Россия работает над созданием «Воздушного старта»

Уже через 2-3 года российский авиационный ракетный комплекс космического назначения, разрабатываемый в рамках проекта «Воздушный старт», может провести первые испытания. Последний на сегодняшний день вариант АРКК «Воздушный старт» был представлен на прошедшем в подмосковном Жуковском авиасалоне МАКС-2013. Реализацией данного проекта занимается Государственный ракетный центр (ГРЦ) им. Макеева, который разрабатывает его совместно с частной компанией «Полет». Ведущий специалист ГРЦ Сергей Егоров в интервью сайту «Росинформбюро» отметил, что через 2-3 года о нас будут знать все. По словам Егорова, компания «Полет» готова предоставить для проведения практических испытаний свой самолет Ан-124-100 «Руслан». На начальном этапе испытаний при помощи макетов будет отрабатываться сброс груза с самолета и начальные этапы старта.

Сергей Егоров отметил, что интерес к данному инновационному проекту возрос, в том числе и со стороны Министерства обороны России, и в связи с этим выразил надежду на достижение хороших результатов. Специалист считает, что данный проект может быть применен для запуска в космос спутников военного назначения. «Воздушный старт» – это проект, представляющий собой систему, которая в состоянии выводить на орбиту Земли космические аппараты при помощи ракеты-носителя на экологически безопасном топливе, которая стартует с борта большого транспортного самолета А-124-100.

«Руслан» с ракетой на борту, которая находится в многоразовом контейнере, в заданном районе на высоте около 10 000 метров выполняет «горку». В этот момент ракета выбрасывается из контейнера при помощи парогазогенератора, на удалении в 200-250 метров от самолета у нее включается маршевый двигатель и начинается управляемый полет на заданную траекторию орбиты. Специалист ГРЦ им. Макеева, подчеркнул ряд главных достоинств комплекса с таким методом старта. В первую очередь – это отсутствие необходимости возведения дорогостоящих стартовых наземных комплексов, использование различных районов пуска, заблаговременное планирование зон отчуждения для падения отделяемой ступени ракеты, а также возможность увеличения полезной нагрузки.

В настоящее время работы над аналогичным проектом активно ведутся и в США. В Америке уже провели несколько успешных испытаний по сбросу крупногабаритных грузов из самолета с применением парашюта. В то же время российский способ покидания самолета крупногабаритным грузом Сергей Егоров считает более безопасным и надежным. Представитель ГРЦ им. Макеева, считает, что в нашем случае достигается безударный и контролируемый сброс ракеты «Полет» (масса 102 тонны, длина более 30 метров) с нужными перегрузками. В то же время парашютный способ менее предсказуем и подходит лишь для ракет, отличающихся меньшими массогабаритными характеристиками.

В России космические ракеты-носители воздушного базирования стали проектировать еще в середине 90-х годов прошлого века одновременно сразу несколько организаций. Дальше всех удалось продвинуться разработке, которая была инициирована КБ химавтоматики и авиакомпании «Полет» (оба предприятия из Воронежа), которые в мае 1999 года учредили одноименную корпорацию «Воздушный старт». Акционерами данной компании вскоре стали ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» (Самара) и РКК «Энергия» (Королев, Московская область). Однако данные предприятия в начале 2000-х годов вышли из состава корпорации, а их место головного разработчика занял ГРЦ им. Макеева (Миасс, Челябинская область).

Смысл проекта в обеспечении мобильности космических запусков, так как при выводе ракеты с борта самолета нет необходимости строить космодром. Основным элементом комплекса с самого начала проекта должен был стать тяжелый транспортный самолет Ан-124-100ВС «Руслан». В центре России в Самаре на базе аэродрома компании «Полет» предполагалось организовать некоторое подобие «космодрома».

