В 2008 году в моем родном городе – Нижнем Тагиле – прекратил существование издательский дом «Медиапринт». Одним из источников его дохода некогда был деловой журнал для «среднего класса» «Максималист». Так получилось, что в силу служебных обязанностей мне пришлось присутствовать при его ликвидации и разборе «наследства». Вот тут, то на глаза и попал материал, предлагаемый вашему вниманию. Я далек от космической проблематики, все больше по бронетехнике, хотя в Нижнем Тагиле и в недалекой Нижней Салде работают организации, без которых освоение космоса Советским Союзом, а ныне Российской Федерацией не было бы возможно. Мое внимание привлекли авторы этого материала – один из них – Александр Яковлев, будучи сотрудником отдела нового проектирования «Уральского конструкторского бюро транспортного машиностроения», являлся одним из основных идеологов создания всем известной БМПТ. К сожалению, позже, по ряду причин он вынужден был оставить работу в УКБТМ, однако на момент написания статьи еще являлся его штатным сотрудником. Таким образом, не смотря на совершенно частный характер публикации, она с очень необычной стороны раскрывает интеллектуальный потенциал «танкового» КБ. Тут еще следует заметить, что «Уралвагонзавод», под «боком» у которого расположено УКБТМ, имеет производства, напрямую завязанные на российскую космическую программу. Такая вот, выходит у нас «политехника»! Как не вспомнить знаменитое:
Спешу вам сообщить о вопиющем факте –
На берегу Амура, среди родных полей
Подвергся наш, простой, советский трактор
Обстрелу шестерых китайских батарей.
Услышав дикий крик китайского десанта
Простой наш тракторист, по званию старлей
Ответил на удар одним ракетным залпом
И уничтожил шесть китайских батарей.
А после, слив бензин и запустив реактор
Он быстро допахал гречиху и овес.
Поднялся в стратосферу наш, простой, советский трактор
И полетел обратно, в свой родной колхоз.
Давая интервью корреспонденту ТАССа
Сказал наш бригадир, как будто невзначай,
Что в случае второй, подобной, провокации,
На поле вместо трактора мы выпустим – комбайн!
Алексей Хлопотов.
12.04.2011 г.
СТАРТ «ВЫСОКОМУ СТАРТУ»
Из досье «Максималиста». Александр и Владимир Яковлевы – братья-конструкторы с многолетним стажем работы в авиаконструкторской деятельности. Владимир Васильевич – работает в КБ им. Сухого уже не один десяток лет, Александр Васильевич – наш земляк, работал долгое время в институте авиации СибНИА (Новосибирск), а потом ведущим конструктором УКБТМ ФГУП «ПО «Уралвагонзавод» (Нижний Тагил). Идея проекта «Высокий старт» вынашивалась братьями давно, но именно сейчас, на взгляд авторов идеи, созрели все предпосылки к реализации фантастической, казалось бы, идеи. Но фантастической – только на первый взгляд. Поэтому мы сегодня знакомим с уникальным проектом всех читателей «Максималиста».
Александр и Владимир Яковлевы
Средний Урал – идеальная площадка для коммерческого космодрома с технологией запуска «Высокий старт»
Мир вступил в век глобальных информационных технологий и информационных войн. Реалии завтрашнего дня – владеющие информацией контролируют весь мир. Поэтому потребности в коммерческих запусках пилотируемых космических кораблей и спутников растут постоянно и устойчиво. Но реалии XXI века состоит в резком росте количества коммерческих запусков космических объектов, что может быть обеспечено лишь при резком снижении стоимости вывода на околоземную орбиту полезной нагрузки. Космос стал серьезным бизнесом с многомиллиардными оборотами в любой валюте.
Сегодня известно три, но применяется только два способа вывода полезной нагрузки в космос. В самом начале освоение космоса производилось ракетами-носителями первого поколения. В 1980-х годах в США и СССР были созданы многоразовые космические системы второго поколения «Sрасе Shuttle» и «Энергия – Буран». После отказа от продолжения работ по своей многоразовой системе второго поколения, Россия стала продолжать использовать ракетоносители первого поколения. США в настоящее время выводит на орбиту многоразовые космические корабли «Sрасе Shuttle» второго поколения, но даже после катастроф двух кораблей, США не строит им взамен аналогичных кораблей.
Третий способ доставки грузов на орбиту – это идея использования тяжелого самолета в качестве первой ступени ракеты-носителя и старт ракеты с самолета.
Идея впервые высказана в прошлом веке Э.Н.Циолковским. Существует несколько российских проектов: «Воздушный старт» на базе самолета АН-124, МАКС на базе самолета Ан-225 «Мрия», «Высокий старт», «Клипер» и т.д. Известны успешные запуски американских космических ракет-перехватчиков с борта военных самолетов. Именно этот способ – проект «Высокий страт» – представляется нам наиболее перспективным.
 |
 |
 |
 |
Суть проекта – на космодроме с эстакады, посредством стартовой платформы с электроприводом, взлетает тяжелый самолет-носитель, на внешней подвеске которого, закреплен ракетоплан с разгонным блоком и пилотируемым космическим кораблем. Космический пилотируемый корабль снабжен аварийной системой спасения, способной работать на любой стадии полета. После отрыва от стартовой платформы комплекс совершает набор высоты и полет в район, промежуточной посадочной полосы, где круто идет вверх и производит отделение ракетоплана. В верхних слоях атмосферы от ракетоплана отстыковывается разгонный блок с космическим кораблем. Разгонный блок в космосе разгоняет космический корабль до требуемой скорости, затем производится отстыковка космического корабля. Космический корабль либо остается на орбите (спутник) либо в случае пилотируемого варианта, стыкуется с международной космической станцией или самостоятельно возвращается на Землю. Ракетоплан маневрирует в атмосфере и производит автоматическую посадку на промежуточной взлетно-посадочной полосе. На эту же полосу садится самолет-носитель. Ракетоплан пристыковывается к самолету-носителю, и комплекс возвращается на космодром. После чего комплекс полностью готов к повторному старту.
