Какими бывают тяжёлые российские ракеты

Не «Союзом» единым: отвечаем на главные вопросы о классах российских ракет-носителей.

Материал подготовлен при поддержке Роскосмоса

Россия уже больше 60 лет совершает пилотируемые полёты в космос. Обычно для отправки космонавтов используют «Союзы», но это не единственные ракеты в отечественном арсенале. Как и на Земле, для доставки грузов на орбиту применяют грузовики — тяжёлые ракеты-носители «Протон» и «Ангара».

Да. Все ракеты можно разделить на категории — например, по типу двигателей, количеству и расположению ступеней. Каждая ступень — сама по себе как отдельная ракета со своими двигателями, в некоторых ракетах (например, SpaceX) они способны возвращаться на Землю.

Но одна из самых общих характеристик — масса полезной нагрузки. Когда ракету-носитель называют «тяжёлой», то речь идёт не о её собственном весе, а о том, сколько груза она может вывести на низкую опорную орбиту, не считая себя самой и топлива.

Деление на классы по «весу» довольно условное, и с развитием технологий границы немного сдвигаются. Сейчас по массе выводимой полезной нагрузки все ракеты разделяют на четыре класса:

Все ракеты пускают со стартовых площадок на космодромах. Платформы не универсальны: каждому носителю нужна индивидуальная инфраструктура и обслуживание.

«Протоны» исторически стартуют только с Байконура: там ещё в 60-х подготовили для этого всю необходимую базу, которую слишком затратно переносить куда-то ещё. Ракеты прибывают на космодром в разобранном виде, затем блоки собирают в монтажно-испытательном корпусе незадолго до пуска. После сборки её доставляют на стартовую площадку, чтобы заправить и проверить последний раз перед пуском.

«Ангара» может взлетать пока только с космодрома Плесецк, но в скором времени пускать ракету-носитель будут и с Восточного.

«Протон» и «Ангара» — очень разные ракеты-носители. В первую очередь, они отличаются конструкцией: «Ангара» ниже (55,2 метра против 58,2 метра), но чуть шире (8,8 метра против 7,4 метра).

У обеих ракет по три ступени, но у «Ангары» меньше двигателей — семь, против двенадцати у «Протона». А ещё в перспективе с новой водородной ступенью она сможет выводить на орбиту более 35 тонн полезной нагрузки против 22,4 тонн у «Протона».

«Ангару» изначально создавали на замену эксплуатирующемуся с конца 60-х годов прошлого века «Протону». В основу конструкции был заложен принцип «модульности». В зависимости от количества модулей в составе ракеты можно варьировать грузоподъемность и, соответственно, класс РН: от лёгкого до тяжелого. Это упрощает производство и конструкцию, а также делает легче доставку ракеты до стартовой площадки.

Топливо эти ракеты также используют разное. «Протоны» всегда летали на гептиле (несимметричный диметилгидразин) — опасном и токсичном веществе, которое, если не соблюдать соответствующих мер безопасности, может вызвать отравление. Для «Ангары» предусмотрена более экологичная топливная пара — керосин и жидкий кислород, они не загрязняют прилегающие к космодрому территории и места падения отработавших ступеней.

Изначально «Протон» носил название «универсальная ракета» (УР) и проектировался для военных нужд: в СССР хотели выводить на орбиту боеголовки массой в несколько десятков мегатонн.

В Конструкторском бюро №52 Владимира Челомея собирались создать целое семейство ракет разного назначения и классов, но в итоге в эксплуатации остались лишь несколько из них, включая УР-500, которые затем модифицировали и назвали «Протонами». Они стали основой сначала советской, а потом и российской космической отрасли: на различных модификациях «Протона» вывели на орбиту все отечественные модули орбитальных станций «Салют», «Мир» и МКС.

В каком-то смысле «Ангара» — это возрождение идеи ОКБ-52 о семействе многоцелевых ракет. Как и в случае с «Протонами», главным заказчиком ракеты выступило Минобороны РФ.

Но ракету будут использовать и в гражданских целях — для этого «Ангару» модифицируют под пуск пилотируемых кораблей («Ангара-А5П»), а также планируют использовать для запусков государственных и коммерческих спутников, аппаратов для исследования Луны и дальнего космоса. Увеличенная грузоподъёмность позволит выводить более мощные и совершенные аппараты для исследований.

Другая важная деталь: «Ангара» — первая исключительно российская ракета, которую будут производить, собирать и пускать на территории РФ («Протоны», напомним, взлетают только из Казахстана). Это в перспективе (договор аренды Байконура с Республикой Казахстан действует до 2050 года) позволит России избавиться от затрат на финансирование и содержание космодрома в соседней стране и сфокусироваться на собственных проектах.

«Протон» — одна из самых надёжных ракет не только для России, но и в истории космонавтики в целом. Первый пуск её состоялся в 1965 году, а за всё время эксплуатации их было проведено более 400. При этом большая часть аварийных стартов пришлась на первые, испытательные пуски, проходившие в 60–70-х годах. Сейчас надёжность носителя не ниже, а то и выше, чем у его более молодых конкурентов (95,5 % успешных пусков без учета аварий разгонных блоков). Для сравнения — на счету Falcon 9 от SpaceX 124 пуска с двумя авариями, а европейская Ariane 5 прошла 109 стартов с 5 неудачами.

«Протон» до сих пор остаётся востребованной ракетой на мировом рынке: его нередко используют для выведения коммерческих спутников. Он продолжает успешно конкурировать с иностранными носителями: например, Viasat выбрала «Протон» вместо более дорогой европейской ракеты Ariane 5. Даже в 2021 году «Протон» превосходит многие тяжёлые ракеты-носители либо по грузоподъёмности, либо по стоимости вывода груза на орбиту, в том числе это относится к Ariane 5 и Delta IV Heavy.

Единственным сопоставимым конкурентом «Протона» по комплексу экономических и технических параметров остаётся Falcon 9, но на нём не предусмотрено использование дополнительного разгонного блока (такого как «Бриз-М» на «Протоне»), способного максимально точно вывести полезную нагрузку на заданную орбиту. Аналогичная возможность предусмотрена и на ракете-носителе «Ангара».

У «Ангары» пока не было возможности себя показать: ракета всё ещё находится в стадии испытаний и взлетала лишь дважды за последние шесть лет (оба старта прошли успешно). Всё должно измениться к 2022 году, когда начнётся её серийное производство.

Вероятно, в ближайшие годы Роскосмос выведет «Протоны» из эксплуатации. Ракета уже давно служит «рабочей лошадкой» мировой космонавтике, но, увы, может летать только с Байконура. В ближайшее время Казахстан будет усиливать требования по экологичности российских средств выведения — из-за этого эксплуатация «Протона» завершится к 2025 году.

К этому времени Роскосмос наладит серийное производство «Ангары-А5» и сможет занять собственную нишу на рынке космических пусков (в том числе благодаря модульной конструкции ракеты-носителя). Но перед тем, как это произойдёт, ракете предстоит доказать свою надёжность ещё в нескольких испытательных пусках.