Россия начинает тестировать запуск спутников с дирижабля

Русское Воздухоплавательное общество возобновило конструкторские и испытательные работы по программе "Высокий Старт".

На первом этапе в качестве прототипа будет использоваться существующий субтропосферный дирижабль "Полярный гусь", которому принадлежит абсолютный мировой рекорд высоты для дирижаблей всех типов. (17 августа 2006 года, высота 8180 метров, пилот Станислав Федоров) Изготовление и прототип ракет для испытаний будет осуществлено частной фирмой Лин Индастриал. В планах продолжение серии строительства высотных дирижаблей ("Полярный гусь-2", "Полярный гусь-3") и достижение роста полезной нагрузки до 20 тонн. Финансирование программы производится самостоятельно и на средства частного инвестора.

Выгода "Высокого старта"

Это оперативный и значительно более дешевый запуск малых спутников (размером и весом от "нано" до "мини", от килограмма до пятисот) с субтропосферной аэростатической платформы (теплового дирижабля) на низкие опорные орбиты вокруг Земли . Оперативный старт комплекса из любой* точки планеты (ограничение лишь наличии "полей падения" для первой ступени и зон безопасности) и на любой азимут позволяет сразу же направить (проложить орбиту) космический аппарат в необходимый район и мгновенно получить результат. В результате экономия средств может в теории достигать порядков.

Экономическая выгода возможна в первую очередь за счет снижения аэродинамических и во вторую гравитационных потерь, а так же благодаря отказу от традиционной тяжелой и громоздкой первой ступени, что как минимум облегчает ракету на 30-40 процентов, что в свою очередь позволяет увеличить полезную нагрузку до 5 раз* (при старте в экваториальных областях). Это становится возможным при использовании небольших твердотопливных ракет с высокой скоростью истечения реактивной струи и коротким импульсом работы. Ведь для этого типа ракет аэродинамические потери при прохождении плотных слоев атмосферы наиболее велики. Ненаучно, но вспомним обычного велосипедиста. Уже на скорости 30 километров в час (8.5 метра в секунду) он тратит уже 70% энергии на преодоление лобового сопротивления, что уж тут говорить о скорости в 8-9 километров в секунду (первой космической скорости) необходимой для вывода спутника на орбиту вокруг Земли.

БУДЬТЕ В КУРСЕ

• 23.05.14   С космодрома Плесецк успешно запущена ракета-носитель «Рокот»
• 11.04.14   В честь 80-летия Юрия Гагарина аэростат «Восток» пролетит от Санкт-Петербурга до Урала
• 06.02.13   Модернизация вооружённых сил России/ Сергей Канчуков
• 02.02.13   Некоторые особенности структуры Вооружённых сил России / Сергей Канчуков

Что же еще дает "Высокий старт" кроме существенного (в разы) снижения стоимости вывода килограмма груза?

Первое - и возможно главное, это мобильность комплекса. Запуск может быть осуществлен практически из любой точки планеты, где существуют "поля падения" первой ступени ракеты. В частности возможно сочетание преимуществ "высокого" и "морского" старта, так как дирижабль способен взлетать и производить посадку с палубы не очень большого судна. Сам же комплекс способен перевозиться на обычном грузовике с прицепом и осуществлять развертывание буквально в "чистом поле".

Второе. При старте из разряженных слоев атмосферы возможно сразу запускать ракету на любой азимут в пределах 360 градусов по горизонту. При этом ракета избавляется от тяжелых и дорогих систем управления и стабилизации.

Третье. При отсутствии большей части сопротивления атмосферы, сама конструкция ракеты может быть сильно изменена. Возможно использование композитных решетчатых ферм, облегченных обтекателей, сферических баков, что невозможно в традиционной "карандашной" схеме.

Четвертое. Существует теоретическая возможность сделать ракету условно одноступенчатой. При отсутствии "поля падения" запуск может осуществляться в относительно густонаселенных районах планеты.

Единственное, что сразу надо отметить существенное ограничение требований к выводимому грузу. На таких чудовищных ускорениях запуска, может работать только лишь электроника, так как для живого организма стартовые перегрузки (в десятки G) немыслимы. Таким образом данный способ вывода на орбиту полезной массы никак не конкурирует с традиционной космонавтикой, что существенно сужает сферу применения данного метода

Экономика

Сегодня, когда обычный сотовый телефон превышает по вычислительной мощности занимавшие когда-то баскетбольные залы ЭВМ, открываются все более широкие возможности использования малогабаритных спутников Земли. Это требует новых средств доставки – и тут особенно актуальными становятся оперативность и значительное удешевление запуска.

