31-08-2023
Циклон-4 | |
Общие сведения
|
|
---|---|
Страна | Украина |
Семейство | Р-36 |
Назначение | ракета-носитель |
Разработчик | ГКБ “Южное” |
Изготовитель | Южмаш |
Стоимость запуска (2007) | $23 млн |
Основные характеристики
|
|
Количество ступеней | 3 |
Длина | 39,95 м |
Диаметр | 3 м |
Стартовая масса | 193 т |
История запусков
|
|
Состояние | проект |
Места запуска | Алкантара, Бразилия |
Число запусков | 0 |
Первый запуск | Ноябрь 2013[1] |
Первая ступень — 11K69
|
|
Стартовая масса | 127,4 т |
Маршевый двигатель | РД-261 |
Рулевой двигатель | РД-855 |
Тяга | 297,4 т |
Удельный импульс | 301 с |
Время работы | 120 с |
Топливо | 121 т |
Горючее | НДМГ |
Окислитель | АТ |
Вторая ступень — 11S692
|
|
Стартовая масса | 51,7 т |
Маршевый двигатель | РД-262 |
Рулевой двигатель | РД-856 |
Тяга | 99,5 т |
Удельный импульс | 318 с |
Время работы | 160 с |
Топливо | 49 т |
Горючее | НДМГ |
Окислитель | АТ |
Третья ступень — Неизвестно
|
|
Диаметр | 4 м |
Стартовая масса | 13,38 т |
Маршевый двигатель | РД-861К[2] |
Тяга | 7916 кгс |
Удельный импульс | 330 с |
Время работы | 370 с |
Топливо | 9,12 т |
Горючее | НДМГ |
Окислитель | АТ |
«Циклон-4» — проект украинского космического ракетного комплекса (КРК), куда будут входить ракета-носитель (РН) «Циклон-4» и наземный комплекс, обеспечивающий проведение на космодроме работ по подготовке и запуску РН и полезной нагрузки (ПГ).
РН «Циклон-4» является улучшенным вариантом трёх-ступенчатой ракеты-носителя Циклон-3 и предназначена для оперативного и высокоточного выведения на круговые, геостационарные и солнечно-синхронные орбиты космических аппаратов различного назначения с космодрома в Алькантаре (Бразилия). Она позволит выводить на экваториальную орбиту высотой 500 км ПГ массой до 5,5 т и массой до 1,8 т на геопереходную орбиту (ГПО)[3]. Первый старт намечен на ноябрь 2013 года[1].
Содержание |
Реализация украинско-бразильского проекта по «Циклону-4» началась в 2002 году, когда было достигнуто соглашение между Украиной и Федеративной Республикой Бразилия о долгосрочном сотрудничеству по использованию ракеты-носителя Циклон-4 на пусковом центре Алкантара. Хотя по этому договору первый пуск должен был состояться не позднее 30 ноября 2006 года, этот срок постоянно откладывался[4].
В 2004 г. договор был ратифицирован парламентами Украины и Бразилии. В соответствии с договором было создано СП «Алкантара Циклон Спейс». С украинской стороны его возглавил Александр Сердюк (его считают вдохновителем этого проекта). Предприятие получило эксклюзивное право на осуществление коммерческих пусковых услуг с использованием ракеты-носителя «Циклон-4»[5]. В этом же 2004 году срок первого запуска перенесли на 2007 год. Позднее его перенесли опять, теперь уже на 2009-й год. В конце 2009 года пуск всё ещё не состоялся, но по словам президента Бразилии Лула да Силва проект был готов на 75 %[6]. 1 июня 2010 г. глава Национального космического агентства Украины Юрий Алексеев заявил, что первый запуск перенесен на 2012 год[7][6].
В середине февраля 2010, ГКБ «Южное» завершило предварительные испытания двигателя для третьей ступени РН «Циклон-4» РД861К. Цикл испытания составил 1,5 месяца и проведен на одном двигателе без снятия его со стенда. Был отработан более чем тройной ресурс по продолжительности работы и по количеству включений (1362с и 11 включений). При этом было проведено одно включение продолжительностью 450с (полный полетный ресурс)[8].
В апреле 2010 года, «Алкантара-Циклон Спейс» получило предварительное экологическое разрешение на начало работ по строительству стартовой площадки для «Циклон-4». Генеральный директор НКАУ Юрий Алексеев сообщил что проект «отстаёт в создании отдельных элементов» и что после совета директоров «Алкантара-Циклон Спейс» в апреле 2010 появятся конкретные цифры о сроках реализации проекта.
После выборов в Бразилии и на Украине в 2010 году началось реальное финансирование проекта. К апрелю 2011 года, Украина вложила в проект по разным оценкам $ 100—150 млн, в то время как его полная стоимость оценивалась в $ 488 млн[9]. Для завершения программы «Циклон-4» было необходимо еще $ 260 млн. Первый летный образец ракеты к этому моменту был готов на 8 %, а полномасштабный макет носителя для отработки операций на стартовой площадке — на 20-25 %. Пробный пуск ракеты был перенесен на первое полугодие 2013 г[10].
