«Иркут» - внук «Ангары-1.2М»: что известно о сверхлегкой космической ракете

Первый запуск ракеты-носителя сверхлегкого класса «Иркут» с космодрома Плесецк (Архангельская область) произойдет после 2030 года. Об этом сообщил замгендиректора Роскосмоса Дмитрий Баранов на Академических чтениях по космонавтике памяти Сергея Королева. Что же это за новая сверхлёгкая ракета? 

Сразу скажем: такой ракеты пока нет. Есть проработанный проект. Но родилась эта разработка не на пустом месте. До 2021 года проект именовался «Крыло-СВ». Здесь СВ – аббревиатура слов ступень возвращаемая. А в основе «Крыла-СВ» - конструкция возвращаемой первой ступени «Байкал» ракетного комплекса «Ангара-1.2М». При этом сам «Байкал», в свою очередь, был спроектирован на основе базовых конструктивных элементов универсального ракетного модуля первой ступени (УРМ-1) для ракет-носителей семейства «Ангара».

«Ангара-1.2М» - проект модифицированной лёгкой ракеты-носителя «Ангара-1.2» с возвращаемой первой ступенью. Ракета предназначалась для выведения на низкую околоземную орбиту грузов массой до 3 тонн. Вторая ступень состояла из УРМ-2.

«Байкал» представлял собой УРМ-1, на котором были установлены поворотное крыло, хвостовое оперение, воздушно-реактивная силовая установка, шасси, автономная система управления и другие подсистемы.

Многоразовый ускоритель «Байкал», по расчётам, имел стартовую массу 130,4 тонны. Сухая масса (без топлива) -17,8 тонны. Длина - 27 метра, диаметр центральной части - 2,9 метра. Ступень выполнена по аэродинамической схеме высокоплан с поворотным крылом размахом 17 метров, расположенным на фюзеляже.

Управление полетом «Байкала» осуществляется с помощью жидкостных ракетных двигателей малой тяги и аэродинамических рулей, установленных на хвостовом отсеке ступени.

В носовой части «Байкала» должна была размещаться двигательная установка с турбореактивной силовой установкой ТРД РД-33. Такой двигатель применяется на истребителе МиГ-29. Эта установка служит для посадки возвращаемой ступени на аэродром, который должен располагаться недалеко от космодрома.

Отдельные элементы опор шасси, системы выпуска шасси, систем торможения колес аналогичны соответствующим агрегатам самолета МиГ-23. Стойки шасси располагаются в хвостовом и носовом отсеках ускорителя. Верхняя и носовая части ступени покрыты теплозащитным слоем.

В составе «Байкала» широко применялись заимствованные с других типов авиакосмической техники комплектующие изделия, при необходимости доработанные под условия эксплуатации многоразового ускорителя. Помимо упомянутых, это серийные жидкостные ракетные двигатели малой тяги, аппаратура бортового комплекса управления, электрогенераторы и аккумуляторы, телеметрическая аппаратура, используемая в космической технике, парашютно-тормозная установка и многое другое.Конструкция была проработана до деталей, и технических проблем в изготовлении лётного образца не было. Такой подход снижал технический риск, сроки и затраты на создание, обеспечивал высокие показатели надежности и безопасности.

Тем не менее, основными проблемными вопросами многоразового использования «Байкала» были создание многоразового бака для жидкого кислорода, двигателя многократного включения с достаточным ресурсом и технологий наземного межполетного обслуживания.

Как же планировалось обеспечивать посадку «Байкала»? После отделения первой ступени на высоте 80 км при скорости, примерно в 5 раз большей скорости звука, крыло должно было поворачиваться, а оперение - раскрываться.

При дальнейшем снижении и входе в плотные слои атмосферы запускался двигатель РД-33, и «Байкал» выполнял крейсерский полет на расстояние до 400 км со скоростью около 500 км/ч. Автоматическая посадка предусматривалась на взлётно-посадочную полосу длиной до 2 км при скорости 280 км/ч. При этом расчётный пробег возвращаемой ступени был до 1,2 км. Затем следовало послеполетное обслуживание и повторное использование ступени.

