Семейство ракет «Ангара» (рус.: Ангара) — семейство ракет-носителей, разрабатываемых московским Государственным космическим научно-производственным центром имени М. В. Хруничева . Ракеты-носители предназначены для вывода на низкую околоземную орбиту от 3800 кг (8400 фунтов) до 24 500 кг (54 000 фунтов) и предназначены, наряду с вариантами «Союз-2» , для замены нескольких существующих ракет-носителей.
После распада Советского Союза некоторые бывшие советские ракеты-носители требовали комплектующих от компаний, которые сейчас находятся на Украине , таких как КБ «Южное» , которое производило «Зенит-2» , и «Южмаш» , который производил «Днепр» и «Циклон» . [2] Кроме того, главный космодром Советского Союза, космодром Байконур , находился в Казахстане , и Россия столкнулась с трудностями в переговорах по его использованию. [3] Это привело к решению в 1992 году разработать новую полностью российскую ракету-носитель под названием «Ангара» для замены ракет-носителей, которые теперь строятся за пределами страны, и обеспечить доступ России в космос без Байконура. Было решено, что эта ракета должна в идеале использовать частично достроенную стартовую площадку «Зенит-2» на российском космодроме Плесецк , [4] и иметь возможность запускать военные спутники на геосинхронную орбиту , чего «Протон» не мог из-за отсутствия стартовой площадки на космодроме Плесецк. Несколько компаний подали заявки на новую ракету-носитель, и в 1994 году победителем был выбран Хруничев , разработчик Протона. Коммерческий успех Протона в течение следующих двух десятилетий был преимуществом для Хруничева, поскольку проект Ангара сразу же столкнулся с трудностями финансирования со стороны испытывающего нехватку денег российского правительства. [5]
Первоначальный проект Хруничева предусматривал использование модифицированного РД-170 для первой ступени и работающей на жидком водороде второй ступени. К 1997 году водородная вторая ступень была заменена на керосин, а РД-170 был заменен модульной конструкцией, которая должна была работать на новом РД-191 , однокамерном двигателе, разработанном на основе четырехкамерного РД-170. В конце 1997 года Хруничев получил одобрение от российского правительства на продолжение работы над новым проектом, который мог бы заменить базирующиеся на МБР «Днепр», «Циклон» и «Рокот» на их меньшие варианты, а также мог бы запускать спутники на геостационарную орбиту с Плесецка с помощью «Ангары А5» класса «Протон». [6]
К 2004 году проект «Ангары» был окончательно сформирован, и проект продолжился разработкой ракет-носителей. В 2008 году НПО «Энергомаш» , производитель РД-191 , сообщило, что двигатель завершил разработку и огневые испытания и готов к изготовлению и поставке, [7] а в январе 2009 года первая завершенная первая ступень «Ангары» была доставлена в Хруничев. [8] В следующем году Владимир Нестеров , генеральный директор Хруничева, объявил, что первое летное испытание «Ангары» будет запланировано на 2013 год, [9] и в 2013 году первый прототип ракеты-носителя «Ангара» прибыл в Плесецк. [10]
В 2014 году, спустя 22 года после первоначальной концепции «Ангары», первый запуск состоялся 9 июля 2014 года, это был суборбитальный испытательный полет «Ангары 1.2ПП» с северного космодрома Плесецк. [11] [12] [13] 23 декабря 2014 года был выполнен первый испытательный полет «Ангары А5», в ходе которого она была выведена на геостационарную орбиту. [14] В июне 2020 года сообщалось, что первая стартовая площадка «Ангары» была завершена и будет доставлена на космодром Восточный. [15]
14 декабря 2020 года, спустя 6 лет после первого испытательного полета, состоялся второй испытательный полет «Ангары-А5» с космодрома Плесецк. [16] По словам главы Роскосмоса Дмитрия Рогозина, рассказывающего о планах на будущее после запуска в декабре 2020 года, в 2021 году состоятся еще два запуска «Ангары»: «Ангара-1.2» и «Ангара-А5» с новым ускорителем «Персей». [17] Только запуск «Ангары-А5» с разгонным блоком «Персей» состоялся в 2021 году. Первый полет «Ангары-1.2» состоялся 29 апреля 2022 года.
