Пользователь
209,6
рейтинг
18 января 2015 в 19:02

Новости об «Ангаре» на «Морском старте» — почему это важно?



На этой неделе не очень замеченными прошли новости о рассмотрении в российской космической отрасли идеи использовать ракету-носитель «Ангара А-5» для замены «Зенита-3SL» на проекте «Морской старт». Они отражали непростой процесс обсуждения идеи. Первыми прошли сообщения о том, что эта идея обсуждается. Затем появилась информация, что генеральный конструктор «Ангары» заявил о нецелесообразности этой идеи. Новостей об итоговом решении пока не появилось, попробуем разобраться сами в достоинствах и недостатках этой идеи.

Предыстория


Проект «Морской старт» начался по нынешним меркам уже давно — в 1993 году. Идея состояла в том, чтобы поставить ракету-носитель «Зенит» на морскую платформу и запускать спутники на геостационарную орбиту с экватора. Выгода была заманчива:
  • Старт с экватора дает максимальное бесплатное приращение линейной скорости. Земля вращается с угловой скоростью 1 оборот в сутки, но линейная скорость вращения минимальна на полюсах и максимальна на экваторе. Целых 465 м/с бесплатно добавляется к скорости ракеты, если запуск производится на экваторе в направлении на восток.
  • Нулевая широта экватора означает отсутствие потерь на изменение наклонения орбиты. При старте с Земли начальное наклонение орбиты равно широте космодрома. А для геостационарной орбиты нужно нулевое наклонение. Поэтому при старте, например, с мыса Канаверал, надо тратить топливо на исправление начального наклонения в 28,5°. А при запуске с Байконура приходится исправлять целых 51,6° начального наклонения орбиты.
  • Ракета-носитель «Зенит» была разработана в СССР с упором на максимальную автоматизацию процессов подготовки к пуску и самого пуска. Поэтому не просматривалось больших технических сложностей в том, чтобы запускать её с морской платформы, на которой к моменту старта не оставалось ни одного человека.

В 1999 году с «Морского старта» был запущен тестовый габаритно-весовой макет спутника, к 2006 году количество пусков выросло до 6 в год. После аварии 2007 года запуски были остановлены на год, но в 2008 году состоялось пять запусков. В 2009 году компания объявила о своём банкротстве. Очевидно, несмотря на достаточно высокую пусковую активность, в экономической части проекта были какие-то проблемы. В результате, после всех судебных разбирательств, в 2010 году компания Energia Overseas Limited, являющаяся дочерней компанией РКК «Энергия», получила 95% акций «Морского старта». После банкротства пусковая активность снизилась, максимальным достижением стали 3 спутника, запущенные в 2012 году. А авария февраля 2013 года остановила пуски больше чем на год.

Настоящее


Ракета-носитель «Зенит» — хорошая ракета, но ей фатально не везёт. Она разрабатывалась как новая РН среднего класса и могла бы заменить семейство ракет-носителей «Союз», в том числе и для пилотируемых пусков, но развалился СССР, и о фундаментальной модернизации ракетного парка в 90-е годы не могло быть никаких разговоров. Развал системы советской кооперации привёл к тому, что заводы, делающие одну ракету, оказались в разных странах и стали зависеть от политических отношений между ними. Второй, боюсь, окончательный удар этой ракете нанес конфликт между Россией и Украиной. Вне зависимости от его результатов, ракета-носитель, двигатели которой производятся в России, а баки — на Украине, будущего не имеет. В краткосрочной перспективе она производиться точно не будет, а в долгосрочной — технологии и оснастка будут заморожены и утрачены, в лучшем случае, частично. А тот факт, что база «Морского старта» находится в Калифорнии, ещё ухудшает положение проекта в условиях охлаждения российско-американских отношений.

Сочетание экономических и политических проблем привело к тому, что я ожидал новостей об окончательном закрытии проекта. Именно поэтому новости про возможную замену ракеты-носителя на «Ангару» показались мне такими важными — это, наверное, единственный шанс на возрождение такого инженерно красивого проекта как «Морской старт». Также здесь возникает интересный вопрос — «Ангара А-5» заметно более тяжелая и грузоподъемная ракета, чем «Зенит». Попробуем посчитать, сколько тонн она сможет вывести на геостационарную орбиту?

