"Angara" : la naissance de la fusée

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"Angara" : la naissance de la fusée
"Angara" : la naissance de la fusée
Anonim

Angara est une nouvelle famille de lanceurs en cours de développement en Russie. Son premier représentant a effectué son premier vol le 9 juillet 2014. Eh bien, nous apprenons à connaître les "données personnelles" de toute la famille - avec l'arrière-plan de leur apparence et de leurs proches à l'étranger.

"Angara"
"Angara"

La Russie, comme vous le savez, n'a pas beaucoup de chance en géographie. Cela se ressent même dans l'espace: la puissance spatiale la plus septentrionale du monde est contrainte de se tailler la part du lion de ses lancements depuis le territoire d'un autre État. Et l'important n'est même pas que Baïkonour, qui est allé au Kazakhstan, était la plus développée sur le territoire de l'URSS: elle est simplement située au sud.

En effet, si le lanceur est lancé vers l'est, il sera assisté par la rotation même de la Terre. L'élan supplémentaire qu'il crée aide à mettre plus de charge utile en orbite pour la même consommation de carburant. Et plus on se rapproche de l'équateur - plus cette aide est perceptible. Ce n'est pas pour rien que tous les pays du monde s'efforcent de situer leurs plateformes spatiales le plus au sud possible. Les Européens sont allés le plus loin ici, et l'ESA effectue tous les lancements à grande échelle depuis le cosmodrome de Kourou, situé autant que l'Amérique du Sud, en Guyane française - mais à seulement 500 km de l'équateur.

La valeur de cette vitesse supplémentaire à l'équateur est de 465 m / s, à la latitude du cosmodrome de Baïkonour - 315 m / s, mais pour le cosmodrome de Plesetsk, situé dans la région d'Arkhangelsk - seulement 211 m / s. Il est tout simplement impossible d'envoyer des engins spatiaux d'ici vers une orbite géostationnaire lointaine. Les protons lourds ne peuvent être lancés que depuis Baïkonour, et la cosmonautique russe reste largement liée au cosmodrome kazakh.

Cosmodrome Vostochny

L'ancien cosmodrome soviétique d'Extrême-Orient Svobodny se déplace et s'agrandit: le nouveau cosmodrome russe Vostochny deviendra beaucoup plus grand que son prédécesseur, qui était situé à proximité. Depuis 2007, date de la dissolution de Svobodny, et depuis 2011, des travaux de construction actifs se poursuivent à proximité du village d'Uglegorsk dans la région de l'Amour.

L'Extrême-Orient n'a pas été choisi par hasard comme emplacement du nouveau cosmodrome. D'une part, la région dispose déjà d'un réseau de chemins de fer et d'autoroutes assez développé. En revanche, les premières sections de vol des missiles, les plus dangereuses du point de vue des accidents et inévitablement associées à la chute de pièces usagées de porteurs, passeront au-dessus des régions peu peuplées du pays.

Il est prévu que dès la première étape, Vostochny disposera de deux lanceurs pour lanceurs légers et moyens, d'usines de production d'oxygène liquide, d'azote et d'hydrogène, d'un aérodrome, d'installations pour la formation pré-vol des cosmonautes et des pré- lancer des tests d'engins spatiaux - et c'est sans compter les infrastructures, les sites résidentiels et autres.

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Ainsi, le désir d'apprendre à gérer complètement les forces disponibles à l'intérieur du pays est devenu l'une des principales raisons du développement de nouveaux lanceurs à des fins spatiales. Les lancements doivent être effectués à partir de grands cosmodromes sur le territoire de la Russie - à la fois existants, tout d'abord, Plesetsk, et futurs - nous parlons bien sûr du cosmodrome de Vostochny dans la région de l'Amour.

Cependant, cette aspiration ne se limite pas à la rampe de lancement: une autre tâche était la création d'un complexe de fusées qui serait conçu et fabriqué à 100% par des entreprises russes, ce qui assurerait l'indépendance et la sécurité de l'industrie spatiale du pays.

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Nikolay Moiseev: « Il n'y avait pas de tels projets dans le monde (…) de sorte que toute la gamme de charges et toute la gamme de projets de classes légères, moyennes et lourdes ont été lancées à partir d'un seul lanceur - ce n'est pas le cas, ce est mis en œuvre dans le projet Angara. Cela rend le projet moins coûteux dans le sens où il n'est pas nécessaire de construire trois tables de lancement distinctes. »

Mais à quoi devrait ressembler ce média ? Tout d'abord, nous pouvons prendre en compte deux problèmes clés, qui, hélas, souffrent des supports à la disposition de Roscosmos. Le premier d'entre eux est écologique: l'heptyle toxique est utilisé à la fois dans les protons et dans d'autres transporteurs lourds conçus en URSS. Les moteurs de la nouvelle fusée devraient utiliser un carburant "respectueux de l'environnement", par exemple, à base de kérosène (avec de l'oxygène liquide comme comburant).