Рассмотрев все возможные площадки в России для сооружения нового коммерческого космодрома, пригодного для использования технологии «Высокий старт», авторы убедились в том, что идеальным местом для его размещения является Свердловская область, конкретно – окрестности Нижнего Тагила с его развитой промышленностью и давними традициями космостроения, а также наличия практически готового космодрома. Рассмотрим возможности этого региона с точки зрения проектирования, строительства и эксплуатации космодрома – посадочная полоса космодрома имеется в 14 километрах от города. Это ни что иное, как законсервированная бетонированная взлетно-посадочная полоса поселка Сокол (Покровское-1), которая, несомненно, нуждается в модернизации, но полоса уникальна тем, что в свое время на ней было уложено два слоя железобетонных аэродромных плит, что позволяет, расширив полосу и уложив третий слой бетона, получить требуемую посадочную полосу для самолета-носителя.
Стартовая директрисса самой природой и военно-промышленным комплексом СССР создана в поселке Старатель под Нижним Тагилом – это крупнейший в стране полигон нижнетагильского института испытания металлов (НТИИМ), где в свое время испытывались авиационные и морские артиллерийские боеприпасы и который также укомплектован высококвалифицированными работниками, прошедшими школу еще советского военно-промышленного комплекса. Огромные площади на директрисе уже несколько десятков лет выведены из хозяйственного оборота, на пути стартов нет никаких поселений и заповедников со всеми вытекающими для себестоимости проекта благоприятными последствиями. Кроме того, запуск космических кораблей с «Высокого старта» исключает традиционные проблемы экологии и шумности для территорий вокруг существующих космодромов, так как работа космодрома «Высокий старт» по экологическим и шумным последствиям сравнима с работой крупного аэропорта. В настоящее время полигон используется для проведения международных выставок вооружений Russian Expo Arms и Russian Defence Expo. На выставочной площадке полигона построена развитая инфраструктура, в том числе трибуны для гостей, с которых можно будет безопасно наблюдать и за стартами космических многоразовых кораблей, как на космодроме Канаверал во Флориде.
Сама взлетная эстакада космодрома представляет собой металлоконструкцию, на которой с высокой точностью уложено несколько параллельных железнодорожных путей. Металлический прокат требуемой номенклатуры типа «широкая балка» и рельсы выплавляет и прокатывает нижнетагильский металлургический комбинат (НТМК). Изготовить металлоконструкцию способен нижнетагильский завод металлоконструкций (ЗМК), который в советские времена создавался и использовался для изготовления стартовых ракетных комплексов. Завод имеет необходимое оборудование и производственные площади. Сборку эстакады и выполнение сварочных работ могут выполнить высококвалифицированные сварщики нижнетагильского «Уралвагонзавода».
Стартовая платформа – железнодорожная конструкция с электроприводом грузоподъемностью 600 тонн, передвигающаяся по эстакаде со скоростями до 300 км/час. Проектные работы могут выполнить конструкторские бюро Уралвагонзавода, как и изготовить негабаритную стартовую платформу. Криогенные заправочные комплексы традиционно изготавливаются также на криогенном производстве Уралвагонзавода. Имеется в Нижнем Тагиле и крупнейший завод для развертывания производства криогенных компонентов ракетного топлива (кислорода и водорода) – это кислородное производство НТМК. Международный аэропорт Кольцово города Екатеринбурга, лежащий в 140 километрах от предполагаемого района размещения космодрома, сможет принимать не только гостей и специалистов, но и транспортные самолеты со спутниками, созданными в потенциальных странах-заказчиках запусков.
Все вместе взятое позволяет авторам сделать смелую заявку на рассмотрение властными элитами и бизнес-кругами Свердловской области и УрФО самой возможности создания на Среднем Урале коммерческого космодрома для получения нового источника ощутимых валютных доходов и дальнейшего повышения роли и значения Среднего Урала в России и на международной арене. «Высокий старт» позволит обеспечить почти все коммерческие потребности России в космических запусках, так как «Высокий старт» на порядок дешевле традиционных космических запусков, что позволяет получить серьезную фору перед новым космодромом с традиционной дорогостоящей технологией запуска на Дальнем Восток. К тому же уральский коммерческий космодром находится гораздо дальше от государственной границы, но на примерно таком же удалении от экватора.
Сегодня страна и регион способны совершить решительный шаг в будущее. Для этого сегодня есть все: финансовые средства, огромные заделы, интеллектуальные возможности, материальные ресурсы и свободные производственные мощности и прекрасная площадка.
Декабрь 2007 г.
Реализация проекта «Высокий старт»
Пояснительная записка
 |
 |
Сегодня мир вступил в век информационных технологий и глобальных информационных войн. Реалии завтрашнего дня таковы: кто владеет информацией – тот контролирует весь мир. Глобальная информация – это космос. Поэтому потребности в запусках пилотируемых космических кораблей и спутников растут постоянно и устойчиво. Все большее количество космонавтов, астронавтов и космических туристов работают и отдыхают в космосе. Это количество могло бы быть еще больше, сдерживающими факторами являются устаревшие системы вывода полезной нагрузки в космос и ограниченные возможности космических держав по разработке современных носителей.