Такая разная ГПО


Перед тем, как начать расчеты, необходимо кратко рассказать о том, какие бывают способы выведения на геостационарную орбиту. Главная особенность геостационарной орбиты состоит в гравитационных возмущениях Луны. Спутник должен иметь свои собственные двигатели и запас топлива, чтобы оставаться в нужной точке стояния. Поэтому, кроме прямого выведения, когда спутник выводится ракетой-носителем (иногда с помощью разгонного блока) сразу на целевую орбиту, существуют так называемые геопереходные орбиты. В этом случае разгонный блок завершает свою работу на высокоэллиптической орбите, а спутник добирается до своей точки стояния на геостационарной орбите самостоятельно.



Далее, если конечные параметры геостационарной орбиты известны (апогей 35786 км, перигей 35786 км, наклонение 0°), то начальное наклонение у всех космодромов разное. Поэтому и параметры геопереходной орбиты сложились разные для разных стран. Более подробно можно почитать тут, а кратко геопереходные орбиты делятся на:
  • Условная «американская» (185х35786 км, 27°) с delta-V для перехода на ГСО 1804 м/с и похожие на неё китайская и японская
  • Условная «европейская» (200х35786 км, 7°) с delta-V для перехода на ГСО 1500 м/с.

В СССР использовалось прямое выведение на геостационарную орбиту разгонным блоком. Выход России на рынок коммерческих спутниковых запусков означал необходимость адаптации к уже сложившимся стандартам. «Байконурская» геопереходная орбита (200х35786 км, 51,6°) требует разгона на 2430 м/с для вывода спутника на ГСО, что требовало бы модификации существующих спутниковых платформ и снижало бы конкурентоспособность. Поэтому наши разгонные блоки выводят спутники на специальную переходную орбиту, параметры которой сильно отличаются от «обычных» ГПО, но delta-V требуется «американская» или «европейская»:



В случае же вывода спутника с «Морского старта» геопереходная орбита 200х25786 км, 0° требует 1477 м/с для довыведения на ГСО.

Расчеты


Согласно вот этой методичке импульс для выхода с орбиты 200х200 км, 0° на ГПО 200х35786 км, 0° составляет 2454 м/с. Для выхода с ГПО на ГСО потребуется ещё 1477 м/с, а суммарная delta-V для выхода сразу на ГСО составит 3931 м/с. В случае использования «Ангары» в качестве разгонного блока могут использоваться «Бриз-М» или разрабатываемый сейчас КВТК. Массы пустых и полных блоков и удельный импульс двигателей известен, поэтому мы можем посчитать полезную нагрузку по формуле Циолковского:


где:
  • V — конечная скорость (в данном случае, delta-V)
  • I — удельный импульс (в м/с)
  • M1 — начальная масса
  • M2 — конечная масса

Преобразуя, получаем:



M1 нам известна — «Ангара А-5» выводит на низкую околоземную орбиту 24,5 т. Это допущение для простоты расчетов — в реальности используется выведение на незамкнутую орбиту с довыведением разгонным блоком. Также не забудем вычесть массу пустого разгонного блока из M2.

В результате расчетов получим:



Вывод очевиден — «Ангара» с «Морского старта» сможет выводить в полтора раза больше, чем «Зенит», а с перспективным кислородно-водородным блоком КВТК и в два раза больше.

За и против


В то же время не стоит думать, что нет аргументов за закрытие «Морского старта». Если составить список «за» и «против», он получится примерно таким:
Аргументы за адаптацию «Ангары» к «Морскому старту»:
  1. Замена ракеты-носителя даст возможность продолжить проект.
  2. «Ангара» сможет выводить в два-три раза больше спутников за пуск, чем «Зенит», увеличив доходы от коммерческих пусков.
  3. Чем больше серия ракет-носителей, тем дешевле они будут стоить. Кроме этого, дополнительные заказы — это дополнительные рабочие места в высокотехнологической отрасли.
  4. Чем больше стартовых комплексов у «Ангары», тем больше гибкость задач и выше вероятность её дальнейшей долгой и счастливой эксплуатации.
  5. Наземную базу комплекса теоретически можно перевести из Калифорнии, например, в Бразилию. В этом случае коммерческие запуски можно совместить с сотрудничеством с Бразилией в её космической программе. Для справки — Бразилии крайне не везёт с космической программой — в 2003 году у них произошел взрыв разрабатываемой ракеты на стартовом столе, погибли люди. А после отказа от идеи делать ракету самостоятельно Бразилия решила сотрудничать с Украиной и запускать ракету-носитель «Циклон-4» с космодрома в Алькантаре. Первый запуск изначально планировался в 2013, но на сегодня новостей о прогрессе работ не слышно.

