Семейство ракет «Ангара» (русский: Ангара) — семейство ракет-носителей , разрабатываемое Московским государственным космическим научно-производственным центром имени Хруничева . Ракеты-носители должны вывести на низкую околоземную орбиту массу от 3800 кг (8400 фунтов) до 24500 кг (54000 фунтов) и предназначены вместе с вариантами «Союз-2» для замены нескольких существующих ракет-носителей.
После распада Советского Союза некоторые бывшие советские ракеты-носители нуждались в компонентах от компаний, которые сейчас находятся в Украине , таких как Южное конструкторское бюро , производившее «Зенит-2» , и «Южмаш» , производившее «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», чтобы заменить ракеты-носители, строящиеся сейчас за пределами страны, и обеспечить доступ России в космос без Байконура. Было решено, что этот аппарат в идеале должен использовать частично достроенную стартовую площадку «Зенит-2» на российском космодроме Плесецк [4] и иметь возможность запускать военные спутники на геостационарную орбиту , чего «Протон» не мог из-за отсутствия стартовой площадки в Плесецке. Космодром. Несколько компаний подали заявки на новую ракету-носитель, и в 1994 году победителем был выбран разработчик «Протона» Хруничев . Коммерческий успех «Протона» в течение следующих двух десятилетий был бы преимуществом для Хруничева, поскольку проект «Ангара» сразу же столкнулся с трудностями с финансированием со стороны ограниченного в средствах российского правительства. [5]
Первоначальный проект Хруничева предусматривал использование модифицированного РД-170 в качестве двигательной установки первой ступени и второй ступени, работающей на жидком водороде. К 1997 году от второй ступени, работающей на водороде, отказались в пользу керосина, а РД-170 заменили на модульную конструкцию, которая будет оснащаться новым РД-191 , однокамерным двигателем, созданным на основе четырехкамерного двигателя. РД-170. В конце 1997 года Хруничев получил одобрение российского правительства на разработку новой конструкции, которая сможет заменить базирующиеся на МБР «Днепр», «Циклон» и «Рокот» их меньшими вариантами, а также сможет запускать спутники на орбиту. геостационарная орбита из Плесецка с Ангарой А5 класса Протон. [6]
К 2004 году проект «Ангары» оформился и началась разработка пусковых установок. В 2008 году НПО «Энергомаш» , строитель 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 Хруничёву. [8] В следующем году Владимир Нестеров , генеральный директор Хруничева, объявил, что первые летные испытания «Ангары» будут запланированы на 2013 год, [9] а в 2013 году в Плесецк прибыл первый прототип ракеты-носителя «Ангара». [10]
В 2014 году, через 22 года после первоначальной концепции «Ангары», 9 июля 2014 года состоялся первый запуск - суборбитальный испытательный полет «Ангары-1.2ПП» с северного космодрома Плесецк. [11] [12] [13] 23 декабря 2014 года был выполнен первый испытательный полет Ангары А5 с выводом ее на геостационарную орбиту. [14] В июне 2020 года сообщалось, что первая стартовая площадка «Ангара» построена и будет доставлена на космодром «Восточный». [15]
14 декабря 2020 года, через 6 лет после первого испытательного полета, из Плесецка состоялся второй испытательный полет Ангары-А5. [16] По словам главы Роскосмоса Дмитрия Рогозина , говорящего о дальнейших планах после запуска в декабре 2020 года, в 2021 году состоятся еще два запуска «Ангары»: «Ангара-1.2» и «Ангара-А5» с новым ракетой-носителем «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) составляет основу каждой машины «Ангара». В «Ангаре А5» в качестве ускорителей выступают четыре дополнительных УРМ-1. Каждый УРМ-1 приводится в движение одним двигателем НПО Энергомаш РД-191, сжигающим жидкий кислород и РП-1 (керосин). [18]
РД-191 — однокамерный двигатель, созданный на базе четырехкамерного РД-170 , первоначально разработанный для ускорителей ракеты -носителя «Энергия» . Четырехкамерный РД-171 от «Зенита » и двухкамерный РД-180, установленный на Atlas V от ULA , также являются производными от РД-170, как и РД-193 , предложенный в качестве замены НК-33 эпохи 1970-х годов. питание первой ступени корабля «Союз 2.1в» . РД-191 способен дросселировать как минимум до 30%, что позволяет сохранить топливо до отделения ракеты-носителя УРМ-1. [19]