Задача состоит в значительном увеличении количества запусков космических объектов, при резком снижении стоимости вывода на околоземную орбиту полезной нагрузки.
Сегодня известно три, а применяется только два способа вывода полезной нагрузки в космос. В самом начале освоение космоса производилось ракетами-носителями первого поколения. СССР опережал своего единственного конкурента США. В 1980-х годах в США и СССР были созданы многоразовые космические системы второго поколения «Sрасе Shuttle» и «Энергия – Буран». После отказа от продолжения работ по своей многоразовой системе второго поколения, Россия стала продолжать использовать ракетоносители первого поколения. Это привело к полной утрате лидерства в освоении космоса. США в настоящее время лидирует в этой области и выводит на орбиту многоразовые космические корабли «Sрасе Shuttle» второго поколения, но даже после катастроф двух кораблей, США не строит им взамен аналогичных кораблей. Два этих факта говорят о застое и кризисе в развитии систем для вывода полезной нагрузки на околоземные орбиты.
Китай и остальные члены космического клуба пока используют, как и Россия, более легкие ракетоносители первого поколения. Оба применяемых способа безнадежно устарели и, как показала практика, связаны со значительными финансовыми затратами. В первом случае безвозвратно теряются все составные части системы: ракетные ускорители, ракета, тормозной блок и спускаемый аппарат. Во втором случае ракетные ускорители и космический самолет многоразовые, но стоимость вывода килограмма полезной нагрузки в космос выше, чем у ракет первого поколения. Парадокс получился по следующим причинам: высокая стоимость эксплуатации всей системы «Спейс Шатлл», длительные сроки подготовки к повторному запуску (до шести месяцев), низкая надежность системы «Спейс Шатлл» (цена двух потерянных кораблей удорожает запуски оставшихся), колоссальная стартовая масса системы (достигающая 1950 тонн), которую требуется разогнать при вертикальном старте, реализация несколько надуманной идеи о возвращении с орбиты отказавших спутников и т.д.
Неоднократно предпринимались попытки снизить стоимость вывода полезной нагрузки в космос. Проекты «Морской старт» и космодром Куру на географической широте экватора, не совсем себя оправдали. Хотя «Морской старт» на ноябрь 2007 года произвел 24 запуска спутников. Преимущество и недостаток «Морского старта» в использовании отработанной российско-украинской ракеты «Зенит-3СЛ», способной выводить на орбиту спутники массой до 5000 кг. В печати промелькнула информация, что Россия будет проводить запуски ракет для обслуживания международной космической станции (МКС) с космодрома Байконур, т.к. стоимость стартов с космодрома Куру в два раза выше .
Для вывода на орбиту особо тяжелых грузов (кроме пилотируемых кораблей) некоторое время будут применяться тяжелые ракетоносители типа «Ангара-3П» или «Ангара-5П». Время носителей «Протон» безвозвратно ушло , применять ядовитые компоненты ракетного топлива разорительно по
экологическим и экономическим причинам. В чем мы могли убедиться еще раз 6 сентября 2007 года, когда после катастрофы очередного «Протона», счет за нейтрализацию последствий заражения местности достиг 60 млн. долларов. Применять «Протон» для вывода в космос сразу нескольких спутников весьма разорительная затея. Дешевле вывести эти спутники многоразовой системой.
Что касается пилотируемых полетов, то системы второго поколения не гарантируют безопасность полетов. У более старых пилотируемых кораблей «Союз» есть существенное преимущество – отработанная и проверенная система аварийного спасения экипажа на старте (САС).
Перспектив развития ни у ракетоносителей, ни у систем типа «Спейс Шатлл» нет. Одним из доказательств является полная остановка работ по советскому проекту многоразового космического корабля «Энергия-Буран» и это несмотря на огромные затраты, огромные достижения и успешный полет этого корабля. Другим доказательством являются многочисленные человеческие жертвы при катастрофах американских кораблей «Sрасе Shuttle» – «Челленджер» и «Колумбия» и отказ США от строительства аналогичных кораблей на замену потерянным. Кризис заставляет ведущие космические державы активно прорабатывать корабли третьего поколения.
Вопрос о мировом господстве решается тривиально просто, та страна, которая создаст наиболее экономичную систему вывода полезной нагрузки в космос, та и выйдет победительницей в мировом соревновании. Вопрос состоит даже не в том, кто первым построит данную систему. Вопрос в том, чья система будет наиболее экономически выгодной. Корпорация Боинг завоевала мировой рынок авиаперевозок, создав самолет «Боинг 747» у которого экономические показатели были выше, чем у конкурентов. Основные показатели ресурс двигателей, ресурс планера, количество пассажиров на борту и удельный расход топлива позволили создать систему, у которой стоимость тонно-километра ниже, чем у конкурентов. Советские самолеты «Ил 86» и «Ил 96» незначительно уступали «Боинг 747» но в результате рынок для них был потерян. Сегодня фирма «Боинг» сама теряет завоеванные позиции, стремительно растут заказы на самолеты «А-350» европейского производства. Пример с самолетами приведен не зря. Это яркая иллюстрация того, что ждет Россию в случае затягивания работ по созданию системы третьего поколения для вывода полезной нагрузки в космос. Конкуренты не дремлют, подобная система будет создана в США, Китае или в ЕС. Пробиться на захваченный рынок станет в разы труднее.
