Взлёт, 2016 № 09 (141) - Коллектив авторов
Ситуация усугубляется тем, что в силу объективных и субъективных причин сроки ввода в строй носителей нового семейства «Ангара» замедлились. Полноценная коммерческая эксплуатация ракеты может начаться на пять лет позже, чем предполагалось ранее. Но выживать надо уже сегодня. Поэтому предприятие и решило заняться адаптацией «Протона-М» к современным условиям «здесь и сейчас».
Перспективный европейский носитель тяжелого класса Ariane 64
Для удержания доли на пусковом рынке Центр Хруничева расширяет диапазон энергетических характеристик «Протона-М», для чего создаются две новые модификации: «Протон-Лайт» для сегмента легких спутников, и «Протон-М+» — для сегмента тяжелых.
Увеличение до 7 т массы полезного груза, выводимого на ГПО, для «Протона-М+» будет достигаться тактикой сравнительно мелких шагов: продолжится многоэтапное облегчение конструкции (в частности, с разгонного блока снимут часть аппаратуры), ракету перестанут окрашивать и, возможно, будут запускать по трассе с меньшим, чем сейчас, наклонением. Кроме того, используемый ныне дорогостоящий головной обтекатель диаметром 4,35 м, изготовленный из композиционных материалов, планируется заменить металлическим, имеющим диаметр 5,2 м.
В результате всех мероприятий стоимость пуска снизится: в свете сегодняшнего отношения рубля к доллару можно будет предлагать пусковые услуги по цене порядка 75 млн долл. и ниже без ущерба доли прибыли, которое получает предприятие-изготовитель. Таким образом, «Протон-М+» закрепит конкурентные преимущества, по крайней мере, перед Ariane 5, на которой запуск спутника массой 6,5 т (в верхней позиции под головным обтекателем) обходится заказчику в 90 млн долл, (современный тяжелый европейский носитель оптимизирован для парных запусков геостационарных спутников: один из них («легкий») размещается в нижней позиции, а второй («тяжелый») — в верхней).
Уменьшить массу полезной нагрузки (как говорят компьютерщики, «сделать даунгрейд») «Протона-М» можно несколькими способами. Самый простой — снизить рабочий запас топлива в баках. Однако на стоимости пуска это практически не отразится: она очень мало зависит от цены компонентов топлива, и значительно (в первую очередь) — от расходов на производство конструкции ракеты и проведение пусковых операций. Поэтому ГКНПЦ пошел более благодарным путем: предприятие прорабатывает систему, в основе которой лежит не трехступенчатая (как сейчас), а двухступенчатая ракета, которая и получила название «Протон-Лайт».
Новый носитель будет отличаться от базового «Протона-М» отсутствием блока нынешней второй ступени. Первая и третья (ставшая второй) ступени, а также межступенчатый переходник, будут доработаны. Для того чтобы не слишком сильно страдало массовое совершенство носителя, часть функций третьей ступени будет передано разгонному блоку. Таким образом, новая ракета при стартовой массе порядка 600 т будет способна вывести на ГПО до 5 т полезного груза.
Наблюдатели замечают, что при неизменной стартовой тяге начальная масса «Протона-Лайт» заметно ниже, чем у исходной ракеты (примерно на 18—20%), в результате чего максимальные продольные перегрузки в конце активного участка работы первой ступени могут достигать слишком больших (неприемлемых для полезного груза) значений — до 8—9 единиц. Разработчики предполагают применить ряд мероприятий для ограничения нагрузок на конструкцию.
По заявлениям руководства ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, проект «Протон-Лайт»— полностью коммерческий, и финансируется на заемные средства. Согласно публикациям в СМИ, разработчики предполагают снизить себестоимость ракеты, по сравнению с базовым «Протоном-М», примерно на 25%.
Соответственно, стоимость коммерческого пуска можно оценить в 50—58 млн долл., что позволит повысить конкурентоспособность носителя.
На первый взгляд, технических препятствий к осуществлению проекта «Протон-Лайт» нет: изменения в конструкции не слишком велики, а исключение крупной ступени с четырьмя мощными ракетными двигателями позволит не только снизить стоимость пуска, но и повысить надежность носителя.
