В проекте Федеральной космической программы на 2016–2025 годы, разосланном корпорацией «Роскосмос» на согласование в министерства, предусмотрено создание «космического ракетного комплекса с многоразовой ракетой-носителем легкого класса на космодроме Восточный». «Роскосмос» хочет создать ракету с крылатой первой ступенью, которая после отработки не сгорает, а возвращается в район старта для повторного использования.
Одним из способов уменьшения стоимости вывода грузов на космическую орбиту является использование многоразового оборудования. Например, в ракете-носителе самая дорогая часть — это её первая ступень, которая, например, содержит такие затратные агрегаты, как маршевые двигатели. Естественно, что инженеры неоднократно возвращались к теме возвращаемой первой ступени. Сегодня такие эксперименты проводят как государственные космические программы, так и частные фирмы.
1. Компания американского миллиардера Илона Маска SpaceX пытается сажать первую ступень ракеты «Falcon 9» за счёт работы ракетных двигателей. Ракета уже действует, но обе попытки спасения первой ступени оказались неудачными.
2. Ещё одна американская компания, United Launch Alliance — совместное предприятие Lockheed Martin Space Systems и Boeing Defense, Space & Security, работает над концепцией ракеты «Vulcan». Её первую ступень планируется возвращать на землю при помощи парашюта.
3. Европейская AirBus Group работает над проектом возвращаемой первой ступени «Adeline». За 5 лет проект не вышел из стадии концепции, но в него уже вложено порядка €15 млн.
4. В государственном ракетном центре им. Макеева разрабатывается «Россиянка» — двухступенчатая тяжелая ракета-носитель. Планируется, что первую ступень ракеты можно будет использовать до 25 раз. Возвращение ступени осуществляется по баллистической траектории путем повторного включения штатных двигателей. В 2011 году центр представлял свою разработку на конкурсе Роскосмоса по разработке Многоразовой ракетно-космической системы первого этапа (МРКС-1).
5. Но по итогам конкурса заказ получил ГКНПЦ им. Хруничева с проектом «Байкал-Ангара». Ведь ГКНПЦ совместно с НПО «Молния» уже с 2001 года работают над многоразовым ускорителем первой ступени ракеты-носителя Ангара. Первый концепт был показан на авиакосмическом салоне «МАКС-2001». Выиграв конкурс, ГКНПЦ получили 250 млн. рублей на продолжение разработки проекта.
В 2013 году в Центральном аэрогидродинамическом институте имени Жуковского (ЦАГИ) по заказу «Хруничева» проводились исследования посадочных характеристик возвращаемого крылатого блока МРКС, выполненного в виде макета. Макет ракеты сильно напоминает космические челноки «Space Shuttle» и «Буран».
Макет ракеты
Удовлетворившись полученными результатами, «Роскосмос» нашёл в новой программе развития место и этому проекту, пока проходящему под шифром «ЛЭК-ВРБ». В 2019 году планируется начать разработку ТЗ, а с 2021 года — обеспечить финансирование в объёме 12,5 млрд. рублей, причём эти деньги пойдут только на разработку ракеты. Ожидается, что инфраструктура для её старта и приземления будет строиться за счёт средств, выделяемых на развитие космодромов.
— ОКР «ЛЭК-ВРБ» нельзя назвать прямым наследником МРКС, но это наследник по сути, — пояснили в пресс-службе «Хруничева». — Последние 10 лет именно ГКНПЦ им. М.В. Хруничева занимался многоразовой тематикой в космической отрасли.
— Спасаемая первая ступень — это палка о двух концах, — говорит Андрей Ионин, член-корреспондент Российской академии космонавтики имени Циолковского. — Жидкостные ракетные двигатели еще пока никто не спасал и не пытался использовать повторно. Нужно тщательно смотреть, насколько затраты на создание и эксплуатацию многоразовой ступени будут экономически оправданными. Ведь если вы сэкономите 20%, но при этом ракета будет взрываться в пять раз чаще, то такая экономия никому не нужна.
