Введение

Данное исследование призвано помочь ответить на вопрос – нужно ли России прямо сейчас разрабатывать новые средства выведения или же приоритет должен быть отдан созданию современных конкурентоспособных на мировом рынке полезных нагрузок под уже существующие РН. Все данные приведены по состоянию на 31 декабря 2010 г.

Поскольку главной причиной создания новых носителей, как правило, является недостаточная грузоподъемность действующих, нужно рассмотреть, каковы тенденции роста массы перспективных полезных нагрузок. Еще одной причиной может служить слишком высокая стоимость существующих носителей, но перспективные Ангара-5 и Русь-М не обещают быть дешевле Протона или Союза по причине использования напряженных двигателей на первой ступени и водорода на верхней ступени или РБ. У Ангары-5 к тому же УРМ имеет слишком малую размерность, вследствие чего увеличивается количество блоков и двигателей, неоптимальное распределение ХС по ступеням снижает ПН, все это повышает удельную стоимость выведения. Надежность Протона так же не может служить причиной его замены, так как, с одной стороны, она достаточно высока и позволяет ему вполне успешно конкурировать с иностранными носителями, а с другой – напряженные двигатели нижних ступеней новых носителей делают их потенциально ненадежными. Что касается якобы высокой экологической опасности Протона, то нигде в мире экология не являлась главной причиной отказа от гептиловых носителей, они заменялись на новые «экологически чистые» лишь тогда, когда их ПН становилась недостаточной. Вообще существует лишь один пример замены старой РН на полностью новую без существенного роста грузоподъемности – Титан-4B на Дельту-4Н, этот весьма интересный вопрос подробнее рассмотрен ниже. Однако же Ангара, несмотря на всю критику, практически создана и с этим приходится считаться, а для космодрома Восточный планируется разработать совершено новый носитель Русь-М, но вновь с той же ПН на ГСО в основном варианте, что и у Протона.

Все запускаемые аппараты можно разделить на два основных класса – беспилотные (наиболее многочисленный) и пилотируемые (сюда же удобно отнести и беспилотные, запускаемые в интересах пилотируемой программы, в основном это транспортные корабли). Беспилотные аппараты делятся в свою очередь на два больших класса – прикладные (связь, навигация, разведка, СПРН, дистанционное зондирование Земли) и научные (для изучения самой Земли, других небесных тел (АМС и телескопы) и различных процессов, протекающих в условиях невесомости). Прикладные спутники являются наиболее массовым классом, поэтому вначале рассматриваются носители для них.

Во всем мире самые тяжелые РН используются для запусков на ГСО (как напрямую – все наши спутники и некоторые военные американские, так и через ГПО – большинство иностранных спутников), что связано с высокой потребной энергетикой данного типа орбит в сочетании со значительной массой спутников связи и разведки. Низкие околоземные и средневысокие (включая ССО) орбиты позволяют обойтись более легкими носителями в основном по причине низкой потребной энергетики, а так же сравнительно небольшой массы большинства запускаемых на них спутников. Даже для тяжелых оптических и радиолокационных разведывательных спутников вполне хватает носителей, созданных для ГСО. Орбиты, используемые для навигационных спутников систем GPS и ГЛОНАСС, требуют меньшей, чем ГПО энергетики, что в сочетании со сравнительно малой массой данных спутников позволяет обойтись более слабыми РН или запускать их на тяжелом носителе по несколько штук. Высокоэллиптические орбиты требуют еще меньшей энергетики, востребованы они в основном для военной связи и СПРН, и возможностей геостационарных носителей для их обслуживания более чем достаточно. Что касается АМС, то хотя отлетные траектории и требуют высокой энергетики, но вследствие малочисленности данного класса аппаратов создание под них специализированных носителей нерационально, поэтому во всем мире они делаются исходя из возможностей используемых в прикладной космонавтике носителей.

Рост массы спутников, выводимых на ГПО/ГСО, приводится как один из основных аргументов за необходимость создания новых РН. Самым многочисленным типом спутников, выводимых на данные орбиты, являются спутники связи и телевещания, далее с большим отставанием идут метеоспутники, спутники СПРН, спутники радиоэлектронной и радиотехнической разведки, и, наконец, навигационные (на ГСО их размещает только Китай). Определяющими являются массы связных и разведывательных спутников; метео, СПРН и навигационные нынче существенно легче большинства связных и тяжелееют медленнее их. Для более точного анализа коммерческие и военные спутники рассматриваются отдельно.

Носители для пилотируемой программы

Одним из наиболее дискуссионных является вопрос о носителях для обеспечения пилотируемой программы. Конечно, уже полеты к Луне требуют создания сверхтяжелых РН типа Сатурна-5, Н-1, Энергии, шаттла-С или хотя бы 40-тонника, но в российской реальности полуживой прикладной и практически скончавшейся научной космонавтики тратить средства на подобные проекты было бы весьма неразумно. Все же политический эффект от пилотируемых полетов нынче совсем не тот, что на заре космонавтики в 60-70-е годы, а научные исследования дальнего космоса выгоднее проводить беспилотными аппаратами. Для околоземных же полетов вполне достаточно существующих носителей, и даже во времена СССР под такие полеты приспосабливались используемые в прикладной космонавтике РН (Восток, Восход и Союз вывели значительно больше спутников фото и оптико-электронной разведки, чем пилотируемых кораблей), а не делались специализированные. Особняком тут стоит наш ответ на шаттл - система Энергия-Буран, оттянувшая много средств, которые могли быть потрачены на ликвидацию отставания в прикладной и научной космонавтике (при этом Буран, как и шаттл, был в большей степени грузовым кораблем). Теперь, хотя возможности страны значительно уменьшились, вновь повторяется та же ошибка – в ответ на американский Орион делается ПТК НП (пилотируемый транспортный корабль нового поколения). Но если для США новый ПК вынужденный шаг – необходимость заменить состарившиеся и относительно ненадежные шаттлы, то для нас – просто очередное разбазаривание средств. Во всех зарубежных странах средства на пилотируемую космонавтику выделяются на фоне нормальной ситуации в прикладной и научной космонавтике, у нас же ради сомнительного престижа готовы ими пожертвовать и вкладывать средства именно в ту область, где ситуация наиболее благополучна. При всем при том за рубежом под пилотируемую программу так же используют модификации носителей, созданных для прикладной космонавтики – CZ-2F в Китае, Ариан-5ES-ATV в Европе, Н-2B в Японии. Своего рода исключение составляет американский шаттл, который сходит со сцены в 2011 году, однако создавался он все же как универсальный носитель, призванный заменить все одноразовые средства выведения того времени. Да, европейский и японский носители значительно тяжелее Союза-2, протоновского класса, но специально создавать более легкие под пилотируемую программу им было бы вовсе невыгодно, а РН Союз летает уже много лет. Н-2В, имеющая пока в качестве единственной полезной нагрузки ТК HTV, все же создавалась с прицелом на ГПО. На случай перевода отечественной пилотируемой космонавтики на тяжелый носитель у нас уже есть два готовых – Протон-М и Ангара-5 и создание третьего под надуманным предлогом повышения надежности может быть выгодно только его разработчику, но никак не стране в целом.