В 2006 году данный проект стал международным: на межправительственном уровне было достигнуто соглашение с Индонезией, которая обязалась построить на своем острове Биак всю необходимую инфраструктуру для базирования самолетов «Руслан» и загрузки на них ракет. В сентябре 2007 года появилась информация о том, что амбициозный проект вышел на финишную прямую. Первый запуск готовились провести уже в 2010 году, также с одной из западноевропейских компаний был подписан контракт на запуск 6 спутников. Однако с тех пор о «Воздушном старте» словно забыли.

Вновь вспомнили о нем уже в 2012 году, когда ГРЦ им. Макеева удалось заручиться поддержкой со стороны Министерства промышленности и торговли, Министерства экономического развития, а также Федерального космического агентства. Тогда же появилась информация о том, что реализация данного проекта потребует вложения 25 млрд. рублей. При этом постройка «демонстратора» оценивалась в 4 млрд. рублей, общие же затраты в рамках разработки системы «Воздушный старт» были оценены в 25 млрд. рублей (создание демонстратора – до 3-х лет, реализация проекта – 5-6 лет).

Система «Воздушный старт»

Российская система «Воздушный старт» с применением ракеты-носителя «Полет», относящейся к легкому классу (масса около 100 тонн), в состоянии обеспечить запуски легких спутников на низкие (до 2 тыс. км.), средние (10-20 тыс. км.), геопереходные и геостационарные орбиты, а также отлетные траектории к Луне и планетами нашей Солнечной системы. Проектом предусматривается запуск ракеты-носителя со спутниками на борту с высот в 10-11 тысяч метров с воздушной стартовой платформы, в качестве которой планируется использовать модификацию самого тяжелого в мире серийно выпускаемого транспортного самолета Ан-124-100 «Руслан», который был создан в 1983 году украинским государственным предприятием АНТК им. О.К. Антонова.

Также составной частью системы является легкая ракета-носитель «Полет», которая создается с применением самых передовых ракетных технологий, которые были созданы в России в рамках работ по пилотируемой программе ракеты-носителя «Союз» и подтвердивших свою высокую безопасность и надежность. При этом ракета-носитель будет работать на экологически безопасном ракетном топливе (керосин + жидкий кислород).

На первой ступени ракеты применяются модифицированные жидкостные ракетные двигатели НК-43 (НК-33-1), которые были созданы еще в рамках работы над лунной ракетой Н-1 и отработаны до надежности 0,998. В качестве второй ступени ракеты «Полет» планируется использовать третью ступень серийно выпускаемой ракеты «Союз-2» с усовершенствованным ракетным двигателем РД-0124.

На первоначальном этапе эксплуатации ракет «Полет» в целях минимизации затрат и уменьшения времени на ее разработку двигательная установка первой ступени ракеты может быть принята аналогичной установке на первой ступени легкой ракеты-носителя «Союз-1» разработки «ЦСКБ-Прогресс»: с уже существующими маршевым двигателем НК-33А и рулевым 4-камерным двигателем РД 0110Р.

Для доставки космических спутников на орбиты различной высоты и отлетные траектории ракета-носитель может оснащаться разгонным блоком, который является улучшенной модификацией разгонного блока «Л» ракеты-носителя «Молния», с установленными на нем кислородно-керосиновыми ракетными двигателями 11Д58МФ (тягой 5 тс). Работы по данному двигателю в настоящее время ведутся в РКК «Энергия» им. С. П. Королева.

Применение в проекте «Высотный старт» уже существующих российских ракетных технологий может положительно сказаться на сроках и стоимости разработки системы, обеспечив ей наилучшие экономические и технические характеристики. Наилучшим вариантом размещения создаваемой системы на территории нашей страны может стать строящийся космодром «Восточный». Близость акватории Тихого океана обеспечивает наилучшие условия для выбора оптимальных трасс на активном участке полета ракеты-носителя «Полет».

