?

Log in

No account? Create an account

zelenyikot


Открытый космос Зеленого кота

Космос ближе, чем кажется


Previous Entry Share Next Entry
Закат и восход Зенита
zelenyikot


В декабре 2017 года должен состояться последний пуск ракеты “Зенит”, сборки украинского “Южмаша”. Значительная часть комплектующих поставлялась из России и в 2014 году поставки прекратились. Последняя ракета три года хранилась на Байконуре, и на ней история ракеты практически прекращается. Однако, частная космонавтика может дать надежду на возрождение ракеты…


Зенит

Ракета “Зенит” родилась по заказу военных, для которых средний “Союз” (7 т на низкую околоземную орбиту (НОО)) был слабоват, а тяжелый “Протон” (20 т на НОО) избыточен. Так стали создавать промежуточную, максимально автоматизированную ракету, которая выводит 14 т на НОО, и относится к классу средних ракет, хотя и способна выполнять часть задач тяжелых, особенно если ее пускать с экватора.

Новая ракета вобрала в себя опыт создания предыдущих советских ракет: моноблочную конструкцию (без боковых “морковок”), продвинутую даже по современным оценкам цифровую систему управления, автоматическую систему подготовки к пуску, которую пока не достигли даже в SpaceX и Blue Origin. Ракета оборудовалась самым мощным и одним из самых совершенных жидкостных ракетных двигателей в истории — кислород-керосиновым РД-171, тягой до 800 тонн.



“Зенит” был унифицирован с боковыми блоками сверхтяжелой ракеты “Энергия”. Благодаря этому в 90-е удалось сохранить технологии производства двигателей РД-170/171. Напротив, кислород-водородный РД-0120 тягой 150 т, который стоял на центральном блоке “Энергии”, оказался не востребован после прекращения полетов сверхтяжелой ракеты и был безвозвратно утрачен.

Высокие энергетические характеристики “Зенита” и технологичность подготовки к пуску, которые изначально интересовали военных, отлично подошли для коммерческого проекта Sea Launch рожденный в 90-е годы. Тогда постсоветская космонавтика отчаянно выживала без государственного финансирования, и активно переходила на коммерческие зарубежные заказы. Изначально в проекте участвовал промышленный консорциум из России, Украины, США и Норвегии. Идея, за реализацию которой принялись космические и судостроительные гиганты, была красива и элегантна. Участники проекта создавали морскую плавучую платформу, которая позволяла доставлять “Зениты” в Тихий океан у экватора, и запускать оттуда.

В конце 2016 г. между “РКК Энергия” и российской частной компанией “S7 космические транспортные системы” (дочерняя компания авиаперевозчика S7) было подписано соглашение о продаже плавучего космодрома Sea Launch. Стоимость покупки точно не сообщалась, но по словам владельца S7 Владислава Филева, обошлась около $150-160 млн. Сделка еще не закрыта, поскольку Государственный департамент США пока не дал разрешение о переводе судов, на которых есть американские технологии, на нового собственника.

Sea Launch

Проект Sea Launch (“Морской старт”) был последним отголоском романтической зари космонавтики, когда прорабатывались различные оригинальные варианты облегчения доступа в космос: воздушные старты, шаттлы, взрыволеты, и прочая экзотика раздавленная простотой обычных ракет.

Пуск с экватора позволяет сэкономить значительную массу, если запускать на геопереходную орбиту. Эта орбита необходима для достижения геостационарной орбиты в плоскости экватора. Эта орбита востребована для телекоммуникационных коммерческих задач, которые приносят наибольшие доходы в космосе. Геостационарный спутник летает на расстоянии около 36000 км, и совершает оборот вокруг Земли за 24 часа. Двигаясь в плоскости экватора спутник как бы зависает над Землей за счет равной угловой скорости с поверхностью. Заняв “точку стояния” спутник может обозревать планету с одного ракурса или работать как ретранслятор и антенна ТВ-вещания.

130921-600

Для запуска на геостационарную орбиту наиболее выгодно иметь космодром на экваторе. Чем дальше от экватора пуск, тем больше топлива верхней ступени ракеты уйдет на изменение плоскости орбиты. А любая тонна верхней ступени ракеты оборачивается десятками тонн нижней. Поэтому 700-тонный “Протон” при стандартной схеме полета с Байконура выводит на геопереходную 6,4 тонн полезного груза (прямым выведением на ГСО - 3,2 тонны), а 460-тонный “Зенит” с экватора — 6,3 тонны (прямым выведением на ГСО - 2,8 тонны).

Небольшую прибавку скорости при пуске с экватора добавляет еще вращение Земли, за счет большего углового момента. По сравнению с Байконуром разница всего 130 м/с м/с, т.е. на экваторе выигрыш незначительный, напомню: для выхода на орбиту требуется около 7900 м/с. Еще океанский запуск выгоднее байконурского т.к. не нужно заботиться об отработанных ступенях. Они просто падают в воду, тогда как у Байконура их надо собирать в казахской степи и утилизировать.

