РАЗРАБОТКА

Аэрокосмическая корпорация "Воздушный старт" разрабатывает собственный вариант одноименного авиационно-ракетного комплекса, предназначенного для вывода на опорную орбиту космических аппаратов массой до 3,8 т. В качестве самолета-носителя предполагается использовать Ан-124-100 "Руслан", а вновь разрабатываемую ракету-носитель "Полет" оснастить надежными, прошедшими обширный цикл испытаний кислородно-керосиновыми двигателями. Реализация проекта "Воздушный старт" осуществляется на коммерческой основе при поддержке со стороны государства, зафиксированной в распоряжении правительства РФ № 1702-р от 1 декабря 1998 г.

Идея создания авиационно-ракетных комплексов (АРК) в начале 70-х годов привлекла внимание специалистов главным образом потому, что она рассматривалась в качестве одного из путей повышения живучести межконтинентальных баллистических ракет в случае внезапного развязывания полномасштабной ядерной войны. Вариант воздушного базирования рассматривался на этапе создания новой американской ракеты MX. В интересах проверки осуществимости идеи в 1974 г. американские ВВС произвели запуск МБР "Минитмен" с борта тяжелого транспортного самолета С-5 "Гэлэкси". Впоследствии в США до стадии коммерческой эксплуатации был доведен АРК, включавший самолет-носитель L-1011 и крылатую ракету "Пегас".

Не было недостатка в проектах АРК и в нашей стране. К наиболее известным на сегодняшний день относятся комплекс "Бурлак-Диана" разработки Государственного машиностроительного КБ "Радуга" и "МАКС", предложенный НПО "Молния". В первом случае речь идет об использовании в качестве самолета-носителя переоборудованного стратегического ракетоносца Ту-160 в сочетании с космическим разгонщиком; во втором - о системе, включающей сверхтяжелый транспортный самолет Ан-225 "Мрия" и водородно-кислородную ракету. Разрабатываемый нами АРК "Воздушный старт" по массе полезной нагрузки, выводимой на орбиту, занимает промежуточное положение между "Бурлаком", способным доставлять на низкие околоземные орбиты космические аппараты массой до 1,1 т и "МАКСом", предназначенным для вывода в космос полезных нагрузок массой до 9,5 т (в беспилотном варианте). Что же касается стоимости создания, то АРК "Воздушный старт" обладает заметными преимуществами перед другими проектами, поскольку предполагает использование:

• - находящегося в эксплуатации самолета-носителя Ан-124-100;
• - освоенных технических решений по десантированию грузов;
• - модификаций существующих маршевых ЖРД (НК-43М для первой ступени и 11Д58МФД для второй) в составе ракеты-носителя "Полет".
  

По имеющимся оценкам в период до 2015 г. мировое сообщество предполагает произвести запуск порядка 1800 легких космических аппаратов. Потенциал рынка легких ракет-носителей (РН) оценивается в $10:15 млрд. Существующие и разрабатываемые РН легкого класса с наземным стартом не в полной мере удовлетворяют требованиям заказчиков из-за высокой стоимости пуска и ограничений, накладываемых допустимым диапазоном наклонений рабочих орбит соответствующего стартового комплекса. Кроме того, в ряде случаев зарубежный заказчик по тем или иным соображениям может быть не заинтересован в запуске спутника с российской территории.

АРК "Воздушный старт" свободен от указанных недостатков. Типовой алгоритм его применения предполагает базирование самолета-носителя в Самаре, перелет с незаправленной РН "Полет" на аэродром заказчика, где производится ее стыковка с полезной нагрузкой (головной частью), перелет на промежуточный аэродром на Аравийском полуострове, с последующей заправкой РН компонентами топлива и, наконец, полет в зону пуска над западной частью Индийского океана. Пуск над морской акваторией снимает проблему отчуждения (и оплаты) полей падения отделяемых элементов РН. Автономность и мобильность АРК принципиально позволяют осуществлять пуски над различными районами мирового океана в диапазоне наклонений орбит от 0 до 115°.

