Взлёт, 2016 № 06 (138)

Об «исключительных достоинствах» носителей легкого класса их разработчики перестали говорить еще в конце 1990-х гг., но имеющиеся проблемы в меньшей степени интересуют инженеров-ракетчиков, а в большей — экономистов. Первые озабочены, в основном, влиянием так называемого масштабного фактора — снижением конструктивного совершенства и ростом аэродинамических потерь. Первое обстоятельство связано с невозможностью (по технологическим и эксплуатационным причинам) бесконечно уменьшать сечение силовых элементов, а также размеры и массу приборов, агрегатов и систем пропорционально снижению стартовой массы ракеты. Второе — с уменьшением чисел Рейнольдса (Re) и, в гораздо большей степени, ростом нагрузки на мидель из-за закона «квадрата—куба» (при уменьшении линейных размеров масса уменьшается быстрее, чем площадь миделя). Кроме того, из-за снижения конструктивного совершенства ракеты легкого класса зачастую содержат больше ступеней, чем средние и тяжелые носители, что негативно сказывается на надежности выполнения задачи из-за введения дополнительных конструкционных элементов и «событий разделения».

Легкая ракета «Ангара-1.2ПП» служила для проверки стартового комплекса и начала летных испытаний всего семейства новых модульных носителей. Ее первый запуск состоялся с космодрома Плесецк, 9 июля 2014 г.

Экономические проблемы оказывают двоякое воздействие. С одной стороны, расходы на разработку и производство при уменьшении размеров и масс носителей снижаются, но происходит это неравномерно и непропорционально. Проектирование легких и средних носителей требует примерно одинаковых трудозатрат, а миниатюризация комплектующих сказывается на стоимости производства нелинейно. Пожалуй, дешевле обходится лишь подготовка к пуску легких ракет.

В результате, с учетом влияния масштабного фактора и включения дополнительных ступеней, пуск «малого» носителя обходится дешевле, чем «большого», в разы, но при этом масса выводимого груза может отличаться на порядок. Соответственно, удельная стоимость выведения полезных нагрузок для легких PH оказывается в разы выше, чем для средних и тяжелых, составляя примерно 30—40 тыс. долл./кг и более против 5—10 тыс. долл./кг. К примеру, расходы на пуск легкой японской твердотопливной ракеты Epsilon, которая выводит на солнечно-синхронную орбиту спутник массой 450 кг, составляют примерно 38 млн долл., а старт российского среднего носителя «Союз-2.1а», способного доставить на ту же орбиту 4,2 т полезного груза, обходится заказчику в 50—60 млн долл.

С другой стороны, в настоящее время легкие ракеты-носители задействованы в специфических секторах рынка, связанных либо с запуском относительно недорогих спутников по заказам университетов и коммерческих организаций, либо с выведением экспериментальных нагрузок в интересах государственных организаций, действующих в рамках ограниченного бюджета.

Иными словами, сегмент легких средств выведения не позволяет «поднять» тех денег, которые дает, например, доставка на геостационарную орбиту коммерческих спутников связи, а удельная стоимость эксплуатации таких ракет буквально приводит инвесторов в уныние. Например, компания SpaceX, которая разработала и довела до коммерческой эксплуатации легкий носитель Falcon 1, отказалась от него в пользу средней ракеты Falcon 9, заказы на которую приносили на порядки больше прибыли. В этих условиях естественной считалась «смерть» легких средств выведения как класса, и замена их средними, что собственно и продемонстрировала компания Илона Маска. Некоторые эксперты неоднократно прогнозировали именно такое развитие событий, но сейчас факты указывают на обратное...

Пару лет назад авторы статьи проанализировали статистику космических запусков. Оказалось, что доля легких ракет в общем числе миссий за 1998—2008 гг. составляла в среднем около 23% (от 16 до 30% в год) без какого-либо видимого тренда к снижению, а доля космических аппаратов, выведенных этими носителями, колебалась в районе трети и даже более от общего числа запущенных спутников. Также удивил дальнейший анализ: даже спустя восемь лет после указанного промежутка времени ситуация кардинально не изменилась! В 2015 г. участники «Большого космического клуба» (неформальной организации стран, которые могут запускать собственные спутники с помощью своих ракет-носителей с национальных космодромов) выполнили 86 пусков (в т.ч. 81 удачных), доставив на орбиту 186 спутников. Легкие носители стартовали 17 раз (из них 16 — успешно), что составляет 20% от общего числа пусков и примерно столько же — от числа успешных, и вывели в космос 65 космических аппаратов (35% от общего числа полезных нагрузок).