CC BY
50
АО НПО «Энергомаш»:
Сердце ракеты
МАКС % Космические технологии
Как создаются аппараты для освоения Луны и Марса
- Сергей Антонович, расскажите, пожалуйста, о миссии «Луна-Глоб» и ее принципиальных отличиях от более ранних исследований Луны.
- Это ближайший проект, который предстоит осуществить: «Луна-Глоб» - миссия 2019 года. Основная задача - прилуниться в районе Южного полюса Луны. Эту задачу еще никто не решал.
Почему там? Потому что, по наблюдению лунных орбитальных космических аппаратов, в этом районе наибольшее количество льда. В принципе, предстоят очень интересные исследования. В зависимости от того, какое количество льда содержится в грунте, будет строиться конфигурация лунной базы.
За «Луной-Глоб» последуют миссии «Луна-Ресурс» орбитальная и «Луна-Ресурс» посадочная. Завершит эту программу лунных исследований миссия «Луна-Грунт». Запуск автоматической межпланетной станции намечен ближе к 2025 году. Задача этого аппарата - доставить образцы лунного грунта из приполярного региона на Землю в первозданном виде, то есть в замороженном состоянии. При криогенной температуре будет необходимо пробурить грунт и разместить полученные образцы в возвращаемом космическом аппарате, который осуществит старт с поверхности Луны и доставит капсулу с образцами на Землю.
- Для чего это делается?
- Дело в том, что даже при бурении температура повышается, летучие вещества исчезают, и анализ лунного грунта в таком случае будет неполным.
- Каковы планы касательно Марса и его спутников?
- Не менее обширная программа - «Экзомарс». Вместе
В Научно-производственном объединении имени С.А. Лавочкина ведутся работы по созданию аппаратов для будущих лунных и марсианских миссий. Некоторые из разработок были представлены на авиационно-космическом салоне. Мы побеседовали об этих проектах с Сергеем Лемешевским, генеральным директором АО «НПО Лавочкина».
с европейскими коллегами мы должны осуществить запуск космического аппарата к Марсу в 2020 году. В рамках реализации миссии «Экзомарс-2020» НПО имени С. А. Лавочкина отвечает за разработку посадочной платформы и десантного модуля. Обеспечение мягкой посадки на Марс - самая ответственная на сегодняшний день операция, отработке которой мы уделяем очень много внимания.
- А что делается для исследования других уголков Вселенной?
- Здесь у нас тоже очень большие планы. В июле этого года исполнилось шесть лет, как на орбите успешно функционирует наш космический аппарат «Спектр-Р». Это уже двойной срок гарантированного активного существования космического аппарата. Ученые очень довольны.
В планах 2018 года - запуск уникальной астрофизической обсерватории «Спектр-РГ» для исследования Вселенной в рентгеновском диапазоне длин волн.
Этот проект мы реализуем совместно с германским Институтом имени Макса Планка, где изготовлен инструмент еКОБГТА - один из двух рентгеновских телескопов для этой миссии. Второй телескоп, АЯТ-ХС, изготовлен в Российском федеральном ядерном центре (г. Саров). Мы уже получили оба телескопа. На сегодняшний день закончили входной контроль. Начали комплекс разобранных (космическая платформа и ферма с телескопами отдельно друг от друга) электрорадиотехнических испытаний.
Кстати, серию космических аппаратов «Спектр» продолжит проект «Спектр-УФ». Аппарат будет оснащен уникальным телескопом собственной разработки НПО имени С. А. Лавочкина с диаметром зеркала 1,7 метра. Он нацелен на проведение фундаментальных астрофизических исследований в ультрафиолетовом и видимом диапазонах электромагнитного спектра с высоким угловым разрешением.
- НПО имени С. А. Лавочкина изготавливает уникальные разгонные блоки. Недавний рекордный запуск ракеты-носителя «Союз-2.1а» 14 июля стал возможен благодаря вашему разгонному блоку...
- На сегодняшний день по разгонным блокам мы имеем полный портфель заказов. В этом году делаем девять, в следующем - 12. В 2019-м тоже планируем 12. Здесь мы с уверенностью смотрим в будущее.
Я считаю, что как раз запуск 14 июля был самым сложным и самым уникальным за всю историю. Это был 62-й запуск разгонного блока «Фрегат». Уникален он тем, что на борту находилось рекордное количество спутников - 73! И впервые спутники разводились по трем абсолютно разным орбитам. Наш разгонный блок выполнил поставленную задачу блестяще!
Также впервые за один пуск было семь включений маршевой двигательной установки разгонного блока. Все включения прошли штатно, и все 73 аппарата отделились от разгонного блока в расчетное время.
