Ангара — очередной плач Ярославны

Рогозин опять обещает испытательный пуск Ангары 5, в этот раз на 14 декабря, кажется. А в это время в русскоязычном сегменте соцсетей начался стон и плач по Ангаре.

Ну, может попробуем разобраться?

3 пункта:

1. Суть концепции ракетно-космической системы Ангара.

2. Смысл концепции.

3. Сроки реализации.

1. Концепция семейства ракет-носителей Ангара.

Концепция заключается в том, чтобы собирать ракеты-носители различной грузоподъёмности из одинаковых универсальных ракетных модулей (УРМ), производимых серийно, поточным методом.

2. Смысл концепции.

Снизить себестоимость производства ракет за счет поточного производства стандартизированных УРМ.

На самом деле, индивидуальное производство в разы дороже серийного, так как стоимость всего производственного оборудования, оснастки, инструментов, включая измерительные, методик контроля качества полностью входит в себестоимость единичного экземпляра изделия. Если изделие производить серийно, то вся эта стоимость амортизируется по мере выпуска изделий. Если серия ограничена количеством, то сумма делится на количество единиц. Если серийность определяется временем, то амортизация происходит в определенные сроки. Увеличение серийности, с мелкой серии и до крупной серийности, обычно, снижает себестоимость единицы не очень значительно.

Есть ещё массовое производство. По определению, обычно это программа выпуска от 50 тысяч изделий в год. Для такого производства заказывают специальное оборудование, которое значительно дороже универсального, но амортизируется через годы массового производства.

Производить УРМы в количествах больше 100-150 штук в год незачем. Даже, если все ракеты Ангара потребуют 5 УРМов — это 30 запусков, на которые надо найти заказчиков. А до 500 изделий в год производство считается мелкосерийным и оборудование, частично специальное (спецзаказанное для конкретной операции на конкретном изделии), частично универсальное, будет амортизироваться медленно и доля стоимости на каждом изделии будет довольно большой. Это дешевле индивидуального производства, но тоже очень дорого. Чем больше доля спецоборудования, тем выше себестоимость готового изделия.

По пути УРМ пошли многие компании.

Дельта-4 и Атлас-5, многие про это забыли, но Атлас тоже предлагался в варианте Хэви, как и Дельта, состоят из УРМов на американский манер, плюс стандартные твердотопливные ускорители. Из набора УРМ и стандартных ТТУ можно собирать носители широкой линейки грузоподъёмности.

Falcon Heavy — это 3 блока первой ступени Falcon-9, используемых как УРМы.

Концепция давно реализована, но как показал опыт, сама по себе, существенного снижения себестоимости не вызывает.

Макеты семейства Ангара на выставке МАКС-2009

3. Сроки реализации.

Концепция Ангары разрабатывалась в конце 80-х годов прошлого века с указанной выше целью — снизить себестоимость производства ракет-носителей, что позволит снизить коммерческие цены в конкурентной борьбе. В конце ХХ века это казалось решением проблемы, которое позволит значительно снизить пусковые цены, что должно увеличить рыночный спрос на космические запуски и обеспечить доминирование на рынке.

— 3 августа 1992 года был объявлен конкурс на создание проекта реализации вышеизложенной концепции. 28 лет назад, Карл!

Чтоб было понятней, 28 лет от полета Гагарина (1961+28=1989) — это полет Бурана. Из 28 лет, 20 лет приходится на царствие Пу.

— 26 августа 1995 года вышло Постановление Правительства РФ, определившее этапность создания комплекса «Ангара», утвержден генеральный план-график создания комплекса, объёмы его финансирования, а также кооперацию соисполнителей.

За это время в мире были созданы ракеты-носители по модульной концепции и опыт не показал снижения себестоимости. Более того, стоимость запуска модульной Delta IV Heavy почти сравнялась со стоимостью запуска спейс-шаттл. Весь мир убедился, что модульная схема реально «не катит».

В 2010-м году впервые полетела, тогда ещё весьма средненькая одноразовая ракета Falcon 9. Снижение себестоимости достигалось не столько серийностью, сколько применением более совершенных технологий производства, снижением материалоемкости, отказом от широкой кооперации с максимизацией концентрации производства в собственных руках компании SpaceX.

В 2011 году начались работы по программе создания на основе Falcon 9 многоразовой ракеты. Сначала предполагалось сделать многоразовыми обе ступени, но потом ограничились только самой дорогой частью — первой ступенью. В самом деле, первая ступень стоила около 40 миллионов баксов и, если удастся её использовать без замены узлов хотя бы 10 раз, то эта себестоимость ступени упадет на порядок. Над этими планами много и громко смеялись. Досмеялись…

В декабре 2015 года они впервые смогли посадить первую ступень на космодром.

