CC BY
97УДК 629.78.001
опыт и перспективы запусков отечественных малых космических аппаратов с космодрома плесецк
© 2021 г. Башляев н.А.1, николаев А.Ю.1, дуга в.в.1, мосин д.А.2
11-й Государственный испытательный космодром Министерства обороны РФ (1-й ГИК МО РФ) Ул. Неделина, 13, г. Мирный, Российская Федерация, 164170
2военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского (вКА имени А.Ф. Можайского) Ул. Ждановская, 13, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197198,
e-mail: [email protected]
В статье приведён комплексный анализ бурно развивающегося направления малых космических аппаратов (МКА). Подчёркнута роль в этом процессе отечественного космодрома Плесецк. Рассмотрена история запуска МКА с космодрома Плесецк, описано современное состояние работ по наращиванию и восполнению орбитальных группировок на основе МКА.
Описаны основные способы запуска МКА. При описании групповых запусков МКА ракетами-носителями тяжёлого класса приведён зарубежный опыт компании SpaceX, а также сформулированы перспективы развития отечественных средств выведения тяжёлого класса. По ракетам-носителям лёгкого класса отмечен опыт пуска с космодрома Плесецк ракет-носителей «Рокот» и «Союз-2» этапа 1в. По ракетам-носителям сверхлёгкого класса приведён опыт США и КНР, а также упомянут отечественный проект, в рамках которого разрабатывается ракета-носитель «Иркут», запуск которой запланирован в т. ч. и с космодрома Плесецк.
В части изменения облика объектов наземной космической инфраструктуры приведена тенденция по подготовке МКА на одном универсальном техническом комплексе (нет необходимости создания технических комплексов непосредственно под каждый МКА). Показаны направления изменений системы эксплуатации космических средств в целом. Тенденции по унификации комплектов механо-технологического оборудования в частности и технических комплексов в целом позволяют сокращать затраты на создание и время создания комплексов перспективных МКА. Сокращение времени подготовки МКА положительно влияет на оперативность их запуска, а применение мобильных комплектов контрольно-проверочной аппаратуры даёт возможность создания мобильных, оперативно создаваемых технических комплексов, применение которых, несомненно, будет участвовать в формировании облика отечественной системы выведения будущего.
Cделано важное заключение о том, что, несмотря на отставание отечественной ракетно-космической техники в направлении средств выведения сверхлёгкого класса, отрасль обладает серьёзным научно-техническим заделом для создания указанного типа ракет-носителей. Несмотря на ценность остальных выводов работы, ключевым возможно считать то, что современное состояние объектов наземной космической инфраструктуры и накопленный опыт специалистов космодрома Плесецк позволяют решать весь спектр задач по запуску МКА.
Ключевые слова: малые космические аппараты, ракеты-носители, наземная космическая инфраструктура, система эксплуатации космических средств.
DOI 10.33950/spacetech-2308-7625-2021-3-69-82
past experience and future prospects for launching our country's small spacecraft from plesetsk launch site
Bashlyaev N.A.1, Nikolaev A.Yu.1, Duga v.v.1, Mosin D.A.2
11st State Test Launch Site of the RF Ministry of Defense (1st STLS RF MOD) 13 Nedelina str, Mirny, 164170, Russian Federation
2Military Space Academy named after A.F. Mozhaysky (MSA named after A.F. Mozhaisky) 13 Zhdanovskaya str., Saint-Petersburg, 197198, Russian Federation,
e-mail [email protected]
The paper provides an integrated analysis of the problem of the fast growing field of development and operation of Small Spacecraft (SS) constellations and participation of domestic launch site Plesetsk in solving this problem. It reviews the history of launches from Plesetsk, and describes the current status of work to build up and replenish SS-based orbital constellations.
It describes major methods of SS launches. When describing multiple launches of SS on heavy launch vehicles it cites foreign practices of SpaceX Company, as well as lays down the prospects for development of our country's heavy launch vehicles. As for the small-lift launch vehicles, it cites the experience of launching from Plesetsk of launch-vehicles Rokot and Soyuz-2 Phase 1v. For the super-small-lift launch vehicles, it cites the experience of USA and PRC, as well as our country's development project of the launch vehicle Irkut, which is planned to be launched from Plesetsk, among other places.
As for changes in the configuration of ground space infrastructure, the paper points out a trend towards processing SS at a single common processing facility (there is no need to construct processing facilities for each specific small spacecraft). The paper presents general trends in the system for operation of space facilities. The trends towards standardizing mechanical handling equipmentin particular, and processing facilities in general, make it possible to lower development costs and speed up development schedules for advanced small spacecraft. Reducing small spacecraft processing time has a beneficial effect on the operational efficiency of the launch campaign, while the use of mobile checkout equipment makes it possible to quickly put together mobile and flexible processing facilities, the use of which will undoubtedly contribute to shaping the future of our country's launch system.
An important point made in the paper is the conclusion that in spite of our country's lagging behind in super-small-lift launch vehicles, it has a significant scientific and engineering potential for developing this type of launch vehicles. Regardless of the value of other conclusions of the paper, the key point is that the current state of the ground space infrastructure facilities and the accumulated experience of specialists at Plesetsk make it possible to address the full spectrum of SS launch operations.
Key words: small spacecraft, launch vehicles, ground space infrastructure, system for operation of space facilities.
БАШЛЯЕВ Николай Андреевич — начальник 1-го ГИК МО РФ, e-mail: [email protected]
BASHLYAEV Nikolay Andreevich — Head of 1st STLS RF MOD, e-mail: [email protected]
НИКОЛАЕВ Алексей Юрьевич — начальник отдела - заместитель начальника НИЦ 1-го ГИК МО РФ по НИИР, e-mail: [email protected]
NIKOLAEV Aleksey Yurievich — Head of Department - Deputy Head of 1st STLS RF MOD for Research and Development, e-mail: [email protected]
ДУГА Вадим Вадимович — кандидат технических наук, научный сотрудник НИЦ 1 ГИК МО РФ, e-mail: [email protected]
DUGA Vadim Vadimovich — Candidate of Science (Engineering), Research scientist at 1st STLS RF MOD, e-mail: [email protected]
МОСИН Дмитрий Александрович — кандидат технических наук, доцент, начальник кафедры ВКА имени А.Ф. Можайского, e-mail: [email protected]
MOSIN Dmitry Aleksandrovich — Candidate of Science (Engineering), Associate Professor, Head of Department at MSA named after A.F. Mozhaisky, e-mail: [email protected]
николАЕв А.Ю.
мосин Д.А.
is'fe
БАШляев н.А.
введение
На современном этапе развития ракетно-космической техники активно развивается направление малых космических аппаратов (МКА). За последнее десятилетие доля запущенных МКА по отношению к КА массой более 1 т увеличилось с 35 до 81% [1]. Развитие направления МКА приводит к изменению облика перспективных средств выведения и наземной космической инфраструктуры (НКИ), что неуклонно влечёт за собой эволюцию всей отечественной системы эксплуатации космических средств. Космодром Плесецк, как испытательный космодром, занимающий первое место в мире по общему количеству пусков ракет-носителей (РН), активно участвует в работах по запуску МКА как в рамках отечественных
космических программ, так и программ международного сотрудничества. В статье будут рассмотрены четыре ключевых вопроса:
• история запуска МКА с космодрома Плесецк;
• мировой опыт запуска МКА;
• перспективный облик объектов НКИ;
• изменения в системе эксплуатации космических средств, грядущие в связи с уменьшением массы КА.
опыт запуска малых космических аппаратов с космодрома плесецк
Согласно ГОСТ Р 53802-2010, к МКА относятся КА массой менее 1 т. Следует отметить, что ГОСТ Р 53802-2010 в части определения МКА устарел, и в мировой практике к «малым» относят аппараты массой не более 500-600 кг.
Внутри класса «малые аппараты» делят на МКА классов мини-, микро-, нано-, пико- и фемто- массой, соответственно, от сотен до десятков и единиц килограммов. Для МКА классов нано-, пико- и фемто- часто используется название «сверхмалые КА» (СМКА или VSS — Very Small Satellites). В ближайшие несколько лет прогнозируется рост количества запусков именно СМКА.
История запуска МКА с космодрома Плесецк берёт начало с 1967 г., с первого пуска РН «Космос-2». В разные годы на космодроме Плесецк осуществлялись подготовка и запуск таких серий КА, как «Стрела», «Цикада», «Коспас-Сарсат» и др. [2]. В основном запуск МКА с космодрома Плесецк осуществлялся с помощью РН «Кос-мос-3М» и «Циклон-3» [3], эксплуатация которых уже завершена. Пуски указанных РН золотыми буквами вписаны в историю космодрома и всей отечественной ракетно-космической отрасли.
Основные тактико-технические характеристики (ТТХ) МКА, запуск которых осуществлялся с космодрома Плесецк РН «Циклон-3» и «Космос-3М», приведены в табл. 1.
На современном этапе развития ракетно-космической техники космодром Плесецк успешно решает задачи по наращиванию и восполнению орбитальных группировок низкоорбитальной связи как по Федеральной космической программе («Гонец-М»), так и в интересах Минобороны России, которые
вносят существенный вклад в укрепление обороноспособности страны.
При анализе работ, посвящённых МКА [5-9], возможно сделать вывод о трёх основных способах, которыми осуществляется запуск МКА:
• запуск МКА РН лёгкого и сверхлёгкого классов (СЛК);
• запуск МКА в качестве попутной полезной нагрузки (ППН);
• запуск МКА РН среднего и тяжёлого классов групповыми запусками (ГЗ).
Примечательно, что одними и теми же РН возможны как запуски МКА в виде ППН, так и запуски МКА в виде основной полезной нагрузки (ПН). Более того, МКА могут являться и основной, и попутной ПН.
Основной РН лёгкого класса, применяемой для запуска МКА с космодрома Плесецк в последние два десятилетия, безусловно, является РН «Рокот». Ракета-носитель «Рокот» разработана специалистами ГКНПЦ имени М.В. Хруничева в рамках конверсионной программы на базе межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) УР-100Н УТТХ [10]. Всего с мая 2000 г. по декабрь 2020 г. осуществлён 31 пуск РН данного типа. Осуществлён запуск 77 КА, в т. ч. и в рамках программ международного сотрудничества, более 70% которых являются МКА. Необходимо отметить, что в настоящее время проводится модернизация ракетно-космического комплекса (РКК) «Рокот». в соответствии с документом «Технический проект.
Таблица 1
основные тактико-технические характеристики мкА, запущенных с космодрома плесецк рн «циклон-3» и «космос-3м» [4]
КА Назначение Масса КА, кг Высота орбиты, км Срок активного существования РН
«Светоч» Связь 70 1 000 6 месяцев «Космос-3М»
«Форпост» Связь 850 800 6 месяцев «Космос-3М»
«Стрела-3» Связь 225 1 500 1 год «Циклон-3», «Космос-3М»
«Циклон» Навигация 870 1 000 6 месяцев «Космос-3М»
«Цикада» Навигация 790 1 000 2 года «Космос-3М»
«Парус» Навигация 850 1 000 2 года «Космос-3М»
«Надежда» Космическая система поиска аварийных судов 870 1 000 2 года «Космос-3М»
«Стерх» Космическая система поиска аварийных судов 170 1 000 5 лет «Космос-3М»
Модернизация РКК «Рокот»», новая, перспективная РН «Рокот-М» будет оснащена системой управления, разработанной отечественным предприятием АО ФГУП «НПЦ АП имени Н.А. Пилюгина». Планируемое время проведения первого пуска модернизированной РКН «Рокот-М» — второе полугодие 2022 г.
Кроме РН «Рокот» запуски МКА с космодрома Плесецк осуществляются РН «Союз-2» этапа 1в лёгкого класса. В период с 2013 по 2019 г. осуществлён пуск шести РН «Союз-2» этапа 1в, на целевую орбиту выведено 12 МКА различного назначения.
В перспективе для запуска МКА планируется использовать РН лёгкого
класса «Ангара-1.2» с агрегатным модулем [11], предназначенным для решения задачи по разведению МКА по целевым орбитам.
Наиболее ярким примером запуска МКА с космодрома Плесецк в качестве ППН возможно привести пуск РКН «Союз-2» этапа 1б среднего класса 28 сентября 2020 г. Результатом этого пуска стало успешное выведение на целевые орбиты трёх основных МКА «Гонец-М» и 19 МКА ППН. Кроме блока космических аппаратов «Гонец-М» и двух КА 1СЕУБ (Х-6 и Х-7), вся ППН была разделена на три контейнера. Массовые характеристики КА приведены в табл. 2, внешний вид блока КА — на рис. 1.
Таблица 2
массовые характеристики малых космических аппаратов, запущенных в качестве попутной полезной нагрузки
Название МКА Назначение МКА Страна-производитель Масса МКА, кг
ICEYE X-6 Дистанционное зондирование Земли (радиолокационной системой с синтезированной апертурой) Финляндия 92,83
ICEYE X-7 92,73
SalSat Связь Германия 10,98
LacunaSat Интернет вещей Литва 4,5
LMR-1 Система радиовещания автоматического зависимого наблюдения за воздушными судами, сбора данных о погоде на базе радиозаметных измерений сигналов GPS США 6
LMR-2
LMR-3
LMR-4
TARS-4 Интернет вещей Канада 7,77
TARS-5
«Декарт» Изучение солнечной активности и мониторинг радиационных условий в околоземном космическом пространстве на полярных орбитах Россия 7,66
«Ярило-1» Изучение солнечной активности в мягком рентгеновском диапазоне. Мониторинг космической погоды 1,85
«Ярило-2» 1,97
«Норби» Мониторинг космической погоды Земли. Испытание новых разработок и электронной компонентной базы в космическом пространстве 8,96
MeznSat Отслеживание выбросов парниковых газов ОАЭ 2,73
NetSat-1 Техническая демонстрация автономного полёта кластера кубсатов и их взаимной ориентации в космическом пространстве Германия 6
NetSat-2
NetSat-3
NetSat-4
Рис. 1. Внешний вид космической головной части без головного обтекателя c блоком космических аппаратов:
а — вид в плоскостях 1—111; б — вид сверху
запуски мкА конверсионными рн
Для запуска МКА широкое применение нашли конверсионные РН, созданные на базе снимаемых с боевого дежурства баллистических ракет. Направление конверсионных ракет, активно развивавшееся в 1990-е гг., изначально было ориентировано на запуск МКА. Более того, завершение серии конверсионных программ связано главным образом с тем, что данные направления «опережали своё время». Направление МКА переживает устойчивый рост с 2012 г., в то время как основное большинство конверсионных программ, о которых пойдет речь, было завершено до 2010 г. Проведённый анализ источников, посвящённых средствам выведения, показал, что к указанным программам относятся: транспортируемый ракетно-космический комплекс с РН «Старт» и «Старт-1»,
морские космические комплексы (МКК) «Зыбь», «Штиль» и «Волна», а также РКК с РН «Стрела», «Рокот» и «Днепр».
Наиболее яркими примерами успешного применения конверсионной РН для запуска МКА являются РН «Рокот» и «Днепр».
Кроме РН «Рокот» и «Днепр», в рамках конверсионной программы на основе МБР УР-100Н была создана РН «Стрела». Ракета-носитель «Стрела» разработана в «НПО машиностроения», запускалась с шахтной пусковой установки с космодрома Байконур. В состав РН кроме двух ступеней входил агрегатно-приборный блок, созданный на базе блока индивидуального разведения МБР РС-18Б. Всего было осуществлено три пуска данного типа РН: один с габаритно-весовым макетом ПН и два успешных пуска с КА «Кондор» и «Кондор-Э».
Ракета- носитель «Днепр» разработана в рамках Российско-Украинского проекта специалистами КБ «Южное» (г. Днепропетровск) [12] под руководством В.Ф. Уткина (АО «ЦНИИмаш») путём доработки межконтинентальной баллистической ракеты Р-36М УТТХ. Пуски РН осуществлялись с 2010 по 2015 г. с космодрома Байконур и пусковой базы «Ясный». Всего проведено 22 пуска (из них один — аварийный): с космодрома Байконур — 12 (первый — 21 апреля 1999 г.); с базы «Ясный» — 10 (первый — 12 июля 2006 г.). 19 июня 2014 г. запуском 33 КА РН «Днепр» установлен мировой рекорд по количеству КА, запущенных одной РН.
Твердотопливные РН «Старт» и «Старт-1» разработаны Московским институтом теплотехники [13] на базе твердотопливных МБР «Тополь», «Тополь-М» и «Курьер». Ракета-носитель «Старт» представляет собой пятиступенчатую твердотопливную ракету с доводочной ступенью, разработанной в результате доработки ступени разведения МБР «Курьер». В качестве первой ступени РН используется первая ступень МБР «Тополь», второй ступени — вторая ступень МБР «Тополь-М», третьей ступени — вторая ступень МБР «Тополь», четвертой ступени — третья ступень МБР «Тополь», пятой ступени — третья ступень МБР «Курьер». Отличие РН «Старт-1» от РН «Старт» заключается в отсутствии в составе РН второй ступени МБР «Тополь-М».
Первый и единственный пуск пятиступенчатой РН «Старт» осуществлён с космодрома Плесецк 28 марта 1995 г. Первый пуск четырёхступенчатой РН «Старт-1» осуществлён с космодрома Плесецк 25 марта 1993 г. Последующие пять пусков РН «Старт-1» осуществлены с космодрома «Свободный».
Несомненно, достойным внимания является направление развития в рамках конверсионных программ отечественных МКК. Согласно ГОСТ Р 53802-2010, МКК — космический комплекс, в котором средства подготовки орбитальных средств и средства выведения или отдельные их элементы размещены на надводном
или подводном корабле или морской платформе. В период с 1991 по 2006 г. проводились испытания трёх МКК: «Зыбь», «Волна» и «Штиль». Все три МКК являются разработками Государственного ракетного центра имени В.П. Макеева [14], занимающегося разработкой баллистических ракет подводных лодок (БРПЛ).
Ракета-носитель «Зыбь» разработана на базе БРПЛ РСМ-25 и изначально была ориентирована на суборбитальные пуски. Всего в период с 1991 по 1993 г. с подводной лодки (ПЛ) проекта «667 БДР» было проведено три суборбитальных пуска РН, все три признаны успешными.
Испытания второго упомянутого МКК с РН «Волна», разработанной на базе БРПЛ РСМ-50, проходили менее успешно. Пуски осуществлялись с ПЛ проектов К-44 и К-496. В период с 7 июня 1995 г. по 7 октября 2005 г. осуществлено пять пусков РН, из которых четыре были суборбитальными. Полностью успешным признан лишь один су б орбитальный пуск с научной аппаратурой Бре-менского университета, а единственный космический пуск признан аварийным. Кроме двух ступеней БРПЛ РСМ-50 для космического запуска применялась апогейная двигательная установка.
Завершающими тематику МКК являются пуски РН «Штиль-1», разработанной на базе БРПЛ РСМ-54, из акватории Баренцева моря. Всего РН «Штиль-1» было осуществлено два успешных пуска:
• в 1998 г. — пуск РН «Штиль-1» с ПЛ К-407 «Новоморск», результатом пуска стал вывод МКА Берлинского технического университета ТиЪ$а1-^ (8,5 кг) и ТиЪ$а1-'М1 (3 кг) [15];
• в 2006 г. — пуск РН «Штиль-1» с ПЛ К-84 «Екатеринбург», результатом пуска стал вывод МКА «Компас-2» (86 кг).
Внешний вид конверсионных РН, осуществлявших запуски МКА, приведён на рис. 2.
Основные тактико-технические характеристики конверсионных РН, осуществлявших запуски МКА, приведены в табл. 3.
Рис. 2. Внешний вид конверсионных ракет-носителей, осуществлявших запуски малых космических аппаратов
Таблица 3
основные тактико-технические характеристики рн, осуществлявших запуски мкА
Тип РН Стартовая масса, т Количество ступеней КРТ Масса ПН на НОО, кг Кол-во пусков Дата последнего пуска
«Зыбь» [14] 14,2 1 АТ/НДМГ 1 000* 3 01.12.1993 г.
«Волна» [15] 35,4 2+АДУ АТ/НДМГ 150 5 07.10.2005 г.
«Штиль-1» [19] 40,3 3 АТ/НДМГ 200 2 26.05.2006 г.
«Старт» [14] 60 5 Твердотопливная 850 1 28.03.1995 г.
«Старт-1» [14] 47 4 Твердотопливная 500 6 25.04.2006 г.
«Стрела» [21] 106 2+АПБ АТ/НДМГ 1 800 3 19.12.2014 г.
«Рокот» [10] 107 2+РБ АТ/НДМГ 2 150 31 27.12.2019 г.
«Днепр» [16] 211 3 АТ/НДМГ 3 200 22 26.03.2015 г.
Примечание. * — суборбитальный пуск; АДУ — апогейная двигательная установка; АПБ — агрегатно-приборный блок.
опыт применения штатных рн
для запуска мкА с космодрома плесецк
Запуск МКА в качестве ППН является наименее затратным, но по ряду причин применяется не всегда. Первой и главной причиной является зависимость орбиты МКА ППН от целевой орбиты основного КА, в связи с чем разработчикам МКА приход ит-ся длительное время ждать запуска
КА с необходимыми параметрами орбиты. Учитывая требования по выведению МКА в заданную точку космического пространства, а также размещению МКА по различным орбитальным плоскостям, решение задачи «совпадения» параметров орбит зачастую является невыполнимым. Поэтому запуск МКА всё чаще осуществляется в виде основной ПН РКН всех классов. Так возникла задача создания РН СЛК.
В качестве примера отечественных РН, осуществляющих ГЗ МКА, можно привести РН среднего класса «Союз-2» этапов 1а и 1б. В настоящее время РН «Союз-2» среднего класса активно используются для ГЗ МКА с космодромов Байконур, Восточный и Гвианского космического центра. Наиболее характерными ГЗ являются пуски РН «Союз-2» с целью формирования космической системы OneWeb [17]. 27 февраля 2019 г. первые шесть КА OneWeb были запущены РН «Союз-СТ» с РБ «Фрегат-М» с космодрома Гвианского космического центра. Два пуска РН «Союз-2» этапа 1б в конфигурации с РБ «Фрегат-М» и 34 КА OneWeb были осуществлены с космодрома Байконур. Всего на настоящий момент РН «Союз-2» запущено 74 МКА данного типа.
Отечественной РН тяжёлого класса, способной осуществлять ГЗ МКА, является РН «Ангара-А5». В настоящее время пуски РН «Ангара-А5» осуществляются только с космодрома Плесецк [18]. На космодроме Восточный в рамках опытно-конструкторской работы «Амур» создается космический ракетный комплекс (КРК) «Ангара». Создание КРК «Ангара» на космодроме Восточный позволит запускать с космодрома РН «Ангара-А5» и её модификацию «Ангара-А5М».
Групповые запуски МКА РН тяжёлого класса активно осуществляются специалистами компании SpaceX. В рамках развёртывания орбитальной группировки Starlink РН Falcon-9 [19] осуществляются ГЗ МКА по 60 КА с помощью одной РН. Анализ открытых источников, посвящённых результатам запуска КА, позволяет сделать вывод о том, что по состоянию на конец октября 2020 г. осуществлён запуск 834 КА.
Пуском, установившим новый мировой рекорд, и ярким примером запуска МКА как в качестве основной, так и в качестве ППН, является пуск индийской РН PSLV-XL с пусковой установки Космического центра имени Сатиша Дхавана (о. Шрихари-кота) 15 февраля 2017 г. [20]. В результате пуска РН на целевые орбиты выведено 104 КА. Все запущенные КА относились к МКА, однако основной ПН являлся индийский КА
дистанционного зондирования Земли Cartosat-2 [20]. Рекордное количество КА обусловлено не рекордной грузоподъёмностью РН, а массой запускаемых КА. Достоверно известно о 96 КА, принадлежащих США, масса которых составляла 5-6 кг.
По тематике РН СЛК необходимо отметить, что в составе номенклатуры отечественных средств выведения таких РН нет. Более того, в классификации, представленной в ГОСТ, сверхлёгкий класс РН отсутствует. Однако, учитывая, что к РН лёгкого класса относятся РН, способные вывести на целевую орбиту массу ПН от 1 до 5 т, закономерным является предположение, что к РН СЛК следует отнести РН, способные вывести на целевую орбиту ПН массой до 1 т.
При этом направление РН СЛК в мире развивается достаточно активно. В частности, в США успешно решаются задачи по запуску МКА РН Electron, а также на стадии лётных испытаний находятся РН Rocket-3.0, Vector-R. В КНР задачи по запуску МКА решаются с помощью РН Kuaizhou-1A, а также на этапе лётных испытаний находятся РН Hiperbola-1 и серия РН NewLine. В вопросе разработки отечественных РН СЛК можно отметить разрабатываемый специалистами АО «ЦНИИ-маш» проект по созданию РН СЛК «Иркут».
Внешний вид РН, запускаемых и планируемых к запуску с космодрома Плесецк, приведён на рис. 3.
Основные ТТХ РН, запускаемых и планируемых к запуску с космодрома Плесецк, приведены в табл. 4.
перспективы развития объектов наземной космической инфраструктуры
Изменения облика объектов НКИ, которые следуют за развитием МКА, в первую очередь связаны с отсутствием необходимости создания отдельных монтажно-испытательных комплексов (МИК) (рабочих мест) по перспективным МКА. Все МКА, перечисленные в табл. 2, а также основное большинство КА, запущенных с помощью РН «Рокот», проходили подготовку на одном техническом комплексе (ТК).
Рис. 3. Внешний вид ракет-носителей, запускаемьх и планируемьх к запуску с космодрома Плесецк
основные тактико-технические характеристики рн, запускаемых и планируемых к запуску
Таблица 4
Тип РН Стартовая масса, т Количество ступеней КРТ Масса ПН на НОО (Н = 200), кг Масса ПН на ГСО, кг Дата первого пуска (год планируемого пуска)
«Иркут» (одноразовая) 23,6 2+АМ Кислород/СПГ (АМ АТ/НДМГ) 584 (1 = 51,7°) 84 (с АМ) 2024 г.
«Иркут» (многоразовая) 25 2+АМ Кислород/СПГ (АМ АТ/НДМГ) 398 (1 = 51,7°) 60 (с АМ) 2024 г.
«Рокот-М» 107,6 2+РБ АТ/НДМГ 1 950 — 2022 г.
«Ангара-1.2» 168,7 2+АМ Кислород/керосин 3 800 (1 = 63°) — 09.07.2014 г.
«Союз-2» этапа 1в 157,7-160,7 2 Кислород/керосин 3 050 (1 = 82,4°) 1 400 (ССО Н = 835 км, 1 = 98,7° с БВ «Волга») 28.12.2013 г.
«Союз-2» этапа 1а 309 3 Кислород/керосин 6 360 (1 = 81,4°) 1 300 (с РБ «Фрегат») 08.11.2004 г.
«Союз-2» этапа 1б 309 3 Кислород/керосин 6 470 (1 = 81,4°) 1 500 (с РБ «Фрегат») 24.12.2006 г.
«Ангара-А5» 774 3 Кислород/керосин (РБ АТ/НДМГ) 24 500 (1 = 63°) 3 000 (с РБ «Бриз-М») 23.12.2014 г.
Более того, в ситуации с пико- и микро-аппаратами1 возможно применение мобильных, оперативно создаваемых ТК, с мобильными комплектами контрольно-проверочной аппаратуры. Применение указанных комплексов для подготовки МКА в перспективе даст возможность осуществлять пуски новых, перспективных РКН, формируя облик системы средств выведения будущего.
В рамках развития экспериментально-испытательной базы и в соответствии с ФЦП2 в настоящее время на космодроме Плесецк проводится строительство унифицированного технического комплекса (УНТК) КРК «Ангара» второго этапа для решения следующих задач:
• размещение оборудования, необходимого для подготовки КА, перспективных разгонных блоков (РБ) и космических головных частей (КГЧ);
• приём, подготовка и хранение КГЧ и их составных частей;
• проведение необходимых работ с КГЧ и их составными частями по штатной технологии при несостоявшемся пуске.
УНТК представляет собой комплекс из шестидесяти зданий и сооружений, основным из которых будет МИК.
В основном сооружении УНТК второго этапа будут размещены испытательные участки и технологическое оборудование для подготовки перспективных КА, РБ, сборки и хранения КГЧ. Примечательно, что в состав УНТК второго этапа входят ТК подготовки КА АО «ИСС» и подготовки перспективных КА. На базе ТК подготовки перспективных КА в дальнейшем возможно создание единого ТК, на котором будет проводиться подготовка всех типов МКА, запускаемых с космодрома Плесецк.
Создание УНТК второго этапа КРК «Ангара» позволит осуществлять подготовку и запуск большого спектра перспективных КА с использованием РН тяжёлого класса «Ангара-А5», в т. ч. ГЗ МКА, для выполнения задач обеспечения обороноспособности страны.
1 Массой менее 1 кг и до 10 кг, соответственно (ГОСТ Р 53802-2010).
2 Федеральная целевая программа «Развитие космодромов на период 2017-2025 годов в обеспечение космической деятельности Российской Федерации».
По состоянию на конец октября 2020 г. строительная готовность объекта составила 42%. Графиком проведения работ предусмотрено создание объектов УНТК в период 2017...2022 гг. Внешний вид основного сооружения приведён на рис. 4.
Рис. 4. Внешний вид основного сооружения УНТК второго этапа КРК «Ангара»
Перспективы запуска МКА на космодроме Плесецк необходимо рассматривать с учётом того факта, что миниатюризация элементной базы МКА в ближайшем будущем приведёт к смещению акцента в сторону СМКА, а возможности существующих средств выведения для запуска СМКА, особенно при решении восполнения орбитальной группировки СМКА, несомненно, являются избыточными. В связи с этим перспективным является создание и размещение на космодроме Плесецк РКК СЛК. Унификация же комплектов монтажно-технологического оборудования и высокая заводская готовность СМКА позволят создать единый ТК для подготовки СМКА, например, на базе УНТК второго этапа КРК «Ангара».
заключение
Уменьшение массы МКА и изменения, происходящие в системе средств выведения, не могли не сказаться на эксплуатации космических средств. в последние десятилетия в системе подготовки и запуска КА актуальными являются следующие тенденции:
• унификация ТК подготовки различных КА одного предприятия-разработчика;
• сокращение операций при подготовке КА на космодроме, вплоть до проведения контрольно-проверочных работ, проверки на функционирование
и заправки двигательной установки КА (высокая заводская готовность);
• применение перебазируемых комплектов контрольно-проверочной аппаратуры (в т. ч. и заправочного);
• сокращение и даже полное исключение монтажных работ, в частности — объёма крановых перегрузок (вызванное уменьшением массы КА);
• сокращение номенклатуры механо-технологического оборудования, применяемого ранее в качестве индивидуального для подготовки каждого типа КА.
В качестве выводов возможно отметить следующее:
• развитие направления МКА неизбежно влечёт за собой развитие средств выведения и эволюцию системы эксплуатации космических средств в целом;
• отечественная ракетно-космическая отрасль обладает серьёзным научно-техническим заделом для создания РКК с РН СЛК, однако, ввиду отсутствия должного внимания, данное направление в отечественной ракетно-космической отрасли развито слабо;
• развитие направления МКА позволяет создавать орбитальные группировки из десятков, сотен и даже тысяч КА, при этом с увеличением количества КА в составе орбитальной группировки существенно увеличивается объём задач по восполнению её состава, что в свою очередь диктует необходимость разработки РН СЛК;
• на базе УНТК второго этапа КРК «Ангара» возможно создание единого ТК для решения задач подготовки МКА и сборки КГЧ как для ГЗ, так и для запусков МКА в качестве ППН;
• достигнута возможность создания быстровозводимых ТК, не привязанных к инфраструктуре испытательного космодрома, для подготовки МКА с целью обеспечения пусков перспективных РКН, в т. ч. и с мобильных пусковых установок.
