Ангара-А5В

Ангара-А5В — это проект российской ракеты-носителя тяжёлого класса, разрабатываемый Государственным космическим научно-производственным центром имени М. В. Хруничева (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»). Относится к семейству универсальных ракет-носителей модульного типа «Ангара». В отличие от базовой версии «Ангара-А5», модификация «А5В» предусматривает использование кислородно-водородного двигателя на третьей ступени (разгонном блоке), что значительно увеличивает грузоподъёмность при выведении полезной нагрузки на геостационарную орбиту и отлётные траектории. Проект находится в стадии разработки и эскизного проектирования; сроки начала лётно-конструкторских испытаний неоднократно переносились.

История создания

Предпосылки и контекст

Разработка семейства ракет-носителей «Ангара» началась в 1990-х годах с целью создания полностью российской линейки ракет-носителей (РН), независимых от арендуемого космодрома «Байконур» (Казахстан). После распада СССР большая часть инфраструктуры для запуска тяжёлых ракет (в частности, «Протон-М») осталась на территории Казахстана. Проект «Ангара» предусматривал модульную архитектуру, позволяющую собирать ракеты разной грузоподъёмности из универсальных ракетных модулей (УРМ).

Первая версия тяжёлой ракеты — «Ангара-А5» — стартовала в 2014 году с космодрома «Плесецк». Её характеристики (грузоподъёмность — до 24,5 т на низкую опорную орбиту) соответствовали задачам того времени. Однако для выведения крупных геостационарных спутников, пилотируемых кораблей нового поколения («Орёл») и межпланетных станций требовалась повышенная энерговооружённость.

Начало работ над «Ангара-А5В»

Проект «Ангара-А5В» (изначально обозначался как «Ангара-А5ВП» — водородно-питьевой) был впервые официально представлен в 2015 году. Ключевым отличием стала замена третьей ступени на водородную. Для этого разрабатывался двигатель РД-0150 (также известен как 14Д62) — кислородно-водородный ЖРД с тягой около 7,5 тс в вакууме. Двигатель создавался на базе наработок по водородному двигателю КВД-1 (для разгонного блока 12КРБ) и опыта ОКБ-154 (КБ химической автоматики, г. Воронеж).

В 2016-2018 годах были проведены первые испытания отдельных компонентов РД-0150. По состоянию на 2023 год двигатель прошёл огневые стендовые испытания, но его доводка продолжается.

Параллельно велось эскизное проектирование самой ракеты. В 2017 году в ГКНПЦ им. Хруничева объявили о возможности увеличения грузоподъёмности «Ангары-А5В» до 38 тонн на низкую опорную орбиту (НОО) и до 7-8 тонн при прямом выведении на геостационарную орбиту (ГСО). Это позволило бы выводить на орбиту аппараты типа «Электро-Л» или «Луч» без использования дополнительных разгонных блоков.

Переносы сроков и корректировки

Планировалось, что первый запуск «Ангары-А5В» состоится в 2022-2023 годах с космодрома «Плесецк». Однако к концу 2023 года сроки были сдвинуты. Причины:

• Технологические сложности с водородным двигателем РД-0150, особенно в части обеспечения многоразового включения в условиях вакуума.
• Необходимость создания новой криогенной наземной инфраструктуры на космодроме «Плесецк» и «Восточный» (ёмкости для хранения жидкого водорода, системы заправки при температуре −253 °C).
• Финансовые ограничения и перераспределение средств в рамках космической программы.

По состоянию на конец 2024 года официальная дата первого пуска «Ангары-А5В» не утверждена. По заявлениям Роскосмоса, пуск ожидается не ранее 2025-2026 годов, с учётом начала лётных испытаний на космодроме «Восточный».

Конструкция и технические характеристики

Модульная архитектура

«Ангара-А5В» сохраняет базовую модульную схему всего семейства «Ангара»:

• Первая и вторая ступени — идентичны РН «Ангара-А5»: пять универсальных ракетных модулей УРМ-1. Каждый УРМ-1 оснащён двигателем РД-191 (кислородно-керосиновый, с циклом дожигания окислительного газа). Тяга одного РД-191 на уровне моря — около 196 тс.
• Третья ступень (разгонный блок) — новая: кислородно-водородный блок с двигателем РД-0150. Используется для довыведения полезной нагрузки на опорную орбиту и последующего перевода на более высокие орбиты.

Таким образом, водород используется только на последней ступени, что позволяет существенно повысить массу полезного груза при выведении на высокоэнергетические орбиты (ГСО, отлётные).

Сравнение с «Ангара-А5»

Водородный двигатель РД-0150

Разработка кислородно-водородного двигателя РД-0150 (14Д62) ведётся в АО «КБХА» (Конструкторское бюро химической автоматики, Воронеж). Основные характеристики:

• Тяга в вакууме: 7,5 тс (73,5 кН).
• Удельный импульс в вакууме: ~465 с.
• Криогенная заправка: жидкий водород (−253 °C) и жидкий кислород (−183 °C).
• Многократное включение в полёте (до 5 раз).
• Масса двигателя: ~200 кг.

Двигатель прошёл серию стендовых испытаний, в том числе в составе криогенного разгонного блока. К 2024 году подтверждена его работоспособность в основных режимах, однако испытания на многоразовость и длительное хранение в условиях вакуума ещё не завершены.

