: didinti energetinį efektyvumą (iškelti kuo didesnį krovinį su ta pačia kuro mase), išsivaduoti iš įvairių raketų parko, apriboti pakopų skaičių taip sumažinant nukrintantį į Žemę panaudotų pakopų ir kitų elementų kiekį. Norėjosi sukurti raketas, kurios iškeltų palydovus į bet kurio kampo orbitą aplink Žemę ir į tarpplanetines trajektorijas. Patirtis su  Proton raketomis „siūlė“ kurti netoksiško kuro raketas.

Zenit raketa

Sovietų Sąjungos kosmoso pramonės įmonės atliko mokslinius ir bandomuosius naujų raketų konstravimo darbus, tačiau 1976 pradėtas Energija Buran projektas absorbavo visus kosmoso pramonės resursus. Žlungant Sovietų Sąjungai, iš gausybės idėjų realizuota tik viena – vidutinės keliamosios galios raketa Zenit.

1991 tapo aišku, kad Rusijos galimybės nepriklausomai pasiekti kosmosą yra ribotos: Rusijos gaminamų raketų parkas susitraukė, Baikonuras – vienintelė vieta, iš kurios pakildavo pilotuojami erdvėlaiviai ir geostacionarūs palydovai – perėjo Kazachstanui.

Rusija turėjo startų aikšteles Kapustin Jar ir Pleseck kosmodromuose, tačiau iš pirmojo galėjo pakilti tik lengvos raketos, o antrasis buvo apkrautas Gynybos ministerijos startais ir turimos raketos iš jo neįstengdavo pasiekti į geostacionarinių orbitų.

Naujas kosmodromas

Rusija nutarė sukurti sunkiosios klasės raketą, galinčią iš Pleseck paleisti krovinius visomis įmanomomis orbitomis. Greitai prie Pleseck kosmodromo problemų prisidėjo dar viena problema – naujai juriamas kosmodromas Vostočnij Tolimuosiuose Rytuose.

Eskizinių projektų konkurse (šifras Angara) dalyvavo pagrindinės raketų įmonės: Samaros centrinis specializuotas konstruktorių biuras, Miass mašinų statybos konstruktorių biuras, pamaskvės S. Koroliov mokslo ir gamybos susivienijimas Energija ir Maskvos konstruktorių biuras Saliut.

Į finalą pateko Energija ir N. Chruničev centro pasiūlymai, kurie buvo grindžiami komplekso antžeminės ir raketinės dalių suvienijimo principais. Sunki ekonominė padėtis šalyje reikalavo maksimaliai sumažinti naujų sistemų kūrimą. Vienintelė išeitis buvo sukurti raketą, naudojantis esamų raketų elementais ir sudedamosiomis dalimis, kuri naudotų jau pastatytus starto ir techninius kompleksus, pvz. raketos Zenit. Jų statyba Pleseck kosmodrome prasidėjo 1986 metų antroje pusėje.

Deguonies žibalo raketa

Kolektyvas iš Podlipok sukūrė deguonies žibalo raketą, kurios pirmoji pakopa buvo trijų blokų. Kiekvienas blokas turėjo po variklį RD-180, sukurtą  Mokslo ir gamybos susivienijime  Energomaš (Научно-производственное объединение – НПО «Энергомаш»). RD-180 yra dviejų kamerų keturių kamerų variklio RD-171, skraidžiusio Zenit raketos pirmoje pakopoje, versija. Antroji pakopa, pasiskolinta iš Zenit, bet buvo didesnių matmenų. Visų pakopų skersmuo neviršijo 3900 mm ir leido visiškai surinktus blokus vežti geležinkeliu, nesustabdant priešpriešinio eismo.       

Angara, Energija, Sojuz, Proton Angaros kurimas1Pirmieji raketos Angara projektai. Kairėje mokslo ir gamybos susivienijimo Energija projektas. Kiti du – Valstybinio M. Chruničev kosminių tyrimų ir gamybos centro. Įdomus raketos variantas (centre) su kuro perpylimu buvo atmestas. D. Voroncov piešinys

Angara, Energija, Sojuz, Proton Angaros kurimas2 Pradinis raketos Angara variantas atrodė neįprastai dėl kabančių ant pirmosios ir antrosios pakopų kuro talpyklų. Grafika A. Šliadinskij

Angara – 1.2 PP

Iš pradžių raketos Angara – 1.2 PP (Ангара – 1.2 ПП; ПП – первого пуска – pirmojo paleidimo) startas buvo suplanuotas 2005 metais iš Pleseck kosmodromo. Po to jis daug kartų buvo perkeliamas. Raketa turėjo startuoti 2011, po to 2012, 2013 metais. Atėjo ir 2014 metai. 2014 metų birželio 26 dieną startavo „sausa“ raketa. Buvo imituojamas raketos startas, nesant joje kuro. Lengvosios klasės raketa Angara – 1.2 PP sėkmingai pakilo iš Pleseck kosmodromo 2014 metų liepos 9 dieną ir skriejo balistine trajektorija iki Kura poligono Kamčatkoje, kuris yra 5700 km atstumu nuo starto aikštelės.

Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara1.2PP_20140709 Angara, Energija, Sojuz, Proton  Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara, Energija, Sojuz, Proton   Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara, Energija, Sojuz, Proton       Angara, Energija, Sojuz, ProtonAngara, Energija, Sojuz, ProtonAngara, Energija, Sojuz, Proton    Angara, Energija, Sojuz, ProtonRaketos Angara – 1.2 PP startas 2014 metų liepos 9 dieną

Sunkesnė Angara

Antras didelės keliamosios galios raketos Angara – A5 startas galėtų įvykti 2018 metais, o trečiasis – 2021 metais iš Vostočnij kosmodromo Amūro srityje. Trečiajam startui šią raketą planuoja modernizuoti. Ji vadinsis Angara – A5M. Naujosios modifikacijos pagrindinis skirtumas – 10% padidintos galios varikliai RD-191M (РД-191M) vietoje variklių RD-191 (РД-191). Naujos modifikacijos raketa turės atsarginę pneumo hidraulinę kuro patiekimo sistemą ir atnaujintą valdymo sistemą.

Angara modernizuojama

Kodėl Roskosmos modernizuoja kartą skridusią raketą, kai neužbaigti jos skraidymo bandymai.

Pirmoji priežastis. Bijoma pripažinti, kad raketa Angara – A5 į LEO gali iškelti apie 22 – 23 tonas vietoje apskaičiuotų 24 tonų. Tokia raketa iš Pleseck kosmodromo nesugebės į reikiamas orbitas iškelti numatytų krovinių.

Antroji priežastis. Roskosmos suplanavo dar vieną Angara – A5 versiją Angara – A5V su deguonies vandenilio viršutine pakopa: keliamoji galia iki 37 tonų, planuojama pritaikyti universalius 1 – 2 pakopų raketinius modulius su varikliais RD-191M.

Nuo 2005 metus Angara – A5 buvo kuriama siekiant pakeisti Proton, tačiau Angara – A3 neatsirado naudingojo krovinio, o Angara – A1.2 dar negali konkuruoti su konversinėmis raketomis  Rokot, Strela ir Dnepr. Angara – A5 nepakeitė Proton, nors proga buvo. Proton dažnai neskraido dėl avarijų. Sėkmingas startas įvyko 2017 birželio 8 dieną po vienerių metų pertraukos. Statistika prasta: iš 404 startų 49 nesėkmingi (~12,1%). Gesdavo arba pati raketa arba greitinantysis blokas.

Angara – A5 iškelia per lengvą krovinį. Įvyko tik vienas bandomasis skrydis ir apie patikimumą kalbėti anksti. Angara – A5 kaina žymiai didesnė už Proton, nors buvo skelbiama, kad naujoji raketa sumažins krovinio iškėlimo kainą.

Angara – A5

XXI amžiaus antrojo dešimtmečio pradžioje Angara – A5 gavo naują užduotį – pilotuojamus skrydžius. Uždarius projektą Rus – M (Русь – М), kurį kūrė Samaros centrinis specializuotas konstravimų biuras Progress, Angara – A5 tapo vienintele galima pilotuojamo erdvėlaivio Federacija raketa. O Roskosmos atsisakius kurti itin didelės keliamosios galios raketą, buvo pateikta pilotuojamo skrydžio į Mėnulį schema su pasunkinta didesnės keliamosios galios raketa Angara – A5V, kurios trečiosios pakopos kuras yra vandenilis.

Nuo pat pradžių buvo aišku, kad Angara – A5 netinka pilotuojamai programai. Naujos kartos erdvėlaiviui Federacija skrydžiui į LEO, raketa Angara – A5M per galinga: erdvėlaivio masė ~ 15 tonų, o raketa gali iškelti ~ 25 tonas. Jei erdvėlaivis Federacija skrenda į Mėnulį, tai raketa Angara – A5V per silpna: reiktų keturių jos startų iš kelių aikštelių, iškeliant reikiamus vienos ekspedicijos į Mėnulį komponentus.

Sojuz raketa

2017 metais Rusijoje buvo paskelbta apie naują raketų seriją: vieno modulio vidutinės klasės Sojuz – 5 (17 tonų krovinys į LEO), trijų modulių sunkioji Energija – 3 (krovinys į LEO ~ 40 tonų) ir ypač sunki penkių modulių Energija – 5 (krovinys į LEO ~ 90 tonų). Nors Sojuz – 5 kiek ir nusileidžia Proton pagal iškeliamą krovinį, startuojanti iš Sea Launch kosmodromo, raketa į geopereinamąją ir geostacionarią orbitas gali iškelti didesnę dalį ankščiau su Proton u iškeliamų krovinių, o taip pat erdvėlaivius Federacija, kuriuos buvo planuojama iškelti Angara – A5. Manoma, kad Sojuz – 5 pradės skraidyti po 2020 – ųjų metų.