Универсальный ракетный модуль (УРМ-1) является ядром каждой ракеты «Ангара». В «Ангаре А5» четыре дополнительных УРМ-1 действуют как ускорители. Каждый УРМ-1 приводится в действие одним двигателем РД-191 НПО «Энергомаш», работающим на жидком кислороде и РП-1 (керосине). [18]
РД-191 — однокамерный двигатель, созданный на основе четырёхкамерного РД-170 , изначально разработанного для ускорителей ракеты -носителя «Энергия» . Четырехкамерный РД-171 « Зенита » и двухкамерный РД-180, установленный на Atlas V компании ULA, также являются производными от РД-170, как и РД-193, предложенный в качестве замены НК-33 1970-х годов, установленного на первой ступени « Союза 2.1в» . РД-191 способен снижать обороты не менее чем до 30%, что позволяет основным ступеням УРМ-1 экономить топливо до отделения ускорителя УРМ-1. [19]
URM-1 состоит из бака с жидким кислородом наверху, за которым следует межбаковая структура, содержащая оборудование управления полетом и телеметрии, с баком с керосином под ним. В основании модуля находится двигательный отсек, содержащий оборудование для подвески двигателя для тангажа и рыскания транспортного средства и двигатели для управления креном. [20]
Вторая ступень Ангары, обозначенная как УРМ-2, использует один двигатель КБХА РД-0124А, также сжигающий жидкий кислород и керосин. РД-0124А почти идентичен РД-0124, который в настоящее время установлен на второй ступени Союз-2 , обозначенной как Блок I. УРМ-2 имеет диаметр 3,6 м (12 футов) для Ангары А5 и других предлагаемых вариантов. Ангара 1.2 будет [ требуется уточнение ] летать на меньшей второй ступени с двигателем РД-0124А, которая может быть 2,66 м (8 футов 9 дюймов) для поддержания общности с Блоком I [21] или расширенной до 2,9 м (9 футов 6 дюймов) для поддержания постоянного диаметра с УРМ-1. [22] [ требуется обновление ]
Ангара 1.2 не будет использовать верхнюю ступень, как и Ангара А5 при доставке полезных грузов на низкие орбиты. [18] Для более высоких энергетических орбит, таких как ГПО, Ангара А5 будет использовать верхнюю ступень Бриз-М (в настоящее время используется для ракеты Протон-М), работающую на одном С5.98М, сжигающем N2O4 и НДМГ , или в конечном итоге новую криогенную верхнюю ступень , КВТК . Эта ступень будет использовать РД-0146Д, работающий на LH2 / LOX , и позволит Ангаре А5 выводить на ГПО до двух тонн больше массы. [18] Блок Д рассматривается как верхняя ступень при запуске с Восточного, поскольку он позволит избежать токсичного топлива Бриз-М. [23]
Самая маленькая «Ангара» — «Ангара 1.2», которая состоит из одного ядра УРМ-1 и модифицированной второй ступени Block I. Она имеет стартовую массу 171 тонну и может доставлять 3,8 тонны полезной нагрузки на орбиту 200 км (120 миль) x 60°. [21] [24] Успешный первый запуск «Ангары 1.2» состоялся 29 апреля 2022 года. [25]
Модифицированная Ангара 1.2, названная Ангара 1.2ПП ( Ангара-1.2 первый полет ) , совершила первый суборбитальный полет Ангары 9 июля 2014 года. Этот полет длился 22 минуты и нес имитатор массы весом 1430 кг (3150 фунтов). [26] Ангара 1.2ПП весила 171 000 кг (377 000 фунтов) и состояла из основной ступени УРМ-1 и частично заправленного УРМ-2 диаметром 3,6 м (12 футов), что позволило провести летные испытания каждого из основных компонентов Ангары А5 перед первым орбитальным запуском этой версии , который состоялся 23 декабря 2014 года. [14]
Вторая разработанная «Ангара» была тяжелой ракетой-носителем , « Ангара А5» , которая состоит из одного ядра УРМ-1 и четырех ускорителей УРМ-1, второй ступени УРМ-2 длиной 3,6 м (12 футов) и верхней ступени, либо «Бриз -М» , либо КВТК . [18] При весе 773 тонны на старте, «Ангара А5» имеет грузоподъемность 24,5 тонны на орбиту 200 км (120 миль) x 60°. «Ангара А5» способна доставить 5,4 тонны на ГПО с «Бриз-М» или 7,5 тонны на ту же орбиту с «КВТК». [24]
В Ангаре А5 четыре УРМ-1, используемые в качестве ускорителей, работают на полной тяге примерно 214 секунд, затем разделяются. УРМ-1, образующий ядро корабля, работает на полной тяге для взлета, затем дросселируется до 30% для экономии топлива. Ядро снова дросселируется после разделения ускорителей и продолжает гореть еще 110 секунд. [19]
Первый испытательный полет Ангары А5 был запущен 23 декабря 2014 года. Второй испытательный полет был запущен 14 декабря 2020 года с Плесецка. [27] Третий испытательный полет был запущен 27 декабря 2021 года, также с Плесецка. Однако испытание верхней ступени Персей не удалось, и полезная нагрузка не переместилась с низкой околоземной орбиты на геостационарную. [28]
Первоначальные планы предусматривали создание еще меньшей Ангары 1.1 с использованием Бриз-КМ в качестве второй ступени и грузоподъемностью 2 тонны. Эта версия была отменена, поскольку она попадала в тот же класс полезной нагрузки, что и Союз 2.1в , дебютный полет которого состоялся в 2013 году. [21]