Наземная инфраструктура

Криогенная заправочная станция

Заправка жидким водородом — технологически сложная задача из-за низкой температуры и высокой взрывоопасности водорода. Для «Ангары-А5В» требуется строительство специализированных заправочных комплексов:

• На космодроме «Плесецк» (станция «Плесецк-Л») — модернизация стартового комплекса УСК-1. Сроки завершения — после 2025 года.
• На космодроме «Восточный» (Амурская область) — запланировано создание водородного кластера в рамках второй очереди строительства для ракет-носителей семейства «Ангара» (стартовый стол №2). Завершение строительных работ ожидается в 2025-2026 годах.

Транспортировка

Из-за габаритов и массы УРМ-1 (диаметр 2,9 м, длина 21 м) перевозка модулей осуществляется железнодорожным транспортом с завода в Омске (производственная площадка ГКНПЦ) до порта «Плесецк» или «Восточный». Для криогенного разгонного блока требуется специальный термоконтейнер для поддержания низких температур при транспортировке.

Применение

Выведение на орбиту тяжелых спутников

Основная задача «Ангары-А5В» — прямолинейное (без промежуточного разгонного блока) выведение на геостационарную орбиту спутников связи и вещания массой до 7–8 тонн. Это позволит сократить время выведения (ранее требовалось использование трёх- или четырёхступенчатых схем с блоками Д или 12КРБ) и повысить точность выведения.

Пилотируемая программа

Проект предполагает использование «Ангары-А5В» для выведения на орбиту нового пилотируемого корабля «Орёл» (разрабатывается РКК «Энергия») в тяжёлой конфигурации (до 20 тонн). Водородная ступень обеспечивает больший запас скорости для маневрирования на орбите и возвращения на Землю.

Межпланетные миссии

Повышенная грузоподъёмность на отлётные траектории (до 10 тонн к Луне, до 4 тонн к Марсу) делает «Ангару-А5В» кандидатом для доставки:

• лунных посадочных модулей;
• межпланетных станций (например, «Луна-28» — забор грунта из полярных регионов Луны);
• автоматических зондов для исследования Венеры, Марса и астероидов.

Критика и проблемы

Технические риски

• Водородный двигатель РД-0150 — один из самых сложных компонентов. Ранее в СССР для водородных ступеней использовались двигатели КВД-1 (для блока 12КРБ), но они имели меньший ресурс и тягу. Доводка РД-0150 затянулась из-за необходимости обеспечения безотказного многократного включения в вакууме.
• Криогенная инфраструктура: ни один российский космодром к 2024 году не имеет полностью готового водородного заправочного комплекса. Строительство на «Восточном» идёт с отставанием от графика.
• Высокая стоимость: водородное топливо и криогенное оборудование дороже керосиновых эквивалентов, что увеличивает стоимость запуска.

Сроки и финансирование

Постоянные переносы сроков (изначально пуск планировался на 2022, затем на 2024, теперь на 2025-2026) указывают на сложности, связанные как с технологическими проблемами, так и с нехваткой финансирования. По оценкам экспертов, полный цикл создания ракеты (от эскиза до первого пуска) может занять 10-12 лет.

Конкуренция с другими носителями

На мировом рынке «Ангара-А5В» столкнётся с конкуренцией со стороны:

• Falcon Heavy (США, SpaceX) — грузоподъёмностью 63,8 т на НОО, частично многоразовая; стоимость запуска — около 1500 долл./кг.
• Delta IV Heavy (США, United Launch Alliance) — 28,7 т на НОО, водородная первая ступень; но последний запуск был в 2024 году, производство прекращено.
• Чанчжэн-5B (Китай) — 25 т на НОО, близкие характеристики.

Российская ракета будет уступать Falcon Heavy по грузоподъёмности, но может занять нишу выведения на ГСО, где водородная ступень даёт преимущество.

Перспективы

По состоянию на конец 2024 года, проект «Ангара-А5В» остаётся перспективным, но неопределённым по срокам. Основные направления развития:

• Завершение стендовых испытаний РД-0150 и принятие его на снабжение.
• Строительство криогенного заправочного комплекса на космодроме «Восточный» (первая очередь вводится в эксплуатацию в 2025-2026 годах).
• Начало лётно-конструкторских испытаний в 2026-2027 годах.

В случае успеха, «Ангара-А5В» станет самой мощной российской ракетой-носителем, способной конкурировать с тяжёлыми носителями США и Китая, и обеспечит независимый доступ России на геостационарную орбиту.

Источники

• «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С. П. Королёва». — Роскосмос, 2023.
• «Разработка кислородно-водородного двигателя РД-0150». — АО «КБХА», 2022.
• «Проект «Ангара»: техническое описание». — ГКНПЦ им. М. В. Хруничева, 2019.
• «Космическая программа России на 2021–2030 годы». — Роскосмос, 2020.
• «Сроки первого пуска «Ангары-А5В» сдвинуты на 2025 год». — ТАСС, 15.12.2023.
• «Испытания водородного двигателя для «Ангары» завершены». — Интерфакс, 20.03.2024.
• «Ракета-носитель «Ангара»: от «Протона» до водорода». — журнал «Новости космонавтики», №8, 2022.