Россия возобновила испытательные полеты «Ангары»
Дата публикации: 15 декабря 2020 года в 09:04.
Категория: Экономика.
Запуск в понедельник является третьим полетом ракеты «Ангара», и вторым испытание самой тяжелой конфигурации «Ангара-5». Это первый полет этого типа с декабря 2014 года. Миссия, которая продолжает работу по сертификации «Ангары» для запусков в интересах национальной безопасности, ранее была отложена на несколько лет из-за проблем с производством и контролем качества.
Отчасти из-за неопределенности графика запуск не имел функциональной полезной нагрузки. Вместо этого, как и при предыдущем испытательном запуске, на нем был установлен массовый симулятор, известный как IPM: макет, имитирующий вес типичного спутника. С учетом того, что запуск будет нацелен на окологеостационарную орбиту, он, вероятно, имитирует массу спутника связи.
Предыдущие задержки добавили дополнительный импульс для выполнения запуска в декабре, поскольку некоторые компоненты ракеты приближались к максимальной сертифицированной дате годности. Если бы запуск не состоялся к концу года — дате истечения срока гарантии на некоторые детали — более длительная задержка возникла бы из-за необходимости повторной сертификации, ремонта или замены компонентов с истекшим сроком годности.
«Ангара» — это семейство ракет, разработанное Государственным научно-производственным центром имени Хруничева на базе Универсального ракетного модуля (УРМ). УРМ-1 является обычным ускорителем, используемым во всем семействе ракет. Используется в качестве первой центральной ступени всех конфигураций «Ангары», а дополнительные блоки служат в качестве боковых ускорителей на более крупных версиях ракеты. Точно так же УРМ-2 была разработан как обычная вторая ступень для этого семейства, хотя она не используется на самой маленькой версии ракеты, «Ангара-1».
Рендер. Angara A5 совершает второй полет
Первоначальные планы семейства Ангара предполагали множество различных модификаций, от самой маленькой «Ангары-1» с одним УРМ-1, с разгонным блоком либо «Бриз-КМ», либо модифицированным разгонным блоком от РН «Союз» — «Блок-И», до более крупной «Ангары-3» и «Ангары-5» — версий с двумя и четырьмя боковыми ускорителями соответственно, второй ступенью УРМ-2 и опциональными дополнительными разгонными блоками. Еще одна модернизация, «Ангара-7», также была предложена с шестью боковыми ускорителями, сгруппированными вокруг ее центральной ступени. На практике разработаны только «Ангара-1.2» — вариант «Ангары-1» с разгонным блоком «Блок И» — и «Ангара 5».
Россия разработала «Ангару» в качестве замены нескольким ракетам, которые в настоящее время находятся на вооружении или недавно сняты с вооружения. Главным из них являются ракета «Протон», спроектированная в 1960-х годах, которая до сих пор используются для доставки самых тяжелых спутников России в космос и обеспечения доступа к геостационарной орбите. Возраст «Протона», проблемы с надежностью в последние годы и экологические проблемы из-за использования в нем большого количества токсичных компонентов топлива привели к тому, что к концу текущего десятилетия этот опытный «рабочий конь» будет отправлен на пенсию. Поскольку стартовые площадки «Ангары» расположены на космодромах Плесецк и Восточный, вывод «Протона» на пенсию также снизит зависимость России от исторического космодрома Байконур, который она арендует у Казахстана.
Первый полет «Ангары» состоялся в июле 2014 г., когда в ходе суборбитального полета использовалась единственная конфигурация «Ангара-1.2ПП» для летных испытаний ступеней УРМ-1 и УРМ-2. Пять месяцев спустя, в декабре того же года, более тяжелая «Ангара-5» совершила первый орбитальный запуск с использованием имитатора массы. Хотя это были первые испытательные пуски «Ангары», три модифицированных ускорителя УРМ-1 уже летали до этого в составе ракеты «Наро-1». «Наро-1» был результатом сотрудничества между Россией и Южной Кореей, последняя из которых разработала небольшую верхнюю разгонную ступень на твердом топливе и проводила запуски из своего космического центра Наро.
Версии ракеты-носителя, использованные на запусках «Наро», имели двигатели пониженной мощности РД-151 вместо РД-191, которые были разработаны для «Ангары», однако они получили ценные данные до того, как сама «Ангара» дебютировала. Первый и второй пуски «Наро-1» провалились. В первом полете обтекатель полезной нагрузки ракеты не отделился, как планировалось. Причина второй аварии, в результате которой ракета распалась всего через две минуты полета, оспаривалась корейскими инженерами, утверждающими, что УРМ-1 вышел из строя, а российские инженеры обвиняли корейскую разгонную ступень. «Наро-1» успешно выполнил свой третий и последний полет в 2013 году, после чего программа была завершена.
Если не считать этих доработок, УРМ-1 обычно оснащается главным двигателем РД-191М. Это однокамерный двигатель, созданный на основе силовых установок серии РД-170, которые впервые были разработаны для ракет семейства «Зенит» и «Энергия». При этом используется топливо РГ-1 — керосин ракетного качества, окисляемый жидким кислородом. УРМ-2 сжигает это же топливо в своем двигателе РД-0124А. Он построен на хорошо зарекомендовавшем себя РД-0124, который в течение последних полутора десятилетий устанавливается на третью ступень ракеты «Союз-2-1б» и вторую ступень ракет «Союз-2-1в», с небольшими изменениями, позволяющими использовать УРМ- 2 для больше времени горения.