В настоящий момент, ступени используются многократно, одна ступень летала уже 7 раз, ещё одна готовится к седьмому запуску в ближайшие дни. Они быстро набирают заявленный безремонтный ресурс полетов. После 10-го полета, ступень должна отправляться на заводской восстановительный ремонт с заменой некоторых частей и снова получить ресурс на 10 полетов. Всего ступень должны быть способной пройти 10 10-полетных циклов, то есть, совершить 100 полетов.

Это уже гигантский рывок в снижении себестоимости. Плюс, они повторно используют дорогостоящие обтекатели.

Сейчас, если считать предельный ресурс 1-й ступени 10 полетов, а створок обтекателя 3 полета (одна створка использовалась уже даже 4 раза), то себестоимость запуска Falcon 9 падает до 16-18 миллионов, что радикально дешевле самых дешевых ракет среднего класса.

Таким образом, Илон Маск и SpaceX радикально поменяли современные концепции способов удешевления запусков космических ракет. Концепция модульности, как средства удешевления пусковых услуг окончательно ушла в прошлое. Ангара, создаваемая 28 лет по этой модульной концепции окончательно устарела, так и не достигнув стадии регулярной эксплуатации.

Так о чем плакать? По сути, проект Ангара надо было замораживать не позже 2016 года, прекращать выбрасывать на него деньги и вложиться в создание многоразовых ракетных ступеней с реактивной вертикальной посадкой. Сейчас такой проект идет, но как-то вяло… Да и поздновато, наверное. Пока эта ракета Енисей-СПГ доползет до первых испытаний, начнется регулярная эксплуатация чрезвычайно дешевых, полностью многоразовых ракет и кораблей SpaceX — Starship/SuperHeavy. Даже частично многоразовые ракеты не смогут конкурировать с этой системой, чисто по экономическим соображениям, не говоря уже о том, что новая архитектура SpaceX является супертяжелой, а Енисей-СПГ еле-еле среднего класса.

Ангара для внутреннего употребления.

Кроме коммерческого рынка, на который Ангара уже не попадает, есть внутренние российские потребности космических запусков. Прежде всего, это потребности военных, связистов и метеорологов. Во вторую очередь — поддержание блеклой тени былого престижа пилотируемой космонавтики. Для галочки в пропаганде.

В принципе, эти потребности вполне покрывают старенькие Союзы и Протоны. Протон, конечно, ядовитый и не очень надежный, а каждая его авария грозит экологической катастрофой. Но он достаточно дешев. Хорошо было бы его заменить Ангарой 5, но она подороже. И опять же, только для внутреннего употребления. Так что, ещё неизвестно, имеет ли смысл проводить такую замену. В конце концов, аварии Протонов гадят не в России, а в Казахстане. Пока казахи позволяют загаживать их степи, Протонам можно ещё полетать с какими-нибудь ПН от Министерства обороны.

Не имея реальных достижений и новой техники в настоящем, от российских космоэнтузиастов слышны только плачь по сомнительным прошлым проектам, хула в адрес руководства Роскосмоса и персонально Дмитрия Олеговича Песнопенного-Рогозина.

Если их в чем-то и обвинять, то только в том, что вместо того, чтобы бросить все силы на многоразовость 4-6 лет назад, они бухтели «скепсисом» по этой концепции и тащили то, что давно морально устарело. Они упорно строили паровозы, когда мир начал переход на электротягу. И при этом рассказывали, как хорошо действует пар на природу и про то, как электротяга убивает током. Мало того, что они это рассказывали, у них нашлось немало подпевал «экспердов».

Теперь те же подпевалы-эксперды поливают певца Рогозина…

Несправедливо это.

Я так думаю…

Мало кем любимый и многими критикуемый долгострой, ракета-носитель “Ангара”, собирается вернуться к полетам после шестилетнего перерыва. Назначенный на осень и уточненный было на 28 ноября пуск сдвинулся на декабрь, а по последним новостям его успели снова перенести, теперь уже с 11 на 14 декабря. Подозреваю, даже удачный пуск будет сопровождаться минорными статьями, рассказывающими о долгой разработке или дороговизне получившейся ракеты. Однако, хорошая или плохая, дешевая или дорогая, удачная или нет, “Ангара” стала безальтернативным вариантом для российской космонавтики на ближайшие годы.