Trijų modulių Energija – 3 net su silpna viršutine pakopa, pasiskolinta iš Sojuz – 5, iškels daugiau už bet kurią iš raketų Angara – A5M ar Angara – A5V. Galima tikėtis, kad Energija – 3 bus brangesnė už Angara – A5M, bet bus žymiai pigesnė už Angara – A5V. Svarbiausia yra tai, kad Angara – A5 pirmos ir antros pakopų junginys turėtų 5 brangius variklius RD – 191, o raketai Energija – 3 reikės tik trijų galingesnių variklių RD – 171 (РД – 171). Manoma, kad Energija – 3 skraidys iš Vostočnij kosmodromo po 2025 – ųjų metų.

Projektą Angara uždaryti ?

Atsižvelgiant į tai, kad Sojuz – 5 galės iškelti į kosminę erdvę didesnę dalį Proton krovinių, po 2020 – ųjų metų užduočių raketų šeimai Angara praktiškai nelieka. Atrodo, kad Roskosmos nėra jokios priežasties investuoti pinigus į raketos Angara – A5 modernizavimą ir statyti jai starto kompleksą Vostočnij kosmodrome. Paprasčiausia būtų tiesiog uždaryti programą ir nutraukti nesėkmingo projekto finansavimą. Tačiau yra bent trys priežastys liepiančios to nedaryti, nors dvi iš jų turi mažai ką bendro su strateginiu planavimu.

Priežastys

Pirmoji: Proton M eksploatacija numatyta iki 2025 metų, Sojuz – 5 negalės iškelti visų jo krovinių, o Gynybos ministerija nenorės paleisti savo palydovų privačios kompanijos S7 pajėgomis. Tad atsisakius Angara, reikėtų pratęsti Proton eksploataciją iki Energija – 3 startų. Tai nėra neįmanoma, tik derybos su Kazachstanu dėl Proton gali būti sunkios.

Antroji: į Angara investuota daug pinigų. Pastaraisiais metais daug pinigų išleista susivienijime Poliot raketos Angara universalių modulių serijinės gamybos sukūrimui. Gamyba nesertifikuota, tačiau gali būti pradėta sekančiais metais, jei Omske surinkta Angara įveiks testus.

Trečioji: būtina atsižvelgti į kosmoso pramonės, kurią Rusijoje primityviai valdo valstybė, socialinį aspektą. Raketų grupę Sojuz – 5, Energija – 3, Energija – 5 kurs korporacija Energija, o gamins Samaros centras Progress. Uždarius Angara programą, Valstybinis M. Chruničev centras gamintų tik raketų greitintuvus ir raketų viršutines pakopas su skysto vandenilio ir deguonies kuru, o tokiai stambiai įmonei to yra mažai.

Angara, Energija, Sojuz, ProtonAngara, Energija, Sojuz, ProtonAngara, Energija, Sojuz, ProtonAngara, Energija, Sojuz, ProtonAngara, Energija, Sojuz, Proton Angara A5 07Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara A5 09Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara - A5 05Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara A5 01Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara - A5 07Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara - A5 10Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara - A5 11Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara - A5 17Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara A5 12Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara - A5 19Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara - A5 23Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara - A5 26Angara startuoja iš Pleseck kosmodromo

Angara šeima

Paaiškinimai: URM-1; URM-2 –  universalus raketinis modulis; RD-191, RD-0124A – skysto kuro variklis (РД – ракетный двигатель); greitinantysis blokas KVSK (КВСК – кислородно водородный среднего класса –  deguonies vandenilio vidutinės klasės); greitinantysis blokas KVTK (КВТК – кислородно – водородный тяжелого класса –  deguonies – vandenilio sunkiosios klasės); į LEO i=63º; į GPO i=25º.

Raketų Proton – M ir Angara – A5 palyginimas

Sunkiosios klasės dabar skraidančių raketų charakteristikų palyginimas

*  – NASA ir ESA nenaudoja krovinių greitintuvų, jo funkciją atlieka raketos viršutinė pakopa, galinti tolimesnio skrydžio su kroviniu metu dar kartą įjungti variklį.

Raketos Angara – A5 surinkimas, elektriniai bandymai (2 min 17 s video). Šios raketos pastatymas aikštelėje (4 min 58 s video).

Angara, Energija, Sojuz, Proton Angara Family Angara, Energija, Sojuz, Proton Angra Family

Angara šeima: „Angara 1.2PP“, „Angara 1.2“, „Angara-А3“ с greitintuvu „Briz-М“, „Angara-А5“ с greitintuvu KVTK, „Angara-А5.2“, „Angara-А7“ с greitintuvu KVTK-А7


Komentarai apie “Ar reikalinga raketa Angara ?”

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *