"Протон" уходит на покой: чем важен запуск "Ангары" с "Восточного"

В преддверии Дня космонавтики, 11 апреля, российская ракета-носитель тяжелого класса "Ангара-А5" совершила свой первый пуск с космодрома "Восточный". Правда, реализовать это удалось только с третьей попытки. Но разгонный блок "Орион" был выведен на опорную орбиту, затем он отделился от третьей ступени ракеты-носителя и доставил на низкую околоземную орбиту малый спутник "Гагаринец", разработанный частной компанией. После этого на геостационарную орбиту был выведен макет полезной нагрузки.

Почему к этой ракете приковано так много внимания и что означает пуск "Ангары" для российской космонавтики?

Вывод к экватору

Ракета тяжелого класса — это одно из самых важных звеньев современной космонавтики. Ее основная задача — вывод космических аппаратов на высокоэнергетические орбиты, такие как геосинхронные и их частный случай — геостационарная (высота 35 786 км от поверхности земного шара в районе экватора).  

Скорость космических аппаратов на последней синхронизирована со скоростью вращения Земли, и для наблюдателя на планете спутники все время находятся в одном и том же месте. Поэтому геостационарная орбита — удобное место для расположения самых разных спутников связи: коммуникационных, аппаратов для обеспечения телевещания, ретрансляторов сигнала и т.д. Как правило, это крупные космические механизмы, например, большинство российских геостационарных телекоммуникационных спутников "Экспресс" весят около 2 тыс. кг. При помощи ракеты легкого или среднего класса такую массу на геостационарную орбиту не доставить.  

В СССР, а затем и России, эту работу традиционно выполняли ракеты-носители тяжелого класса "Протон", затем "Протон-М". Так, они доставляли на геостационарную орбиту, кроме спутников связи, и метеоспутники серии "Электро-Л", с их помощью строили орбитальные станции — сначала "Салюты", затем "Мир" и российский сегмент Международной космической станции (МКС). Кроме этого, ракеты тяжелого класса используются для межпланетных миссий, таких как "ЭкзоМарс" (2016 год) и выведение рентгеновской обсерватории "Спектр-РГ".

Переходный период

"Протоны" исправно работали на отечественную космонавтику с 1965 года, с их помощью было совершено почти 400 запусков. Все основные стартовые площадки для этой ракеты находятся на космодроме Байконур в Казахстане. Всего их сделано две — №81 и №200. При этом на каждой площадке две позиции для запуска — правая и левая. Сейчас в основном используется ПУ №39 (левая двухсотой площадки).

Однако космодром Байконур находится все же на территории другого государства — Казахстана. Это вопрос государственной безопасности. Работать над ним начали довольно давно. Самый простой вариант — создание стартовой площадки для ракет-носителей тяжелого класса на территории самой России.

"Протоны", в свою очередь, морально устарели. Основная причина — токсичная топливная пара. В качестве горючего используется несимметричный диметилгидразин (он же гептил), а в качестве окислителя азотный тетраоксид — оба вещества опасны для человека и окружающей природы. Поэтому было принято решение о постепенном переходе на новую российскую тяжелую ракету — "Ангару".

Многомодульный подход

"Ангара" представляет собой первое семейство современных экологически чистых ракет-носителей, созданных в России после 1991 года. Не переделка или модификация уже существующей ракеты (как, например, "Союз-2"), а полностью созданная с нуля тяжелая ракета-носитель. В ее основе лежит идея многомодульности: из двух универсальных ракетных модулей УРМ-1 и УРМ-2 можно собрать ракеты разных классов — от легкого ("Ангара-1.2") до тяжелого ("Ангара-А5"), способные поднимать, в частности, на низкую околоземную орбиту (НОО) полезный груз от 3,5 тыс. кг до 24,5 тыс. кг соответственно. При массовом заказе на одинаковых универсальных модулях в теории можно будет снизить не только трудозатраты, но и стоимость за один УРМ.

Тяжелая "Ангара-А5", как ожидается, получит модернизацию до версии "Ангара-А5М" путем форсирования двигателя первой и второй ступеней и облегчения конструкции. Это позволит выводить на низкую околоземную орбиту до 27,7 тыс. кг. Впоследствии планируется создание и версии "Ангара-А5В". В ней будет заменена третья ступень на кислород-водородную, что позволит увеличить грузоподъемность до 38 тыс. кг. Таким образом, "Ангара-А5В" в полтора раза обойдет "Протон-М", который выводит на НОО 23,7 тыс. кг.

Сразу с двух

Сейчас у "Ангары" в России уже есть две площадки для запуска. Первая — на космодроме "Плесецк" (откуда уже было сделано несколько запусков), вторая — на космодроме Восточный (откуда и был произведен первый старт 11 апреля). Зачем сразу две? Дело в задачах.

"Плесецк" расположен в Архангельской области, которая является довольно северным регионом, — оттуда энергетически выгоднее запускать космические аппараты на полярную и околополярные орбиты. С южного (по меркам российской территории) "Восточного", который находится в Амурской области, эффективнее выводить спутники на геостационарные орбиты.

На обеих площадках для подготовки к запуску используются кабель-заправочные башни (КЗБ). Это стационарные конструкции, оборудованные лифтами и лестницами для подъема обслуживающего персонала к местам работ, а также средствами аварийной эвакуации персонала и специальными коробами для прокладки собственных и транзитных (идущих в ракету через бортовые разъемы) трубопроводов и кабелей. Достаточно одной такой башни для целого семейства ракет "Ангара" — от легких до тяжелых. Это избавляет от необходимости иметь несколько разных площадок при нынешнем объеме работ и запусков.

Планируется, что на космодроме "Восточный" впоследствии будет добавлен еще один "этаж" — для обслуживания пилотируемых запусков. Как сообщил глава Роскосмоса Юрий Борисов после удачного старта 11 апреля, первый пилотируемый пуск "Ангары" предполагается произвести в 2028 году.

Причины и перспективы

Сейчас же "Ангара" еще проходит этап летно-конструкторских испытаний, осталось несколько запусков до его завершения.

Так, запуск "Ангары-А5" должен был состояться 9 апреля, но дважды переносился на резервную дату — откладывали на 24 часа по техническим причинам. Сначала автоматика прервала подготовку за 2,5 минуты до старта. Причина — сбой в системе наддува бака окислителя центрального блока. Это программная ошибка, не требующая каких-то серьезных доработок и изменений, поэтому через сутки состоялась вторая попытка запуска.

10 апреля действиям по запуску "Ангары-А5" удалось продвинуться еще дальше. Однако выявилась новая техническая неполадка, связанная, по результатам предварительного анализа телеметрии, со сбоем в системе контроля запуска двигателя. Ее тоже оперативно исправили, и 11 апреля белоснежная "Ангара-А5" все же оторвалась от стартового стола. Этот запуск прошел успешно.

Ошибки и переносы — это норма для мировой космонавтики. Зачастую автоматическая система перестраховывается, спасая от возможных проблем при старте, тем более во время первых летных испытаний с нового стартового комплекса.

Тем не менее не стоит ждать быстрого перехода на эту ракету. Сначала нужно "отстрелять" все оставшиеся "Протоны" — версий М осталось около 10 штук. Так что еще можно успеть последить за уходящей в историю "рабочей лошадкой". А вот национальная орбитальная станция РОС явно будет строиться уже с помощью "Ангары".