Что значит пуск «Ангары» для российской космонавтики?

После распада Советского Союза космодром Байконур оказался на территории другого государства. Хотя правительства и договорились об очень долгосрочной аренде, в 1992 году был объявлен конкурс на проектирование и создание ракеты-носителя тяжелого класса, которая могла бы доставлять полезную нагрузку на геостационарную орбиту с территории России. В этой статье разбираемся, чем интересна именно это орбита, в чем преимущества «Ангары» перед другими тяжелыми носителями и действительно ли сегодняшний пуск с Восточного открывает новую страницу российской космонавтики.

Зачем на геостационарную?

Геостационарная орбита расположена на высоте 36 тысяч километров ровно над экватором Земли. Спутник, выведенный на нее, летает вокруг нашей планеты со скоростью, равной скорости вращения Земли. Это значит, что для наблюдателя на поверхности он как бы висит все время в одной точке неба. Именно поэтому геостационарная орбита идеально подходит для размещения телекоммуникационных спутников: тарелка для приема сигнала один раз нацеливается на космический аппарат и больше не требует корректировки положения.

Впрочем, позиции геостационарной орбиты как идеала для размещения спутников связи пошатнулись после запуска созвездия Starlink от SpaceX. Они находятся на низкой орбите на высоте около двух тысяч километров. Однако пока что аналогичный российский проект «Сфера» находится в разработке: планируется, что к 2030 году орбитальная группировка будет насчитывать полтысячи аппаратов. Поэтому вывод спутников на геостационарную орбиту по-прежнему является актуальной задачей. Однако здесь возникает следующий вопрос — грузоподъемность.

Чем дальше от экватора, тем тяжелее

Логично, что вывести спутники на геостационарную орбиту тем тяжелее, чем дальше космодром находится от экватора. Впрочем, это касается любых запусков: на экваторе скорость вращения Земли наибольшая, следовательно, наша планета придает ракете-носителю дополнительное ускорение. А это дополнительные килограммы полезной нагрузки и сэкономленного топлива.

Практически идеально расположен европейский стартовый комплекс Куру в южноамериканской Французской Гвиане. Его широта — всего 5 градусов. Расположение Байконура в Казахстане также было продиктовано в том числе и максимальной близостью к экватору, которую смогли обеспечить на территории СССР. Чем дальше от экватора, тем меньше груза даже тяжелые и сверхтяжелые ракеты смогут доставить на геостационарную орбиту. Восточный расположен на 51 градусе северной широты, Плесецк, с которого раньше осуществили шесть тестовых запусков, — аж на 62-м. Для «Ангары» это означает, что на геостационарную орбиту она может доставить менее четырех тонн полезной нагрузки. Это сопоставимо с возможностями при запуске с Байконура ракеты-носителя «Протон», производство которой завершено, но несколько стартов уже готовых ракет запланированы до 2025 года.

После того как эксплуатация «Протона» закончится, его стартовые комплексы будут законсервированы. «Ангара» и космодром Восточный останутся единственными для России способами доставки спутников на геостационарную орбиту.

Экологичность и многоразовость

Одной из главных проблем «Протона» является использование в качестве топлива чрезвычайно токсичного гептила. Даже после штатных запусков, в отработанных ступенях, падавших на Землю, могло оставаться небольшое количество этого вещества, вызывающего сильное отравления, а в больших концентрациях — смерть. После аварийных запусков большая территория вокруг Байконура оказывалась заражена. Так, в 2007 году «Протон» упал в 40 километрах от города Жезказгана. Помимо затрат на непосредственную ликвидацию последствий катастрофы, Казахстан потребовал компенсацию в 60,7 миллиона долларов, однако в результате российская сторона выплатила только 2,5 миллиона. «Ангара» же использует специальную марку керосина для ракетного топлива и жидкий кислород в качестве окислителя.

Еще одно достоинство «Ангары» — ее потенциальная многоразовость. Возможность повторного использования ступеней ракеты-носителя сильно снижает стоимость запуска. Пока что такая технология есть только у США — первые ступени Falcon 9 и Falcon Heavy возвращаются на Землю. Однако и другие страны идут по тому же пути: например Индия недавно испытала крылатую ракету, которая призвана отработать технологии возвращаемых ступеней.

Однако пока многоразовость «Ангары» — это только планы. Такую модификацию планируют разрабатывать параллельно с моделью повышенной грузоподъемности «Ангара-А5В». В то же время в 2020 году генеральный конструктор бюро «Салют» Сергей Кузнецов выразил сомнения в том, что создание возвращаемой первой ступени носителя экономически целесообразно, хотя отметил, что технических препятствий для этого нет.

Новая глава?

«Ангара», вероятно, станет основным носителем для осуществления миссий на Луну — в частности, запуска аппаратов «Луна-26» и «Луна-27», запланированных на 2026–2027 годы. В более далекой перспективе появится необходимость доставки на спутник многочисленных грузов в рамках российско-китайского соглашения о совместном исследовании и использовании Луны, а также строительства там базы с ядерной электростанцией. Все эти проекты запланированы на 2030-е годы.

Также «Ангара», вероятно, станет основной «рабочей лошадкой» для вывода в космос модулей Российской орбитальной станции. По крайней мере, она достаточно грузоподъемна, чтобы доставить их на высоту 400–500 километров.

Наконец, «Ангара», видимо, станет основой пилотируемой космонавтики России. По крайней мере, «Перспективный транспортный корабль нового поколения», более известный сначала как «Федерация», а затем — «Орел», по весу «подгоняли» именно под «Ангару».

Учитывая такое количество перспективных проектов, завязанных на «Ангару», конструкторы работают над увеличением ее грузоподъемности. Благодаря тому, что ракета состоит из так называемых универсальных ракетных модулей, на их основе можно создавать разнообразные модификации под конкретные задачи. Кроме того, носитель дополняют разгонными блоками — они начинают работать после вывода полезной нагрузки на опорную орбиту для достижения целевой орбиты. В 2014 году «Ангара» испытывалась с разгонным блоком «Бриз-М», который использовали на «Протоне». В 2021 году испытания нового блока «Персей» закончились частичным успехом. Хотя официально о результатах не сообщалось, известно, что ракета-носитель сработала штатно, а вот «Персей» не смог вывести полезную нагрузку на расчетную орбиту и сгорел вместе с ней над Тихим океаном. Во время сегодняшнего запуска новый разгонный блок «Орион» успешно вывел на орбиту кубсат «Гагаринец» производства частной компании Avant Space.

Так начнет ли «Ангара» новую главу в российской космонавтике? Похоже, это будет сильно зависеть от развития других проектов. Сам по себе новый носитель пригодится только, если будут развиваться проекты орбитальной станции, пилотируемых полетов к ней и освоения Луны. По действующей Федеральной космической программе России на 2016–2025 годы, в 2023 году уже планировался первый старт «Ангары» с Восточного к МКС с пилотируемым кораблем. В 2019 году тогдашний глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин заявлял, что первый полет корабля «Орел» в беспилотном режиме состоится в 2023 году, в пилотируемом — в 2025-м, а стыковка с МКС — в 2026-м. Теперь же разработка аппарата увязывается с орбитальной станцией, а планы на первые полеты смещены на 2028-й. Впрочем, и Российская орбитальная станция существует пока только в виде утвержденного эскизного проекта.