Приведем несколько цитат:
«Пентагон в начале 1990-х годов финансировал проект малого орбитального самолета «Вlаск Stаг». Для запуска использовался самолет-носитель на базе тяжелого сверхзвукового бомбардировщика ХВ-70 «Валькирия». Проходили летные испытания. С 2001 года в США стали проводиться по такой же схеме испытания без экипажного гиперзвукового самолета Х-43».
«В США прошли наземные испытания гиперзвукового летательного аппарата Х-51А. Разработчиками являются NASA, Боинг и Пратт-Уитни. Летные испытания намечены на 2009 год».
«Комиссия конгресса США выделила 100 млн. долларов на разработку новой космической системы вооружения. Проект нового оружия предусматривает создание ракетоплана, с которого будет запускаться гиперзвуковая ракета с «неядерной» боеголовкой. Дальность действия около 17 000 км. Ракетоплан после запуска ракеты должен иметь возможность вернуться на Землю для повторного использования».
Приведенные цитаты ясно говорят о направлении работ и перспективах развития космической индустрии США.
Рассмотрим возможности конкурентов по реализации космической системы третьего поколения.
Европейский союз (ЕС) заведомый аутсайдер, у стран Европы нет заделов по данной тематике. В одиночку никакая европейская страна такой проект не осилит, а договориться между собой у них не всегда получается. Даже если ЕС и создаст систему третьего поколения, то с задержкой по срокам и по очень высокой цене. С другой стороны страны ЕС активно разрабатывают собственные спутники и нуждаются в услугах по выводу спутников на орбиту.
Китай активно рвется в космос. Успехи этой страны восхищают. Полет первого китайского космонавта Ян Ливея в октябре 2003 года, через два года полет двух космонавтов, в октябре 2008 года планируется полет трехместного корабля с выходом космонавта в открытый космос. В Китае на сегодняшний день действует три космодрома в провинциях Ганьсу, Шаньси и Сычуань. К 2012 году будет построен космодром в районе города Веньчан на острове Хайнань. Китай активно строит центр по разработке и производству ракетно-космической техники под Пекином, а новое поколение китайских ракет способных выводить на околоземную орбиту блоки массой до 25 тонн вступит в строй с 2013 года. Новая ракета «Великий поход-5» имеет длину 59.4 метра, диаметр 5 метров и стартовый вес 643 тонны. У Китая есть почти все возможности по реализации космической системы третьего поколения, нет хороших заделов, а копирование устаревших систем не приводит к победе в конкурентной борьбе. Если Китай под руководством КПК сделает смелый шаг вперед, и займется разработкой космической системы сразу третьего поколения, то мировое лидерство этой державе будет гарантировано.
США может сделать все, что захочет, при условии наличия финансовых средств и стабильности в экономике. В настоящее время США эксплуатируют космическую систему второго поколения. После двух тяжелейших катастроф кораблей «Спейс Шатлл» и исчерпания ресурса оставшихся кораблей в 2010 году, эта страна встанет перед выбором. Или строить вторую серию кораблей «Спейс Шатлл» и отстать навсегда от конкурентов, или разрабатывать систему третьего поколения и завоевать мировое господство? Как мы видим из сообщений в прессе, эта страна уже закончила начальные этапы проектирования и экспериментальных проверок и приступила к полномасштабному проектированию новой системы вывода полезной нагрузки в космос. Опережающими темпами развивается военная составляющая проекта, что и не удивительно. В СССР, в свое время, сначала была создана ракета-носитель ядерной боеголовки – легендарная королевская «Р-7». Затем вместо боеголовки на ту же ракету установили пилотируемый корабль «Восток-1».
Россия имеет наилучшие шансы. Прежде всего, огромные заделы: опыт пилотируемых полетов, инфраструктура, оставшаяся от реализации проекта корабля второго поколения «Энергия-Буран», развитая, но недогруженная аэрокосмическая отрасль промышленности, предприятия военно-промышленного комплекса (ВПК). Важно наличие «нефтедолларов», которые могут превратиться ни во что, если их вовремя не вложить в приоритетную высокотехнологичную разработку.
Приведем высказывания главы Роскосмоса А.Перминова: «В соответствии с достигнутыми с международными партнерами договоренностями, уже с 2009 года на станции МКС экипаж должен быть увеличен до шести человек. Это потребует увеличения грузопотока и транспортно-технического обеспечения станции почти в два раза». «Принимая во внимание возможное завершение полетов кораблей Шаттл в 2010 году, основная тяжесть транспортно-технического обеспечения станции ложится на российскую сторону. Количество ежегодно изготавливаемых и запускаемых пилотируемых кораблей «Союз» и грузовых кораблей «Прогресс» с 2009 года должно быть увеличено в два раза».
Роскосмос объявил тендеры на разработку перспективной ракеты-носителя и пилотируемого корабля. В тендере участвуют Самарский ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс» с носителем «Союз-3», ГКНПЦ им. М.В.Хруничева с носителями «Ангара-3П» и «Ангара-5П», а также Ракетно-космический центр им. Макеева. РКК «Энергия» разрабатывает проект шестиместного космического корабля. Корабль с многоразовой возвращаемой капсулой и со стартовой массой 12… 14 тонн (вдвое больше по сравнению с имеющейся).