А Ра
Автоматическая межпланетная станция «Луна-Глоб»
Проект «Луна-Глоб» нацелен на исследование поверхности Луны в околополярной области (Южный полюс), а также отработку технологии мягкой посадки.
Статус - в разработке
Дата запуска - 2019 г.
Космодром - Восточный
Средства выведения - «Союз-2.1б»
с РБ «Фрегат»
Масса аппарата - 1750 кг
Срок активного существования -
не менее одного года
Космический аппарат «Луна-Ресурс-1»
(ОА - орбитальный аппарат)
Проект включает в себя доставку лунного орбитального аппарата (ОА) на окололунную полярную орбиту для проведения дистанционных исследований поверхности Луны.
Статус - в разработке Дата запуска - 2020 г. Космодром - Восточный Средства выведения - «Союз-2.1б» с РБ «Фрегат» Масса аппарата - 2250 кг Рабочая орбита - 50*50, 150*100, 500*500
Срок активного существования -не менее трех лет
Автоматическая межпланетная станция «Луна-Грунт»
Космический аппарат «Луна-Ресурс-1ПА»
(посадочный аппарат)
НПО имени С. А. Лавочкина разрабатывает проект по доставке лунного грунта из района Южного полюса Луны в первозданном состоянии.
Статус - в разработке Дата запуска - после 2025 г. Космодром - Восточный Средства выведения - РН «Протон» с РБ «Бриз-М» Масса аппарата - до 4000 кг Срок активного существования -не менее двух месяцев
I 14' ^
■ гЧяЛ
^ а ■. '
Р1 V
Экспедиция нацелена на доставку на поверхность Луны посадочного аппарата и проведение контактных научных исследований в приполярной области Луны. Также планируется участие Европейского космического агентства в этой миссии. Помимо научных экспериментов, в рамках миссии будут отработаны средства и методики обеспечения высокоточной и безопасной посадки, которые в дальнейшем будут применяться для перспективных лунных посадочных экспедиций на платформах для доставки на поверхность целевых комплексов лунной базы.
Статус - в разработке
Дата запуска - 2021 г.
Космодром - Восточный
Средства выведения - «Союз-2.1б»
с РБ «Фрегат»
Масса аппарата - 2200 кг
Срок активного существования -
не менее одного года
I
е *
Ч 4
Т»1
,
с
я
V У
Л Ь'
УСШ^.,.. г
мШ
Шм
Ф , I
боздушно-'космйч
. „: ■ 1
ШЖ-А
Воздушно-космичеСкая сфера №3(92) сентябрь 2017 31
I
Сердце ракеты
О новых разработках двигателей для космической техники рассказали Игорь Арбузов, генеральный директор АО НПО «Энергомаш», и Петр Левочкин, генеральный конструктор этого предприятия.
Игорь АРБУЗОВ,
генеральный директор АО НПО «Энергомаш»
- Игорь Александрович, НПО «Энергомаш» всегда реагирует на нововведения в Федеральной космической программе. Расскажите, пожалуйста, о том, какие работы сейчас ведутся на предприятии. Все это перспектива на будущее?
- Был принят целый ряд принципиальных решений, которые определили дальнейший вектор в создании новых средств выведения - в частности, создании новой ракеты-носителя «Союз-5», которая в перспективе будет пилотируемым комплексом и станет основой для создания ракеты сверхтяжелого класса. Одним из основных элементов конструкции будут двигатели РД-171МВ (это их новая модификация в качестве двигателей первой ступени) и двигатели РД-124, которые используются сегодня на ракете-носителе «Ангара» в качестве двигателя второй ступени, в новой компоновке.
В каждом из двигателей будет применен целый ряд новых решений и усовершенствований.
- Двигатель РД-170 имеет славную историю. Расскажите об этапах его модернизации и возможностях новых модификаций.
- На базе РД-170 было создано целое семейство двигателей, которое сегодня включает РД-180 - для ракет-носителей «Атлас» (более 70 полетов в составе ракеты), РД-191 -для ракеты-носителя «Ангара», который совершил три полета в составе корейской ракеты, два пуска в легкой «Ангаре» и тяжелой с Плесецка.
И на базе этих двигателей мы создали еще одно семейство, которое сегодня перекрывает диапазон тяг от 60 до 800 тонн. Поэтому сегодня НПО «Энергомаш» располагает линейкой двигателей, удовлетворяющих потребности любого нового перспективного носителя.