Аргументы за закрытие «Морского старта»:
  1. Остановка проекта означает прекращение расходов на него. «Лошадь сдохла — слезь».
  2. Адаптация новой ракеты к уже построенному под другую ракету стартовому комплексу — это очень большие деньги и много времени. Нет каких-то факторов, которые категорически запрещают возможность такого действия, но оправданы ли большие расходы?
  3. Стоимость пуска серийной «Ангары» пока что не известна. Если ракета будет стоить в три раза дороже «Зенита», то даже при выводе двух спутников экономического смысла в проекте не будет.

К сожалению, степень значимости этих аргументов опирается на данные, которыми мы не располагаем. Так что нам, простым сторонним зрителям, остается следить за новостями — что же в итоге будет с «Морским стартом»?
Филипп Терехов @lozga
карма
538,7
рейтинг 209,6
Пользователь
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (56)

  • 0
    «Ангара А-5» заметно более тяжелая» — не верю, что заправленную ракету выдержит платформа SL.
    • +1
      Водоизмещение платформы 46 000 тонн. Масса заправленного «Зенита» — 470 тонн, «Ангары» — 773 тонны. Думаю, платформа выдержит без проблем, даже со стартовой башней, как в Плесецке.
      • +1
        стартовый стол смещен от центра масс. Как бы не опрокинуло в текущей конфигурации. А переделывать — это практически строить заново. Да и слабо представляю как саму Ангару везти на другой берег Тихого океана. Если бы перегнать платформу на Кубу или, в крайнем случае, во Вьетнам — было проще из России везти и собирать на месте.
        • +6
          Платформа притапливается перед запуском, центр тяжести у неё очень низко относительно обычных судов. Погода при старте всегда хорошая. Ракета транспортируется пустой и заправляется только перед стартом. Так что я не думаю, что устойчивость будет проблемой.
          Бразилия ближе Калифорнии, это побережье Атлантического океана. В принципе, если у Кубы или Вьетнама появится желание — можно и к ним. Но Бразилия симпатична тем, что у них достаточно большая экономика, чтобы была обоюдная выгода от космического сотрудничества.
          • 0
            С точки зрения двойного назначения Куба интереснее — можно не только свои ракеты отслеживать, да и много чего можно, если инженерный персонал уже есть и загружен работой эпизодически
            .
            • 0
              Проще пригнать научно-разведывательный корабль к мысу Канаверал, когда это надо. Но идея любопытная, да.
              • 0
                есть специфические задачи, например, граббинг всех потоков со спутников связи. Необходимо специфическое антенное поле, чего нет на корабле.
            • +1
              Вы кажется отстали от жизни, Куба уже вовсю дружит со штатами.
              • 0
                это только намерения озвученные СМИ. Надо смотреть через года два — отменят санкции или нет и к чему это приведет.
                Если измерять «дружит» в деньгах, то у Кубы два друга — Китай и Венесуэла.
          • 0
            Насколько я понимаю, Морской старт сейчас находится в акватории Тихого океана. Вопрос — может ли он пройти через Панамский канал? Или его транспортировка до Кубы будет идти вдоль всей Южной Америки?
            • 0
              Через канал вряд ли. Но, раз торопиться не надо, то вокруг Южной Америки пройдет без проблем.
            • 0
              Характеристики СП: длина 133 м, ширина 67 м, высота 60 м, водоизмещение 46 тыс.тонн.
              «Панамакс» (англ. Panamax) — тип контейнеровозов, а также танкеров и других судов, которые обладают максимальными габаритами, позволяющими пройти через шлюзы Панамского канала (размеры шлюзов: 305 метров в длину, 33,5 метра в ширину, 26 метров в глубину).
            • 0
              Если построят Никарагуанский канал, то пройдет.
        • +2
          К берегам Сомали можно — как раз на экваторе получится и еще ближе к России =)
          • 0
            Через Канал дорого и неудобно. Куба удобнее всего через Мурманск или Черное море (что еще лучше т.к. можно по Волге-Дону спуститься до Керчи/Феодосии и там перегрузить. )
          • 0
            У берегов Сомали надо платформу эсминцем сопровождать. Мороки много, толку мало.
            • +17
              А так уже представил новость. Сомалийские пираты захватили платформу «Морской старт» и не знают что с ней делать в связи с этим Сомали теперь космическая держава. И угрожает захватить МКС.
              • +14
                Может произойти маленькое чудо и тогда космические пираты появятся на нашем с вами веку)
                • +1
                  Там им и конец. Слишком мало корованов.
              • 0
                Вы отстали от жизни. В 2013 сомалийское пиратство было полностью уничтожено, за 2014 год ни одного нападения.
                en.wikipedia.org/wiki/Piracy_in_Somalia#2013_collapse_of_piracy
                • +2
                  Эх… сомалийский пират уже не торт. Привлекательность морского старта сильно упала в моих глазах. А так все складно фантазировалось начиналось.
                • +2
                  Я таки очень извиняюсь, но 11 нападений сомалийцев, 245 по всему миру: www.maritime-executive.com/article/se-asia-tanker-hijacks-rose-global-piracy-drops
                  • 0
                    Ну, э, данные International Maritime Bureau расходятся с данными US Office of Naval Intelligence. Хотя и те, и те утверждают, что не было ни одного успешного захвата. В вашей статье тоже прямо указано, что сомалийской пиратство резко пошло на спад в 2013.
                    • 0
                      Может быть, US Office of Naval Intelligence считает только успешные захваты? Или еще какой критерий фильтрации использует?
                      Пиратство пошло на спад, но только потому что гражданские корабли активно нанимают вооруженную охрану, а кроме них там еще много военных ходит. Вплоть до анекдотических ситуаций с попыткой захватить корабль, который ВНЕЗАПНО оказывается военным :)
                      lenta.ru/news/2010/03/28/pirates/
                      www.youtube.com/watch?v=nfn1k4t85pI
      • 0
        Запаса плавучести у платформы хватит, но на тот узел, где стоит ракета, придётся нагрузка в два раза большая. Вполне может оказаться, что балки палубы на такую нагрузку не рассчитаны и тогда палубу придётся строить заново.
  • 0
    en.wikipedia.org/wiki/Alcântara_Launch_Center