Казалось бы, разработка шла неплохо. И сначала на авиаосмическом салоне в Ле-Бурже в Париже, а через пару месяцев на выставке МАКС-2001, был представлен полноразмерный макет «Байкала». К сожалению, после этой демонстрации проект «Байкал» закрыли, и летных испытаний так и не было. Однако в конце 2010-х годов Роскосмос вернулся к идее создать, всё-таки, возвращаемую первую ступень ракеты-носителя. Новая разработка получила название «Крыло-СВ». Это изделие задумывалось гораздо меньшим, чем «Байкал», хотя по схеме было на него похоже.

От него новая ракета взяла поворотное крыло, которое раскрывается после выхода ракеты на заданную высоту. Также, для спуска используется реактивный авиадвигатель, позволяющий вернуть первую ступень к старту, постепенно снижая её высоту в горизонтальном полёте.

Возвращаемая ступень «Крыло-СВ» должна была перемещаться на скоростях до шести скоростей звука и иметь размеры до шести метров в длину и 0,8 метра - в диаметре. 

На высоте 65 км, после отделения второй ступени, которая продолжит полет со спутником на борту, первая многоразовая ступень должна возвращаться на космодром с помощью крыла и с использованием авиадвигателя.

Для ступени специально разрабатывается жидкостный ракетный двигатель «Вихрь». Он отличается наличием электрического привода насосных агрегатов, а его расчётная тяга на уровне моря – 4 тонны.

Кстати, при такой величине тяги, этих двигателей на первой ступени должно быть не меньше 7, а лучше 8. Для чего делается двигатель с такой небольшой тягой, не совсем понятно.

Итак, с 2021 года разработка «Крыло-СВ» превратилась в ракетный проект «Иркут». По расчётам, ракета будет выпускаться в двух модификациях. Одна из них будет иметь возвращаемую первую ступень с поворотным крылом. 

«Иркут» будет состоять из двух ступеней и разгонного блока. При этом, ступени будут оборудованы ракетными двигателями, работающими на сжиженных метане и кислороде. На разгонном блоке пока планируется использовать ядовитые, но долгохранимые компоненты – несимметричный диметилгидразин и азотный тетраоксид.

По расчётам, масса одноразового варианта составит 23,6 т, а с возвращаемой первой ступенью - 25 т. Одноразовая ракета должна доставлять на низкую околоземную орбиту до 580 кг груза, а на геостационарную орбиту - до 84 кг. Многоразовый вариант сможет доставить 398 кг и 60 кг, соответственно.

По словам Дмитрия Баранова, новая сверхлёгкая ракета будет выводить на низкую околоземную орбиту до 780 кг полезной нагрузки. Наверное, у замгендиректора Роскосмоса есть последние данные по этой теме.

Важно сказать вот ещё о чём. По-видимому, нам может подойти только самолётный способ возвращения первой ступени на землю. Дело в том, что особенности рельефа местности по трассам запуска с нашего космодрома Восточный в Амурской области не позволяют приземлить ступень, как это делает, например, Илон Маск с помощью динамического торможения. И всё потому, что у нас гористый рельеф, тундра, полное отсутствие транспортной сети, ненаселённая местность. 

Эти обстоятельства не делают динамическое приземление невозможным. Они делают использование такого способа настолько дорогим и сложным, что возвращение ступени теряет всякий экономический смысл.

Остается пожелать, чтобы Роскосмос довёл до лётных испытаний нашу многоразовую ракету, пусть и сверхлёгкую. И даже хорошо, что сверхлёгкую. Такие ракеты были бы нам очень нужны, конечно, если они не окажутся слишком дорогими. 

Обещание запустить первый «Иркут» «после 2030 года» ни к чему не обязывает Роскосмос, ведь после этого года будет много других лет. Пока нет маршевых двигателей и других очень важных систем, как можно говорить конкретнее? Никак. Эти системы надо сначала сделать.