Возвести в ступень: новый аппарат выведет спутники на высокую орбиту
Российские ученые разрабатывают первый отечественный разгонный блок для сверхлегких космических ракет. Он поможет вывести аппараты на более высокую орбиту, чем та, до которой долетает основная ракета-носитель. По замыслу авторов применение блока позволит ускорить и упростить запуск спутников, в том числе для связи и навигации. Разработка может особенно заинтересовать частные компании, которым порой приходится тратить огромные деньги на пуски или годами ждать нужную ракету. Блок позволит вывести до 150 кг грузов на различные высоты — от 500 км от Земли до транслунной траектории.
Поймать попутку
Бывает так, что государству, научной организации или частной компании нужно доставить небольшой спутник на редко используемую орбиту, куда основная ракета не летит. Для этого в составе ракет применяют так называемые разгонные блоки — они могут транспортировать аппарат на некоторое расстояние уже в космосе. Это позволяет значительно экономить финансы при запуске спутников.
Сотрудники научно-производственного предприятия «ИнтерПолярис» в Воронеже спроектировали первый в России унифицированный разгонный блок для ракет разных классов. Сокращенно его назвали «БОРИС», что расшифровывается как блок орбитального размещения искусственных спутников. Его можно применять в качестве третьей ступени для ракет сверхлегкого класса или полезной нагрузки для тяжелых и сверхтяжелых носителей. Работает это так: ракета выходит на так называемую опорную орбиту, например на высоту около 500 км, а с нее блок уже направляется к целевой, еще более высокой орбите.
Собственная стартовая масса разгонного блока составляет 250 кг. Он способен нести до 150 кг грузов и доставить их на орбиту высотой 800 км. Однако эти параметры могут варьироваться в зависимости друг от друга. Например, 130 кг «БОРИС» способен вывести на высоту 1,5 тыс. км.
— Инновационность разрабатываемого разгонного блока заключается в так называемой платформенной конфигурации, которая обеспечивает маневрирование в широком диапазоне высот целевых орбит, — рассказала ведущий научный сотрудник НПП «ИнтерПолярис» Татьяна Башарина. — В разгонном блоке постоянные составляющие платформы — система управления и двигательная установка. Последняя представляет собой наиболее наукоемкий и дорогостоящий агрегат. Она работает на экологически чистых компонентах топлива — этиловом спирте и кислороде. В качестве переменной составляющей, адаптированной к выполняемой космической миссии, выступают система хранения и подачи компонентов топлива и каркас блока.
Такой подход, по словам разработчиков, позволяет создать универсальный разгонный блок для всех классов ракет и видов грузов.
Сейчас инженеры провели исследовательские и огневые испытания опытного образца маршевого жидкостного ракетного двигателя.
Быстрее, выше, сильнее
Основную часть космических запусков осуществляют в интересах государства и обороны, частным же компаниям или небольшим научным организациям тяжело найти подходящий носитель для своих аппаратов (например, спутников), который выведет их на нужную орбиту. Поэтому запуск таких аппаратов может быть востребован для развития спутниковых систем, навигации, картографии, дистанционного зондирования, телекоммуникаций.
— Обычно ракеты-носители выводят полезную нагрузку на низкую околоземную орбиту 200–250 км, — пояснил кандидат технических наук, преподаватель МГТУ им. Н.Э. Баумана Иван Соболев. — Однако на ней аппараты долго существовать не могут, они за счет сопротивления остаточной атмосферы снижаются и сгорают в ее нижних слоях в течение нескольких месяцев и даже недель. Поэтому разгонный блок может понадобиться для выведения на большую высоту. Кроме того, порой нужно изменить форму орбиты, и здесь он тоже пригодится. Наконец, разгонный блок способен вывести некий аппарат на отлетную траекторию к Луне, а то и дальше.
Как рассказал Иван Соболев, разгонный блок можно использовать и для того, чтобы развести по разным орбитам несколько космических аппаратов, доставленных одной ракетой-носителем. Это позволит значительно сэкономить на запуске, пояснил он.
— Сейчас делается упор на малые космические аппараты, в том числе типа CubeSat (формат малых искусственных спутников Земли с габаритами 10х10х10 см. — «Известия»), поэтому данный разгонный блок позволит удешевить стоимость их запуска, — отметила ведущий инженер-исследователь корпорации «Российские космические системы» Мария Баркова. — Следовательно, его применение позволит снизить стоимость услуг, предоставляемых с помощью таких аппаратов.
Главный конструктор спутникового направления SR Space Дмитрий Монахов добавил, что сейчас в России разгонные блоки для ракет-носителей среднего класса стоят вплоть до двух третей цены самой ракеты. Поэтому, по словам эксперта, создание блока, который будет активно использоваться, станет большим достижением.
— В Воронеже много стендов как раз для отработки ракетных двигателей и разгонных блоков. Важно, чтобы он нашел свою нишу в плане как целевой орбиты выведения, так и класса полезной нагрузки. Тогда он будет востребован как у государства, так и у частных компаний, — сказал эксперт.
Еще один важный вопрос — как разработчики реализуют увод отработавшего разгонного блока с орбиты, чтобы предотвратить его превращение в космический мусор, добавил он.