Заключительным и наиболее важным выводом является положение о том, что современное состояние объектов НКИ и накопленный опыт специалистов космодрома Плесецк позволяют решать весь спектр задач по запуску МКА.
Список литературы
1. Дуга В.В., Мосин Д.А., Поле-хин А.А. К вопросу о развитии направления
малых космических аппаратов // Авиакосмическое приборостроение. 2020. № 10. С. 26-33.
2. Короткое В.В., Виноградов А.В. История становления «малого» космоса на космодроме Плесецк. Проблемы дальнейшего развития на современном этапе // Вестник СГАУ. 2009. № 4(20). С. 57-64.
3. Северный космодром России. Т. 3 / Под общ. ред. ктн Н.Н. Несте-чука. Мирный: Космодром Плесецк, 2017. 628 с.
4. Космические аппараты АО «ИСС». [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.iss-reshetnev.ru/spasecraft (дата обращения 22.10.2020 г.).
5. Длугоцкий Д.В., Дуга В.В. Мега-группировки космических аппаратов США и перспективные средства их выведения // Зарубежное военное обозрение. 2020. № 10. С. 61-65.
6. Егоров Ю.Г., Кургузов А.В., Чер-нышов А.Н. О групповом полёте МКА в ходе космического эксперимента «ИНСПЕКТОР-МКА» // Материалы 54-х Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга: АКФ «Политоп», 2019. С. 93-94.
7. Клюшников В.Ю. Анализ перспективных технологий наращивания и восполнения орбитальных группировок малоразмерных космических аппаратов // Сб. статей IV Всероссийской НПК «Современные проблемы создания и эксплуатации». СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2018. С. 13-18.
8. Малые космические аппараты серии «АИСТ» (проектирование, испытания, эксплуатация, развитие) / Под ред. А.Н. Кирилина. Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2017. 348 с.
9. Мосин Д.А., Уртминцев И.А., Ми-хайленко А.В., Северенко А.В. Способ развёртывания многоспутниковой орбитальной группировки малых космических аппаратов // Материалы 54-х Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга: АКФ «Политоп», 2019. С. 82-86.
10. Карчин А.Ю. Конструкция и прочность ракет-носителей. Компоновочные схемы и параметры ракет космического назначения: Уч. пос. / А.Ю. Карчин, А.Э. Султанов. СПб.: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2015. 26 с.
11. Нестеров В.Е. Космический ракетный комплекс «Ангара». История создания. Т. 1. М.: Ремарко, 2018. 471 с.
12. Михайлов В.С. Космический «Днепр». Записки о конверсионной ракетно-космической программе. Пушкино: Центр стратегической конъюнктуры, 2015. 156 с.
13. На стратегическом направлении. Федеральному государственному унитарному предприятию «Московский институт теплотехники» — 60 лет / под общ. ред. Соломонова Ю.С. М.: ИД «Интервестник», 2006. 174 с.
14. Железняков А.Б. 100 лучших ракет России. Первая энциклопедия отечественной ракетной техники. М.: Яуза-пресс, 2016. 152 с.
15. Вергейчик В.В., Володин А.Н. Из-под воды в космос // Сб. трудов XXXIII Межведомственной научно-технической конференции космодрома Плесецк. Мирный: 2017. С. 210-226.
16. Кобелев В.Н., Милованов А.Г. Средства выведения космических аппаратов. М.: Изд-во «Рестарт», 2009. 528 с.
17. One Web 2020 Launch Program. Режим доступа: https://www.oneweb. world/launchprogram (дата обращения 02.11.2020 г.).
18. Нестеров В.Е. Космический ракетный комплекс «Ангара». История создания. Т. 2. М.: Ремарко, 2018. 536 с.
19. Палицын А.Б., Жиленко Д.Б. Анализ традиционных и перспективных задач системы воздушно-космической обороны России: проблемы и пути их решения // Военная мысль. 2020. № 9. С. 6-17.
20. Космический рекорд Индии // Индийский вестник. Бюллетень посольства Индии в России. Февраль 2017. С. 14-17.
21. Уманский С.П. Ракеты-носители. Космодромы. М.: Изд-во «Рестарт+», 2001. 215 с.
Статья поступила в редакцию 01.02.2021 г. Окончательный вариант — 18.04.2021 г.
Reference
1. Duga V.V., Mosin D.A., Polekhin A.A. K voprosu o razvitii napravleniya malykh kosmicheskikh apparatov [Towards development of the field of small spacecraft]. Aviakosmicheskoe priborostroenie, 2020, no. 10, pp. 26-33.
2. Korotkov V.V., Vinogradov A.V. Istoriya stanovleniya «Malogo» kosmosa na kosmodrome Plesetsk. Problemy dal'neishego razvitiya na sovremennom etape [History of the rise of 'small' space at Plesetsk launch site. Problems of further development at the current stage]. Vestnik SGAU, 2009, no. 4(20), pp. 57-64.
3. Severnyi kosmodrom Rossii. T. 3 [The northern spaceport of Russia. Vol. 3]. Ed. by N.N. Nestechuk. Mirnyi, Kosmodrom Plesetsk, 2017. 628 p.
