Новый российский проект ракеты обладает ультрапрогрессивными чертами: возвращаемая первая ступень и метановый двигатель, способный спасти ступень до ста раз. Благодаря этому стоимость пуска составит 22 миллиона долларов – вдвое дешевле, чем у SpaceX. К моменту первого запуска в 2026 году ракета неизбежно устареет, как и ее аналог Falcon 9. Тем не менее, проект «Амур» позитивно влияет на развитие отечественной космонавтики.
«Амур» и Falcon 9: очевидное сходство
В западных изданиях освещаются планы «Роскосмоса» по созданию новой ракеты. комментируют Заголовки статей, например «Роскосмос показал запланированную ракету «Амур» — и она кого-то очень напоминает», не далеки от правды. Главные отличия «Амура» от существующих российских ракет можно обнаружить в решениях компании SpaceX.
Главное отличие бросается в глаза сразу — уширенный головной обтекатель, который отчетливо выделяется на ракете. По эскизам видно, что «Амур» имеет обтекатель значительно шире основного корпуса ракеты: 5,1 метра и 4,1 метра соответственно. Аналогично десять лет назад сделали Falcon 9, где диаметр основной части — 3,7 метра, а обтекателя — 5,2 метра. Уширенный обтекатель позволил Falcon выводить в космос более объемные конструкции или сразу кластер относительно объемных спутников с различающимися орбитами. С «Амуром» такие же возможности появятся у российских ракет.
Она также оснащена раскладными посадочными опорами и решетчатыми рулями для посадки. Рули, как понятно из названия, будут управлять первой ступенью при спуске в атмосферу, чтобы осуществлять точную посадку в назначенную точку космодрома. Опоры не позволят ракете упасть во время посадки, а тяга центрального из пяти двигателей первой ступени позволит ей снизить скорость перед посадкой.
Вначале заметно различие. «Амур» планирует Первый этап ракеты возвращается на землю после посадки по хвосту, аналогично Falcon 9. Однако у неё только пять двигателей вместо девяти у американской модели. Присмотревшись внимательнее, можно заметить, что число двигателей было бы ближе к американской ракете, если бы российские разработчики не сделали свою версию заметно меньше.
Масса «Амура» составляет всего 360 тонн, тогда как масса «Сокола» (так переводится название ракеты SpaceX) — 549 тонн. Многоразовый «Амур» сможет выводить до 10,5 тонн полезной нагрузки, а многоразовая версия «Сокола» — 15,6 тонн (правда, Falcon 9 1.0 выводил на орбиту именно 10,5 тонны, но этот ранний вариант уже не летает).
Из этого следует, что перед нами творческая интерпретация концепции Falcon 9, а не механическое копирование. Второе различие между ракетами в том, что по размерам «Амур» ближе к «Союзу». Это средняя ракета, а не тяжелая, как современный Falcon 9 FT (последняя модификация) или его российский аналог «Протон».
Российская сторона предпочла меньшие размеры ракеты. Поскольку увеличение размера ракеты снижает стоимость запуска груза за счёт эффекта масштаба, возникает вопрос: в чём причина такого решения? Возможно, дело в том, что копия Falcon 9 с теми же возможностями будет смотреться слишком удачно на фоне лёгких версий «Ангары». Ведь эта ракета одноразовая и пуск её обходится дороже, чем у «Протона» (цена последнего — не менее 62 миллионов долларов).
Закрывать проект «Ангары» «Роскосмосу» не очень хочется: в него вложены большие средства, а дорогая инфраструктура на Восточном спроектирована частично под него. Если проект просто свернуть, наверху может возникнуть вопрос: а зачем ее с большим трудом доводили до ума в 2014-2020 годах, если после начала полетов Falcon 9 с возвращаемой первой ступенью одноразовая ракета в принципе была устаревшей идеей?
Метановый поворот
Помимо габаритов, «Амур» отличается от американского предшественника одной положительной особенностью: метановые двигатели РД-0169А, разрабатываемые в воронежском «Конструкторском бюро химавтоматики». У Falcon 9 двигатели на керосине. При приходе в космическую индустрию Маск и ведущие инженеры SpaceX имели ограниченный опыт, им не хватало ресурсов для разработки экзотических метановых двигателей, поэтому они выбрали конструктивно простой керосиновый двигатель Merlin.
Концепция использования бессажевых метановых двигателей для многоразовых ракет SpaceX высказывалась давно. Компания провела испытания таких двигателей, но с большими размерами, предназначенными для Starship. Для Falcon’ов метановые движки не применяются, и причины этого появятся ниже.
Метан превосходит керосин по многим показателям. Не образуя сажи при сгорании, он позволяет ракетным двигателям функционировать значительно дольше. В связи с этим первую ступень Falcon 9 планируют запускать не более десяти раз, в то время как первую ступень «Амура» хотят отправлять в космос до ста раз.