Le deuxième problème est le problème de l'unification. Les concepteurs soviétiques pouvaient se permettre d'être "éparpillés", et jusqu'à présent la cosmonautique russe utilise toute une gamme de lanceurs dont les éléments sont incompatibles les uns avec les autres, et chacun nécessite une "approche particulière", une chaîne technologique et une production distinctes. "Protons" et "Soyouz", "Zenith" et "Rokoty", "Dnepr" et "Cosmos" - une fusée devrait remplacer tout cela.

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Tout comme des milliers de rivières et de ruisseaux se jettent dans le Baïkal et qu'un seul Angara profond s'en écoule, la grande famille Angara devrait remplacer un certain nombre de bonnes vieilles fusées porteuses conçues en URSS.

Un universel, capable de lancer un petit satellite en orbite terrestre basse à faible coût, et d'envoyer un cargo vers l'ISS, et - tôt ou tard il faudra y penser - des expéditions habitées vers la Lune et Mars. Comment réaliser à la fois l'unification des composants et la polyvalence de fonctionnement ? Tout simplement: la fusée doit être modulaire. Il doit être assemblé, comme un concepteur, à partir de pièces préfabriquées distinctes, en fonction de la tâche spécifique. Du léger à un étage au lourd, plusieurs fois plus grand et plus puissant que lui, il devrait devenir toute une famille de porteurs, fabriqués à partir de modules de fusée universels.

Maternité nommée d'après Khrunichev

Ces tâches ont été définies il y a 20 ans et déjà en 1995, le président russe Boris Eltsine a signé un décret "sur le développement du complexe de fusées spatiales Angara". Initialement, les premiers tests devaient être effectués dès 2005, et différents blocs du système ont été transférés à la direction de différentes entreprises, bien que l'organisation principale soit le Centre Khrunichev, le principal fabricant russe de fusées spatiales.

Cependant, déjà en 1997, il est devenu clair que le futur système devrait avoir un aspect différent. Il est intéressant de noter que bientôt le premier adjoint du Centre Khrunichev, Alexander Medvedev, a soutenu sa thèse de doctorat sur la méthodologie de création de lanceurs unifiés. Deux ans plus tard, il est nommé à la tête de l'entreprise: les tâches sont définies, les interprètes sont sélectionnés, le travail commence.

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Nikolai Moiseev, membre de la Commission militaro-industrielle du gouvernement de la Fédération de Russie, a déclaré aux médias: « Cela ne signifie pas que nous refusons d'utiliser davantage le cosmodrome de Baïkonour, il est toujours en demande, il est toujours utilisé pour des civils. fins. Mais je dois dire qu'à l'heure actuelle il n'y a plus de militaires à Baïkonour, elle est entièrement passée sous juridiction civile, Roscosmos y est l'essentiel, et les militaires ont à juste titre fixé la tâche aux dirigeants du pays de pouvoir à tout moment, sur la base sur ces décisions, qui sont acceptées par les dirigeants du pays, ses dirigeants militaires, de lancer tout satellite depuis le territoire russe. Dans ce cas, la question portait sur le cosmodrome de Plesetsk ».

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En 2008-2009, des essais de modules de missiles universels URM-1, à la fois "à froid" et "à tir", ont été réalisés, avec le lancement du moteur à réaction RD-0124A-I, dont le fonctionnement imitait le cyclogramme d'un vrai voyage en avion. En 2011, les essais au sol du moteur RD-191, qui deviendra « natif » pour l'« Angara », étaient terminés, et les URM ont également été testés avec. Parallèlement, des unités pour le transport et l'installation de l'Angara ont été développées et testées au départ. Selon certaines estimations, le coût total des travaux, y compris l'érection des sites au sol, s'élèvera à environ 100 milliards de roubles.

"Le problème n'était pas technique", explique Nikolai Moiseev. - Bien entendu, cette tâche, dans les conditions où nous avions un sous-financement chronique dans les années 1990, a été reportée à plus tard… du montant requis. Le financement a effectivement commencé en 2006, il n'y a donc pas lieu de s'étonner ici. »

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Le premier lancement tant attendu a eu lieu le 9 juillet 2014, le "Angara - 1.2PP" à deux étages a été lancé depuis le cosmodrome de Plesetsk dans la région d'Arkhangelsk. Après 21,5 minutes, elle a livré avec succès sa cargaison - pesant 1430 kg du modèle de masse globale de la charge utile - à la décharge de Kura, située au Kamchatka.

"Angara" dans sa famille

Comme nous le savons déjà, les lanceurs Angara seront modulaires - à cet effet, deux types de modules de fusée universels sont en cours de développement, URM-1 et URM-2. Le "Angara-1.2" léger sera composé d'un seul URM, et le plus lourd "Angara-A7" en comportera déjà sept. "Cela ne s'est pas encore produit dans la cosmonautique mondiale", a déclaré Nikolai Moiseev. - Un complexe technique, un lanceur permet de lancer les trois types d'"Angara". C'est un savoir-faire absolu."

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De plus, chaque module est équipé d'un moteur à réaction liquide à une chambre oxygène-kérosène RD-191, créé sur la base du RD-171 à quatre chambres, qui a été utilisé sur la fusée soviétique lourde "Energia". Le RD-191 n'est pas seulement déjà testé, il a une « expérience » et de vrais vols: un tel moteur est utilisé dans la fusée sud-coréenne KSLV-1, plus précisément, dans son premier étage. Malgré le fait que ses lancements en 2009 et 2010 se soient terminés anormalement, la première étape dans les deux cas a fonctionné normalement.

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Seule la version lourde de l'Angara aura son propre module spécial - l'URM-2, qui occupera une position centrale dans le complexe et, éventuellement, nécessitera son propre moteur séparé (ou la modernisation du RD-191). Seule cette modification nécessitera la construction d'une rampe de lancement spéciale pour elle-même.

Parents à l'étranger

Les analogues étrangers les plus proches de l'Angara sont le lanceur français Ariane-5, le chinois CZ-11 et, bien sûr, le Falcon américain, dont la conception met également en œuvre le principe modulaire, mais pas aussi largement.

Le lanceur Falcon est développé par la célèbre société privée SpaceX, propriété du fondateur du système de paiement PayPal, le milliardaire Elon Musk. Contrairement à l'Angara, les Falcons effectuent déjà de vrais vols - bien que dans la version Falcon. Cependant, la modification la plus légère, similaire à "Angara 1.1" n'est pas fournie pour cela. En termes de caractéristiques, la version fonctionnelle à deux étages du Falcon 9 ressemble surtout au futur "Angara A5" de taille moyenne: avec une masse au lancement de plus de 500 tonnes, il permet de mettre jusqu'à 4,8 tonnes de charge utile dans une orbite de géo-transfert.

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À ce jour, Falcon 9 a effectué 30 lancements, dont la plupart ont été complètement réussis, et deux - en octobre 2012 et septembre 2016 - se sont terminés par une perte de charge passante.

Cette option sera capable de se lancer dans la même orbite de géo-transfert jusqu'à 21, 2 tonnes, à un minimum - jusqu'à 53, 0 tonnes. C'est nettement plus encore que le futur "Angara A7". Selon la promesse d'Elon Musk, Falcon Heavy deviendra la fusée la plus puissante sur Terre et ne sera dépassée que par les célèbres cyclopes Saturn V, qui étaient autrefois utilisés par les États-Unis pour voler vers la lune.

La fusée chinoise CZ-11, comme il est d'usage pour les produits chinois, n'est pas tout à fait un concurrent d'Angara - elle utilise du carburant heptyle, dont nous connaissons déjà les défauts. Cependant, Falcon ne sera pas le seul concurrent étranger de nos nouveaux missiles: l'Europe utilise déjà des porteurs Ariane-5 de taille moyenne. Et bien que le lanceur européen utilise un moteur de propulsion alimenté par du carburant oxygène-hydrogène, et dispose même d'une paire de boosters à combustible solide, ce qui le distingue sensiblement de l'Angara, ils sont fonctionnellement similaires.

Il est incapable de livrer des cargaisons sur des orbites géostationnaires élevées. Mais ce transporteur de 777 tonnes, prêt à envoyer jusqu'à 10 tonnes de charge utile sur l'orbite de géo-transfert, a un bilan impressionnant. Depuis 1996, Ariane-5 a déjà effectué 90 départs, dont 87 se sont soldés par un franc succès - il faudra plus d'un an à Angara pour obtenir de telles statistiques.

Cependant, alors que "Angara" ne fait que commencer sa vie - et nous espérons qu'elle sera longue. Seuls le temps et l'expérience montreront comment la nouvelle fusée russe se sentira en fonctionnement et à quoi elle ressemblera dans le contexte de ses "parents étrangers". En tout cas, il y a toutes les chances que l'on puisse être fier du nouveau-né.

L'article a été publié dans le magazine Naked Science n°15.

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