Ангара А3 будет состоять из одного ядра УРМ-1, двух ускорителей УРМ-1, 3,6-метрового УРМ-2 и опционального верхнего блока Бриз-М или водородного двигателя для орбит с высокой энергией. Верхний блок с водородным двигателем для этого транспортного средства, называемый RCAF, будет меньше, чем KVTK Ангары А5. Этот транспортный корабль не имеет текущих планов использования (14,6 тонны на 200 км x 60°, 2,4 тонны на ГПО с Бриз-М или 3,6 тонны с верхним блоком на водороде), [24] но может быть разработан в качестве замены для Зенита. [29]
_09.JPG/1280px-Patriot_Park_in_Kubinka_(2015-06-19)_09.JPG)
Хруничев предложил Ангару А5, способную запускать новый пилотируемый космический корабль весом до 18 тонн: Ангара 5П. Эта версия будет иметь 4 УРМ-1 в качестве ускорителей, окружающих маршевый сердечник УРМ-1, но не будет иметь второй ступени, полагаясь на то, что космический корабль завершит орбитальный вывод с немного суборбитальной траектории, как у Буран или Спейс Шаттл . Это имеет преимущество в том, что позволяет зажигать и проверять все двигатели на земле, что исключает возможность отказа двигателя после разделения. Двигатели РД-191 также могут работать на пониженной тяге для повышения безопасности. [5] [30]
Хруничев предложил модернизированный вариант Ангары А5 с новой большой верхней ступенью на основе водорода (УРМ-2В) в качестве замены УРМ-2 и модернизированной тягой двигателей на ступенях УРМ-1. Тяга ускорителей УРМ-1 будет на 10% выше в течение первых 40 секунд, что позволит обеспечить хорошее соотношение тяги и веса даже при замене УРМ-2 на более тяжелый УРМ-2В. Также рассматриваются двигатели Cross feed и еще более мощные двигатели РД-195 для УРМ-1. Предполагается, что грузоподъемность А5В составит около 35-40 тонн на низкой околоземной орбите в зависимости от окончательной конфигурации. [31]
Существуют предложения по более тяжелой Ангаре А7, весом 1133 тонны и способной выводить 35 тонн на орбиту 200 км (120 миль) x 60° или доставлять 12,5 тонн на ГПО с увеличенной КВТК-А7 в качестве второй ступени вместо УРМ-2. [24] В настоящее время нет планов по разработке этого транспортного средства, поскольку для этого потребуется более крупный сердечник УРМ-1 для перевозки большего количества топлива и придется ждать разработки водородного двигателя для КВТК. Ангаре А7 также потребуется другая стартовая площадка. [32] [33]
Ангара-100 была предложением Хруничева 2005 года по созданию ракеты-носителя большой грузоподъемности для NASA's Vision for Space Exploration . Ракета будет состоять из четырех ускорителей с двигателями РД-170 , основной ступени с двигателем РД-180 и криогенной верхней ступени с модифицированным двигателем РД-0120 компании «Энергия» — РД-0122. Ее полезная нагрузка на НОО будет превышать 100 тонн. [34]
Совместно с НПО «Молния » Хруничев также предложил многоразовый ускоритель УРМ-1 под названием «Байкал» . УРМ-1 будет оснащен крылом, хвостовым оперением , шасси, двигателем возврата и двигателями ориентации , чтобы ракетный ускоритель мог вернуться на аэродром после завершения своей миссии. [35]
Производство универсальных ракетных модулей и верхних ступеней «Бриз-М» будет осуществляться на дочернем предприятии ГК «Хруничев» — ПО «Полет» в Омске . В 2009 году «Полет» инвестировал более 771,4 млн руб. (около 25 млн долл. США) в производственные линии «Ангары». [5] Проектирование и испытания двигателя РД-191 осуществлялись НПО «Энергомаш» , а его серийное производство будет осуществляться на предприятии «Протон-ПМ» в Перми, Россия . [5]
«Ангара» будет в первую очередь запускаться с космодрома Плесецк . Начиная с 2020 года, по состоянию на 2014 год [обновлять], планировалось также запускать ее с космодрома Восточный . [38] Это позволило бы отказаться от «Протона», ракеты, эксплуатация которой на космодроме Байконур в Казахстане вызывала возражения из-за использования ею большого количества высокотоксичных НДМГ и N 2 O 4 и проблем с надежностью. [39] [ требуется обновление ]
Южнокорейская ракета-носитель Naro-1 использовала первую ступень, созданную на основе УРМ-1 «Ангары» (оснащенную версией двигателя РД-191 с меньшей тягой, называемой РД-151 ). Ракета совершила свой первый полет 25 августа 2009 года. Полет не был успешным, но первая ступень отработала, как и ожидалось. Второй запуск 10 июня 2010 года закончился неудачей, когда контакт с ракетой был потерян через 136 секунд после запуска. Совместный совет по рассмотрению отказов не смог прийти к консенсусу относительно причины отказа. [64] Третий полет 30 января 2013 года успешно достиг орбиты.
