Прощание с «Протоном»: история самой массовой тяжелой ракеты

От УР к «Протону»

Застрять в «Ангаре»: проблемы производства новейших ракет

Что происходит с самым перспективным российским носителем

На самом деле воспринимаемый сейчас как самостоятельная разработка «Протон» был частью большого проекта Опытного конструкторского бюро №52 (ОКБ-52) под руководством Владимира Челомея. В начале шестидесятых годов прошлого века, на самой заре мировой космонавтики, Советскому Союзу требовались ракеты, способные выводить на орбиту большую нагрузку. Военные одновременно с этим требовали баллистическую ракету с возможностью доставки боеголовки мощностью более сотни мегатонн. Над проектами таких ракет, способных удовлетворить как военных, так и гражданскую космонавтику, работали сразу несколько конструкторских бюро, включая КБ Михаила Янгеля и Сергея Королева.

Для решения поставленной задачи ОКБ-52 предложило проект, состоящий из четырех ракет различной грузоподъемности: УР-100 и УР-200 (УР — универсальная ракета) для использования в качестве баллистических ракет, УР-500 для вывода на орбиту космических аппаратов большой массы и УР-700 как возможный вариант носителя для советской лунной миссии. Ракеты были во многом унифицированы между собой, в черновом варианте УР-500 вообще состояла из четырех ракет УР-200, соединенных между собой и третьей ступени, созданной опять-таки из ракеты УР-200. Подобная взаимозаменяемость и унификация должна была облегчить производство и ускорить технологический процесс: создавать одинаковые ступени всегда проще.

Протон

Межконтинентальная баллистическая ракета УР-100

Фото: РИА Новости/Сергей Казак

За двумя зайцами: ракетные проблемы переходного периода

Конкуренция «Протона» и «Ангары» грозит России потерей коммерческой космонавтики

КБ Сергея Королева оказалось быстрее, предложив свою разработку Р-9 в качестве баллистической ракеты и Н-1 в качестве перспективного лунного носителя. По Н-1 почти сразу начались работы — строилась стартовая площадка и сборочные цеха. «Лунная гонка» между СССР и США требовала максимально быстрых решений. Авторитет главного конструктора Сергея Королева был непререкаемым, поэтому подвинуть Н-1 у челомеевской УР-700 не было никаких шансов. Но вскоре Королев умер, и, как мы знаем, Н-1 в итоге так и не полетела — все четыре запуска закончились аварией. Схема советской сверхтяжелой ракеты Н-1 оказалась слишком сложной для того времени, а экономия на создании испытательного стенда не позволила своевременно выявить и решить технические проблемы. История не терпит сослагательного наклонения, но если бы главной лунной ракетой была выбрана УР-700, история советской космонавтики могла бы пойти по-другому.

В итоге Челомею удалось отстоять лишь проект УР-500, кардинально изменившийся к тому времени. Ступени было решено располагать последовательно, друг над другом. В качестве второй ступени использовались модифицированные УР-200. Топливной парой для УР-500 была выбрана комбинация несимметричного диметилгидразина и азотного тетроксида — оба элемента были чрезвычайно токсичными, но обладали нужными характеристиками и высокой по тем временам энергетической эффективностью. Об экологии в тот момент не думали, гораздо важнее было создать ракету вовремя.

Протон

Ракета-носитель УР-500 «Протон» с космическим аппаратом «Фобос-2» в монтажно-испытательном корпусе космодрома Байконур. 7 июля 1988 года

Фото: ТАСС/Альберт Пушкарев

«Энергомаш» прекратил производство двигателей для тяжелых ракет «Протон»