    Там и площадка для Циклонов в стадии достройки
    • 0
      «Launch after 2015». Сроки всё съезжают вправо.
  • 0
    Серьезно? Переходная орбита почти перпендикулярна финальной? Это же очень невыгодно в плане энергии.
    Или это просто рисунок такой.
    • +1
      Рисунок такой, посмотрите на числа.
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +3
      Проблема как минимум с доставкой. Самолётом уже не умеем, поездом — надо пути прокладывать, остаётся море. В принципе, можно совместно с той же Бразилией космодром построить, но что-то мне подсказывает, что он долго ещё не окупится. Платформа же не так сильно привязана к месту. Американцам в этом плане повезло — у них и стартовый стол, и цех по производству находятся на побережье, так что они могут делать самые жирные ракеты. А европейцы во Французской Гвиане себе построили, недалеко от экватора.
    • 0
      Есть отличная суша на экваторе (точнее 5 градусов северной широты) Космодром Куру. Ещё и 1500 метров над уровнем моря (меньше лететь вверх на самом тяжёлом участке). Оттуда пытаются запускать Союз. Но Франция…
      Чуть южнее — бразильская Алкантара (2 градуса ю.ш.) но невезучесть и взрывы на ней в посте.
      На востоке Африки на экваторе был космодром с нефтяных платформ. А вообще там Кения и Сомали, не фонтан.
      Папуа-Новая Гвинея — ничего нет (чуть восточнее — точка запуска Морского Старта).

      Идея такая, запускать на восток (вращение земли) и над океаном. Если упадёт, то не на людей. Ну в крайнем случае над безлюдными районами (почему Восточный не на берегу я не знаю)
      Лучше запускать с горы повыше. Но нужна хорошая погода почаще и решить вопрос как затаскивать туда ракету.

      Морской старт решает проблемы договора с мутными правительствами, с запуском над океаном, с монтажом ракеты (морем довезут). Но гор не даёт.
      Ну или Куру, или Алкантару бразильцам помочь достроить.
      • 0
        >Оттуда пытаются запускать Союз

        Что значит пытаются? Вроде он как давно и успешно от туда летает.
  • 0
    Наверное, стоит сказать о ещё одном логичном преимуществе запуска с моря — безопасность. Людей на платформе в момент старта нет, а вокруг сотни или даже тысячи километров воды. Если что-то пойдёт не так на начальном этапе, то ракета утонет (а не устроит пожар где-нибудь на суше) и никто не пострадает. В случае распыления ядовитых паров они успеют рассеяться до того как достигнут суши.
    • 0
      Кстати, а что с точки зрения экологии?
      • +3
        Всем пофиг. Океан большой, он и не такое сожрёт.
        Нормально запущенная ракета сильно не пачкает. Взорвавшаяся — да, топливо (не сгоревшее) может попасть в мореж
        Ну и если ракета не на гептиле (Протон), то она не так ядовита. 400 тонн керосина океан, особенно на экваторе — переварит. Мексиканский залив же не умер.