На первый взгляд космическая отрасль в России динамично развивается, но на самом деле имеет место глубочайший кризис. При огромнейших возможностях страна топчется на месте. Участники тендера не предлагают ничего нового. Пока конкуренты спокойно реализуют свои планы, Россия будет втянута в разорительную работу по запускам в космос полезной нагрузки старыми системами. Это приведет к отставанию навсегда. Вся прибыль уйдет на воспроизводство отсталой технологии. Одно строительство космодрома «Восточный» в Амурской области влетит в огромную копеечку. Можно представить какой величины будут транспортные расходы и командировочные выплаты специалистам. Если стоит задача подъема экономики края, то осваивайте зону БАМа, стройте деревоперерабатывающие и нефтеперерабатывающие заводы толку будет больше.
Дочитав до этого места, любой оппонент скажет: «Критиковать и критиканствовать может каждый. Критикуя – предлагай».
Третий способ доставки грузов на орбиту – это идея использования тяжелого самолета в качестве первой ступени ракеты-носителя и старт ракеты с самолета.
Идея впервые высказана в прошлом веке Э.Н.Циолковским. Существует несколько российских проектов: «Воздушный старт» на базе самолета АН-124, МАКС на базе самолета Ан-225 «Мрия», «Высокий старт», «Клипер» и т.д. Известны успешные запуски американских космических ракет-перехватчиков с борта военных самолетов. Известны проекты запусков межконтинентальных ракет с ядерными боеголовками с борта тяжелого военно-транспортного самолета.
Проанализируем с точки зрения возможности реализации российский проект «Высокий старт». Суть проекта. На космодроме с эстакады, посредством стартовой платформы с электроприводом, взлетает тяжелый самолет-носитель, на внешней подвеске которого, закреплен ракетоплан с разгонным блоком и пилотируемым космическим кораблем. Космический пилотируемый корабль снабжен аварийной системой спасения САС, способной работать на любой стадии полета. После отрыва от стартовой платформы комплекс совершает набор высоты и полет в район, промежуточной посадочной полосы, где круто идет вверх и производит отделение ракетоплана. В верхних слоях атмосферы от ракетоплана отстыковывается разгонный блок с космическим кораблем. Разгонный блок в космосе разгоняет космический корабль до требуемой скорости, затем производится отстыковка космического корабля. Космический корабль либо остается на орбите (спутник) либо в случае пилотируемого варианта, стыкуется с МКС или самостоятельно возвращается на Землю. Ракетоплан маневрирует в атмосфере и производит автоматическую посадку на промежуточной взлетно-посадочной полосе. На эту же полосу садится самолет-носитель. Ракетоплан пристыковывается к самолету-носителю, и комплекс возвращается на космодром. На космодроме в монтажно-испытательном корпусе (МИК) производится предполетная подготовка и стыковка ракетоплана с разгонным блоком и следующим космическим кораблем. Затем ракетоплан устанавливается на стартовую платформу и вывозится на эстакаду, где и стыкуется с самолетом-носителем. На эстакаде производится заправка ракетоплана компонентами ракетного топлива. Производится посадка экипажа. После чего комплекс полностью готов к повторному старту.
Преимущества такого способа очевидны. Практически все составные элементы многоразовые. Старт не вертикальный, а горизонтальный, вследствие чего стартовая масса комплекса снижается с 1950…2300 тонн до примерно 600 тонн. Предполетная подготовка занимает минимум времени. Нет необходимости в строительстве для каждого запуска отдельной ракеты. Важным аргументом в пользу проекта «Высокий старт» является его высокая боеготовность. В случае непредвиденных ситуаций на МКС с экипажем 6 человек, спасательный корабль сможет стартовать по первому требованию, причем самолет-носитель запустит ракетоплан в плоскости орбиты МКС.
Космодром может быть построен в любом регионе России а, значит, будет обеспечена защита от террористических актов и нет необходимости платить за аренду земли, которой в Росси предостаточно. Одно из требований к месту размещения космодрома наличие стартовой директриссы, т.е. наличие участка местности длинной 40…60 км, где отсутствует жилая и производственная инфраструктура. Преимущество предлагаемого проекта состоит в том, что члены экипажей самолета-носителя и пилотируемого корабля снабжены средствами спасения при полетах в атмосфере. В аварийном случае человеческие жизни будут сохранены. Жидкие компоненты ракетного топлива можно без вреда слить в полете.
Предположим ситуацию. Страны ЕС, Канада, Япония, Китай, Индия, Бразилия, ЮАР, Малайзия, Саудовская Аравия или иная высокоразвитая страна имеет постоянную потребность в запуске спутников, Разрабатывать, строить и эксплуатировать собственную разработку слишком накладно. Может быть проще купить отработанную многоразовую систему и запускать спутники самостоятельно? Для России продажа в лизинг самолетов-носителей, средних ракетопланов и оборудования для обслуживания космодрома будет выгодна. Вспомним пример с пассажирскими тяжелыми самолетами. В многополярном мире каждый полюс сможет доказать что он полюс. Если у рынка возникнет такая потребность, то она будет удовлетворена неукоснительно.