Основные тенденции увеличения массы коммерческих спутников связи

Таблица 1
Масса,т/
год
1,0-1,5 1,5-2,0 2,0-2,5 2,5-3,0 3,0-3,5 3,5-4,0 4,0-4,5 4,5-5,0 5,0-5,5 5,5-6,0 6,0-6,5 6,5-7,0 Всего Мср, кг
1988 11 1 2                   14 1200
1989 2   5 1     1           9 2300
1990 12 1 4       2           19 1800
1991 7 3 1 3     2           16 2100
1992 8 2 2 5 1               18 2000
1993 1 1 1 5 1 1             10 2400
1994 4 4 2 6 2 2             20 2200
1995 1 2 2 3 8 2 1           19 2900
1996 7 2 4 9 3   2           27 2400
1997 3 2 2 6 10 6             29 2900
1998 4 3 1 6 2 8 1           25 2800
1999       6 3 8 2           19 3400
2000 1 3 2 1 4 10 3 2 1       27 3400
2001 2 1     3 3 1 4         14 3400
2002 1 1 1 3 3 3 2 8 1       23 3600
2003 2 3   2 1   4 3 1       16 3300
2004   1 2   1   4 3 1 2     14 4100
2005   2 1   2 1 1 3 2 2 3   17 4500
2006     3 1 2 1 6 5 3 2     23 4200
2007   1 4   2   5 2 1 3 1   19 3800
2008 1   3 1 3   3 7 3 4   1 26 4000
2009     3 1 1 2 3 2 1 5 1 1 20 4500
2010     5 3 2     1 6 3 2   22 4200
2011 (план)       2 5     1 6 5 1 1 21+8 4800
2012 (план)     2   6     2 4 2 3   19+7 4400

Таблица 2
Масса,т/
год
1,0-2,0 2,0-3,0 3,0-4,0 4,0-5,0 5,0-6,0 6,0-6,5 6,5-7,0 Всего, % (шт.)
1988 86 14           100 (14)
1989 22 67   11       100 (9)
1990 68 21   11       100 (19)
1991 63 25   12       100 (16)
1992 59 35 6         100 (17)
1993 22 56 22         100 (9)
1994 40 40 20         100 (20)
1995 16 26 53 5       100 (19)
1996 33 49 11 7       100 (27)
1997 17 28 55         100 (29)
1998 28 28 40 4       100 (25)
1999 0 32 58 10       100 (19)
2000 15 11 52 18 4     100 (27)
2001 21 0 43 36       100 (14)
2002 9 17 26 44 4     100 (23)
2003 31 13 6 44 6     100 (16)
2004 7 14 7 50 22     100 (14)
2005 12 6 18 23 23 18   100 (17)
2006   17 13 48 22     100 (23)
2007 5 21 11 37 21 5   100 (19)
2008 4 12 12 40 28   4 100 (25)
2009   20 15 25 30 5 5 100 (20)
2010   36 9 5 41 9   100 (22)
2011   20 24 5 51 5 5 100 (21)
2012   11 31 11 31 16   100 (19)

Таблица 3

Год\Масса

1,0-3,5 т

3,5-5,5 т

5,5-6,5 т

6,5-7,0 т

1,0-5,5 т

1,0-6,0 т

1988

100

 

 

 

100

100

1989

89

11

 

 

100

100

1990

89

11

 

 

100

100

1991

88

12

 

 

100

100

1992

100

 

 

 

100

100

1993

90

10

 

 

100

100

1994

90

10

 

 

100

100

1995

84

16

 

 

100

100

1996

93

7

 

 

100

100

1997

79

21

 

 

100

100

1998

64

36

 

 

100

100

1999

48

52

 

 

100

100

2000

41

59

 

 

100

100

2001

42

58

 

 

100

100

2002

38

62

 

 

100

100

2003

49

51

 

 

100

100

2004

28

58

14

 

86

100

2005

30

41

29

 

71

83

2006

28

63

9

 

91

100

2007

37

42

21

 

79

95

2008

28

52

16

4

80

96

2009

25

40

30

5

65

90

2010

46

31

23

 

77

91

2011

34

32

29

5

66

90

2012

41

32

27

 

73

84

Таблица 1 относится к иностранным коммерческим спутникам связи и телевещания, здесь они распределены по годам и по массе с шагом 0,5 тонны, а так же указано общее количество запущенных в данный год спутников и их средняя масса. Последняя величина довольно малоинформативна, хотя и отражает основную тенденцию роста массы спутников связи. Интересной особенностью средней массы является ее скачкообразный рост, который примерно совпадает с появлением и достаточно массовым заполнением очередного более тяжелого класса спутников. В таблице 2 для большей наглядности приведены те же данные, выраженные в процентах и в несколько более укрупненном виде с шагом 1 т. Данные на 2011-2012 годы основаны на имеющихся сведениях о заказанных КА, при этом данные в графе «всего» не совпадают с суммой по столбцам, т.к. масса некоторых спутников неизвестна, что, естественно, снижает точность прогнозирования. В таблице 3 спутники распределены на группы в формате компании Euroconsult. В таблицах не учтены созданные на гражданских платформах военные спутники, а так же коммерческие, предназначенные для выведения непосредственно на ГСО (таких было всего два и оба созданы у нас – SESat и Казсат). В то же время учтены экспериментальные аппараты, т.к. они, с одной стороны, создавались на стандартных коммерческих платформах или же предназначались для отработки перспективных платформ, а с другой стороны обычно предусматривалось их коммерческое использование. За точку отсчета принят 1988 год, т.к. тенденции 60-80-х мало что дают для понимания современной ситуации. До конца 80-х подавляющее большинство аппаратов весило порядка 1 тонны и менее, выделялись лишь Intelsat, имевший спутники 1,5-тонного класса с начала 70-х и 2-тонного с начала 80-х, а так же ATT и Satcom, выводившие аппараты тех же классов, но на 5 лет позже Интелсата.
Из таблиц видно, что да, массы спутников действительно растут, но картина вовсе не так проста и однозначна. В рассматриваемый период за первые 7 лет наиболее массовый класс спутников потяжелел примерно на 2 тонны, две следующие семилетки дали еще по тонне, т.е. относительный прирост массы постепенно уменьшается, а сам рост массы происходит примерно в арифметической прогрессии. До недавнего времени самым многочисленным был класс в диапазоне масс 3,5-5,5 тонн (в среднем 48 % за период 1999-2009 гг.), однако с 2009 года наметилась достаточно четкая тенденция увеличения численности спутников массой 5,5-6,5 т примерно до 1/3 общего количества. Так же нужно отметить, что вовсе не думает отмирать класс спутников массой 1,5-3,5 тонны, самые легкие их которых Протон выводит непосредственно на ГСО, напротив, с 2010 года наметился даже некоторый рост доли спутников данного класса. Этот класс, очевидно, сохранится и в дальнейшем, т.к. с одной стороны малые операторы и страны не могут позволить себе тяжелые спутники или они им просто избыточны, а с другой крупным операторам они позволяют более гибко удовлетворять спрос в разных регионах планеты. Спутники массой выше 6,5 т пока представлены одиночными аппаратами, наиболее тяжелый из которых TerreStar 1 (6,9 т, 2009 г., целевая орбита - синхронная наклонением 6 градусов). Нужно отметить, что рост массы происходит внутри каждого класса спутников и наиболее массовые аппараты каждого периода времени сконцентрированы в достаточно узкой полосе шириной примерно в 1 тонну для тяжелых спутников и 0,5 тонны для легких. При этом появление все более тяжелых спутников не означает полного ухода легких, происходит постепенное размазывание общего количества аппаратов по всему спектру масс, но все же наиболее легкий класс массой менее 2 т после 2005 года полностью отмер.

Распределение спутников в таблице 3 на группы массой до 5,5 т, до 6,0 т и 6,5 т имеет следующий смысл: в первую попадают потенциальные полезные нагрузки Ангары-5 при старте из Плесецка, во вторую – Протона-М и Зенита-3SL, в третью - двух последних носителей с учетом возможности некоторой модернизации или согласия заказчиков на менее выгодную ГПО. Из данного распределения видно, что некоторые апологеты водорода, утверждавшие, что на Протоне он был нужен «еще вчера», мягко говоря, преувеличивали. Ради тех единичных спутников, что превышали возможности Протона (5,6 т с 2004 г., 6,0 т с 2007 г., 6,1 т с 2009 г. на ГПО с дельта V 1500 м/с), делать КВРБ не было никакого смысла, даже если каким-то чудом удалось бы получить все эти заказы. Лишь теперь стала целесообразной разработка водородного РБ в плане обеспеченности его полезными нагрузками, однако будет ли он конкурентоспособен на мировом рынке, сказать сложно. В ближайшие годы Протон может выводить практически весь спектр коммерческих ПН. В то же время Ангара-5 (5,4 т на ГПО 1500 м/с, 3 т на ГСО) уже сейчас не может охватить четверть коммерческих ПН, а к моменту выхода на рынок эта доля станет еще меньше. Ситуация усугубляется тем, что для спутников массой 6+ тонн сложно найти пару для запуска на Ариан-5ECA, особенно в свете роста массы и легких спутников, индийские и китайские относительно легкие аппараты на рынке пусковых услуг по сути отсутствуют и выводятся национальными носителями, а за оставшиеся спутники легкого класса существует сильная конкуренция со стороны Ариан-5, Зенита-3SL и Союза-ST, поэтому тяжелый класс наиболее перспективен для получения заказов в ближайшие годы. Следовательно, без водородного разгонного блока КВТК, обеспечивающего 7,5 т на ГПО, Ангаре даже теоретически очень тяжело будет конкурировать на мировом рынке пусковых услуг. Что касается отечественных ПН, то здесь ситуация более благоприятна. Ангара-5 может выводить на ГСО спутники военной связи Радуга-1М (масса около 2,6 т), ретрансляторы двойного назначения Луч (до 3 т) и перспективные спутники СПРН, для чего собственно и нужна военным в первую очередь. Из гражданских аппаратов возможен вывод любых одиночных спутников связи на платформе Экспресс-1000 (1,6 т), либо парный запуск двух облегченных КА на данной платформе, либо запуск в сочетании со спутником на платформе Яхта (1,3 т), либо одиночный запуск КА на облегченной платформе Экспресс-2000 (до 3,4 т в стандартной конфигурации под Протон). Так же можно выводить метеорологические спутники Электро-Л (1,9 т), тяжелые АМС, а при необходимости проводить групповые запуски навигационных КА Глонасс-К. Таким образом, Ангара-5/Бриз-М обеспечивает достаточно полноценный независимый доступ России на ГСО и другие высокоэнергетические орбиты, однако имеет значительные ограничения для коммерческой эксплуатации. С водородным РБ возможна и полноценная коммерция при условии, что удастся обеспечить приемлемую цену и надежность. На первом этапе Ангара может расширить коммерческие возможности Протона-М, забирая на себя часть отечественных ПН, поскольку возможности производства последнего ограничены 12 экземплярами в год. Однако этот вариант может потребоваться лишь при обеспечении Протона достаточным количеством заказов, в противном случае снижение серийности приведет к росту стоимости обоих носителей. С космодрома Восточный даже без водорода Ангара могла бы выводить несколько больше нынешнего Протона, но всерьез рассчитывать на его строительство в срок, учитывая опыт старта для Ангары в Плесецке и для Союза-ST в Куру, так же не приходится; в лучшем случае через 10 лет что-то построят и тогда уже ее возможностей тоже может оказаться недостаточно. И ведь создатели Руси-М должны это понимать, но зачем-то основной вариант закладывают почти точно воспроизводящим по ПН Протон (4,0 т на ГСО), при том что на 2-й ступени у неё водород. Заманчивым выглядит строительство старта для Ангары на Байконуре за счет казахов (Байтерек), но на это надежды мало.

Что касается прогнозов роста массы спутников связи, то здесь можно ориентироваться на данные одной из ведущих в этой области компании Euroconsult, занимающейся, в частности, анализом и прогнозированием развития рынка спутниковой связи и телевещания. На период 2012-2018 гг. прогнозируется следующее распределение: 24 % для КА массой 1,5-3,5 т, 36 % для 3,5-5,5 т, 27 % для 5,5-6,5 т и 13 % для КА тяжелее 6,5 т. Средний прирост массы оценивается в 125 кг в год. Точность прогнозирования можно оценить, сравнив их прогноз на 2009-2011 гг. для тех же классов спутников с реальными данными за 2009-2010 гг. (в скобках): 24 (36) %, 47 (36) %, 26 (26) % и 3 (2) %. Заметное расхождение по первым двум классам спутников может быть связано с тем, что в реальном распределении не учтен 2011 г., который только начался. Так же неизвестно, учитывал ли Euroconsult в своих прогнозах военные аппараты или же только коммерческие, а из последних весь спектр или только американских и европейских производителей. Нужно учитывать, что точность прогнозов на более длительный и отдаленный период будет ниже, чем на ближайший и более короткий период. Кроме того, в их прогнозе данные усреднены за весь период, а это означает, что к концу периода доля более тяжелых аппаратов будет выше, чем в его начале. При прогнозировании на ближайший период можно ориентироваться на массы уже заказанных спутников, что значительно повышает точность прогноза, обычно срок выполнения заказа составляет 2-3 года. Таким образом, с учетом всех факторов, при принятии решения о необходимости разработки нового носителя можно с достаточно высокой точностью вести планирование на 4-5-летний период. В ближайшие 5 лет Протон-М/Бриз-М сможет выводить примерно 90 % от всего спектра потенциальных коммерческих ПН. Так же нужно учитывать, что рано или поздно рынок будет насыщен и рост массы спутников может прекратиться или значительно замедлиться. Плюс ко всему значительную долю самых тяжелых спутников составляют аппараты для обеспечения мобильной связи, которые в России даже не проектируются. Даже при сохранении существующих темпов роста спутники массой 5,5-6,5 т будут преобладать примерно до 2015 года, а массой 6,5-7,5 т – до 2022 года. Преобладание в данном случае означает уровень порядка 40 % от суммарного количества, большая часть оставшихся спутников будет легче, а меньшая тяжелее основного класса. Т.е. создание водородного РБ для Протона и Ангары может быть оправдано к 2015 году. Конечно, прогнозы на длительный период дело неблагодарное, но опять же при сохранении нынешних темпов роста удвоение массы основного класса спутников связи произойдет лишь к середине века, при этом 6-тонные аппараты будут считаться «легкими», примерно как сейчас 2-3-тонные. За прошедшие же четверть века масса самых тяжелых спутников выросла втрое, а наиболее массового класса почти в пять раз.
Об увеличении массы спутников связи можно так же судить по появлению у их производителей новых спутниковых платформ. На данный момент создается только одна такая платформа Alphabus (европейский консорциум EADS Astrium), позволяющая строить аппараты массой до 8 т на ГПО, и всего один спутник на ее базе массой 6+ тонн, другие производители пока предпочитают модернизировать уже существующие платформы.
Косвенно о росте массы спутников свидетельствуют так же программы модернизации зарубежных носителей. В частности, европейская Ариан-5ECA модернизируется по программе ME с целью увеличения ПН на ГПО до 11,5 т к 2017 г. Это необходимо для обеспечения парных запусков, поскольку для одиночных ПН Ариан-5 более чем достаточна. С учетом увеличения массы легких спутников до 3-3,5 т и за вычетом массы переходных систем (0,8-1 т) на тяжелый спутник остается примерно 7-7,5 тонны, что вполне совпадает с текущей тенденцией увеличения массы и остается значительный запас, поскольку эксплуатация новой модификации продлится не один год. До 2017 г. ПН Ариан-5ECA очевидно считается достаточной. Какой-либо существенной модернизации носителей семейства EELV не проводится.

Что касается советских/российских спутников, традиционно выводимых непосредственно на ГСО, то их масса всегда соответствовала максимальной грузоподъемности Протона-К/ДМа – изначально это было 2 т, в ходе модернизаций к 2000 году она была доведена до 2,6 т. И несмотря на то, что Протон-М/Бриз-М позволял выводить в начале века 3,2 т, а теперь и до 3,7 т, эти возможности оставались невостребованными, за исключением парного запуска Экспресса-АМ44 и Экспресса-МД1 в 2009 году. Лишь недавно появились проекты спутников 3-тонного класса на платформе Экспресс-2000, в ближайшие годы планируются их запуски. А между тем 3,7 т на ГСО соответствуют спутнику в 6,2 т на ГПО с дельта V перехода 1500 м/с (с учетом того, что отпадает необходимость в апогейной ДУ, сухая масса которой составляет порядка 5-10 % сухой массы спутника). Т.е. новые российские аппараты на негерметичных платформах будут в ближайшие годы находиться среди самых тяжелых спутников связи, а с учетом значительно возросших возможностей в сравнении с их предшественниками на герметичных платформах этого будет вполне достаточно для удовлетворения спроса как на территории России, так и для продажи транспондеров или даже целых спутников зарубежным операторам. Наиболее тяжелым иностранным спутникам в 8 т на ГПО, которые теоретически могут появиться к 2020-25 гг., соответствовал был спутник прямого выведения в 4,7 т. Поскольку спутник массой 3,7 т по своим возможностям эквивалентен трем четвертям 4,7-тонного, для обеспечения того же количества транспондеров в группировке вместо каждых трех пусков нового носителя потребуется четыре пуска Протона-М/Бриз-М, что не является принципиальным. Ангара-5/КВТК даже из Плесецка выведет на ГСО 4,6 т, а с Восточного – примерно 5,0 т (эквивалент 8,6 т на ГПО).

Рост массы военных спутников связи

Одними из самых тяжелых военных спутников связи считаются американские Милстары, выводившиеся Титаном-4 с РБ Центавр непосредственно на ГСО, их масса оценивается в 4,5 т. Так вот, их замена AEHF весит даже несколько меньше предшественника – 6,2 т на ГПО и порядка 4,3 т на ГСО (а за вычетом апогейной ДУ примерно 4,1 т). Тут, кстати, проявилась еще одна тенденция – окончательный отказ от специализированных платформ для военных спутников связи и перевод их на гражданские платформы (в данном случае локхидовская A2100M). С другой стороны, WGS (5,8 т на ГПО и около 3,5 т на ГСО) тяжелее заменяемых им DSCSов (1,2 т на ГСО), но до Милстара не дотягивает еще больше, и только MUOS, заменяющий UFO F/O (3,2 т на ГПО) при одновременном уменьшении числа спутников в системе, похоже, сравним с Милстаром по массе. И когда предлагают ориентироваться на Милстар, нужно не забывать, что вывели-то их всего 6 штук и ради такого количества США могли себе позволить делать новую РН, а нам выгоднее может оказаться просто увеличить число аппаратов в системе, заодно и устойчивость ее повысится. Еще, конечно, можно вспомнить выводившиеся тем же носителем спутники РЭР, но таковых у нас на ГСО и в лучшие годы не было. Остальные же натовские спутники значительно легче, самый тяжелый английский Skynet-5 весит всего 4,6 т на ГПО, французский Syracuse-3 - 3,7 т, итальянский Sicral-1 – 3,0 т, а немецкий COMSATBw и вовсе 2,5 т. Но это скорее лирическое отступление, т.к. в реальности единственным нашим относительно новым геостационарным спутником военной связи является Радуга-1М, весившая до модернизации 2,4 т на ГСО, и никаких Милстаров не предвидится. Что касается AEHF, то при его выведении применена интересная схема – последние 600 м/с недобора до ГСО набираются на ЭРД (в данном случае плазменных), что позволяет повысить массу на целевой орбите примерно на 600 кг ценой увеличения длительности выведения на 3 месяца. Может быть, и нам стоит присмотреться к этому опыту, тем более, что технология плазменных ЭРД была впервые отработана именно в СССР и данные двигатели применяются уже несколько десятков лет для коррекций орбиты отечественных геостационарных спутников и даже поставляются за рубеж.

Общее состояние отрасли и космической группировки

При создании новой РН нужно исходить прежде всего из потребностей страны, а коммерция может рассматриваться лишь как дополнение, ибо окупить разработку только за счет нее практически нереально. Даже Элон Маск, основатель Спейс-Х, приводимый как пример эффективного частника, ориентируется прежде всего на американский госзаказ. Появление в наших условиях подобного частника в ближайшее время вряд ли возможно и все носители будут разрабатываться на государственные средства, соответственно потребности страны должны быть определяющими. Так вот анализ роста массы спутников связи показывает, что ситуация со средствами выведения вовсе не так критична, как ее пытаются иной раз представить. В то же время прекрасно известно, что в России почти нет летающих негерметичных платформ (за исключением легких энергиевских Ямалов и еще более легкой хруничевской Яхты), нет отечественных модулей полезной нагрузки для спутников связи, реальные сроки активного существования всех классов спутников существенно меньше иностранных, а отдельные классы вообще отсутствуют – на ГСО нет ни одного метеоспутника, ни одного спутника радиоэлектронной разведки, ни одного ретранслятора для низкоорбитальных аппаратов, в полуживом состоянии находится СПРН на ВЭО и ГСО, так же нет аналогов NOSSов, Лакроссов, не отработан спутник ОЭР Персона, нет научных аппаратов, со времен СССР не было ни одного успешного запуска АМС, с огромным трудом разворачивается ГЛОНАСС, из гражданских спутников ДЗЗ имеются лишь морально устаревшие Ресурс-ДК и Метеор-М, являющиеся модернизацией еще советских аппаратов. В этих условиях выделение средств на разработку новых носителей протоновского класса Русь-М, да еще и мотивируемое необходимостью выведения тяжелого пилотируемого корабля, который тоже только предстоит создать, выглядит бездумным разбазариванием средств. И это при том, что разработка Ангары-5, так же призванной заменить Протон, практически завершена. Однако и решение всех вышеперечисленных проблем, конечно, не означает автоматически, что нужно тут же приступать к созданию дублирующего носителя, поскольку орбитальная группировка требут постоянного обновления и модернизации и на это нужны немалые средства, которые можно получить в т.ч. и путем отказа от дублирования.

Дублирование и конкуренция

Одним из аргументов за создание Руси-М служит необходимость дублирования Протона-М и Ангары-5, чтобы в случае их аварии не потерять надолго возможность доступа в космос. Однако это не более чем теоретические построения, на практике же перерыв в полетах Протона после очередной аварии за прошедшие 20 лет составлял следующие величины: один раз 6 месяцев, три раза 4 месяца, один раз 3 месяца, три раза 2 месяца, один раз 1 месяц и один раз – три недели. Причем длительность перерыва зачастую определялась не аварией, а просто отсутствием запланированных на данный период пусков. Причинами аварий являлись, как правило, производственный брак и ошибки пускового расчета, а не конструкторские ошибки, поэтому на выявление причин и выработку рекомендаций уходило немного времени. Конструкторские ошибки выявляются на этапе летно-конструкторских испытаний, когда старая и новая РН эксплуатируются параллельно, от брака же в равной степени не застрахованы ни Ангара, ни Русь-М. Одним из наиболее проблемных мест новых носителей могут стать напряженные двигатели первых ступеней семейства РД-170 (РД-191 на Ангаре и РД-180 на Руси-М), склонные к прогарам от «посторонних частиц», здесь Русь-М так же не имеет преимущества перед Ангарой. И, наконец, во всем мире не дублируют носители одного класса грузоподъемности за исключением США (Дельта-4 и Атлас-5 семейства EELV, причем Дельта-4Н дублера не имеет). Почему так происходит, можно понять, сравнив космические бюджеты стран мира, имеющих независимый доступ в космос, представленные в таблице 4.

Таблица 4. Космические бюджеты стран мира в 2009 г. по данным Euroconsult, млрд. долларов США
Страна Гражданский бюджет Военный бюджет (оценка) Всего
США 20,1* 28,7 48,9
Европейское космическое агентство 5,07 --- ---
Евросоюз 0,74 ---** ---
Китай 1,27 0,98 2,25
Япония 2,34 0,67 3,01
Индия 0,91 --- ---
Россия 2,72 2,70 5,42
* В том числе NASA 18,1 млрд. $.
** Наиболее крупные военные бюджеты (млрд. $) имеют: Франция – 0,28; Великобритания – 0,21; Германия - 0,16.

2009 год примечателен тем, что с одной стороны пришелся на период кризиса, а с другой – произошло почти двукратное увеличение бюджета Роскосмоса, до этого он не превышал 1,5 млрд. $. Бюджет Роскосмоса в 2010 г. составил 2,8 млрд. $, NASA - 18,7 млрд. $. На последующие годы бюджет Роскосмоса выглядит следующим образом: 2011 – 3,1 (принят); 2012 – 4,0 (план); 2013 – 4,6 млрд. $ (план). Бюджет NASA на эти годы пока заморожен на уровне 2010 г. Таким образом, гражданский космический бюджет России в ближайшие годы может приблизиться к бюджету ЕКА, но по прежнему будет в разы уступать США, то же касается и военного бюджета. Поэтому NASA может позволить себе финансировать по программе COTS два соверженно разных носителя и корабля снабжения МКС (Falcon-9/Dragon и Taurus II/Cygnus) и разрабатывать сверхтяжелый носитель, а ВВС США – содержать два семейства носителей по программе EELV (Delta-4 и Atlas-5). Остальные страны соответственно размеру бюджета имеют по одному носителю в каждом классе и используют одни и те же носители для гражданских и военных программ, поэтому европейская Ариан-5, японская Н-2, китайские носители семейства CZ-2/3 и перспективные CZ-5, индийская GSLV не имеют дублеров сейчас и не планируется иметь их в будущем. Ставка делается на высокую надежность имеющегося носителя и она вполне оправдывает себя. В СССР и России РН Союз, Протон, Космос, Циклон и Зенит так же не имели дублеров. Конечно, прямое сравнение бюджетов не совсем правомочно, т.к. уровень зарплат и покупательная способность доллара в разных странах существенно различаются, свою погрешность вносят и колебания курсов валют, однако в первом приближении вполне можно оценить соотношение возможностей космических держав. Что позволял нам прежний бюджет, наглядно можно видеть по состоянию российской орбитальной группировки. Так же нужно учесть, что в России традиционно высока доля расходов на пилотируемую программу. Поэтому непонятно, с какой целью правительство и руководство отрасли распыляют весьма ограниченные ресурсы на дублирование в области средств выведения вместо того, чтобы сосредоточить их на разработке полезных нагрузок.

Если рассматривать экономический аспект такой внутренней конкуренции, то она полезна только она этапе эскизного проектирования, но никак не создания и параллельной эксплуатации носителей одного класса, поскольку при выборе сразу обоих проектов в условиях государственного финансирования разработки и производства носителя у производителя не будет стимула понижать стоимость изделия, т.к. он понимает, что государство в любом случае его не бросит и заказами обеспечит. В США, между прочим, конкурирующие Боинг и Локхид-Мартин со своими EELV объединились в пусковой альянс ULA, образовав таким образом монополию. Конкуренции на внешнем рынке дублирование так же вредит, т.к. заказы распыляются между двумя национальными носителями, повышая стоимость каждого из них из-за малого количества пусков. В то же время емкость внешнего рынка пусковых услуг значительно выше, нежели внутрироссийского, что должно стимулировать производителей на создание конкурентоспособных носителей независимо от наличия или отсутствия внутреннего конкурента. Тем более, что наши производители ракетно-космической техники не являются такими гигантскими корпорациями как Боинг и Локхид, которые основной доход получают от производства авиатехники, и от создания конкурентноспособного носителя напрямую зависит их выживание и процветание.

Что касается космодрома на Дальнем Востоке, строительство которого стремятся увязать с созданием нового носителя, то с точки зрения обеспечения независимого доступа в космос, и прежде всего на ГСО, он в общем-то необходим, т.к. позволяет тем же носителем выводить на четверть большую ПН на ГСО, чем из Плесецка. Однако представляется рациональным не привязывать строительство космодрома к созданию очередного дублера Протона, а использовать на нем существующие носители, сэкономленные же средства направить на развитие прикладной космонавтики, ибо лучше иметь современный отечественный спутник пусть даже 2-тонного класса на ГСО, нежели способный выводить 4 тонны новый носитель, которым однако нечего будет выводить. Дешевле всего было бы оставить Протон-М и по необходимости сделать для него водородный РБ, но похоже под предлогом экологической опасности от него все же откажутся, тем более, что работа по созданию семейства РН Ангара близится к завершению. В таком случае с целью максимально быстро обеспечить независимый доступ на ГСО нужно форсировать строительство старта для Ангары в Плесецке и перевести туда военные и большую часть национальных гражданских ПН с Протона. Строительство же космодрома Восточный вполне может быть отложено на 5-10 лет, и если уж строить там старт, то универсальный по типу УКСС для РН Энергия и с запасом под перспективные более тяжелые носители. Если приоритет все же отдавать строительству космодрома, то использование существующих носителей опять-таки позволяет существенно ускорить процесс за счет экономии средств на разработку дублера. Специфическим достоинством Ангары является окончательное закрытие вопроса о полетной надежности напряженных двигателей семейства РД-170, от которых никто не думает отказываться и на Руси-М. В случае, если Ангара окажется достаточно надежной, можно будет пускать ее с Восточного, опять же по мере необходимости с водородным РБ, если же нет, то делать ненапряженный двигатель, а если к тому времени понадобится значительное повышение грузоподъемности, то и полностью новую РН.

Так же, учитывая ограниченность средств, необходимо оптимизировать расходы на пилотируемую космонавтику. Соответственно, как и раньше, не нужно создавать спецносителей под пилотируемые корабли, обходиться минимальным носителем и минимальным кораблем, т.е. РН Союз-2 плюс модернизированные ПК Союз и ТК Прогресс, а когда придется топить МКС, сделать свою небольшую станцию вроде Салюта под запуск на Протоне или Ангаре. Если же понадобится ПК большего размера, например, для космического туризма, его можно выводить на Ангаре-5 или Протоне-М.

Что немаловажно, отказ от Руси-М пройдет максимально безболезненно, фирмы из кооперации по ней не придется закрывать и даже перепрофилировать – РКК Энергия продолжит заниматься Союзами, Прогрессами и орбитальными станциями, а ЦСКБ Прогресс – производством и модернинизацией РН Союз-2, имеющей очень хороший спрос, разведывательными спутниками (доводка Персоны, Лотуса и Пиона, а затем создание более современных аппаратов) и гражданскими спутниками ДЗЗ. Высвободившиеся средства нужно направить на решение упомянутых выше проблем в ОАО ИСС, НПО им. Лавочкина, ВНИИЭМ, КБ Арсенал и другие предприятия отрасли.

Иностранные носители нового поколения

Еще одним аргументом в пользу нового российского носителя служит создание носителей нового поколения за рубежом, превосходящих по ПН Протон. Это уже летающие европейская Ариан-5ECA, выводящая 10 т на ГПО, а в перспективе до 11,5 т; американские носители семейства EELV – Атлас-5 (до 8,9 т в версии 551) и Дельта-4 (до 12,9 т в варианте Хэви); японская H-2B (до 8 т, в перспективе до 10 т), а так же перспективное китайское семейство CZ-5 (до 14 т на ГПО). Однако нужно не забывать, что создавались они на замену носителей, практически исчерпавших резервы модернизации и при этом либо уступавших современному им Протону в грузоподъемности (Атлас-2AS - 3,7 т; CZ-3B - 5,1 т, с 2007 г. - 5,5 т), либо имевших сравнимую с ним ПН (Ариан-4 - 4,9 т). При создании же полностью новой РН логично делать ее с запасом грузоподъемности, т.к. эксплуатироваться она будет не одно десятилетие. Ариан-4 хотя и не уступала тогдашнему Протону, однако для реализации концепции парных запусков ее ПН стала недостаточной. Несколько особняком тут стоит H-2B, которая создана как дополнение к H-2A (до 6 т на ГПО) и с использованием многих ее элементов прежде всего для вывода ТК HTV, но в перспективе планируемая для парных запусков на ГПО. Вообще, японская космическая программа в области средств выведения весьма своеобразна и вряд ли может служить примером для подражания, поскольку несмотря на появление все новых носителей они продолжают оставаться неконкурентоспособными на мировом рынке и даже спутники для японских операторов выводятся на иностранных носителях, оставляя на долю национальных лишь военные, научные и экспериментальные связные аппараты японского производства. Важно отметить, что ПН данных РН (кроме Ариан-4/5) приводится для ГПО с дельта V перехода 1800 м/с, а у Протона стандартной является ариановская ГПО с дельта V 1500 м/с, на ГПО 1800 м/с он выводит 6,8 т при пуске по стандартной трассе выведения на опорную орбиту с наклонением 51,5 градуса. Непосредственно на ГСО Протон выводит такую же ПН, что и Атлас 5 541 (3,7 т) и лишь на 200 кг меньше Атласа 5 551. Подробнее о сравнении грузоподъемности носителей на разные типы ГПО можно прочитать здесь. ПН Протона на ГПО/ГСО после ряда сравнительно недорогих модернизаций удалось повысить почти на четверть и даже после этого остался неиспользованный резерв – водородный РБ.
Опять же исходить нужно в первую очередь не из наличия носителей, а из наличия соответствующей ПН для них. Ариан-5 используется преимущественно для парных запусков коммерческих спутников связи, так же планируется использовать и H-2B. Китайское семейство CZ-5, имеющее модификацию с максимальной ПН на ГПО 1800 м/с 14 т вполне может иметь основной целью создание носителя с ПН на НОО на уровне Протона-М, Ариан-5 и EELV (25 т) для выведения модулей орбитальной станции, а так же запуска тяжелых АМС к Луне и планетам. Просто вследствие старта с более низких широт в сочетании с водородным РБ такой носитель автоматически имеет высокую ПН на ГПО, но не факт, что данная модификация будет востребована для этих целей. Дельта-4Н за 6 лет эксплуатации использовалась лишь четырежды (испытательный пуск с ГВМ, по сути так же испытательный пуск с последним «старым» спутником СПРН DSP, значительно более легким, чем ее предельная ПН, и два запуска секретных спутников неизвестной массы). Всего на период 2008-2020 гг. запланировано 15 пусков данной модификации, т.е. в среднем чуть больше одного полета в год, при этом часть пусков придется на средневысокие орбиты, где ее грузоподъемность (23 т на орбиту высотой 407 км и наклонением 51,6 градуса) лишь незначительно превышает возможности Протона-М (23 т на круговую орбиту высотой 180 км и наклонением 51,5 градуса). Атлас-5 551 использовался один раз для запуска АМС New Horizons. Т.е. одиночных спутников для таких РН пока очень мало и в ближайшем будущем массовыми они не станут. В России спутников массой 5-6 т на ГСО нет даже в проектах. И еще один важный момент – в указанных странах прикладная и научная космонавтика успешно равиваются и они могут позволить себе выделять значительные средства на создание новых носителей, т.к. наличие собственной ПН в будущем для них гарантировано, нам же больше приходится задумываться о выживании отечественного спутникостроения.

Перспективы использования водорода в российских РН

Во всем мире используется водород на верхних ступенях (Ариан-5ECA, EELV, H-2A/B, CZ-3A, CZ-5, GSLV), а в случае отказа от него мы окончательно утратим водородные технологии. Однако использовать водород в новой РН имеет смысл лишь в том случае, если он способствует снижению удельной стоимости выведения. Создание водородного РБ или верхних ступеней для действующего носителя целесообразно в том случае, если стоимость его разработки и эксплуатации в составе старого носителя в течение всего жизненного цикла будет меньше, чем стоимость разработки и эксплуатации нового носителя без водорода.

Потребное число пусков тяжелого носителя

Поскольку новый тяжелый носитель призван заменить Протон, логично опираться на статистику пусков последнего, представленную в таблицах 5 и 6.

Таблица 5
Масса, т/
год
1,0-1,5 1,5-2,0 2,0-2,5 2,5-3,0 3,0-3,5 3,5-4,0 4,0-4,5 4,5-5,0 5,0-5,5 5,5-6,0 6,0-6,5 6,5-7,0 Всего
1996     1   1               2
1997         2 2             4
1998         1 2             3
1999         1 4             5
2000           5 1           6
2001           2             2
2002           2   2 1       5
2003             1           1
2004             2 1   1     4
2005           1 1 1 1       4
2006         2     2         4
2007             2 1   1     4
2008     1       1 1 1 2     6
2009           2   1   4     7
2010     1 1         2 2 2   8

Таблица 6
Количество Коммерция   Россия    
Год иностранные гражданские военные ГЛОНАСС Всего
1996 2 5 1 0 8
1997 6 1 2 0 9
1998 4 1 1 1 7
1999 5 2 2 0 9
2000 7 4 2 1 14
2001 2 1 2 1 6
2002 5 2 1 1 9
2003 1 2 1 1 5
2004 4 2 1 1 8
2005 4 2 0 1 7
2006 5 0 0 1 6
2007 4 0 1 2 7
2008 6 1 1 2 10
2009 7 1 1 1 10
2010 8 0 1 3 12
среднее 4,7 1,6 1,1 1,1 8,5