В августе 2011 года украинское правительство дало гарантии для привлечения $ 260 млн кредитов государственным КБ «Южное» для завершения работ на пусковом комплексе Алкантара[9]. В технологическом плане, близилось к завершению изготовление тестового образца ракеты «Циклон-4» для ЛКИ. Были проведены четыре огневых стендовых испытаний маршевого двигателя третьей ступени РД-861K, а также продолжалась разработка высокоточной системы управления на базе лазерных технологий с использованием спутниковой системы навигации для обеспечения группового выведения КА. На космодроме в Алкантаре были получены необходимые разрешения на строительство и шло возведение вспомогательных объектов[9].
На встрече Премьер-министра Украины Николая Азарова и Министра науки, технологий и инноваций Федеративной Республики Бразилия Алуизио Меркаданте 22 ноября 2011 года была озвучена новая дата первого пуска — 15 ноября 2013 года[1].
В феврале 2012 года, КБ «Южное» заказало проведение обследования аэропорта и существующей взлетно-посадочной полосы в «Алкантаре» с целью разработки решения о возможности авиационной транспортировки составных частей «Циклон-4» самолетами АН-124[11].
В РН «Циклон-4» предусмотрены следующие улучшения по сравнению с предшественниками[3][12]:
Циклон-4 разрабатывается в кооперации с Бразилией. По соглашению, украинские предприятия должны построить ракету-носитель и стартовый стол, а Бразилия со своей стороны предоставляет космодром «2°22′12″ ю. ш. 44°24′00″ з. д. / 2.37° ю. ш. 44.4° з. д. (G) (O)), что за счет использования дополнительной составляющей скорости вращения Земли позволяет увеличить массу выводимого ПГ до 1800 кг на ГПО[12][13].
В наземный комплекс КРК Циклон-4 будут входить монтажно-испытательный комплекс (МИК) и стартовый стол. В первой части МИКа будут осуществляться работы по тестированию и подготовке к запуску спутников. Комплекс будет оборудован чистыми помещениями для приема, тестирования и интеграции спутников с головной частью РН. В другой части МИКа будет собираться сама РН. Здесь же будет проходить полная сборка «Циклона-4»[13].
РН перевозится из МИКа к стартовому столу в горизонтальном положении по железнодорожному полотну. После этого производится подъём РН в вертикальное положение и предстартовые тесты. Для обеспечения максимальной безопасности, большинство задач по подготовке к запуску будут автоматизированы[13].
Этот проект является кооперацией между Бразилией и Украиной, который выгоден обеим сторонам. Для Бразилии, не имеющей собственных космических технологий, важен доступ к украинским разработкам. Украина же, помимо доступа к дешевому экваториальному космодрому, получает шанс закрепиться на бразильском космическом рынке и загрузить производственные мощности «Южмаша»[14]. Участники проекта рассчитывают на 6—10 пусков «Циклона-4» ежегодно.
Совместное предприятие, формируемое на основе равных вкладов каждой из двух сторон, названо "Бинациональное предприятие «Алкантара-Циклон Спейс». Предприятие является исключительно коммерческим проектом и основной вид его деятельности — запуск ракет с полезным грузом на околоземную орбиту[5]. Тем не менее, Украина внесла внесла свою долю в уставной фонд "Бинационального предприятия «Алкантара-Циклон Спейс» только лишь к ноябрю 2011 года[15][16].
Украина вкладывает в совместное предприятие свои передовые разработки, технологии и произведенную на украинских заводах высокотехнологичную продукцию. Сами ракеты-носители и некоторые космические аппараты будут производиться на украинских предприятиях, что в свою очередь влечет за собой реанимацию отдельных направлений металлургической, химической и электротехнической промышленности[5].
На сегодняшний день в реализации проекта принимают участие 16 предприятий Украины на основе договорных отношений с Национальным Космическим Агентством Украины (НКАУ) и совместной компанией «Алкантара Циклон Спейс». Основным разработчиком является Государственное конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля и основным производителем ракеты-носителя станет государственное предприятие «Производственное объединение „Южный машиностроительный завод“ им. А. М. Макарова» (г. Днепропетровск). Кроме того в работах по этому проекту задействованы харьковские ОАО «Хартрон», НИИ радиотехнических измерений (системы управления), киевское ЦКБ «Арсенал» (система прицеливания) и еще несколько организаций космической отрасли. Кроме того, участвуют также ряд машиностроительных заводов, например мариупольский машиностроительный завод «Азовмаш», который изготовляет заправочные системы для Alcantara Ciclone Space и транспорт, на котором ракету должны доставить на стартовую площадку.
Первоначально бизнес-план был составлен около 10-и лет назад и базировался на прогнозе запуска спутников системы Иридиум. До сегодняшнего дня спутники Иридиум выводились американскими и российскими ракетами. В настоящее время подписан долгосрочный контракт между Иридиум и SpaceX на выведение спутников поколения Iridium NEXT ракетами-носителями Фалькон-9 в 2015—2017. Таким образом, основа изначального бизнес-плана фактически отсутствует[17].