Проектирование и создание УР-500 велось в практически недостижимые по сегодняшним меркам сроки. Ракета была полностью разработана менее чем за три года силами сразу нескольких НИИ. Химкинское КБ энергетического машиностроения под руководством Глушко предоставило двигатели первой ступени РД-253, воронежское КБ химавтоматики разработало двигатели второй и третьей ступени. Всего же над созданием ракеты работали более десяти ведущих организаций, разбросанных по всему Союзу, а общее число смежников исчислялось сотнями. В 1964 году началось создание наземной инфраструктуры на Байконуре, а уже 16 июля 1965 года состоялся первый запуск УР-500 со спутником «Протон-1». У ракеты еще не было устоявшегося имени, а в теле- и радиопередачах ее называли по названию выводимой полезной нагрузки. Так за УР-500 закрепилось название «Протон». Тогда же и началась многолетняя история самой популярной советской тяжелой ракеты «Протон», хотя изначально создатели думали о том, чтобы назвать ее «Атлантом» или «Геркулесом».

История создания

Ракета получила свое название еще в конце 2022 года, и до этого ее именовали как «РН СТК», а именно ракета-носитель сверхтяжолого класса или «Сверхтяжелая ракета-носитель».

Предприятия Роскосмоса, принимающие участие в разработке:

• Головной разработчик сверхтяжелого РН и головной разработчик ракетного комплекса РН – РКК «Энергия».
• Соисполнитель работ по разработке сверхтяжелого носителя, а также его ракетного комплекса – РКЦ «Прогресс» вместе с РКК «Энергия».
• Разработчик третьей ступени – Центр имени Хруничева.
• Разработчик керосиновых двигателей 1 ступени РД-171МВ – НПО «Энергомаш».
• Разработчик водородных двигателей 3 ступени РД-0150 и керосиновых двигателей 2 ступени РД-0124МС – КБХА.
• Разработчик двигателей 2 ступени РД-0124МС – Воронежский механический завод.
• Разработчик системы телеметрии, которая обеспечивает мониторинг показателей пусков – «Холдинг «Российские космические системы».
• Технологическое сопровождение разработки изделия: создание проекта завода сборки центрального блока носителя, разработка директивной технологии производства центрального блока, участие в подготовке предложений по основным применяемым технологиям и в анализе будущей кооперации производства – ФГУП НПО «Техномаш».
• Обеспечение контроля за проектированием РН – ЦНИИмаш.
• Разработчик наземной инфраструктуры – ЦЭНКИ вместе с РКК «Энергия.
• Головной экономический научно-исследовательский институт ракетно-комической промышленности РФ – ФГУП Организация «Агат».
• Создание специализированного программного обеспечения для моделирования огневых испытаний двигателей – НИЦ РКП (научно-испытательный центр ракетно-комической промышленности).
• Создание систем управления – НПО автоматики им. Академика Н.А. Семихатова.
• Отработка проблем аэродинамики, тепла, а также динамики полета РН – ЦАГИ.

Ведомства, не относящиеся к структуре Роскомоса:

• Разработка суперкомпьютера (гибридная кластерная вычислительная система ГКВС-25, имеющая общую производительность в 85 терафлопс) для осуществления виртуального моделирования огневых испытаний двигателей – Российский федеральный ядерный центр.
• Контроль за качеством, ходом выполнения и техническая приемка результатов ОКР «Разработка эскизного проекта космического РК сверхтяжелого класса — Военное представительства Минобороны РФ.

Космический тяжеловоз

Цена свободы: перспективы и возможности космодрома Восточный

Почему новейший космодром России до сих пор почти не используется

Почти сразу началась разработка и новой модификации ракеты «Протон» — «Протон-К». Изначально предполагалось, что она станет использоваться для вывода космических аппаратов на отлетную траекторию к Луне. И уже с 1967 года начались запуски этой ракеты. Увы, но первые старты показали серьезные проблемы лунной программы советской космонавтики. Из 11 стартов только один — «Зонд-7» был признан полностью успешным, неудачи же разделились пополам между ракетой-носителем и лунным кораблем.