Александр Блошенко, исполнительный директор «Роскосмоса» по перспективным программам и науке, считает, что возражения против метановых ракет необоснованны. По его словам, утверждения о том, что жидкий метан при сгорании производит в 1,6 раза меньше энергии, чем керосин того же объема, неверны. Блошенко подчеркивает, что при охлаждении до сверхнизких температур сжиженный газ уплотняется настолько, чтобы заполнить баки стандартного объема.
«Амур» возьмёт у Falcon не только посадку первой ступени на хвост, ноги и уширенный (более чем на пять метров) головной обтекатель, но и переохлаждение компонентов топлива до сверхнизких температур. В XXI веке первым это начал применять Илон Маск несколько лет назад. Благодаря этому ему удалось разместить в баках Falcon 9 больше топлива и увеличить полезную нагрузку.
В СССР при Королёве, начиная с Р-9А, для некоторых ракет использовали глубокое переохлаждение компонентов топлива. Современные российские ракеты либо созданы без участия Королева, либо являются развитием Р-7, разработанной до введения им переохлажденного топлива.
С момента «Амура» до «Ангары» Россия в XXI веке не предпринимала попыток использовать переохлажденное топливо. Это никого не беспокоило, поскольку западные космические программы также не использовали его. Знания об истории отечественной космонавтики ограничены, а незнание о таких упущениях нас не волнует. Так было и с отказом от глубокого переохлаждения ракетного топлива в России.
Маск внедрил глубокое переохлаждение на Западе спустя полвека после Королёва. Вследствие склонности российских руководителей копировать западные образцы, нас заставили вернуться в собственное прошлое. Радоваться этому можно: без выходца из Африки мы бы так и летали с пониженной полезной нагрузкой.
Почему проект «Амур» обречен на провал, но все же приносит пользу.
Разработчики новой ракеты из «Роскосмоса» подчеркнули, что принятые решения ставят своей целью увеличение конкурентного преимущества готовой конструкции.
Из этого следует, что ракета создаётся не как «Ангару» — по inertia, а чтобы конкурировать с другими летательными аппаратами на рынке запусков. «Роскосмос» состязаться может только с SpaceX — все остальные игроки рынка делают ракеты дороже наших и летают только за счёт госзаказа или лоббистской привязки (в случае американских военных местами переходящей в откровенную коррупцию).
«Амур» недостаточно конкурентоспособен. Да, его запуск в два с половиной раза дешевле, чем у Falcon сейчас, но… Первый старт российской метановой ракеты запланирован на 2026 год. Все, кто следит за космической отраслью и не работает в «Роскосмосе», знают, что к 2026 году у Маска будет летать Starship. В SpaceX честно признают, что Falcon’ы по сравнению с Starship настолько неконкурентоспособны, что с началом полетов нового носителя деятельность Falcon 9 придется прекратить.
Запуск Starship на первом этапе обойдется примерно в полсотни миллионов долларов, а на последующих этапах совершенствования конструкции – в несколько миллионов. У Starship также метановые двигатели, и по мере подтверждения стократной полной многоразовости цена его пусков будет снижаться. В будущем она неизбежно опустится ниже 22 миллионов долларов за пуск, объявленных для «Амура».
«Амур» сможет выводить в космос по многоразовому режиму 10,5 тонны груза, а Starship — 100 тонн (на первом этапе, после чего планируется увеличить нагрузку). «Амур» будет помещать выводимые конструкции и спутники в обтекатель диаметром пять метров, а Starship — в корпус диаметром девять метров с внутренним жилым объемом более 800 кубических метров (как у МКС). В коммерческом секторе космической отрасли «Амур» не сможет конкурировать с Starship.
Планируя новую ракету частично многоразовой, «Роскосмос», кажется, недооценивает возможности полностью многоразовых конструкций вроде Starship.
Понятны причины подобных взглядов. «Звездный корабль» настолько отличается от существующих ракет по конструкции и методам торможения в атмосфере, что для консервативных представителей космической отрасли кажется чужеродным гигантом. Люди, много лет добивавшиеся снижения стоимости полетов на 5% и всегда верящие в оптимальность одноразовых носителей, не могут моментально переориентировать мышление под давлением таких несущественных вещей, как рациональные доводы.
В российской госкорпорации доверия к Starship появится лишь после начала регулярных полётов. В связи с этим Россия вложила миллиарды долларов в разработку «Ангары» и намерена потратить ещё 0,9 миллиарда долларов на «Амур». Однако не исключено: финансирование «Амура» отсутствует в Федеральной космической программе, поэтому неясно, будут ли его проектировать или это часть имитации инновационной активности.
Разговоры о проекте «Амур» на официальном уровне крайне полезны. Поставленные перед очевидным превосходством конкурента чиновники хотя бы в принципе готовы начать копировать решения его проекта. Это огромный плюс: подобная моральная готовность признать превосходство соперника немало поможет России в 2020-х и 2030-х, когда — рано или поздно, но неизбежно — придется копировать Starship.