Возможными областями применения АРК "Воздушный старт" могут быть:

• - развертывание и восполнение низкоорбитальных группировок спутниковых систем связи;
• - выведение спутников мониторинга поверхности и атмосферы Земли, контроля чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера;
• - развертывание и поддержание группировок спутниковых систем навигации;
• - выведение на высокоэллиптические и отлетные траектории космических аппаратов, предназначенных для научных исследований Земли, Луны и планет Солнечной системы.
  

На начальном этапе разработки проекта в качестве горючего предполагалось использовать сжиженный природный газ (СПГ). В качестве маршевых двигателей обеих ступеней рассматривались метановые модификации РД-0124, спроектированные КБ Химавтоматики для РН "Союз-2". Однако необходимость сокращения расходов на разработку комплекса в сочетании с повышенными требованиями к надежности РН потребовали пересмотра конструкции двигательной установки. В начале 1999 г. руководство корпорации приняло решение об отказе от СПГ в качестве горючего и переходе к паре "керосин + жидкий кислород".

Применение авиационного керосина Т-6 позволяет упростить аэродромные средства заправки РН, снижает ее пожароопасность, позволяет использовать богатый опыт работы с керосином, накопленный при эксплуатации ракетной и авиационной техники. При выборе двигателя для первой ступени учитывалось и то обстоятельство, что ЖРД НК-43М представляет собой модифицированный НК-33, созданный в свое время для сверхтяжелой "лунной" ракеты Н1 в ОКБ Н.К. Кузнецова. Характеристики и технические решения двигателя НК-33 остаются на уровне современных требований и сегодня, а многолетняя доводка обеспечила ему высокую надежность. Кроме того, ориентация на этот двигатель тесно увязана с планами его производства в России в ОАО "Моторостроитель" для программы создания перспективной РН "Ямал" и в США на фирме "Аэроджет". Аналогичным образом использование двигателей второй ступени 11Д58МФД обусловлено высоким уровнем их отработки в РКК "Энергия" при создании и эксплуатации блока "ДМ". Заметим, что этими двигателями будет оснащаться одна из ступеней РН "Ямал".

Инженеры нашей корпорации предложили концепцию использования двигателей, которые применены в РН проектов "Воздушный старт" и "Ямал", при создании перспективных российских средств выведения, предназначенных для доставки на опорную орбиту полезных нагрузок массой от 3 до 28 т.

Типовая схема десантирования предусматривает выполнение горки самолетом-носителем, катапультирование РН "Полет" из транспортно-пускового контейнера с помощью пневмосистемы на высоте 10,5:11,5 км при скорости 650:700 км/ч и угле наклона траектории 17:26°, выпуск стабилизирующего парашюта и запуск двигателя первой ступени через 7 с после начала движения РН. Двигатель НК-43М за 144 с работы обеспечивает вывод РН на высоту 102 км и разгон до скорости 3,83 км/с, после чего первая ступень отделяется. Затем в течение 500 с работает двигатель второй ступени, обеспечивая достижение высоты 200 км и скорости 7,78 км/с.

Безопасность самолета-носителя при пуске обеспечивается пятисекундной задержкой запуска двигателя первой ступени после отделения РН от самолета-носителя, что гарантирует ей отставание на расстояние 200 м. Проанализированы различные варианты аварийных ситуаций, в том числе с отменой пуска РН и возвращением на аэродром (в этом случае производится слив компонентов топлива).

Разработчики АРК "Воздушный старт" полагают, что комплекс стоимостью $120...130 млн может быть создан за 3 года, и его коммерческая эксплуатация может начаться уже в 2003 г. При средней коммерческой стоимости пуска $20 млн темп запусков может быть доведен до 10 -11 в год, при этом период окупаемости проекта составит 3,5...4 года.