Основные проблемы ракеты удалось исправить, и «Протон-К» сразу стал основной советской ракетой для вывода геостационарных спутников и практически всех межпланетных миссий. С помощью этой ракеты были доставлены на Луну луноходы, стартовали автоматические станции к Марсу и Венере. Успешная советская миссия «Вега», предназначенная для изучения Венеры и кометы Галлея, тоже запускалась при помощи «Протона».

Протон

В цехе сборки ракетоносителя «Протон». Машиностроительный завод им. М.В. Хруничева. 1989 год

Фото: РИА Новости/Александр Моклецов

Несмотря на то что «Протон» изначально грузовая ракета, он сильно помог и пилотируемой космонавтике. С его помощью на орбиту были доставлены первые пилотируемые долговременные орбитальные станции серии «Салют». В 1986 году «Протон» вывел первый и последующие модули орбитальной станции «Мир». В 1998–2000 годах «Протон» использовался для вывода на орбиту первого и третьего модулей Международной космической станции «Заря» и «Звезда». Без «Протона» пилотируемой космонавтики в ее нынешнем виде просто бы не было.

Мнимые проблемы: что не так с двигателем «Ангары»

И почему обсуждать проблемы российского носителя пока рано

Именно с помощью «Протона» в России была создана своя глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. К началу двухтысячных годов с «Протоном» были связаны основные надежды российской коммерческой космонавтики. Казалось, что «Протон» будет царствовать в нише вывода спутников связи безраздельно. Низкая цена, достаточно высокая к тому времени надежность и солидный вес выводимой полезной нагрузки делали его практически внеконкурентным вариантом.

Ракета-носитель Енисей: фото, характеристики, видео

«Енисей» — ракета-носитель сверхтяжелого класса российского производства. Первая ракета-носитель была разработана в постсоветский период российской промышленностью. Головная организация-разработчик – РКК «Энергия». Создавалась в рамках федеральной целевой программы под названием «Создание космического ракетного комплекса сверхтяжелого класса на 2020-2030 годы (подготовят весной 2022 года). На проект выделили – 1,5 трлн рублей. Что касается первого запуска, то он запланирован на 2027 год и будет осуществляться с космодрома Восточный.
Основная РК второго этапа Российской лунной программы.

Проблемы с экологией

Но если «Протон» так полезен и нужен, почему началась его замена на «Ангару»? Основных причин тут две — безопасность российской космонавтики и низкая экологичность ракеты. Все площадки для запуска «Протона» находятся на космодроме Байконур в Казахстане, а его диметилгидразиновое топливо стало главным казахским козырем в переговорах с Россией насчет космодрома. В прессе часто появляются ужасные «подробности» о том, как токсичное топливо чуть ли не льется на головы жителям во время очередного старта ракеты.

К реальности это имеет не очень много отношения. Отработавшие корректно ступени падают в степи практически пустыми, после чего их убирает специальная служба. Да, аварии случаются, и тогда действительно происходит заражение местности, но каждый такой случай разбирается отдельно, проводится деактивация, выплачиваются компенсации Казахстану. Тем не менее идея замены «Протона» на «Ангару» и получение независимости в запусках тяжелой ракеты-носителя витает в российской космонавтике уже более четверти века. Процесс перехода оказался значительно более трудным и долгим, чем это представлялось изначально.

Протон

Установка ракеты-носителя «Протон-М». Ракета-носитель «Протон-М» упала 2 июля 2013 года на первой минуте старта

Фото: РИА Новости/Пресс-служба Роскосмоса

Помимо прочего, возросшая аварийность «Протона» в 2010–2015 годах и последующий выход на рынок новых частных конкурентов серьезно пошатнул позиции России на коммерческом рынке запусков. За десять с лишним лет «Протон» практически потерял наработанные годами результаты. Не помогла даже выпущенная в двухтысячных годах новая версия ракеты-носителя «Протон-М». Слишком много разных факторов собралось в одном месте, и под их давлением «Протон» потерял заметную долю коммерческого рынка.