4. Kosmicheskie apparaty AO «ISS» [Spacecraft made by JSC Information Satellite Systems]. Available at: https://www.iss-reshetnev.ru/spasecraft (accessed 22.10.2020).
5. Dlugotskii D.V., Duga V.V. Mega-gruppirovki kosmicheskikh apparatov SShA i perspektivnye sredstva ikh vyvedeniya [Mega-constellations of US spacecraft and their advanced launch vehicles]. Zarubezhnoe voennoe obozrenie, 2020, no. 10, pp. 61-65.
6. Egorov Yu.G., Kurguzov A.V., Chernyshov A.N. O gruppovom polete MKA v khode kosmicheskogo eksperimenta «INSPEKTOR-MKA» [About formation flight of SSC in the course of space experiment INSPEKTOR-SSC]. Proceedings of the 44th Scientific Lectures dedicated to K.E. Tsiolkovsky, Kaluga, AKF «Politop»publ., 2019. P. 93-94.
7. Klyushnikov V.Yu. Analiz perspektivnykh tekhnologii narashchivaniya i vospolneniya orbital'nykh gruppirovok malorazmernykh kosmicheskikh apparatov. [Analysis of advanced technologies for building up and replenishing orbital constellations of small spacecraft]. Collected papers of the 4th All-Russia workshop Modern Problems in Development and Operation. Saint-Petersburg, VKA imeni A.F. Mozhaiskogopubl, 2018. P. 13-18.
8. Malye kosmicheskie apparaty serii «AIST» (proektirovanie, ispytaniya, ekspluatatsiya, razvitie) [Small spacecraft of the AIST series (design, testing, operation, development)]. Ed. by A.N. Kirilin. Samara, SNTs RAS publ, 2017. 348 p.
9. Mosin D.A., Urtmintsev I.A., Mikhailenko A.V., Severenko A.V. Sposob razvertyvaniya mnogosputnikovoi orbital'noi gruppirovki malykh kosmicheskikh apparatov [A method for deploying a multi-satellite orbital constellation of small spacecraft]. Materialy 54-kh Nauchnykh chtenii pamyati K.E. Tsiolkovskogo, Kaluga, AKF «Politop»publ, 2019. P. 82 -86.
10. Karchin A.Yu., Sultanov A.E. Konstruktsiya i prochnost' raket-nositelei. Komponovochnye skhemy i parametry raket kosmicheskogo naznacheniya: Uch. pos. [Launch vehicles design and strength. Integrated launch vehicles configurations and parameters: Textbook]. Saint-Petersburg, VKA im. A.F. Mozhaiskogo publ., 2015. 26 p.
11. Nesterov V.E. Kosmicheskii raketnyi kompleks «Angara». Istoriya sozdaniya. T. 1 [Space rocket system Angara. Development history. Vol. 1]. Moscow, Remarko publ., 2018. 471 p.
12. Mikhailov V.S. Kosmicheskii «Dnepr». Zapiski o konversionnoi raketno-kosmicheskoi programme [Dnepr for space. Notes about missile-to-space-rocket conversion program]. Pushkino, Tsentr strategicheskoi kon»yunktury publ., 2015. 156 p.
13. Na strategicheskom napravlenii. Federal'nomu gosudarstvennomu unitarnomu predpriyatiyu Moskovskii institut teplotekhniki — 60 let [On a strategic area. Federal State Unitary Enterprise Moscow Institute of Thermal Engineering is 60 years old]. Ed. by Solomonov Yu.S. Moscow, ID «Intervestnik» publ., 2006. 174 p.
14. Zheleznyakov A.B. 100 luchshikh raket Rossii. Pervaya entsiklopediya otechestvennoi raketnoi tekhniki [Top-100 rockets of Russia. The first encyclopedia of our country's rocket technology]. Moscow, Yauza-presspubl., 2016. 152 p.
15. Vergeichik V.V., Volodin A.N. Iz-pod vody v kosmos [From under water into space]. Collected papers of the 33rd Interdepartmental Scientific and Technical Conference of the Plesetsk Cosmodrome, Mirnyi, 2017. P. 210-226.
16. Kobelev V.N., Milovanov A.G. Sredstva vyvedeniya kosmicheskikh apparatov [Spacecraft launch vehicles]. Moscow, Restart publ., 2009. 528 p.
17. One Web 2020 Launch Program. Available at: https://www.oneweb.world/launchprogram (accessed 02.11.2020).
18. Nesterov V.E. Kosmicheskii raketnyi kompleks «Angara». Istoriya sozdaniya. T. 2 [Space rocket system Angara. Development history. Vol. 2]. Moscow, Remarko publ., 2018. 536 p.
19. Palitsyn A.B., Zhilenko D.B. Analiz traditsionnykh i perspektivnykh zadach sistemy vozdushno-kosmicheskoi oborony Rossii: problemy i puti ikh resheniya [An analysis of traditional and future tasks for the aerospace defense system of Russia: Problems and approaches to their solution]. Voennaya mysl', 2020, no. 9, pp. 6-17.
20. Kosmicheskii rekord Indii [India's space record]. Indian Herald. Bulletin of the Indian embassy in Russia, February 2017, pp. 14-17.
21. Umanskii S.P. Rakety-nositeli. Kosmodromy [Launch vehicle. Cosmodromes]. Moscow, Restart+ publ., 2001. 215 p.