Мне часто задают вопрос, есть ли у нас задел по многоразовым системам. Наш РД-171МВ - один из двигателей, которые были созданы и отработаны в этих целях. Он уникален не только своими возможностями многократного использования. РД-171МВ - единственный в мире двигатель с тягой более 800 тонн. Кроме того, он один из самых надежных и имеет очень хорошую статистику.
Для возобновления производства принято решение о масштабной реконструкции двигателя в НПО «Энергомаш». С 2017 по 2020 год мы будем проводить по нему работы и уже в 2021 году должны поставить первые двигатели для проведения летных испытаний, которые планируется начать 2022 году.
- Двигатель - сердце ракеты. На нем основная нагрузка -можно сказать, ответственность за весь полет.
- Двигатель - одна из наиболее сложных конструкций ракетного комплекса, средств выведения. Наверное, можно говорить о том, что двигатель является наиболее сложной инженерной системой из придуманных человечеством. От того, насколько совершенны, качественны и надежны двигатели, во многом зависит успех любых космических программ. Конечно, мы понимаем эту ответственность.
- Двигателестроение требует современных технологий, современного производства. Удается ли идти в ногу со временем?
- Сегодня мы активно внедряем в производство современные, в том числе аддитивные технологии. Наверное, один из наиболее существенных нынешних проектов - это переход на новые технологии проектирования. Происходит всеобщая «цифровизация», если так можно выразиться. Речь об активном внедрении 1Т-технологий в процесс конструкторских разработок и в процесс подготовки производства.
Мы продолжаем работать с двумя американскими компаниями. Сейчас наша продукция востребована, в том числе и на американском рынке. Объемы производства и поставок возрастают. Соответственно, есть возможность для значительного увеличения объема инвестиций в развитие предприятия.
РД-171МВ - двигатель разрабатывался в период с 1982 по 1988 год для использования в проекте «Энергия» - «Буран». Двигатель создавался как многоразовая система и был отработан для использования в десятикратном режиме. Впоследствии двигатель использовали для ракетного комплекса «Зенит» уже в модернизированном и адаптированном для этой ракеты варианте, в котором он стал называться РД-171, впоследствии РД-171М.
ПетрЛЕВОЧКИН,
генеральный конструктор АО НПО «Энергомаш»
Какие работы ведутся в НПО «Энергомаш»?
- Мы существенно повысили защиту двигателя от возгорания, внедрив в конструкцию фильтр тонкой очистки кислорода с ячейкой 8о микрон (0,08 миллиметра), - рассказывает о двигателе РД-191 генеральный конструктор НПО «Энергомаш» Петр Левочкин. - Такой фильтр не был внедрен в свое время, потому что не было технологий, позволяющих создать прочную конструкцию, удерживающую довольно высокий перепад давления, необходимый для запуска двигателя с Земли.
В новой модификации применяются более легкие технологические приводы управления, заложены конструктивные решения, позволяющие регулировать двигатель по тяге от режима глубокого дросселирования -27 % - до режима форсирования - 110 %.
Ни один двигатель в мире не обеспечивает такого глубокого дросселирования и устойчивого режима работы для ракеты-носителя, как РД-191.
Двигатель центрального блока, пока работают боковушки, должен экономить топливо и работать в режиме глубокого дросселирования - эти решения также заложены в двигатель РД-171МВ.
Ведется работа по созданию высоконадежной, быстродействующей и эффективной системы аварийной защиты. Это позволит отключать двигатель до разрушения. Это лишь страховка. В основу заложены проверенные технологические конструкторские решения, обеспечивающие безаварийную работу двигателя и его многократное использование в дальнейшем.
Есть ключевое решение, с которым мы готовы выйти к ракетчикам: это двигатель с тягой 1000 тонн. Его ключевая особенность заключается в том, что он выполнен по схеме с двумя турбонасосными агрегатами, в которых насосы соединены последовательно, а турбины параллельно. Это позволяет существенно снизить нагрузку на элементы главного агрегата двигателя - турбонасос-ного агрегата. Этот двигатель полностью вписывается в хвостовой отсек ракеты «Союз-5».
Модернизированная версия РД-124М базируется на уже отработанных и поставляемых серийно двигателях для ракет «Ангара» и «Союз-2.1б». Эти двигатели имеют рекордный в мире удельный импульс тяги - 359 секунд. Взяв за основу элементы и добавив новую камеру, мы вышли на еще более высокий удельный импульс тяги -363 секунды, прибавив, таким образом, четыре единицы. Это обеспечивает дополнительный прирост массы полезного груза.
Двигатель отработан в различных диапазонах и сегодня уже летает. Он послужит очередным этапом в достижении более высоких параметров с внедрением более совершенной аварийной защиты.
