Разгонный блок «Орион

Разгонный блок «Орион» — это российский жидкостный разгонный блок (РБ), разрабатываемый для использования в составе ракет-носителей тяжёлого и сверхтяжёлого классов. Предназначен для выведения космических аппаратов на высокоэнергетические орбиты, включая геостационарную орбиту (ГСО), геопереходные орбиты, а также для отправки грузов к Луне и планетам Солнечной системы. Разработка ведётся Государственным космическим научно-производственным центром имени М. В. Хруничева (ГКНПЦ им. Хруничева) с середины 2010-х годов.

История создания

Разработка разгонного блока «Орион» началась в 2015 году как часть программы создания ракеты-носителя сверхтяжёлого класса «Енисей» (позднее проект «Енисей» был переориентирован на «Союз-5» и «Союз-6»). Изначально предполагалось, что «Орион» станет преемником разгонного блока «Бриз-М» и будет использоваться в составе ракет «Ангара-А5» и «Ангара-А5В». В 2017 году проект был официально включён в Федеральную космическую программу России на 2016–2025 годы.

В 2019 году ГКНПЦ им. Хруничева завершил эскизное проектирование «Ориона». В 2021 году началось изготовление опытных образцов. Первый лётный образец планировалось изготовить к 2023 году, однако из-за технических сложностей и корректировок бюджета сроки были сдвинуты. По состоянию на 2024 год, лётные испытания «Ориона» не проводились; ожидается, что первый пуск в составе ракеты «Ангара-А5» состоится не ранее 2025 года.

Конструкция и технические характеристики

«Орион» представляет собой двухступенчатый разгонный блок с возможностью многократного включения двигателя. Основные конструктивные особенности:

Двигательная установка

В качестве маршевого двигателя используется кислородно-водородный двигатель РД-0146Д, разработанный Конструкторским бюро химавтоматики (КБХА, г. Воронеж). Двигатель работает на жидком водороде (горючее) и жидком кислороде (окислитель). Основные параметры РД-0146Д:

• Тяга в вакууме: 10,3 тс (101 кН).
• Удельный импульс в вакууме: 470 с.
• Количество включений: до 10.
• Ресурс работы: до 10 000 секунд.

Двигатель оснащён системой дросселирования тяги, что позволяет точно корректировать орбиту.

Баки и топливная система

• Бак окислителя (жидкий кислород) объёмом около 30 м³.
• Бак горючего (жидкий водород) объёмом около 80 м³.
• Баки изготовлены из алюминиево-литиевого сплава 1460, что обеспечивает высокую прочность при малом весе.
• Теплоизоляция баков выполнена из экранно-вакуумной изоляции (ЭВТИ) для минимизации испарения криогенных компонентов.

Система управления

• Бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ) на базе процессора «Мультикор».
• Система навигации на основе бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) с коррекцией от спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS.
• Исполнительные органы: малые двигатели ориентации на газообразном водороде и кислороде.

Массовые характеристики

• Сухая масса разгонного блока: около 2,5 тонн.
• Заправляемая масса топлива: до 20 тонн.
• Полная стартовая масса: около 22,5 тонн.

Возможности выведения

«Орион» обеспечивает выведение полезной нагрузки на различные орбиты:

При использовании в составе ракеты сверхтяжёлого класса (например, «Енисей») масса выводимой нагрузки может быть увеличена в 2–3 раза.

Применение

Основное назначение «Ориона» — выведение спутников связи, телекоммуникационных аппаратов, навигационных систем и научных зондов на высокие орбиты. В перспективе разгонный блок планируется использовать для:

• Доставки грузов на окололунную орбиту (в рамках программы «Луна-Глоб» и «Луна-Ресурс»).
• Отправки межпланетных станций к Марсу, Венере и астероидам.
• Развёртывания группировок спутников на геостационарной орбите (например, системы «Экспресс-РВ»).

Сравнение с аналогами

«Орион» является одним из немногих современных российских разгонных блоков, использующих экологически чистое кислородно-водородное топливо. По характеристикам он сопоставим с зарубежными аналогами:

• RL10 (США, двигатель для разгонных блоков «Центавр» и «DCSS») — удельный импульс 450–465 с, тяга 10–11 тс.
• LE-5B (Япония, разгонный блок для H-IIA) — удельный импульс 447 с, тяга 14 тс.
• Vinci (Европа, разгонный блок для Ariane 6) — удельный импульс 457 с, тяга 18 тс.

Преимуществом «Ориона» является возможность многократного включения двигателя (до 10 раз), что позволяет выполнять сложные манёвры на орбите. Недостатком — меньшая тяга по сравнению с европейским Vinci и японским LE-5B.

Критика и проблемы

Разработка «Ориона» столкнулась с рядом трудностей:

1. Задержки сроков. Первоначально планировалось начать лётные испытания в 2021 году, но из-за недофинансирования и технических проблем сроки были сдвинуты на 2025–2026 годы.
2. Технические риски. Двигатель РД-0146Д ранее не применялся в космосе; его наземные испытания выявили проблемы с устойчивостью горения в переходных режимах.
3. Конкуренция с «Бриз-М». Внутри ГКНПЦ им. Хруничева «Орион» рассматривается как замена «Бриз-М», но последний остаётся востребованным для коммерческих пусков, что снижает приоритетность нового блока.
4. Зависимость от ракет-носителей. «Орион» разрабатывается в первую очередь для «Ангара-А5», которая сама проходила лётные испытания с задержками (первый успешный пуск — 2021 год).

Перспективы

Несмотря на сложности, «Орион» рассматривается как ключевой элемент российской космической программы до 2030 года. В случае успешных испытаний он может стать основным разгонным блоком для пилотируемых миссий к Луне (в составе сверхтяжёлой ракеты «Енисей») и для развёртывания спутниковых группировок нового поколения. В 2023 году было объявлено о планах создания модификации «Орион-М» с увеличенной топливной ёмкостью для работы в составе ракет «Союз-6» и «Амур-СПГ».

Источники

• Федеральная космическая программа России на 2016–2025 годы (утверждена постановлением Правительства РФ).
• Отчёт ГКНПЦ им. М. В. Хруничева о ходе разработки РБ «Орион» (2022).
• Техническое описание двигателя РД-0146Д (КБХА, 2020).
• Статья «Разгонный блок „Орион“: характеристики и перспективы» в журнале «Космонавтика и ракетостроение» (2021, № 2).
• Материалы конференции «Космические двигательные установки» (2023, г. Воронеж).