Тихо ползи, улитка, по склону Фудзи

История “Ангары” порождает смешанные чувства: рациональные решения и работающие идеи разбиваются об отсутствие средств и невообразимо медленную скорость движения проекта. После распада СССР Байконур оказался в независимом Казахстане, политические перспективы взаимоотношений между свежеобразовавшимися странами были неясны, да и на самом космодроме положение было аховое (см. например историю бунта солдат-стройбатовцев в феврале 1992 года с сожженными казармами и несколькими трупами). В таких условиях стране нужна была новая ракета, способная стартовать с российских космодромов и, в идеале, лучше “Протона“. В конкурсе приняли участие многие ракетостроительные предприятия, а в финал вышли два проекта – от РКК “Энергия” и ГКНПЦ им. Хруничева.

Конкурс выиграла “ушастая” “Ангара” по совершенно рациональным причинам – в Плесецке был почти готов стартовый стол для ракеты-носителя “Зенит”, в который “Ангара” устанавливалась с минимальными доработками. А денег на масштабную стройку не было. И при всей необычности компоновки, у нее были свои достоинства – ракета без проблем транспортировалась по железной дороге, небольшая высота упрощала конструкцию трубопроводов и избавляла от сложностей с демпфированием продольных колебаний или межбаковыми отсеками. А вторая ступень выгодно отличалась использованием топливной пары кислород-водород и двигателем РД-0120, с которыми вроде бы еще не разучились работать после “Энергии”. В 1995 году вышло постановление Правительства РФ о создании ракеты с первым пуском в 2005, но проект похоронило сочетание факторов – с одной стороны, с Казахстаном более-менее удалось наладить отношения, “Протоны” стали выполнять коммерческие пуски, оказавшись очень дешевыми на международном рынке, а на разработку новой ракеты все равно не было денег.

Протон-М

Следующая глава истории началась во второй половине нулевых. РД-0120 и водород таки перешли в категорию артефактов развитой цивилизации прошлого, так что ракета стала полностью кислородно-керосиновой. Зато появилась идея модульной ракеты. Если разработать универсальный ракетный модуль, то, подобрав нужное их количество, можно собрать ракету требуемой грузоподъемности. И для новой ракеты размер модуля выбрали таким, чтобы один УРМ заменил легкие ракеты “Космос-3” и “Циклон-3” (у которых были и проблемы с кооперацией между бывшими советскими республиками, и недостаток в виде использования токсичного топлива), три УРМ заменяли “Зенит” (тоже разорванный между странами), а пять УРМ – “Протон”. При этом ракета никак не могла быть прямым конкурентом “Союзу” – для аналогичной грузоподъемности были бы нужны два УРМ, которые бы потребовали тяжелого и уродливого переходника на вторую ступень. И если открыть журнал “Новости космонавтики” за 1999 год, то можно увидеть знакомые очертания “Ангары” и совершенно невероятные даты первых пусков в 2000 году.

Обратите внимание, что такие модные сейчас идеи, как сжиженный природный газ и даже многоразовая первая ступень, там уже упомянуты. И, как показала практика, идея модульной ракеты оказалась вполне работоспособной – в нулевых годах ее подтвердила Delta IV Medium/Heavy, а в десятых – Falcon 9/Heavy. Сейчас, обладая послезнанием, кажется, что модули стоило делать в размерности чуть тяжелее “Зенита” – нишу легких ракет занял “Союз-2.1в“, а многие годы спустя зенитовскую размерность выбрали для “Союза-5“. Но без волшебной информации из будущего выбор казался рациональным, да и история, как Маск чуть не стал строить потенциально гораздо менее удачную на рынке “Falcon 5“, весьма широко известна.

Союз 2.1в

Сложно сказать, как бы сложилась судьба ракеты, если бы она впервые полетела в нулевых. В реальной истории дальше начинается черная дыра – сроки сдвигаются все дальше и дальше. В интервью генерального директора ГКНПЦ им. Хруничева журналу “Наука и жизнь” в 2004 году годом первого пуска называется 2005. В 2004 же году был подписан контракт с Южной Кореей о создании ракеты, получившей название “Наро-1” и использующей УРМ от “Ангары” в качестве первой ступени. В 2007 “Российская газета” цитировала первого вице-премьера Сергея Иванова:

Никакого пересмотра сроков не будет. Летно-конструкторские испытания “Ангары” должны начаться в 2010 году, а первые пуски – в 2011-м

