Россия воссоздаст ракету «Зенит» на метановом топливе

«Изначально задумывалось, что метановыми двигателями будет комплектоваться ракета «Феникс» (ее разработка также запланирована проектом ФКП), но позднее с учетом ситуации с бюджетом решили принципиально новую ракету не делать, а вернуться к идее воссоздания российского «Зенита»», — отметил один из составителей проекта ФКП.

Для создания нового агрегата конструкторы предлагают модернизировать двигатель РД-171. «Мы планируем сделать демонстратор двигателя на метане даже с учетом того, что носителя с таким двигателем пока строить не планируется», — указал составитель.

На ОКР Роскосмос просит выделить 25,223 миллиарда рублей, часть из которых должна пойти на создание двигателя на метане. Остальные средства пойдут на разработку опытных образцов жидкостных ракетных двигателей с использованием композиционных материалов и перспективных систем защиты.

На ракете «Зенит», сборку которой проводит днепропетровский «Южмаш», установлено до 70 процентов российских компонентов. Двигатель РД-171 первой ступени ракеты-носителя «Зенит» и ее разгонный блок производят в России. Систему управления ракетой тоже — в Научно-исследовательском институте автоматики и приборостроения имени Пилюгина.

В программе развития космонавтики могут появиться новые пункты, в соответствии с которыми промышленность займется созданием новой ракеты-носителя и двигателя для нее. По сообщениям российских средств массовой информации, самарское ЦСКБ «Прогресс» подготовило пакет документов, касающихся перспективной ракеты-носителя сверхтяжелого класса. Эта ракета в будущем может использоваться для доставки различных космических аппаратов на Луну.

Как пишет издание «Известия» со ссылкой на документацию ЦСКБ «Прогресс», предложенный «Роскосмосу» проект подразумевает создание не только ракеты-носителя, но и перспективного двигателя для нее. Для достижения высоких характеристик новая сверхтяжелая ракета должна оснащаться жидкостными двигателями, использующими топливную пару сжиженный природный газ (СПГ) и жидкий кислород. Предлагаемое горючее имеет некоторые преимущества перед используемым в настоящее время керосином, которые могут положительным образом сказаться на эксплуатации ракетной техники.

Основными плюсами СПГ являются сравнительная простота добычи и изготовления и, как следствие, меньшая стоимость. Кроме того, сжиженный природный газ в сравнении с керосином имеет более широкую сырьевую базу. С учетом ситуации в области ракетного топлива дешевизна и сырьевая база приобретают большое значение. «Известия» отмечают, что в представленных документах ЦСКБ «Прогресс» описывает перспективы различных типов ракетного топлива. К примеру, ранее советские и российские ракеты использовали керосин, полученный из нефти Анастасиевско-Троицкого месторождения (Краснодарский край). Месторождения со временем истощаются, из-за чего ракеты приходится заправлять топливом, полученным путем смешивания нескольких типов керосина. В будущем подобный дефицит сырья будет только усиливаться.

Двигатель, использующий топливную пару СПГ-жидкий кислород, будет создан только в достаточно отдаленном будущем. Поэтому период активной эксплуатации ракет с подобной силовой установкой может прийтись на время, когда нефтяные месторождения будут истощены, что скажется на стоимости керосина. Таким образом, сжиженный природный газ окажется самым эффективным топливом с точки зрения экономичности.

При этом СПГ позволяет снизить стоимость запусков уже сейчас, при нынешних ценах на топливо. В будущем при использовании СПГ и жидкого кислорода можно уменьшить стоимость запуска в 1,5-2 раза в сравнении с топливной парой керосин-кислород. Кроме того, сжиженный природный газ может быть топливом для многоразовых ракетных двигателей. В таком случае процедура очистки двигателя при подготовке к новому полету максимально упрощается: достаточно только испарить остатки сжиженного газа.

Следует отметить, сжиженный природный газ и сжиженный метан давно интересуют конструкторов ракетных двигателей. В сравнении с используемыми сейчас топливами СПГ и метан позволяют достичь более высоких характеристик. Тем не менее, и СПГ, и метан пока не дошли до активной эксплуатации. Главная причина этого – специфические характеристики этих типов топлива, а также их сочетание со стоимостью.

Известно, что двигатель, использующий СПГ и жидкий кислород, имеет больший удельный импульс в сравнении с силовой установкой с использованием керосина. Однако топливо на основе метана имеет меньшую плотность, чем керосин. В результате этого ракета нуждается в топливных баках большего объема, что сказывается на ее габаритах и стартовой массе. В конечном счете, ракета с двигателями, работающими на СПГ или метане, не имеет никаких значительных преимуществ перед «керосиновой», которые бы позволили ей найти свое место в космонавтике.

Кроме того, экономическая выгода от использования альтернативного топлива не всегда является целесообразной. «Известия» приводят слова члена-корреспондента Российской академии космонавтики им. Циолковского А. Ионина. По словам специалиста, на закупку топлива тратятся лишь доли процента от общей стоимости запуска. В таком случае экономия получается не слишком большой. Похожим образом дело обстоит и с экологическими аспектами: А. Ионин отмечает, что ракеты летают слишком редко, чтобы оказывать заметное влияние на экологическую обстановку.

Однако исследования перспективных ракетных двигателей ведутся, более того, начались они достаточно давно. Так, НПО «Энергомаш» с начала восьмидесятых годов изучает перспективные силовые установки для ракет-носителей, в том числе и с двигателями, использующими сжиженный метан и жидкий кислород. По некоторым данным, в настоящее время НПО «Энергомаш» занимается проработкой технического облика новой ракеты-носителя легкого класса. Первая ступень этой ракеты может получить перспективный однокамерный жидкостный двигатель, использующий топливную пару метан-кислород, который сможет развивать тягу до 200 т.

Точные перспективы предложенной ракеты-носителя и двигателя, использующего СПГ, пока не ясны. Официальные лица «Роскосмоса» еще никак не комментировали предложение. Документация в настоящее время, вероятно, проходит экспертизу. В связи с этим пока рано говорить о сроках начала и завершения работ, а также о времени первых пусков перспективных ракет. По-видимому, активные конструкторские работы по новому проекту начнутся только через несколько лет, а проведение всех его этапов потребует не менее 10-12 лет. Таким образом, эксплуатация новой сверхтяжелой ракеты-носителя с двигателем новой системы может начаться не ранее второй половины двадцатых годов.