УРМ-1 состоит из бака с жидким кислородом вверху, за которым следует межбаковая конструкция, содержащая оборудование управления полетом и телеметрии, а под ним - бак с керосином. В основании модуля находится двигательный отсек, в котором находится подвесное оборудование двигателя для регулирования тангажа и рыскания автомобиля, а также подруливающие устройства для управления креном. [20]
На второй ступени «Ангары», получившей обозначение УРМ-2, используется один двигатель КБХА РД-0124А, также сжигающий жидкий кислород и керосин. РД-0124А практически идентичен РД-0124, который в настоящее время используется на второй ступени корабля «Союз-2» , получившей обозначение «Блок I». УРМ-2 имеет диаметр 3,6 м (12 футов) для «Ангары А5» и других предлагаемых вариантов. Ангара 1.2 будет [ необходимы разъяснения ] на второй ступени меньшего размера с двигателем РД-0124А, длина которой может составлять 2,66 м (8 футов 9 дюймов) для сохранения унификации с Блоком I [21] или быть увеличена до 2,9 м (9 футов 6 дюймов). для поддержания одинакового диаметра с URM-1. [22] [ нужно обновить ]
«Ангара 1.2» не будет использовать разгонный блок, как и «Ангара А5» при доставке полезной нагрузки на низкие орбиты. [18] Для более высоких энергетических орбит, таких как ГТО , «Ангара А5» будет использовать верхнюю ступень «Бриз-М» (в настоящее время используется для ракеты «Протон-М» ), оснащенную одним двигателем С5.98М, сжигающим N 2 O 4 и НДМГ , или, в конечном итоге, новым криогенный разгонный блок КВТК . На этой ступени будет использоваться РД-0146D с двигателем LH2 / LOX и позволит Ангаре А5 увеличить массу GTO до двух тонн. [18] « Блок Д» рассматривается как разгонный блок при запуске с Восточного, поскольку он позволит избежать токсичного топлива «Бриз-М». [23]
Самая маленькая «Ангара» — «Ангара 1.2», состоящая из одного ядра УРМ-1 и модифицированной второй ступени Блока I. Он имеет стартовую массу 171 тонну и может доставить 3,8 тонны полезной нагрузки на орбиту размером 200 км (120 миль) x 60°. [21] [24] Успешный первый запуск «Ангары 1.2» состоялся 29 апреля 2022 года. [25]
Модифицированная «Ангара 1.2», получившая название «Ангара 1.2ПП» ( «Ангара-1.2 первый полет» , что означает первый полет «Ангары-1.2 »), совершила первый суборбитальный полет «Ангары» 9 июля 2014 года. Этот полет длился 22 минуты и нес на борту имитатор массой 1430 кг (3150 фунтов). ). [26] Ангара 1.2ПП весила 171 000 кг (377 000 фунтов) и состояла из основной ступени УРМ-1 и частично заправленной топливом УРМ-2 диаметром 3,6 м (12 футов), что позволяло каждому из основных компонентов Ангары А5 летать. прошли испытания перед первым запуском этой версии на орбиту , состоявшимся 23 декабря 2014 года. [14]
Второй разработанной «Ангарой» была тяжелая ракета-носитель « Ангара А5» , которая состоит из одной активной зоны УРМ-1 и четырех ускорителей УРМ-1, второй ступени УРМ-2 длиной 3,6 м (12 футов) и разгонного блока, либо Бриз-М или КВТК . [18] При стартовом весе 773 тонны «Ангара А5» имеет полезную нагрузку 24,5 тонны на орбите 200 км (120 миль) x 60°. «Ангара А5» способна доставить на ГТО с «Бриз-М» 5,4 тонны, на ту же орбиту с КВТК — 7,5 тонны. [24]
В «Ангаре А5» четыре УРМ-1, используемые в качестве ускорителей, работают на полной тяге примерно 214 секунд, а затем разделяются. УРМ-1, образующий ядро корабля, при взлете работает на полной тяге, а затем снижается до 30% для экономии топлива. Активная зона снова дросселируется после разделения ускорителей и продолжает гореть еще 110 секунд. [19]
Первый испытательный полет «Ангары А5» состоялся 23 декабря 2014 года. Второй испытательный полет состоялся 14 декабря 2020 года из Плесецка. [27] Третий испытательный полет состоялся 27 декабря 2021 года также из Плесецка. Однако испытания разгонного блока «Персей» провалились, и полезная нагрузка не перешла с НОО на ГСО. [28]
Первоначальные планы предусматривали создание еще меньшей «Ангары 1.1» с использованием Бриз-КМ в качестве второй ступени с грузоподъемностью 2 тонны. Эта версия была отменена, поскольку она относилась к тому же классу 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 дополнительного разгонного блока Бриз-М или водородного двигателя для высокоэнергетических орбит. Ступень с водородным двигателем для этой машины, получившей название RCAF, будет меньше, чем КВТК Ангары А5. Эта машина в настоящее время не планируется к использованию (14,6 тонны на 200 км х 60°, 2,4 тонны на ГТО с «Бриз-М» или 3,6 тонны с водородным разгонным блоком), [24] но может быть разработана в качестве замены «Зенита». [29]