Горизонтальный старт комплекса с эстакады позволяет в разы снизить стартовую массу системы, дополнительно снизить запас прочности всех составных частей комплекса, за счет исключения ударных поперечных нагрузок неизбежных при традиционном старте самолета с аэродрома. Старт с эстакады с полной нагрузкой необходим для оптимизации характеристик самолета-носителя по критерию «эффективность-стоимость». Шасси самолета-носителя рассчитаны только на посадочный вес самолета и пустого ракетоплана. Подчеркнем, эстакада необходима для оптимизации характеристик и снижения стоимости вывода на орбиту полной нагрузки. Вывод на орбиту малых и средних объектов можно будет проводить ракетопланами меньшей массы при старте самолета-носителя с обычного хорошего аэродрома, например, в стране Заказчике.
Использование стартовой платформы с электроприводом позволяет увеличить вес полезной нагрузки, сократить запас топлива на борту самолета, снизить аэродинамическое сопротивление при взлете и применить «экранный эффект» для повышения подъемной силы крыла при разгоне и отрыве комплекса от стартовой платформы.
Предполетная подготовка всего комплекса займет не более 10 суток. Это означает, что один комплекс сможет в год производить до 36 запусков спутников и пилотируемых кораблей. Время предполетной подготовки корабля с многоразовой возвращаемой капсулой может быть и более 10 суток, в этом случае необходимо будет изготовить несколько таких кораблей.
Продолжительность предполетной подготовки зависит от мощности завода по производству компонентов ракетного топлива и удобства подвоза авиационного керосина. Кстати стоимость вывода полезной нагрузки в космос во многом зависит от стоимости и токсичности ракетного топлива. Комплекс «Высокий старт» использует в качестве топлива недорогие и нетоксичные керосин, жидкий кислород и жидкий водород.
Рассмотрим схему деления комплекса «Высокий старт»:
• космический корабль;
• система аварийного спасения САС;
• разгонный блок;
• ракетоплан;
• самолет-носитель;
• центр управления полетом;
• центр подготовки космонавтов;
• промежуточная посадочная полоса ракетоплана и самолета-носителя;
• посадочная полоса космодрома;
• стартовая директрисса;
• взлетная эстакада;
• стартовая платформа.
Космический корабль разрабатывается в РКК «Энергия». Сегодня смутно угадываются контуры этого корабля, но ясно другое, Роскосмос может это сделать. Грузовые корабли и спутники составят подавляющее количество запусков полезной нагрузки в космос. Стартовая масса спутников с учетом бурного развития микроэлектроники и нанотехнологий в будущем будет неуклонно снижаться. Вновь встанет вопрос о целесообразности возврата спутников на землю для ремонта. Быстрый прогресс в данной области приведет к нецелесообразности возврата спутников, они очень быстро будут устаревать. С началом реализации проекта «Высокий старт» предприятия космической отрасли получат долгожданные контракты и наконец-то выйдут из многолетнего отставания от конкурентов. Наши космонавты станут летать в космос на современных кораблях, а не на ровесниках «Москвича-408».
Ракетоплан и разгонный блок могут быть изготовлены несколькими, прославленными предприятиями космической отрасли, прежде всего, это Ракетно-космический центр им. Макеева и ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. Гарантией успеха можно считать наличие больших заделов, особенно в области двигателестроения для космических аппаратов. Двигатели будут полностью заимствованы, а это до 70% трудоемкости разработки космического аппарата.
Самолет-носитель построит авиационная промышленность. Его разработка, постройка и испытания самолета-носителя не потребуют чрезмерных финансовых затрат. Основные части тяжелого самолета: крыло, двигатели, кабина и шасси, разработаны, испытаны и освоены в серийном производстве. Пермские двигатели ПС-90 широко применяются на тяжелых российских самолетах. Крыло предлагается заимствовать от самолета Ан-124, выпускающегося в г. Ульяновске. Кабины экипажа заимствуются от бомбардировщика Су-34, производимого в настоящее время в г. Новосибирске на заводе им. В.П.Чкалова. Две кабины обеспечивают комфортные условия для работы экипажа самолета-носителя, позволяют не ограничивать время полета самолета, позволяют производить обучение летчиков непосредственно на рабочем самолете, а не на учебно-тренировочном. Отпадает сама необходимость в строительстве учебно-тренировочного самолета. Шасси изготовят предприятия Самары и Верхней Салды. Изготовление центроплана и проведение общей сборки самолета, целесообразно выполнить в Новосибирске на заводе им. В.П.Чкалова, тем более, что там же расположен крупнейший научный центр по статическим испытаниям самолетов. В этом центре сибирском научно исследовательском институте авиации (СибНИА) имеется один из крупнейших в мире зал для статических испытаний самолетов.
Самолет-носитель имеет уникальную аэродинамическую схему «летающее крыло» с низкорасположенным крылом и центропланом, выполненным в виде несущего канала. Такая схема позволяет подвешивать полезную нагрузку в центре тяжести системы под центропланом с земли, не прибегая к помощи грузоподъемных механизмов и производить сброс сразу всей полезной нагрузки на любых высотах полета.
Самолеты-носители будут выпускаться крупной серией. Имеется емкий рынок международных грузовых перевозок и перевозок негабаритных и особо тяжелых грузов. Потребности МЧС по тушению лесных пожаров, доставке грузов в места природных и техногенных катастроф постоянно растут.
Отдельное применение самолеты-носители найдут в операциях по спасению людей с терпящих крушение кораблей и подводных лодок. Самолет-носитель доставит катер-спасатель или глубоководный аппарат в любое место мирового океана за считанные часы.
Широкое применение самолеты-носители найдут в военной области и это не только доставка особо тяжелых грузов и десанта.