В таблице 4 показано распределение выводимых на ГПО Протоном коммерческих спутников связи для иностранных заказчиков по массам и их общее количество по годам (здесь не учтены SESat и Казсат, т.к. некорректно сравнивать по стартовой массе спутники, предназначенные для прямого выведения и для выведения через ГПО). В таблице 5 показаны все пуски Протона, разделенные на 4 группы – коммерческие для иностранных заказчиков, российские гражданские, военные аппараты и отдельно выделен ГЛОНАСС. 1996 год выбран за начало отсчета, т.к. в этот год началась коммерческая эксплуатация Протона. На более ранний и советский период в любом случае ориентироваться бессмысленно, т.к. гарантийный САС новых спутников увеличился в разы в сравнении с предшественниками (у Экспрессов-АМ, например, 12 лет против 3 лет у Горизонтов и Экранов), другое дело, что обеспечить его не всегда удается. Чтобы учесть нехватку многих типов спутников, ориентироваться лучше на США в качестве верхнего предела, а так же на Китай, Европу и Индию. Подавляющее большинство пусков было выполнено на ГПО/ГСО и орбиту ГЛОНАССов за следующими исключениями: в 1996, 1998 и 2000 гг. по одному пуску в интересах пилотируемой программы (один модуль Мира и два модуля МКС); в 1996 г. – АМС Марс-96; в 1996-1997 гг. три кластерных запуска Иридиумов; в 2000 г. три запуска спутников связи Sirius-1,2,3 на синхронную орбиту наклонением 63 градуса; в 1997 и 2002 гг. – два запуска КА ОЭР Аркон на средневысокие орбиты; в 2002 г. – европейский научный спутник Интеграл на ВЭО с апогеем 150 тыс. км. В ближайшие годы развертывания низкоорбитальных группировок спутников мобильной связи типа Иридиума и Глобалстара не предвидится, а пополнение существующих будет происходить носителями класса Союза и ниже. Арконов тоже больше не будет.
Кстати, сравнение данных таблиц 1 и 2 показывает, что на заре своей коммерческой карьеры Протон выводил в основном спутники наиболее массовых на тот период классов, сейчас же – практически всех, но с преобладанием тяжелых аппаратов 6-тонного класса. Последнее связано во многом с тем, что на Ариан-5ECA сложно найти попутчика для такого спутника, а одиночный запуск на ней выходит существенно дороже, EELV коммерцией почти не занимаются, Зенит-3SL с рынка ушел, H-2A/B на нем не представлена, а китайские носители спутники такой массы пока не тянут, да еще и не могут выводить аппараты американского производства.

Класс низко и среднеорбитальных разведывательных спутников (ОЭР, РТР, РЛР), ранее выводившихся Союзом-У, Циклоном-2 и Зенитом-2, давно решено перевести на Союз-2, процесс этом в основном завершен, сейчас главная задача – довести созданные аппараты до приемлемого уровня надежности и развернуть из них полноценные группировки, ни о каком переходе на более тяжелый носитель и росте массы в разы не может быть и речи. Для гражданских спутников ДЗЗ, в т.ч. метеорологических, ПН Союза-2 так же вполне достаточна, большинство зарубежных аппаратов значительно легче. Следовательно, этот класс орбит для тяжелого носителя отпадает за исключением блоков орбитальной станции, но при реализации концепции оптимизации пилотируемой космонавтики количество пусков пренебрежимо мало – в среднем раз в несколько лет.

ВЭО у нас давно обслуживается только Молнией, теперь она заменяется на Союз-2/Фрегат, но для тяжелого носителя тут в любом случае ПН нет. На этих орбитах располагаются спутники военной связи Меридиан и СПРН типа Око.

ГЛОНАССы, долгое время бывшие вотчиной Протона, в перспективе похудеют всвязи с переходом на негерметичную платформу (Глонасс-К) и тоже перейдут на Союз-2/Фрегат, плюс в случае реализации заявленного САС в 10 лет значительно упадет и общее число пусков.

АМС и научные спутники большей частью также будут делаться под Союз и конверсионные носители для снижения стоимости, но в любом случае их количество сравнительно невелико – 1-2 пуска в год максимум, и то лет через 5-10 в лучшем случае. На запуск иностранных аппаратов этого класса рассчитывать не стоит, т.к. из соображений престижа они, как правило, запускаются на национальных носителях, да и общее число пусков мало.

Таким образом, основной орбитой для тяжелого носителя по-прежнему останется ГПО/ГСО. В общем-то в мире нет тенденции к значительному увеличению количества выводимых коммерческих спутников на такие орбиты против существующих 15-30 в год (в среднем 19 спутников в год за период 1988-2010 гг. и 21 спутник за 1994-2010 гг.) По прогнозу компании Space Foundation на период 2009-2018 гг. в среднем будет запускаться 21 коммерческий геостационарный спутник в год. При этом нужно учитывать, что сравнимую с Протоном ПН теперь имеет Н-2В, будет иметь GSLV Mk.3, при этом японцы и индусы постараются запускать на них спутники хотя бы для собственных операторов. По мере увеличения числа 6-тонных спутников на рынок могут выйти американские носители семейства EELV (Дельта-4 и Атлас-5), основные модификации которых как раз и рассчитаны на спутники этого класса. Ариан-5, выполняющая к тому же преимущественно парные запуски, с рынка не уйдет, через несколько лет появится китайский CZ-5, уже сейчас у китайцев имеется вполне конкурентоспособный CZ-3A/B/C, у Спейс-Х Фалкон-9 успешно полетел. Союз-ST в Куру и Зенит-3SLБ могут отобрать те немногочисленные аппараты легкого класса, которые иногда запускаются сейчас на Протоне. Зенит-3SL опять-таки может вернуться. Т.е. рассчитывать на значительное увеличение числа пусков в сравнении с нынешним у Протона (в среднем 4,7 в год) не приходится, а весьма вероятно и снижение. Некоторый рост числа пусков в крайние три года частично связан с очередным всплеском общего числа пусков в 2008 г., а частично - с временным уходом Зенита-3SL в 2009 г., и обольщаться этим не стоит. Отечественных гражданских спутников связи тоже вряд ли будет больше, чем сейчас Экспрессов и Ямалов, особенно при увеличении САС, что дает 1,5 пуска в год. Можно, конечно, надеяться на продажу наших спутников иностранным заказчикам, первые сделки уже есть, но рассчитывать на значительную долю рынка при существующей там конкуренции в ближайшее время не приходится.

Военные спутники и метеорологические – если даже у нас каким-то чудом хватит средств на группировку, сравнимую с американской, это дает порядка 3-х военных спутников на ГСО в год (вместе с тяжелыми спутниками на ВЭО) и одного метеоспутника раз в два года (0,5 пуска в год), но реально будет меньше даже при более низком САС.

