.. / Главная страница / Проекты

Новый этап освоения космоса

Журнал "Воздух!" №5, май 2001

Обычно, слово "освоение космоса" ассоциируются с огромными космодромами, работой многот ы с я ч н ы х коллективов и - многомиллионными затратами. Однако в послед нее время многое говорит о том, что в будущем этот образ может существенно измениться: к запуску аппарата в космическое пространство будут относиться приблизительно так же, как ныне - к полёту дальнемагистрального самолёта. 

Предпосылки подобных изменений накапливались постепенно на протяжении последних 10-15 лет. Наиболее важной из них является колоссальный прогресс в области электроники, позволяющий ныне изготавливать такую лёгкую и компактную аппаратуру, которая была просто непредставимо в 60-е и 70-е годы - золотую эпоху космических полётов. Кроме того, новая аппаратура оказывается сравнительно дешёвой, так что её могут заказать даже небольшие и небогатые организации. 

Однако прогресс в электронике пока никак не отразился на рынке космических услуг. Запуск аппаратуры в космос попрежнему осуществляется крупными ракетами-носителями. При этом цена одного килограмма полезной нагрузки оказывается довольно высокой, но главное - сильно затрудняется вывод нагрузки малой массы. В этом случае доставка аппаратуры в космос возможна только в составе коммерческой нагрузки на большой космической платформе. Помимо затруднений вследствие паразитных взаимных наводок аппаратуры, подобная схема неудобна по причине низкой оперативности: необходимо договариваться о размещении аппаратуры на выводимой платформе задолго до предполагаемого запуска.

Кроме того, во многих случаях отсутствует необходимость длительного полёта по околоземной орбите - достаточно полёта по баллистической траектории. В последние годы всё чаще возникают задачи кратковременного подъёма аппаратуры на высоты 100-400 км с целью обеспечения экстренной связи либо быстрого получения фотоснимков земной поверхности - например, при крупных авариях и катастрофах. 

Всё это привело к тому, что ныне во многих странах мира ведётся работа по созданию простых, безопасных и дешёвых систем, способных выводить небольшую полезную нагрузку (до 20 кг) в космос на высокую баллистическую траекторию или даже на низкую орбиту. Работа стимулируется рядом негосударственных фондов и ведётся частными фирмами, однако, по некоторым косвенным данным видно, что эти фирмы в ряде случаев курируются крупными аэрокосмическими корпорациями, боящимися упустить многообещающий сегмент рынка.

В большинстве проектов используются сравнительно простые и дешёвые ракеты на твёрдом топливе или с гибридным двигателем, при этом в подавляющем большинстве случаев предполагается осуществлять их запуск с аэростата. 

Выбор аэростатной схемы старта ракеты является неслучайным. Поскольку основная масса воздуха сосредоточена в нижнем слое атмосферы (так, слой до 10 км содержит 75% его массы), то подъём точки старта на 10 - 20 км над землёй позволяет значительно сократить аэродинамические потери. Особенно это актуально для простых твердотопливных ракет, у которых время работы двигателя составляет несколько секунд, в результате при старте с земли нижние слои атмосферы приходится проходить с большой скоростью и, соответственно, с высокими потерями. 

При жёстких ограничениях на стартовую массу ракет, изготавливаемых на небольших предприятиях, экономия от высотного старта получается весьма существенной. 

Интерес к новому направлению в исследованиях космоса существует и в нашей стране, являющейся одной из ведущих космических держав. Проект комплекса, осуществляющего полёт ракеты по баллистической траектории, разработан Русским Воздухоплавательным обществом. При этом планируется в полной мере использовать преимущества аэростатного старта. 

В отличие от зарубежных проектов в данной разработке предполагается использование не газового, а теплового аэростата, обеспечивающего воздушный старт ракеты массой 200 - 300 кг с высоты 10-15 км. При этом легко решается задача возвращения аэростата на землю, значительно упрощается его хранение и эксплуатация, повышается безопасность. Опять таки в отличие от зарубежных аналогов аэростат предполагается пилотируемым, что повысит надёжность работы системы и позволит после 1 старта обеспечил» высокую точность и безопасность приземления. Экипаж состоит из пилота и оператора пусковой установки. 

Общая схема запуска предполагается следующей. Тепловой аэростат с ракетой и оборудованием доставляется в заданную точку автомобильным, железнодорожным либо воздушным транспортом. Там присоединяется корзина и пусковое устройство, производится наддув оболочки воздухом и его нагрев. После нагрева воздуха комплекс осуществляет старт и подъём с тем, чтобы за последующие 1-1,5 часа достигнуть границы тропосферы и стратосферы ' (10 - 12 км). На этой высоте выполняется последняя проверка систем комплекса и затем - пуск ракеты. Облегчённый аэростат вначале получает значительную всплывную силу, однако пилот уменьшает нагрев воздуха, в результате чего подъём сменяется плавным спуском, который длится несколько часов. 

Головная часть ракеты после совершения запланированного полёта опускается на парашюте, также на парашюте опускается и стартовая ступень. Подобная схема позволяет исключить опасность для людей и наземных построек, обойтись без зон отчуждения и значительно упростить организационную сторону запуска. 

Технически данный проект довольно легко осуществим. На сегодняшний день максимальная высота подъёма спортивного теплового аэростата класса АХ-12 объёмом 9000 - 12000 м3 составляет 16,8 км, а аэростата класса АХ-12 объёмом 22000м3- 19,8км.

В качестве аэростатного носителя предполагается использование спортивного аэростата типа N-850 объёмом около 25000 куб. м., способного доставить ракету в пусковом контейнере на высоту 10 - 15 км.

Ракетоноситель для баллистического полёта может быть создано на базе серийной ракеты военного или гражданского назначения. На сегодняшний день наиболее подходящими для достижения поставленной задачи являются изделия тульского КБ приборостроения и вышедших из него негосударственных предприятий.

Увеличение высоты подъёма за счёт аэростатного старта составляет около 100%. В качестве примера можно привести расчёты для высоты подъёма двухступенчатой метеорологической ракеты нового поколения ДУ95Я6, спроектированной на том же предприятии: 
для старта с поверхности земли -102 км;
для старта с высоты 10 км - 210 км.

Расчёты высоты сделаны для случая, когда стрельба ведётся под углом 80° к горизонту.

Оптимальным вариантом для воздушного старта представляется геофизическая ракета ДУ14Ф6 стартовой массой 70 кг, способная достичь высоты 180 км при старте с земли. Её высокие баллистические характеристики дают возможность дальнейшего использование данной ракеты и создания на пользование данной ракеты и создания на её базе серийного изделия. Ракета снабжена раскрывающимся в полете оперением, что даёт возможность запускать её из компактного ИД и лёгкого пускового контейнера. 

В дальнейшем возможно создание полноценной системы для вывода лёгких (до 20 кг) спутников на низкие околоземные орбиты. Выбранные технические решения позволяют ожидать высокую экономическую эффективность от данного комплекса. || Юрий Щербаков