Теория и практика ракетных пусков

В общем, энергетические перспективы Sea Launch выглядели неплохо, но с экономическими не заладилось. Хотя цена в начале 2000-х была довольно привлекательной для клиентов: почти в 2-2,5 раза дешевле европейского Ariane-5 (хотя он запускал в два раза больше), или в 1,5 меньше аналогичного Ariane-4. С 1999 по 2014 год совершено 36 полетов “Зенита”, максимальная частота в год достигала 6 пусков.

В те же годы “Протоны” совершали 10-12 пусков в год, всего же в год осуществлялось в среднем 20 коммерческих пусков всеми операторами, и большинство на геостационарную орбиту. Спрос не возрастал и был цикличным, а серьезной доли рынка отвоевать проекту Sea Launch не удавалось. К тому же надежность “Зенита” подкачала — из 36 пусков 3 аварии. Предполагалось, что за каждый выход в море будет запускаться несколько ракет с плавучей платформы, но такого не происходило никогда — всегда катались из-за одной.



Sea Launch обанкротился в 2009 году. К тому времени веру в него прежние участники утратили, и на плаву в прямом и переносном смысле проект держался только благодаря российской “РКК Энергия”. Ей почти в полное владение перешел космодром, но вместе с украинским “Южмашем” она была должна американскому Boeing около более $300 млн, и платила за стоянку в порту на Калифорнийском побережье. После заинтересованности в проекте компании S7 решить вопрос с долгами “РКК Энергии” удалось благодаря нетривиальной бартерной схеме — Boeing получил пилотируемые места в российских космических кораблях “Союз”, которые перепродал NASA.

Конец Зенита

Стремительный выход на коммерческий рынок SpaceX с дешевой ракетой Falcon-9 и российско-украинское обострение в 2014 году прекратило всякое сотрудничество в производстве ракет. В “Зените” больше половины комплектующих из России: двигатели РД-171, система управления, разгонные блоки. Заменить их украинский “Южмаш” не в состоянии. Но без “Зенитов” и рекордные двигатели РД-171 остаются без работы, и прекращение их производства чревато утратой технологий.

Но что сейчас запускать с плавучего космодрома, если ракеты не производятся, и никаких надежд на возобновление российско-украинского сотрудничества нет?

В 2015 году, после успешного испытания модульной ракеты “Ангара”, поговаривали, что можно приспособить ее среднюю модификацию А3 под морской пуск. Но стоимость переделки платформы была слишком высока — “Ангара А3” состояла из трех блоков, и не подошла бы для стартового стола, рассчитанного на моноблочный “Зенит”. Использовать же легкую моноблочную “Ангару А1” невыгодно — слишком слабая для серьезных геостационарных заказов. Та же проблема была и с прочими российскими кислород-керосиновыми ракетами. Кстати, американские Falсon 9 или Atlas 5 встали бы намного проще.

2016 году “РКК Энергия” взялась за разработку новой ракеты “Союз-5” (“Феникс”, “Сункар”), которая должна стать конкурентом Falcon 9 и, по сути является модернизированной и полностью российской копией “Зенита” на базе двигателей РД-171. Новую ракету обещают сделать за 5 лет. Даже если уложатся в срок (во что с трудом верится, если честно), перед коммерческим использованием потребуется несколько испытательных пусков, на которые уйдут года два времени. Все это время космодром будет бездействовать и нести убытки, которые придется компенсировать поднимая цену на будущие ракеты. По некоторым данным, эксплуатационные расходы Sea Launch составляют $30 млн в год (возможно так было до массовых увольнений), и за 7 лет они превысят первоначальные расходы в $160 млн., без учета инвестиций в развитие проекта.



Куда и на чем лететь из Тихого океана?

Тем временем, конкуренция на международном рынке запусков сейчас еще острее чем десять лет назад благодаря SpaceX и их ракетам на ножках. А на подходе еще индийцы и Blue Origin от создателя Amazon.com. Только Китай пока отгорожен от мирового космического ракетного рынка санкциями США, но ищет выход из блокады, и рассматривает вариант собственного морского космодрома. Рынок геостационарных спутников всё тот же — менее 20 пусков в год, и заметна тенденция на снижение этого числа.

Весной 2017 года свершилось ожидаемое, но все равно внезапное событие — S7 подписала с “Южмашем” соглашение о возобновлении производства “Зенита”. Со стороны выглядело всё неплохо: S7 мог бы приобретать двигатели и прочие комплектующие у российского “Энергомаша”, и строить себе ракеты на “Южмаше”. Т.е. российский частник выступил бы как посредник деполитизирующий производство ракет.

Ответ Роскосмоса был стремителен и однозначен — никаких ракетных двигателей Украина не получит! Вероятно, основатель S7 Владислав Филев надеялся на другой ответ, но Роскосмос оказался тут заложником политической ситуации, и ничего иного ответить не мог. Слишком резонансно прозвучала новость в российских СМИ о возрождении украинского “Зенита”.