Итого набирается в среднем 10 пусков тяжелого носителя в год, плюс примерно 5 легких носителей в год (а в этом классе еще долго будут летать Днепр, Рокот и может появиться Союз-1), так что заявления ГКНПЦ им. Хруничева о производстве 120 УРМ-1 в год завышены минимум вдвое, а на ближайшие 5-10 лет и вовсе в четыре-пять раз. Вообще все теоретическое преимущество модульности Ангары, позволяющее заменить все носители от Космоса-3М до Протона, нивелируется именно отсутствием соответствующих отечественных ПН легкого и среднего класса. Дешевые конверсионные носители отбирают немногочисленные ПН у Ангары-1. Для Ангары-3, призванной заменить Зенит, ПН нет вообще, т.к. при старте с Плесецка она значительно уступает Зениту-3SLБ, не говоря уж о Зените-3SL, в ПН на ГПО/ГСО, а наследники отечественных разведывательных спутников для средневысоких орбит, выводившихся Зенитом-2, переведены на Союз-2/Фрегат. Однако в будущем, в случае появления тяжелых спутников ОЭР и РЛР на средневысоких орбитах, высокоэллиптических спутников связи и тяжелых вариантов ТК Прогресс, Ангара-3 может пригодиться, но и здесь возможна конкуренция со стороны Союза-2-3. В случае создания Руси-М на каждый носитель будет приходиться лишь по 5-6 пусков, что значительно повысит их стоимость.

Особенности замены Титана-4 на Дельту-4Н

Весьма интересным моментом является замена Титана-4А/В на Дельту-4Н, часто приводимая как пример замены дорогой РН на более дешевую. На самом деле вопрос этот не так прост, как кажется. Титан-4 был задуман как одноразовая подстраховка шаттла для запуска военных спутников и в конечном счете после катастрофы Челленджера полностью заменил его в этом деле. Вплоть до появления РН семейства EELV он был самым мощным американским одноразовым носителем (ПН на низкую околоземную орбиту оценивается в 17,7 т для версии 4A и 21,7 т для 4B, ПН на ГСО 4,5 т и 5,8 т соответственно), причем следующий по грузоподъемности Атлас-G/Атлас-1 был примерно втрое слабее (порядка 5,3 т на низкую околоземную орбиту и 2,3 т на ГПО). Появившийся позднее Атлас-2AS уступал Титану более чем вдвое. Соответственно, все, что не влезало на Атлас, запускалось Титаном, даже если при этом возможности последнего использовались не полностью. За 17 лет (с 1989 по 2005 гг.) выполнено всего 39 пусков, которые распределились следующим образом: ГСО – 20 (8 спутников СПРН DSP, 6 спутников военной связи Милстар, 6 секретных спутников РЭР); ВЭО – 4 (предположительно три - спутники РЭР и один - ретранслятор); средневысокие - 13 (4 – тройки спутников РТР NOSS второго поколения с блоком выведения и по совместительству ретранслятором SLDCOM, 5 – спутники ОЭР КН-11, 4 – спутники РЛР Лакросс); отлетные траектории – 1 (АМС Кассини); неизвестная орбита – 1 (спутник USA-144, выведен на низкую опорную орбиту, но не обнаружен независимыми наблюдателями). Спутники DSP серии Improved весили всего 2,4 т, что соответствует возможностям тогдашнего Протона, и выводились твердотопливным РБ IUS прямо на ГСО. Спутники связи и РЭР были тяжелее и выводились водородным РБ Центавр-G так же непосредственно на ГСО. АМС Кассини запущена тем же Центавром. КН-11, Лакроссы и USA-144 запускались без РБ, ретранслятор USA-125 запущен с неизвестным РБ. Замена DSP (SBIRS-GEO) будет запускаться на самом легком Атласе-5 401 и, кстати, как и AEHF, сделана на коммерческой платформе А2100М и будет выводиться через ГПО. NOSSы третьего поколения (пары вместо троек и без блока выведения) сначала запускались Атласом-2AS, а после его ухода – Атласом-5 401. Спутники РЭР на ВЭО, сменщики Милстаров AEHF и тяжелые АМСы так же выводятся средними версиями носителей семейства EELV и весьма вероятно, что ими же будут выводиться и новые КН-11 и Лакроссы. Таким образом, появление EELV фактически лишило Титан-4 полезной нагрузки, оставив на его долю лишь геостационарные спутники РЭР, при том что Титан-4 и так летал нечасто, в среднем 2,3 раза в год, т.е. почти вчетверо реже Протона. Будь он даже изначально недорог, такое сокращение числа пусков повышает стоимость носителя в разы и делает его совершенно нерентабельным. Поэтому весьма логично появление Дельты-4Н, которая хотя и летает нечасто, и конфигурацию имеет неоптимальную, но состоит из тех же блоков, делается на том же заводе и летает с того же старта, что и Дельты-4М, давая реальную экономию средств. Целесообразность такой замены наглядно показывает число пусков тяжелой Дельты – всего три за 5 лет, прошедших с момента ухода Титана-4, причем один из них – испытательный (первый испытательный пуск выполнен до ухода Титана). Плюс Дельта-4Н имеет значительные резервы для модернизации, а Титан-4В таковых не имел. Т.е. ситуация не имеет ничего общего с заменой Протона-М на Ангару-5 или Русь-М.

Выводы

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что пауза в создании новых тяжелых носителей в 5-10 лет нам не повредит (даже с учетом требуемых на разработку нового носителя тех же самых 5-10 лет), а там тенденции роста массы спутников станут окончательно ясны и можно будет принять соответствующее им решение. Так же разрешится вопрос, нужен ли нам носитель класса Зенита-2 или же достаточно модернизации Союза-2. Новые легкие носители помимо Ангары-1 и Союза-1 в обозримой перспективе не нужны. Но, естественно, в течение этой паузы нужно не сидеть сложа руки, все усилия должны быть направлены на создание современных полезных нагрузок под действующие носители, освоение негерметичных платформ, увеличение САС и начало развертывания группировок спутников отсутствующих у нас в настоящее время классов. Конечно, возможна ситуация, когда мы в области среств выведения на некоторое время окажемся по отношению к ведущим космическим державам примерно в том же положении, в каком недавно были относительно нас японцы и остаются индусы, однако возрождение прикладной и научной космонавтики того стоит. Индии, между прочим, относительная слабость носителей никак не помешала развернуть одну из лучших в мире группировок спутников ДЗЗ, данные с которых мы активно покупаем. Еще больших успехов в развертывании национальной спутниковой группировки добились китайцы, хотя их носители так же заметно слабее наших. Если же у нас не будет собственных спутников, то ни к чему тогда и самые мощные РН.

P.S. С момента написания статьи в российской орбитальной группировке произошли некоторые положительные изменения – 20 января был выведен первый с 1994 года геостационарный метеоспутник Электро-Л, однако основных выводов это не меняет.

Использованные сокращения:

ГСО – геостационарная орбита
ГПО – геопереходная орбита
ВЭО – высокоэллиптическая орбита
ССО – солнечно-синхронная орбита
НОО – низкая околоземная орбита
ХС – характеристическая скорость
ДЗЗ – дистанционное зондирование земли
ОЭР – оптико-электронная разведка
РЭР – радиоэлектронная разведка
РТР – радиотехническая разведка
РЛР – радиолокационная разведка
САС – срок активного существования
СПРН – система предупреждения о ракетном нападении
ПН – полезная нагрузка
ПК – пилотируемый корабль
ТК – транспортный корабль
РН – ракета-носитель

Использованные источники:

Журналы «Новости космонавтики» и их сайт http://www.novosti-kosmonavtiki.ru
Сайт Гюнтера Кребса http://space.skyrocket.de
Сайт Джонатана МакДауэлла http://www.planet4589.org
Ежегодники БСЭ (выложены на сайте Сергея Хлынина http://epizodsspace.airbase.ru)
Космическая деятельность ведущих государств мира. Препринт ЦСП ЦНИИмаш. – Королев, ЦНИИмаш, 2010

Сайт создан в системе uCoz
Яндекс.Метрика