Техника - молодёжи 2011-12, страница 10

Смелые проекты

Новая экономика космоса

Что нужно сделать, придумать, чтобы космическая деятельность стала экономически эффективной в самом прямом смысле? Можно ли обеспечить это средствами сегодняшней космонавтики, целиком построенной на орбитальных ракетах-носителях, в подавляющем большинстве своём одноразовых? А если нет - то как?

В ТМ №7 за этот год, в статье «Безракетный космос...», описана принципиально новая концепция доставки грузов на орбиту -геокосмическая транспортная система (ГКТС), основанная на патентах российского инженера Александра Майбороды. На этот раз Александр Олегович рассказал научному редактору ТМ об экономических аспектах разработки и эксплуатации ГКТС и порождаемых ею новых возможностях космической деятельности

человека. _D

Владимир

МЕЙЛИЦЕВ

Ключевая цифра: стоимость килограмма на орбите

Очень кратко - суть ГКТС. По орбите движется космический ап-парат-накопитель (КАН). Его задача -«собирать» вещество, поднимаемое па высоту орбиты суборбитальными ракетами. Главный выигрыш получается за счёт того, что ракеты не выводят груз на орбиту; значит, им не надо разгоняться до орбитальной скорости, а лишь до суборбитальпой, то есть в 4-5 раз меньшей. Теперь начинаем считать.

Удельная стоимость вывода грузов па орбиту в ГКТС складывается из двух основных компонентов. Первый -удельная стоимость вертикального подъёма грузов суборбитальными ра-кетами-иосителями (РН). Второй -удельная стоимость операции захвата и ускорения грузов па борту КАН. Сначала определимся с первой составляющей стоимости. Подъём полезного груза (ПГ) на высоту 200 км без существенного разгона по горизонтали современные многоступенчатые РН производят за счёт работы 1-й ступени. Масса 1-й ступени РН составляет приблизительно две трети стартовой массы. Значит, масса ПГ, доставляемого к КАН с помощью, например, одноступенчатого аналога РН «Протон», может составить 35% стартовой массы. Это в 10,86 раза больше массы ПГ в трёхступенчатой версии «Протона». В ценах конца 2000-х гг. удельная

стоимость вывода груза «Протоном» на орбиту высотой 200 км равнялась 3250 долл/кг. Соответственно, почти одипнадцатикратиое увеличение доли ПГ в одноступенчатой версии РН «Протон», при неизменной стоимости технологического обеспечения запуска, даёт снижение удельной стоимости до 299 долл/кг. Более того, КАН в своём перигее может перехватывать груз суборбитальпой РН па высоте 90-100 км, и тогда масса ПГ может составить около 44% стартовой массы. В этом случае полученную величину в 299 долл/кг следует уменьшить в 1,25 раза, что даёт 239 долл/кг для одноступенчатой версии «Протона». Если ещё учесть, что стоимость 1-й ступени составляет лишь около 50% от стоимости всей РН, то цифру цены можно снизить до 120 долл/кг.

Но ведь не обязательно использовать именно «протоновскую» ступень. Существуют проекты частично многоразовых многоступенчатых РН, например система РН-35, в которых обеспечивается сохранение 1-й ступени. Предполагаемая кратность использования 1-й ступени РН-35 равна 100; в таком случае, применительно к одноступенчатому варианту многоразовой РН, можно ожидать снижения удельной стоимости в четыре раза и более - то есть падения цены ниже 30 долл/кг.

Расчёты проведены на основе РН большой грузоподъёмности. Это бу

дет справедливо для ГКТС второго поколения, тогда как системы первого поколения должны будут основываться на РН малой и предельно малой грузоподъёмности. Современным прототипом такого одноступенчатого ракетоплана может быть многоступенчатая РН «Микрон» (стартовая масса 7000 кг), запускаемая с борта самолёта МиГ-31. Использование этих средств доставки грузов малыми порциями на орбиту КАН, по всей видимости, не даст существенных отличий в ценообразовании - как показал опыт, использование микроносителя «Микрон» в пересчёте па единицу выводимого груза обходится не дороже запусков РН типа «Протон». Итак, стоимость ракетной доставки килограмма груза на высоту орбиты КАН па этапе штатной эксплуатации ГКТС можно определить в 30 долл/кг.

Теперь займёмся второй составляющей цены выведения - определим диапазон верхнего и нижнего значений удельной стоимости операции захвата и ускорения грузов па борту КАН. Для этого возьмём задачу, представляющуюся одной из самых интересных: поставки па орбиту ракетного топлива.

Конструктивно КАН - сравнительно простое изделие: это не ракета, которая должна быть прочной, чтобы лететь против тяготения, преодолевая сопротивление атмосферы, и

техника—молодёжи || #939 [| декабрь 2011