Схема функционирования системы

После того как ракета-носитель «Полет» и космический разгонный блок будут доставлены на российский космодром «Восточный» или в космопорт на индонезийском острове происходит интеграция ракеты-носителя и спутника. Монтаж спутника на ракету может производиться в специально построенном на космопорте техническом комплексе или же непосредственно в самом самолете-носителе. После окончания процесса сборки пускового комплекса и проведения всех необходимых проверок, заправки самолета-носителя, космического разгонного блока и ракеты происходит вылет самолета в расчетную зону запуска.

Схема полета данной системы обеспечивает запуск спутников на земную орбиту с почти любым наклонением. Это достигается за счет того, что самолет может провести пуск ракеты на удалении в 4-4,5 тысячи км. от космопорта. При этом зона пуска ракеты при планировании каждого конкретного полета будет подбираться, исходя из условия обеспечения заданного наклонения орбиты космического спутника, расположения трассы полета и районов падения отделяемых элементов ракеты в малосудоходных акваториях Мирового океана. Также при выборе маршрута запуска будет учитываться необходимость посадки «Руслана» после пуска ракеты-носителя на одном из ближайших аэродромов, который в состоянии принимать самолеты подобного класса.

В расчетной зоне пуска ракеты для создания максимально комфортных начальных условий полета, самолет-носитель выполняет фигуру пилотажа под названием «горка» с выходом на параболическую траекторию, которая позволяет обеспечить на 6-10 секунд режим полета, который близок к невесомости. В этот момент нормальная перегрузка на ракету «Полет» не превысит 0,1-0,3 единицы. Такое решение позволяет в 2-2,5 раза увеличить десантируемую массу ракеты по сравнению с обыкновенным десантированием в режиме горизонтального полета, а значит повысить ее грузоподъемность.

В момент, когда самолет-носитель на режиме «Горка» достигнет максимального угла наклона траектории к местному горизонту (угол кабрирования порядка 20°) происходит выброс ракеты из самолета при помощи специального пускового контейнера с применением пневматической системы выталкивания, оснащенной пороховым аккумулятором давления. Процесс выхода ракеты «Полет» из «Руслана» занимает порядка 3-х секунд, продольная перегрузка в этот момент не превышает 1,5 единицы. После процедуры десантирования ракеты и последующей реализации участков полета ее первой и второй ступеней, а также космического разгонного блока, осуществляется отделение космического спутника и его выход на заданную орбиту.

Стоит отметить, что технология десантирования с самолета тяжелых грузов, существенно превышающих по массе грузы, которые десантируются в обычном горизонтальном полете, была реализована еще в СССР в 1987-1990 годах в рамках работ по программе «Энергия-Буран». Данная технология отрабатывалась в рамках спасения многоразовых ракетных блоков первой ступени ракеты «Энергия» и предусматривала десантирование тяжелых грузов в режимах полета самолета близких к состоянию невесомости.

Энергетические возможности

Использование ракеты-носителя «Полет» позволяет выводить на орбиту спутники массой до 4,5 тонн при их выводе на низкие экваториальные орбиты, до 3,5 тонн – на низкие полярные орбиты, до 0,85 тонн – на орбиты навигационных систем «ГЛОНАСС» или «Galileo», до 0,8 тонн – на геостационарные орбиты. В случае оснащения геостационарных спутников апогейной двигательной установкой, которая обеспечивает переход спутника с геопереходной орбиты на геостационарную, легкая ракета «Полет» может обеспечить вывод на геостационарную орбиту спутников массой до 1 тонны. На отлетные траектории к другим планетам Солнечной системы, а также к Луне она может доставить космические аппараты массой в 1-1,2 тонны. Такие возможности по грузоподъемности «Воздушному старту» обеспечивает запуск с высоты порядка 10-11 тысяч метров.

Источники информации:
-http://rosinform.ru/2013/09/02/rossiya-sozdaet-vozdushnyy-start
-http://eurasian-defence.ru/node/2644
-http://www.kommersant.ru/doc/1972255
-http://chel.dkvartal.ru/news/miasskij-raketnyj-centr-predstavit-kompleks-vozdushnyj-start-na-aviasalone-maks2013-236756197