Возможно создание комплекса для сверхбыстрой перевозки пассажиров на межконтинентальных маршрутах. В этом случае самолет-носитель станет запускать вместо ракетоплана пассажирский гиперзвуковой стратосферный самолет.
В большом выигрыше окажется Министерство обороны России.
Министерству обороны станет невыгодно в мирное время содержать пять военных стационарных космодромов Байконур, Плесецк, Свободный, Капустин Яр и Сары Шаган. Запуск военного спутника в мирное время намного дешевле осуществить комплексом «Высокий старт». Средства целесообразнее направить на разработку военных спутников, а не на эксплуатацию многочисленных космодромов. Во время войны стационарные космодромы будут уничтожены в первую очередь. Самолеты – носители с военными спутниками и иными полезными нагрузками можно будет рассредоточить на просторах России, а запускать ракетопланы во время войны можно с любого хорошего аэродрома хоть под Москвой.
Важнейшие элементы инфраструктуры: центр управления полетом и центр подготовки космонавтов уже имеются и успешно работают.
Системы слежения и автоматической посадки ракетоплана в основном готовы.
Остается рассмотреть возможности промышленности России по строительству космодрома.
Методом исключения определим место расположения космодрома. Европейскую часть России исключим по причине плотного народонаселения. Север исключим из-за неразвитой инфраструктуры. Дальний Восток и Сибирь исключим по причине больших транспортных издержек, сейсмоопасности и неразвитой инфраструктуры. Остается регион Урала. Конкурентами выступят Оренбургская, Челябинская и Свердловская области. Оренбургскую область исключим ввиду неразвитой инфраструктуры и близости к террористическим центрам. Челябинская область может рассматриваться в качестве претендента, особенно район Магнитогорска. В Свердловской области наилучшее место размещения космодрома район города Нижний Тагил. Магнитогорск намного южнее и это его единственное преимущество перед Нижним Тагилом. Но с другой стороны самолет-носитель стартовав из района Нижнего Тагила, где среднегодовые температуры воздуха намного ниже, чем в Магнитогорске сможет пролететь южнее Магнитогорска и в районе, например, поселка Домбаровский произвести запуск ракетоплана. В поселке Домбаровский имеется широкая и ровная взлетно-посадочная полоса, пригодная для посадки, как ракетоплана, так и самолета-носителя. Температура воздуха влияет на тягу реактивных двигателей самолета-носителя, чем ниже температура, тем выше тяга двигателей. В Нижнем Тагиле легче взлететь, а в каком месте производить запуск ракетоплана не имеет существенного значения. Самолет-носитель на высоте 8000… 10000 метров (где температура воздуха -50°С) долетит и до Байконура и южнее. Причем до 90% запусков ракетопланов со спутниками и пилотируемыми кораблями с туристами будет производиться из района Нижнего Тагила. Географическая широта места расположения космодрома не будет служить препятствием, напомним, сейчас запуски спутников производятся с северного космодрома Плесецк.
Промежуточная посадочная полоса ракетоплана и самолета-носителя должна быть расположена в малонаселенной местности и желательно как можно южнее. В качестве промежуточной посадочной полосы ракетоплана и самолета-носителя предлагается рассмотреть несколько вариантов. Существующие готовые полосы: комплекса «Энергия – Буран» в районе космодрома Байконур (Казахстан), полоса поселка Домбаровский и другие. Может быть, придется построить новую полосу в Свердловской, Тюменской или Оренбургской областях.
Рассмотрим возможности города Нижний Тагил с точки зрения проектирования, строительства и эксплуатации космодрома. Приведем еще раз схему деления комплекса «Высокий старт» в части касающейся космодрома:
• посадочная полоса космодрома;
• стартовая директрисса;
• взлетная эстакада;
• стартовая платформа;
• криогенный заправочный комплекс;
• завод по производству криогенных компонентов;
• монтажно-испытательный корпус;
• жилой городок специалистов;
• международный аэропорт.
Посадочная полоса космодрома имеется в 14 километрах от города. Законсервированная бетонированная взлетно-посадочная полоса поселка Сокол (Покровское-1), несомненно, нуждается в модернизации, но эта полоса уникальна тем, что в свое время на ней было уложено два слоя железобетонных аэродромных плит. На эту полосу приземлялись самые тяжелые военно-транспортные самолеты. Расширив полосу и уложив третий слой бетона, можно, получить требуемую посадочную полосу для самолета-носителя. Инфраструктура аэродрома Сокол, на котором в 1990-х годах базировался авиаполк истребителей перехватчиков ПВО, военный авиаремонтный завод и база авиации института испытания металлов НТИИМ, нуждается в восстановлении, но она будет строиться не на пустом месте, часть подъездных путей и большая часть складских помещений пригодны к использованию. В двух километрах от полосы расположена железнодорожная станция Салка. К жилому поселку Сокол подведен газ, линия электропередач и асфальтированная дорога.