        PS Крупные океанские танкеры/контейнеровозы работают на самом дешёвом и грязном топочном мазуте. Океану пофиг, а мазут дешевле солярки
      • 0
        См. Фукусима. Ничего не будет экологии.
    • 0
      Тогда уж об отсутствии проблем с зонами отчуждения — пусть себе падают отработавшие ступени в океан.
  • 0
    Где-то в сообщения Рогозина проскальзывало, что Морской старт отгонят из США в Бразилию. Но посмотрим, что и как сложится дальше.
    • 0
      Да, я помню, но это было уже довольно давно, поэтому Бразилию я указал как возможный вариант.
      • 0
        24.12.2014
        Дмитрий Рогозин: «Морской старт» может переехать из США в Бразилию
        russian.rt.com/article/66107

        Чуть меньше месяца назад.
        • 0
          Спасибо, я думал это было раньше. Наверное, тогда начали думать, что делать с «Морским стартом».
          • 0
            Вообще это не совсем собственность России.

            Международный консорциум Sea Launch Company (SLC) создан в 1995 году. В него входят американская фирма Boeing Commercial Space Company (дочернее предприятие аэрокосмической корпорации «Боинг»), обеспечивающая общее руководство и финансирование (40 % капитала), российская Ракетно-космическая корпорация «Энергия» (25 %), украинские КБ «Южное» (5 %) и ПО «Южмаш» (10 %), а также норвежская судостроительная компания Aker Kværner (20 %). Штаб-квартира консорциума находится в калифорнийском городе Лонг-Бич. В качестве исполнителей по контрактам привлечены российские «КБ транспортного машиностроения» и ЦКБ «Рубин».
            • 0
              в 2010 году компания Energia Overseas Limited, являющаяся дочерней компанией РКК «Энергия», получила 95% акций «Морского старта»
  • 0
    Минусы озвученные на форуме Новостей Космонавтики:
    1. А-5 тяжелее Зенита, следлвательно требуется основательная переделка старта;
    2. Зенит не требует ручных операций на старте, именно поэтому вообще получилось создать Морской старт. А Ангара требует, следовательно нужна башня обслуживания, что опять утяжеляет конструкцию (см. п. 1);
    3. Вытекает из п. 2. Люди на башне в открытом море, на самом верху будет мотать так, что они просто сделать ничего не смогут, да и ракету запачкают )

    Вердикт у всех на форуме однозначный — бредовая идея. Я к ним, наверное, присоединюсь.
    • 0
      Оценку «бред» в одной из тем я видел, но список аргументов не попадался, спасибо. Я соглашусь, что это непростая задача, она может быть нерациональной, и поэтому я даже не буду спорить про термин «бредовая», но она возможна. И эти аргументы не являются непреодолимым препятствием:
      1. Да, требуется, и я писал, что это будет стоить денег. Но, насколько я помню, нынешний старт «Ангары» в Плесецке — это переделанный старт «Зенита», так что это уже один раз делалось.
      2. Найти массу башни обслуживания мне не удалось, но она заметно меньше 46000 тонн водоизмещения баржи. Сорок шесть тысяч тонн — это очень много, это водоизмещение линкора или авианосца времен Второй Мировой войны. Башню обслуживания должно выдержать.
      3. Мотать не будет, старт производится только в спокойную погоду. И, чем больше водоизмещение, тем меньше воздействие качки.

      Ну и финальный аргумент — после того, как такой вариант назвал возможным генеральный конструктор «Ангары», думаю, нет смысла говорить о невозможности такой идеи.
  • 0
    Ракета «Зенит» разработана и производится в Украине, на Росии только двигатели, а то, что Россия не умеет дружить даже с близкими странами — это как бы ее проблема.
    «Зенит» можно оснастить другим двигателем, так что ставить «крест» на ней — слишком рано. Вот с «Ангарой» не все ясно, летает она вообще или нет — не понятно, в прямом эфире ни один запуск так и не удался.
    • +1
      Система управления на «Зените» тоже российского производства, если что. А так-то да, можно, только это уже другая ракета получится. У КБ «Южное» был такой проект «Маяк», использующий наследие «Зенита», только о нем давно не слыхать ничего.
    • +1
      «Ангариный» (по аналогии с лунным) заговор? Даже как-то не смешно уже…
      Кстати, а какой двигатель вы предлагаете поставить на «Зенит»?
    • 0
      Почти как история про провал советской лунной программы, когда Королев решил «да ладно, все равно что Глушко не согласен делать нам двигатели на керосине, найдем другого поставщика».
      Википедия дает оценку в 70% российских комплектующих в Зените.
      А если это маршевые двигатели + систему управления + разгонный блок, то это новая ракета фактически.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.