В 2007 году, общая финансовая результативность проекта прогнозировалась на следующем уровне[5]: цена фрахта — $35,6 млн, общий объем инвестиций — $180 млн, стоимость пуска — $23 млн, объем доходов — $1650 млн, чистая прибыль до уплаты налогов — $650 млн, период окупаемости внешних инвестиций с начала разработки — до 6 лет, внутренняя ставка возврата (IRR) инвестиций — 25 %, чистая приведенная стоимость (NPV) — $131 млн при единовременных затратах в $180 млн. (из них разработка модернизированной ракеты-носителя — $90 млн, разработка авионики — $20 млн.). Большей долей этих средств являлись заказы украинским предприятиям на производство высокотехнологичной продукции космического назначения.
В 2010 году, стоимость постройки наземного комплекса на космодроме в «Алкантаре» оценивалась в $487 млн[6].
По своим характеристикам, таким как стартовая масса и полезная нагрузка, «Циклон-4» можно классифицировать как тяжелую ракету лёгкого класса, так и как лёгкую ракету среднего класса. Таким образом, «Циклон-4» сможет конкурировать как с ракетами лёгкого класса, так и с РН среднего класса.
В сегменте лёгкого класса, конкурентами являются российско-украинская конверсионная ракета-носитель Днепр. Эта РН используется для вывода на полярные и другие типы орбиты высотой 300—900 км один или группу спутников различного назначения стартовой массой до 3,7 т.
Кроме того, Россия заканчивает разработку РН Союз-2.1в, которая сможет использовать уже существующие стартовые площадки РН «Союз-2» и сможет выводить на низкую околоземную орбиту груз массой до 3 тонн из Плесецка. Кроме того, эта ракета будет использоваться для вывода спутников на солнечно-синхронные и другие орбиты высотой до 1500 км[18]. Её первый полет намечен на ноябрь 2012 года[19].
В то же время, Россия активно разрабатывает ещё одну собственную ракету — РН Ангара, способную полностью заменить украинские. Лёгкий вариант этой РН, «Ангара 1.2» по своим характеристикам близок к «Циклону-4»[20].
Со стороны Европы конкурентом является ракета-носитель легкого класса Vega, которая способна выводить на низкие орбиты до 2,3 т и чей первый полёт состоялся в начале 2012 года.
В сегменте среднего класса «Циклон-4» потенциально соперничает с российским проектом «Союз на Куру», использующий РН «Союз-СТ»; поэтому, конкурентами проекта могут считаться Роскосмос и российские предприятия. С другой стороны, по массе полезного груза (3240 кг на ГПО[21]), Союз-СТ значительно превышает возможности «Циклон-4» и может выводить более тяжёлые спутники, либо больше спутников за один пуск.
Также в сегменте среднего класса, конкурентом Циклона-4 может стать РН Антарес, создаваемая компанией Orbital в рамках программы NASA по разработке дешевых коммерческих средств доставки в космос (COTS). Первый запуск РН Антарес намечен на июнь 2012 года[22]. Полезная нагрузка на низкой околоземной орбите — от 5,4 до 7,6 т, а также от 1,3 до 1,8 т на геопереходной орбите, в зависимости от модификаций второй ступени. Задача данной РН — замена морально устаревшей и относительно дорогой РН Дельта-2, производства компании Боинг. Нюанс ситуации заключается в том, что ГКБ «Южное», разработчик «Циклона», также принимает участие в создании Антареса — по контракту с Орбитал на Южном машиностроительном заводе изготавливается первая ступень ракеты-носителя.
Сравнение характеристик РН лёгкого класса | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ракета-носитель | Страна | Первый полёт | Кол-во запусков в год (всего) | Широта СК | Старт. масса, т | Масса ПН, т | Успеш. пусков, % | Стоимость пуска, млн $ | |||
НОО¹ | ГПО | ССО² | |||||||||
«Днепр»[23] | / | 21.04.1999 | 1-3 (17) | 46° / 51° | 211 | 3,7 | 2,3 | 94 % | 30,7[24] | ||
«Рокот»[25] | 20.11.1990 | 1-2 (18) | 46° / 62° | 107,5 | 2,1 | 1,6 | 89 % | 22,5 (€15)[26] | |||
«Вега»[27] | 13.02.2012 | 2(1) | 5° | 137 | 2,3 | 1,6 | 100 % (1 пуск) | 42[28] | |||
«Циклон-4»[29] | конец 2013 | 0 | 2,3° | 193 | 5,5 | 1,6 | 3,7 | 23³ | |||
«Союз-2.1в»[18] | ноябрь 2012 | 0 | 62°/46°/5° | 160 | 2,8 | 1,4⁴ | |||||
«Ангара 1.2»[30] | 2013 | 0 | 62° | 171 | 3.8 | ||||||
«Антарес»[31] | 10.2012 | 0 | 38° | 240 | 5,6 | 4,4 | |||||
¹ — высота 300 км, наклонение соответствует космодрому; ² — высота 300 км, наклонение 98°; ³ — оценка, 2007; ⁴ — высота 835 км |
Циклон-4.