"Российская частная ракета"

Полгода в S7 хранили молчание, но время не потратили зря. Решение было найдено, не менее нетривиальное, чем с долгами Boeing. Теперь Роскосмос останется верен слову, и никаких комплектующих к “Зениту” Украина не получит. Но “Южмаш”-таки возобновит производство своей части ракеты. Изменится только процесс окончательной сборки. Теперь “Зениты” будут производиться… в США, что неожиданно для советской ракеты.

Платформа Sea Launch исторически базируется в порту Лос-Анджелеса, там же где и штаб-квартира компании. С самого старта международного проекта, “Зениты” собирались в Калифорнии, а доставлялись частями: две ракетные ступени из Украины, разгонный блок из России, обтекатель из США, как и большинство спутников. Ракета собиралась на корабле перед выходом платформы в море.



Теперь там же или в дополнительном ангаре придется проводить не только окончательный, но и промежуточный этап сборки ракеты: ракетный двигатель и систему управления объединять с украинскими ступенями.

Фактически, S7 тут заимствует опыт американской компании Orbital ATK, которая точно так же покупает ракетные двигатели в России, корпус ракеты и баки — в Украине, и собирает на космодроме Wallops американскую частную ракету Antares.



То есть из оператора ракет S7 фактически становится производителем. Российская частная ракета, производимая в США из украинских и российских деталей — торжество глобализации.

Не раскрывается насколько такое усложнение повлияет на стоимость пуска нового “Зенита”, но ему придется равных конкурировать не только с американским с Falcon 9 ценой $62 млн, но и российским “Протоном” ценой $65 млн. И возможно дальнейшее снижение цены у конкурентов до $45 млн в многоразовом варианте Falcon 9, и облегченном варианте “Протон Средний”. Представители S7 озвучивали цену в $65-76 млн. за “Зенит”, а еще раньше представители “РКК Энергия” сообщали, что проекту требуется не менее 4-х пусков в год для выхода на окупаемость.

Получится ли найти заказчиков и выйти на окупаемость Sea Launch при помощи “Зенитов” в таких условиях?

Новая надежда

Помочь S7 может расширение ракетных рынков и появление новых заказов, которые можно было бы перехватить у конкурентов. Например компаниям OneWeb, Telesat, Leosat и Boeing в случае успешной реализации своих проектов потребуются запуски нескольких тысяч спутников для интернет-вещания на низкие орбиты, хотя для них экватор никакой выгоды не даст. Вероятно S7 питает надежды на революцию в микроспутниковом производстве и существенное увеличение спроса на запуски, а также на заказы со стороны Роскосмоса, что при нынешней политической ситуации выглядит мягко скажем утопично, в отношении “Зенитов”.

Одним из средств повышения спроса на ракеты должен стать другой проект компании "S7 Космические транспортные системы" — т.н. “орбитальный космодром”. О подробностях проекта представители компании не распространяются, но можно предполагать, что речь идет о пилотируемой станции, выполняющей коммерческие заказы по запуску и обслуживанию космических аппаратов. Хотя экономические преимущества предполагаемого космического космодрома еще менее очевидны чем морского.

Владислав Филев еще до входа в космический бизнес показал себя достаточно расчетливым и талантливым бизнесменом. Решение вопроса с возобновлением производства “Зенита” показывает, что он и в ракетной теме осваивается, и, судя по всему, является ее искренним энтузиастом. Если всё пойдет хорошо, через несколько лет воскрешенные зеленые “Зениты” нарушат тишину Тихого океана, и нас ждет захватывающая конкуренция нескольких талантливых предпринимателей-ракетостроителей: Джеффа Безоса, Илона Маска и Владислава Филева.



У всех за спиной богатый бизнес-опыт и мощный производственный потенциал своих стран. Это даже не конкуренция России и США, а старая добрая космическая гонка СССР VS США. Должно быть интересно! Если всё пойдет хорошо...

Подготовлено для Forbes.ru
Публикуется в авторской редакции.


zelenyikot

Чтобы не пропускать новые посты, подпишитесь на мои страницы
в ЖЖ
Facebook
Вконтакте
Twitter.


Subscribe to  zelenyikot

promo zelenyikot сентябрь 5, 07:45 77
Buy for 800 tokens
Наконец-то я могу официально объявить, что в продаже появилась научно-популярная книга моего авторства об исследовании Солнечной системы автоматическими межпланетными станциями. Здесь можно найти как описание отдельных космических миссий последних лет, так и обобщенные результаты исследований…

  • 1
Такой проблемы нет - ничего не разрушается: холодная струя ТРД - это не плазма из ЖРД.
Достаточно элементарных решёток в зоне сопел - мощные газоотводы, как на ЖРД не нужны.

ХИНТ: я во времена оны поработал и по палубной тематике, и по тематике стендовых испытаний ГТД - и немножко в курсе того, что там и как...

  • 1