В 2008 году ГКНПЦ им. Хруничева порадовало общественность фотографиями подготовки к огневым испытаниям УРМ-2. “Наро-1” впервые стартовала в 2009, и российская первая ступень отработала без замечаний, так что УРМ-1 был практически готов (в ноябре были также успешно проведены заключительные испытания), но вот “Ангара” была еще далеко за горизонтом. В 2010 “из-за проблем с финансированием” первый пуск сдвинулся уже на 2012. А в 2011 году появилась новость о переносе производства ракеты в Омск. В 2012 году назывались сроки отправки легкой ракеты на космодром “Плесецк” – декабрь 2012, тяжелой – 2013. Однако легкая ракета отправилась на космодром в мае 2013, а тяжелая – в июле 2014. Легкая ракета в специальной модификации 1.2ПП успешно пролетела по суборбитальной траектории 9 июля 2014, а тяжелая вывела макет полезной нагрузки на геостационарную орбиту 23 декабря 2014. Ну а затем начался эффект от переезда производства в Омск, который пословица приравнивает к двум пожарам. В 2015 году ТАСС сообщает о планах пуска одной произведенной тяжелой “Ангары” в 16-17 годах, отсутствии производства в 16-17 годах и возобновлении выпуска с 2018. В 2018 году вторую тяжелую “Ангару” обещали построить к 2019, ну а в 19 году сроки сдвинулись на 2020, в течение которого мы плавно дошли до декабря. Ракета уже на космодроме, и, если обнаруживаемые неприятности останутся мелкими, есть вероятность, что она вернется к полетам в этом месяце. На 2021 год пока что запланированы два пуска тяжелой “Ангары”, не раньше второй половины года, и в будущих планах даже есть коммерческий пуск легкой версии 1.2 осенью 2021 со спутником Kompsat-6, контракт на который был заключен провайдером пусковых услуг ILS в 2016 году.

Какими вы будете

На сегодняшний день, вне зависимости от того, ругают «Ангару» или хвалят, у нее нет альтернатив в решении определенных задач, главной из которых является вывод полезных нагрузок на геостационарную орбиту. Логика здесь очень простая. Вернуться к «Протону» невозможно — у ракеты есть только один стартовый комплекс на «Байконуре», а использование токсичных компонентов топлива плохо даже не само по себе, а тем, что является отличным поводом для Казахстана запретить пуски ракет в случае ухудшения отношений. В истории уже были случаи, когда Казахстан запрещал пуски «Протонов», а в стране действует движение «Антигептил», призывающее к запрету «экологического геноцида».

Союз-5»/«Иртыш

Разрабатываемый сейчас «Союз-5»/«Иртыш» находится на этапе проектирования, первый пуск ожидается не раньше 2024, что по опыту «Ангары» с ненулевой вероятностью может означать «неизвестно когда». Возможность запуска спутников на геостационарную орбиту не та компетенция, которую может позволить себе потерять самостоятельная развитая страна — времена наивных надежд 90-х «зачем делать свое, проще купить за рубежом лучше и дешевле» давно прошли, потому что очень быстро выяснилось, что «зарубежные друзья» (вне зависимости от того, с Запада они или с Востока) оказываются не друзьями, а заинтересованными сторонами со своими интересами. И покупка пусковых услуг для военных и государственных спутников будет не просто дорого стоить, а висеть на волоске отношений между странами, когда любое разногласие может привести к потере возможности запустить свой аппарат вообще.

На сегодняшний день в той степени готовности, в которой находится «Ангара», у нее есть два варианта будущего — нормальное и отличное. В «нормальном» варианте она будет стартовать несколько раз в год, выводя государственные полезные нагрузки — военные связные «Благовесты», навигационные «ГЛОНАССы», метеорологические, связные и научные аппараты. И это будет продолжаться до тех пор, пока не появится российская ракета лучше и дешевле, скорее всего не меньше десяти лет. В «отличном» варианте предпринятые меры по удешевлению производства (а, возможно, поможет и очередное падение курса рубля) сделают ракету хоть в какой-то степени конкурентоспособной, и на нее, в дополнение к государственным, появятся еще и коммерческие нагрузки. Ну и, наконец, «Ангара» может послужить еще одной очень важной цели — возрождению водородных технологий. Если получится создать вариант "-А5В" с водородными третьей ступенью и разгонным блоком, в стране появятся инженеры, обладающие очень поздно приобретенной в СССР и практически потерянной в 90-е компетенцией.

Неизвестно, установят ли на ракету бортовые камеры, в 2014 году не стали. Если нет, то увидеть красивый «крест Медведева» отделения четырех блоков первой ступени можно будет разве что в симуляторе.

https://habr.com/ru/post/531622/