В настоящее время сформировался достаточно большой рынок малых космических аппаратов (МКА). Инициатива их создания, под девизом: «Faster, Better, Cheaper» (Быстрее, Лучше, Дешевле) была объявлена NASA еще в 1992 году, в противовес длительным и дорогостоящим проектам создания больших КА, в условиях сокращения государственного финансирования.

Анализ современных систем на базе МКА показывает, что малые спутники — перспективное направление, открывающее новые возможности космосъемки и предоставления данных:

- трамплин для «малых» стран, таких как Нигерия, Алжир, Турция и др. к развитию собственных национальных космических программ;

- возможность обеспечения необходимыми услугами в области мониторинга государств с обширными территориями (Россия, Бразилия, Китай и др.), отдельных министерств, таких как сельское хозяйство, а также крупных корпораций в местах их присутствия;

- оперативный мониторинг районов ЧС с помощью интернациональных, национальных и коммерческих группировок малых КА, таких как DMC, RapidEye, 4+4, а в «мирные дни» — мониторинг ресурсов и хозяйственной деятельности и решение картографических задач в интересах государств-собственников.

К сожалению "малый" вовсе не является синоним слова "дешевый". При средней стоимости (оптом в России) вывода килограмма груза на орбиту в $10 000, килограмм малого спутника обходится более $100 000, а самое главное, ожидание запуска обычно составляет от полугода до года с момента российской сертификации. Т.е. слово оперативность можно заранее исключить из бизнеса или военного применения.

Мало того. Вывод МКА "большими" ракетами очень сильно сужает поля обзора, так как вывод осуществляется лишь с существующих космодромов на ограниченные орбиты. Таким образом "малый" космический аппарат необходимо снабдить еще "большим" двигателем с запасом топлива, дабы он мог переместиться на заданную орбиту в район исследований, что делает стоимость подобных программ не только астрономической, но и жестко ограничивает коммерческое и военное применение.

Проблемы

Проблемы "Высокого Старта" - отсутствие соответствующих ракет. На сегодняшний день проблема высокой стоимости космических запусков является одним из препятствий на пути развития микро и нано-спутниковых технологий.

Современные отечественные средства выведения легкого класса:

1. Новая российская ракета «Союз-2-1В» с ПН до 2800 кг.

2. Конверсионная ракета-носитель «Рокот» с ПН до 2300 кг.

3. Конверсионная ракета-носитель «Днепр» с ПН до 3700 кг.

4. Конверсионная ракета-носитель «Стрела» с ПН до 1700 кг.

5.Новая российская ракета-носитель «Ангара-1.2» с ПН до 3800 кг.

Следует отметить, полезная нагрузка данных РН избыточна для выведения на орбиту единичных микро и нано-спутников, что приводит к необходимости кластерных пусков. Подобная практика неудобная для заказчиков запусков отдельных аппаратов. С учетом того, что современные наноспутники имеют массу от 1-10 кг, а микроспутники от 10-100 кг, назревает острая необходимость создания легкой и сравнительно недорогой РН специально для подобных КА.

В настоящий момент множество стран и частных компаний проводят работы по данному направлению, однако не одна страна или частная фирма не обладает легкой и сравнительно недорогой РН.

В случае использования ракет среднего класса для попутного запуска микро и наноспутников, нередко возникает ситуация, когда задержка с созданием основной полезной нагрузки приводит к тому, что сроки запуска попутных нагрузок срываются. Что весьма критично.

Ситуация с запусками малых спутников в США.

Компания Virgin Galactic подтвердила намерение о работе над проектом легкого космического носителя воздушного старта Launch One и уже имеет несколько клиентов:

1) Компания Planetary Resources объявила о заключении контракта с Virgin Galactic на запуск 4-х коммерческих космических телескопов Arkyd-100 для изучения астероидов.

2) Калифорнийская фирма Skybox Imaging вложила 91млн $ в запуски по меньшей мере 2-х спутников ДЗЗ.

3) Компания GeoOptics Inc. из Калифорнии хочет использовать легкую РН для выведения на орбиту группировки КА экологического мониторинга.

4) Частная аэрокосмическая корпорация Spaceflight Inc. из Сиэтла так же планирует использовать Launch One для запуска различных полезных нагрузок весом от 1 до 300кг.

Проблема с запусками малых КА за рубежом – высокая (более 15 млн. $) стоимость пуска.

Необходимо также отметить высокую стоимость разработки легких ракет – в июле 2009 года инвестиционная компания Aabar Investments предложила Virgin Galactic 110 млн. при условии подтверждения целесообразности. Целевым показателем называлась стоимость пуска в 1 млн. $. К сожалению, заложенные инвесторами целевые показатели оказались недостижимы для Virgin Galactic.

Виктор Галенко, вице-президент Русского Воздухоплавательного Общества