Замена на поле

Почему «Роскосмос» отказывается от «Протона» в пользу «Ангары»

Если же брать в целом за всё время, то статистику запусков «Протона» нельзя назвать совсем плохой. Ракета-носитель имеет более 90% удачных запусков. При этом по части технических параметров «Протон» более удобен и эффективен, чем идущая ему на смену «Ангара», по крайней мере в своей нынешней немодифицированной версии. Однако отсутствие зависимости важнее.

Хронология разработки

Планируемые события

• Весна 2022 года – нужно подготовить технико-экономическое обоснование проекта ракеты-носителя сверхтяжелого класса.
• 2026 – 2026 года – производство и ввод в эксплуатацию инфраструктуры для сверхтяжелой РН и ракеты среднего класса, предназначенной для запусков пилотируемых кораблей с космодрома Восточный.

Стартовая площадка

Стартовый стол построят на космодроме Восточный,придерживаясь принципов, которые были реализованы РН «Энергия» на Байконуре. Он будет представлять собой универсальный комплекс стенд-старт, с которого будут запускаться как РН «Союз-5» среднего класса, так и объединенные в «пакет» блоки ракет, что позволит собирать РН разной грузоподъемности, в том числе и сверхтяжелую ракету.

Под руководством исполнительного директора по обеспечению надежности и качества Роскосмоса А. Лопатина 28 января 2022 года на космодром «Восточный» прибыла рекогносцировочная комиссия по привязке к местности объектов наземной комической инфраструктуры сверхтяжелого ракетного комплекса, транспортно-энегетического модуля для перспективных космических программ и оценки возможности возобновления запусков ракет легкого класса «Старт-1». Пять групп специалистов из состава представителей компаний ракетно-космической сферы отработали предполагаемые места для сооружения объектов наземной инфраструктуры, а также определились с наиболее подходящими местами с учетом мест расположения уже существующих объектов.

При разработке эскизных проектов и формировании Федеральной целевой программы Создание космического ракетного комплекса сверхтяжёлого класса на 2020-2030 годы», формируемом Роскосмосом в строгом соответствии с Указом президента России

На XLIII Королёвских чтениях по космонавтике, которые состоялись 29 января 2022 года, Роскосмос сообщил, что стартовый комплекс для «Енисея» собираются построить в 22 км от г. Циолковский, который находится северо-западнее уже существующего стартового комплекса для ракет «Союз-2».

Технико-экономическое обоснование проекта

Во время разработки эскиза КРК СТК должна быть создана калькуляция сметной стоимости создания КРК СТК и его изделий, в том числе оценки трудоемкости изготовления изделий комплекса, технологическое обеспечение экспериментальную отработку и подготовку производства. При этом обоснование технико-экономических показателей разработки УСК и ТК прописывается в ценах 2022 года и будет соответствовать ГОСТ В 20.39.106-83. В технико-экономическом обосновании на этапе ЭП должны быть определены и обоснованы такие предварительные технико-экономические показатели:

• Стоимость процесса строительства объектов, средств контроля, измерений, регистрации и прочей инфраструктуры, которая обеспечивает осуществление запусков с космодроа, включая вариант размещения производства таких габаритных элементов конструкции РБ РКН СТК и PH СТК на космодроме «Восточный».
• Стоимость разработки УСК и ТК РКН, ТК PH, ТК РБ РКН СТК, ТК МБ, входящих в состав универсального технического комплекса.
• Сложность технического обслуживания РКН на УКС, РКН и ее составных частей на ТК во время эксплуатации.
• Среднегодовая цена эксплуатации УСК и ТК с учетом климатической зоны, в которой находится космодром «Восточный».
• Расходы на монтаж, пуско-наладочные работы, а также испытания оборудования на ТК и УСК.
• Проект калькуляции стоимости ТК и УСК.
• Сравнительные тактико-экономические характеристики КРК СТК по сравнению с создаваемыми зарубежными комплексами такого же типа.