По мнению Ионина, альтернативным путем снизить стоимость запусков могло бы быть удешевление двигателей, стоимость которых достигает 50% от общей стоимости носителя.
Danov
Интересно было бы узнать у специалистов.
Собственно, почему двигатель такой дорогой?
НИОКР? это понятно, но почему дорогой при тиражировании?
Размер партии небольшой? Так речь о том, чтобы растиражировать их в десятки раз больше!
Автоматизация производства плохая? Так в чем сегодня проблема?
Материалы дорогие? А почему? Ведь двигатель в итоге продается, примерно, по стоимости драгметаллов.
HomoLuden
Не уверен про двигатели, но вот к примеру прецизионная гироскопическая техника не состоит на 99.9% из золота или платины, но стоимость прибора значительно превышает стоимость драгметалла той же массы.
Недавно на хабре была статья про применение 3D печати в производстве двигателя, кажется, или одного из ключевых его агрегатов. Так вот стоимость макета для подготовки сварщиков различных трубчатых трактов оценивалась в 400 тыр. Это всего лишь макет, на котором сварщики отрабатывают свои действия (куда и как подлезть). 3D печать позволила сильно сократить время и, соответственно, расходы на з/пл и прочие накладные расходы.
Подозреваю, что материалы в себестоимость дают не главный вклад.
Производство массовым не будет, видимо, в виду того, что их много не нужно, а техпроцесс крайне сложный.
tossshik
Сотрудник SpaceX как-то говорил, что себестоимость материалов при производстве ракеты — 2%.
byria
Верно, сейчас работают как раз на одном предприятии несколько металлических 3D принтеров, на которых создают прототип-макет частей двигателя для отработки и проверки технологии.
Если качество печати и конечного изделия при испытаниях покажут свою состоятельность, то будет исключена работа многих *токарей-фрезеровщиков* транспортно-логистические* схемы. Это скажется на сроках изготовления и штате задействованных специалистов и рисках при производстве.
HomoLuden
Я вот не считаю себя спецом по сопромату и материаловедению, но помнится мне (будто) литой металл отличается зернистой структурой вместо волокнистой (как у кованных мет. изделий). Кроме того прочность мет. изделия определяется твердостью поверхности.
Я вот не представляю как могут литые изделия вроде 3D-распечаток выдерживать «космические» нагрузки.
Хочется верить, что выдержат нагрузки.
Novitsky
HomoLuden
Но не в смысле оптимизации накладных расходов.
«Массовое производство» — это ведь не абстрактное отношение количества выпуска одного производства к выпуску другого аналогичного производства.
Это именно означает, что выпуск такой большой, что, например, процент брака в нем составляет пренебрежимые единицы процентов. Еще это означает, что производственные мощности задействованы на «146%» и вклад расходов на них в единицу продукции небольшой.
А когда в год выпускают 60 штук и в это вовлечен штат из 100500 человек и куча недвижимого имущества… это не массовое производство.
Novitsky
С другой стороны, это же не холодильники какие-нибудь, где 60-ю штуками в год не обойтись.
и, чтобы окупалось всё прочее, названное вами?Интересно тогда, сколько надо выпускать двигателей в год, чтобы были
HomoLuden
Вот в том и проблема, что массовый выпуск не поможет, если скупать не будут… кризис перепроизводства.
Вот к примеру с нашей вычислительной техникуой ситуация. Миландровский продукт с Cortext-M3… вложится кто-то по-крупному и станут их платы доступны для энтузиастов (пусть и со значительной разницей в цене), но начнут ли их раскупать как горячие пирожки? Или по привычке на aliexpress будут закупаться?
saga111a
Нельзя просто так взять кусок металла и поставить его в двигатель. Требуются изменения его свойств различными способами и скорее всего это очень не дешевые способы. Я думаю, что если люди занимаются конструированием нового косм корабля, то они в состоянии оценить возможности по оптимизации производства двигателей.