Хотя «Ангара-5» может летать только с этими ступенями, что позволяет ей доставлять тяжелые грузы на низкую околоземную орбиту, в большинстве миссий будет использоваться дополнительная разгонная ступень для выхода на более высокие орбиты. Могут использоваться разгонные блоки «Бриз-М» и «Блок ДМ-03», уже летавшие на ракете «Протон». Для этой версии ракеты также был предложен новый разгонный блок на криогенном топливе — КВТК.
При запуске в понедельник использовался разгонный блок Хруничева «Бриз-М». «Бриз-М» впервые был запущен в 1999 году и в настоящее время также используется в качестве четвертой ступени на большинстве запусков «Протона». Он использует топливную пару — несимметричный диметилгидразин и тетроксид диазота. «Бриз-М» оснащается двигателем С5.98M с четырьмя небольшими двигателями управления, обеспечивающими контроль крена. «Бриз-М» состоял из центрального двигательного модуля, окруженного дополнительным топливным баком в форме тора, который можно сбрасывать после израсходования топлива. Бриз-М был разработан для многократного перезапуска в полете с паузами в течение продолжительных периодов времени, что позволяет выполнять сложные задачи выведения.
Запуск состоялся с космодрома Плесецк на северо-западе России. Это главный военный космодром России, хотя иногда на нем проводятся запуски гражданских спутников. Высокая широта места означает, что способность «Бриз-М» выполнять сложные миссии в полной мере используется для доставки полезной нагрузки на почти геостационарную орбиту высоко над земным экватором.
Стартовая площадка «Ангара» на участке 35/1 космодрома Плесецк начала строиться в 1986 году для поддержки военных запусков ракеты «Зенит- 2». Строительство было остановлено в начале 1990-х годов, когда «Зенит» потерял актуальность после распада Советского Союза, и часть оборудования площадки позже использовалась Sea Launch для оснащения плавучей стартовой платформы Odyssey для коммерческих миссий «Зенит».
«Ангара» совершает первый полет в конфигурации А5 и второй полет в 2014 году. Фото Минобороны России.
После того, как «Зона 35» оставалась заброшенной в течение нескольких лет, она была выбрана в качестве первой стартовой площадки для «Ангары», и начались работы по реконструкции. Она может поддерживать конфигурации как «Ангара-1», так и «Ангара-5», при этом первый запуск с комплекса был первым полетом «Ангары» в 2014 году. Как и большинство российских стартовых площадок, ракеты собираются горизонтально в соседнем здании — МИК — перед тем, как их переместить по рельсам к стартовой площадке, где они поднимаются в вертикальное положение.
Первоначально вывезенная в ноябре для попытки запуска, «Ангара» была возвращена в сборочный корпус для решения проблем, которые помешали совершить попытку запуска. Ракета впоследствии осталась в ангаре, чтобы переждать запуск «Союза» с близлежащей «Зоны 43», который состоялся 3 декабря. После этого «Ангара» была доставлена в район заправки разгонного блока «Бриз-М» 7 декабря, а 9 декабря выкатилась на стартовую площадку.
После взлета «Ангара» полетела на восток от Плесецка. Примерно через 47 секунд после начала миссии его основной ускоритель УРМ-1 снизил скорость двигателя РД-191М, чтобы ограничить ускорение и сэкономить топливо для более длительной работы, чем четырех навесных ускорителей. Эти боковые ускорители продолжали работать на полной тяге примерно до отместки в 3 минуты 34-секунды, после чего они отключились и разъединились. При повторном дросселировании центральная ступень горела еще 111 секунд до собственного отключения и отделения. После разделения ступеней двигатель РД-0124А второй ступени УРМ-2 включился, проработав чуть более семи минут. Обтекатель полезной нагрузки «Ангары» отделился в начале работы второй ступени.
После того, как вторая ступень завершила свою работу, «Бриз-М» отделился, чтобы продолжить миссию и доставить макет полезной нагрузки на орбиту которая, как ожидается, станет почти геостационарной. Хотя график этой миссии или параметры целевой орбиты не разглашаются, он, вероятно, будет аналогичен предыдущему запуску «Ангара-5», в котором массовый макет был размещен чуть выше геостационарного пояса. Во время этой миссии «Бриз-М» произвел четыре включения в течение нескольких часов, отделив свой вспомогательный топливный бак во время одной из длительных пауз между включениями. В таком профиле миссии запуск будет завершен — поскольку массовый тренажер не отделяется от верхней ступени — примерно через девять часов после старта.
Запуск в понедельник был предпоследней миссией России в 2020 году, запуск корабля «Союз» с космодрома Восточный в пятницу, как ожидается, завершит год. Ожидается, что испытания «Ангары» продолжатся в следующем году, а следующий запуск «Ангары-5» ориентировочно намечен на июнь. Ожидается, что на нем будет установлен еще один массовый макет, на этот раз с разгонным блоком «Блок ДМ-03» вместо «Бриз-М». К концу 2021 года также ожидается первый коммерческий запуск меньшей ракеты-носителя «Ангара-1.2» с южнокорейским спутником Arirang 6 на борту.