Новейшая китайская ракета-носитель CZ-5 должна впервые отправиться в космос в 2016 г.
Основные параметры современных и перспективных ракет-носителей тяжелого класса
Параметр
«Протон-М»
«Протон-Лайт»
«Протон-М+»
«Ангара-А5В»
Falcon 9
Ariane 5ECA
Ariane 62
Ariane 64
CZ-5
(Россия)
(Россия)
(Россия)
(Россия)
(США)
(ЕКА)
(ЕКА)
(ЕКА)
(КНР)
Стартовая масса,т
705
600*
700*
821
549
720
500
800
867
Полезная нагрузка (на ГПО), т
6,35
5,0*
7,0*
11,9
5,5-8,3**
3,5+6,5***
5,0
11,0
14,0
Стоимость пуска, млн долл.
65-75*
50-58*
75-80*
н/д
45-65*
155-225
102
120
н/д
* оценочные данные авторов
** меньшее значение - для комплектации многоразовой первой ступенью
*** нижний отсек + верхний отсек
Однако любая современная система выведения довольно жестко завязана на наземную инфраструктуру. Пуски «Протонов» проводятся с двух стартовых комплексов, расположенных на космодроме Байконур в Казахстане. С точки зрения конструкции, у этого носителя есть преимущество по сравнению с аналогичными зарубежными системами, поскольку заправка всех ступеней осуществляется через интерфейсы нижнего торца ракеты. Соответственно, изменение числа и габаритов верхних ступеней не влечет за собой значительных изменений этих интерфейсов. Однако в связи с возможным изменением габаритов (особенно первой ступени), вероятно, придется пересмотреть технологию транспортировки блоков с Ракетно-космического завода ГКНПЦ им. М.В. Хруничева на космодром. Также необходимо внести изменения в некоторое космодромное оборудование, в частности, транспортноустановочный агрегат, магистрали подачи газов и другие элементы технического и стартового комплексов. Однако проект «Протон-Лайт» изначально предусматривал такие варианты модернизации наземной инфраструктуры, которые должны обеспечить универсальность этих комплексов при эксплуатации носителя всех вариантов — и штатного («Протон-М»), и «тяжелого» («Протон-М+»), и «легкого» («Протон-Лайт»).
Насколько больших затрат потребует модификация стартовой инфраструктуры, оценить со стороны трудно. Однако, судя по тому, что руководители Центра Хруничева планируют осуществить первый пуск «Протона-Лайт» уже в 2018 г., они не будут большими.
Успешная реализация описанных выше проектов должна позволить ГКНПЦ обеспечить сохранение за собой заметной доли рынка пусковых услуг до 2025 г., когда, как ожидается, должна начаться полномасштабная (в т.ч. и коммерческая) эксплуатации более современной ракеты «Ангара-А5». По мнению Александра Медведева, последняя способна захватить до 60% пускового рынка. Стоимость производства и пуска носителей нового семейства — «вещь в себе», она заложена в проект, но подвержена сильному влиянию внешних факторов. Остается надеяться, что серийность, нарастающая при увеличении ежегодного числа пусков, будет фактором, играющим на снижение стоимости. «В перспективе «Ангара-А5» будет на 10—20% дешевле «Протона-М», — считает генеральный конструктор ОРКК.
Естественно, к проекту «Протон-Лайт» следует относиться именно как к временному решению, которое необходимо до ввода в эксплуатацию новых носителей. К тому же «апгрейд» «Протона-М» ограничен исчерпанием модернизационного потенциала конструкции — ракета уже «вылизана» практически до предела. А из-за санкций применение «хайтека» (например, суперсовременной электронной компонентной базы) маловероятно. Дальнейшее снижение энергетики, соответственно, нецелесообразно, поскольку уменьшение грузоподъемности приведет ракету в нишу, где сейчас главенствует «патриарх» среднего класса «Союз», который заметно дешевле «Протона» и эксплуатируется с четырех космодромов — Байконура, Плесецка, Куру и Восточного.