Стартовая директрисса имеется в поселке Старатель под Нижним Тагилом, речь идет о крупнейшем советском полигоне института испытания металлов (НТИИМ), в свое время применявшемся для испытания авиационных и морских артиллерийских боеприпасов. В настоящее время полигон используется только для проведения международных выставок вооружений «УралЭкспоАрмс». На выставочной площадке полигона построена развитая инфраструктура, в том числе трибуны для гостей. С трибун можно будет безопасно наблюдать за стартами космических многоразовых кораблей. Институт испытания металлов НТИИМ, кроме того, является крупным научным учреждением по испытаниям быстролетающих объектов. Взлетная эстакада представляет собой металлоконструкцию, на которой с высокой точностью уложено несколько параллельных железнодорожных путей. Металлический прокат требуемой номенклатуры типа «широкая балка» и рельсы выплавляет и прокатывает нижнетагильский металлургический комбинат (НТМК). Изготовить металлоконструкцию способен нижнетагильский завод металлоконструкций (ЗМК), который в советские времена создавался и использовался для изготовления стартовых ракетных комплексов. Завод имеет необходимое оборудование и производственные площади. Сборку эстакады и выполнение сварочных работ могут выполнить высококвалифицированные сварщики нижнетагильского федерального государственного унитарного предприятия производственного объединения «Уралвагонзавод» им. Ф.Э.Дзержинского (ФГУП «ПО» УВЗ»). Эстакаду предлагается построить справа от взлетно-посадочной полосы от вершины безымянной высоты 268 в общем, направлении на юго-восток в места где отсутствует любая инфраструктура на протяжении примерно 600 километров.
Стартовая платформа представляет собой железнодорожную конструкцию с электроприводом грузоподъемностью 600 тонн, передвигающуюся по эстакаде со скоростями до 300 км/час. Проектные работы могут выполнить конструкторские бюро ФГУП «ПО «УВЗ». Изготовить такую негабаритную стартовую платформу в России сможет только ФГУП «ПО «УВЗ», на котором имеется вагоностроительный завод и уникальное металлообрабатывающее оборудование на танкостроительном заводе. По площади производственных помещений ФГУП «ПО «УВЗ» занесен в книгу рекордов Гиннеса.
Криогенные заправочные комплексы, начиная с «гагаринского старта» и заканчивая «Морским стартом», в СССР и России традиционно изготавливаются на криогенном производстве (цех 250) ФГУП «ПО «УВЗ».
Завод по производству криогенных компонентов ракетного топлива (кислорода и водорода) в Нижнем Тагиле имеется, это крупнейшее в Европе кислородное производство НТМК. Причем сегодня водород является отходом производства этого завода.
Монтажно-испытательные корпуса требуемого размера имеются в уже упоминавшемся поселке Сокол на некотором удалении от взлетно-посадочной полосы. Корпуса сменили хозяев, но раньше это были сборочные цеха военного авиаремонтного завода.
Жилой городок специалистов имеется, конечно, потребуется его расширение, но, тем не менее, после сокращения ракетной воинской части в поселке Свободный (7 км от поселка Сокол) там имеется резервное жилье и главное специалисты знакомые со спецификой работы на космодроме. В ста с небольшим километрах от Нижнего Тагила расположен крупнейший научный и промышленный центр страны – город Екатеринбург. В планах развития этого города числятся жилой район Академический и Евразийский университет, одного этого достаточно для развития на базе Екатеринбурга серьезного технопарка. Если прибавить к этому близость космодрома, то создание технопарка с понятной специализацией становится обязательным.
Международный аэропорт, имеется – это первоклассный новейший аэропорт Кольцово города Екатеринбурга, лежащий в 140 километрах от предполагаемого района размещения космодрома. Аэропорт будет принимать не только гостей и специалистов, но и транспортные самолеты со спутниками, созданными в странах Заказчиках запусков. Потенциальными иностранными заказчиками станут Индия, Китай, ЕС, Япония и частично США. Кольцово расположено почти на равном расстоянии от потенциальных Заказчиков и в этом одно из его преимуществ.
В итоге анализа получилось, что оптимальным местом размещения космодрома является район города Нижний Тагил. В самом Нижнем Тагиле ведущим предприятием по разработке и строительству составных частей космодрома и всего стартового комплекса может стать ФГУП «ПО «УВЗ». ФГУП «ПО «УВЗ» это в недалеком будущем головное предприятие Уральского танкового холдинга, в состав которого войдут до 15 крупных предприятий ВПК.
ВЫВОДЫ
Результаты анализа показывают большую долю вероятности успешной
реализации проекта «Высокий старт».
Проект «Высокий старт» можно назвать национальным приоритетом России. Нет ничего, что более подходило бы под понятие высокотехнологичное производство. Проект «Высокий старт» позволит сделать технологический скачок и уже сегодня загрузить работой многие предприятия Росавиакосмоса, Роскосмоса и ВПК.
Получит мощный импульс развития регион Урала, Екатеринбург, Нижний Тагил и другие города.
«Высокий старт» позволит обеспечить почти все потребности России в космических запусках.
Прибыль от реализации проекта «Высокий старт» планируется из:
• плата за грузовые и пилотируемые запуски от иностранных государственных, коммерческих и частных Заказчиков;
• плата за выполнение работ по обслуживанию международной космической станции МКС;
• продажа в лизинг самолетов-носителей и средних ракетопланов;
• поступления от космического туризма;
• применение самолетов-носителей в целях МЧС, перевозки тяжелых грузов;
• перевозка пассажиров на межконтинентальных маршрутах гиперзвуковыми пассажирскими самолетами;
• применение самолетов-носителей в военной области;
• экспорт самолетов-носителей;
Сегодня Россия способна совершить решительный шаг в будущее. Для этого имеется все: финансовые средства, огромные заделы, интеллектуальные возможности, материальные ресурсы и свободные производственные мощности.
Для начала работ не хватает воли «Единой России» и согласующих подписей двадцати чиновников. Дальше дело техники. Поехали!
Яковлев В.В.
Яковлев А.В.