Хруничев предложил «Ангару А5», способную запустить новый пилотируемый космический корабль массой до 18 тонн — «Ангару 5П». Эта версия будет иметь 4 УРМ-1 в качестве ускорителей, окружающих маршевое ядро УРМ-1, но не будет иметь второй ступени, поскольку космический корабль сможет завершить вывод на орбиту со слегка суборбитальной траектории, очень похожей на « Буран» или «Спейс Шаттл» . Преимущество этого подхода заключается в том, что все двигатели можно зажечь и проверить, находясь на земле, что исключает вероятность того, что двигатель не запустится после включения. Двигатели РД-191 также могут работать на пониженной тяге для повышения безопасности. [5] [30]
Хруничев предложил модернизированный вариант «Ангары А5» с новым большим водородным разгонным блоком (УРМ-2В) в качестве замены УРМ-2 и увеличенной тягой двигателей на ступенях УРМ-1. Тяга ускорителей УРМ-1 будет на 10% выше в течение первых 40 секунд, чтобы обеспечить хорошее соотношение тяги и веса даже при замене УРМ-2 на более тяжелый УРМ-2В. Рассматриваются также перекрестные и еще более мощные двигатели РД-195 для УРМ-1. Предполагается, что грузоподъемность A5V на НОО составит около 35-40 тонн в зависимости от окончательной конфигурации. [31]
Существуют предложения по созданию более тяжелой «Ангары А7» массой 1133 тонны, способной вывести 35 тонн на орбиту 200 км (120 миль) x 60° или доставить 12,5 тонны на ГТО с увеличенным КВТК-А7 в качестве второй ступени вместо УРМ-2. [24] В настоящее время нет планов по разработке этого транспортного средства, поскольку для него потребуется более крупный сердечник УРМ-1, чтобы нести больше топлива, и придется дождаться разработки водородного двигателя для КВТК. Для «Ангары А7» также потребуется другая стартовая площадка. [32] [33]
«Ангара-100» была предложением Хруничева в 2005 году построить тяжелую ракету-носитель для проекта НАСА по исследованию космоса . Ракета будет состоять из четырех ускорителей с двигателями РД-170 , основной ступени с двигателями РД-180 и криогенного разгонного блока с модифицированным двигателем "Энергия" РД-0120 - РД-0122. Его грузоподъемность на околоземной орбите составит более 100 тонн. [34]
Совместно с НПО "Молния " Хруничев также предложил многоразовую ракету-носитель УРМ-1 " Байкал" . УРМ-1 будет оснащен крылом, хвостовым оперением , шасси, возвратным двигателем и двигателями ориентации , чтобы позволить ракетному ускорителю вернуться на аэродром после выполнения задания. [35]
Производство универсальных ракетных модулей и разгонных ступеней «Бриз-М» будет осуществляться на дочернем предприятии имени Хруничева « Производственная корпорация «Полет» в Омске . В 2009 году «Полет» инвестировал в производственные линии «Ангары» более 771,4 млн руб. (около 25 млн долларов США). [5] Проектирование и испытания двигателя РД-191 проведено НПО «Энергомаш» , а его серийное производство будет осуществляться на предприятии «Протон-ПМ» в Перми, Россия . [5]
Запуск "Ангары" будет осуществляться преимущественно с космодрома Плесецк . Начиная с 2020 года, с 2014 года [обновлять]планируется запустить его также с космодрома Восточный . [38] Это позволило бы постепенно отказаться от ракеты «Протон», эксплуатация которой на космодроме Байконур в Казахстане вызвала возражения из-за использования в ней больших количеств высокотоксичного НДМГ и N 2 O 4 и проблем с надежностью. [39] [ нужно обновить ]
Южнокорейская ракета-носитель «Наро-1» использовала первую ступень, созданную на базе УРМ-1 «Ангары» (оснащенную версией двигателя РД-191 с меньшей тягой под названием РД-151 ). Свой первый полет аппарат совершил 25 августа 2009 года. Полет не увенчался успехом, но первая ступень сработала как положено. Второй запуск 10 июня 2010 года закончился неудачей: контакт с ракетой был потерян через 136 секунд после запуска. Объединенный совет по рассмотрению сбоев не смог прийти к единому мнению о причине сбоя. [63] Третий полет 30 января 2013 года успешно достиг орбиты.