Цена запуска ракеты «Калибр» или «Союз. Жесткая конкуренция в ракетостроении. Отношение ПН к общей массе КА

Для ракет-носителей, в качестве полезной нагрузки выступают спутники, космические корабли и т. д. В этом случае, термин «полезная нагрузка» означает полную массу КА выводимого на заданную орбиту. То есть масса корпуса КА и горючего на борту выводимого КА также считается полезной нагрузкой.

Необходимо различать массу ПН на различных орбитах. В общем случае, любая ракета-носитель выводит больше груза на низкую опорную круговую орбиту высотой 200 км, чем на высокоэнергетические орбиты. Так, РН Протон выводит до 22 т на опорную орбиту, более 6,0 тонн на геопереходную и до 3,7 тонны на геостационарную орбиту.

Стоимость доставки грузов на орбиту

Цифры доставки грузов на орбиту в разных источниках довольно сильно отличаются. Кроме того, часто цифры даны в разных валютах, относятся к разным годам, относятся к запускам на разные орбиты, некоторые из цифр характеризуют себестоимость пуска, другие источники дают стоимость пуска для заказчика, при этом источник не поясняет какая из цифр приведена. Поэтому сравнивать цифры нужно крайне осторожно и можно оценить лишь приблизительные значения.

Современные средства:

Разрабатываемые средства следующего поколения:

• МАКС — $1-2 тыс./кг

В настоящее время даже завышенные цифры по стоимости запуска одноразовых космических кораблей как минимум не уступают по экономической эффективности многоразовым системам, имеющимся на настоящий момент. Если использовать средние цифры, то одноразовые системы экономически эффективнее как минимум вдвое, что означает, что многоразовые системы на сегодняшний день не дешевле, но решают две важные задачи: свод с орбиты значительной массы и выполнение военно-стратегических целей. Обе эти цели в настоящий момент мало востребованы.

Космонавтика стремительно развивается.

В скором времени ракеты станут необходимым средством передвижения в космосе.

В это вкладывают миллиарды долларов многие страны мира.

В 1939 году в Англии был создан первый прототип современных ракет-носителей (РН) Lunar Rocket.

В связи с начавшейся Второй Мировой Войной, этот проект так и остался в стадии разработки.

Расценки космолётов

В настоящее время самые мощные ракеты — это «Протон-М» (Россия), «Дельта IV Heavy» (США) и «Арион-5» (Европа).

Они способны выводить на низкую орбиту (200 км) до 25 тонн груза.

Сколько стоит запустить РН в космос? (в млн долларов):

• Шаттл — 400 — 500;
• Союз — 35 — 40;
• Falcon-9;
• FalconHeavy — 90;
• Протон — 70;
• Днепр — 18;
• Рокот — 44,6;
• Стрела — 8,5;
• Вега — 59.

Во всем мире пытаются разрабатывать ракеты многоразового использования, чтобы уменьшить затраты на доставку грузов на орбиту.

США опережает другие страны по космическим исследованиям и разработкам, вкладывая в это миллиарды долларов.

Российское ракетостроение

Впервые доставила груз на орбиту советская Р-7 «Спутник» в 1957 году.

До 2011 года было построено 1760 РН различных моделей.

Все они созданы на основе идеи межконтинентальной баллистической ракеты Р-7.

Стоимость построения «Союза-У» или «Союза-ФГ» — около 20 млн долларов.

Все ракеты стартуют с космодромов Байконур и Восточный.

Пуск полной версии с двигателем на второй ступени и блоком разгона стоит 70 млн у.е.

В 2013 году произошла авария ракеты-носителя «Протон-М».

Она упала вскоре после старта, имея на борту три спутника «Глонасс».

Ее запуск и общая стоимость всех аппаратов составила 4,4 млрд руб .

Строительством космической техники занимается ГКНПЦ им. Хруничева.

В 2014 году они выиграли тендер на производство двух ракет для Роскосмоса.

Общая стоимость заказа составила 1509826000 руб.

Известны цены еще трех «Протонов» (в руб.):

• 2008 г. — 1123 млн;
• 2011 г. — 1348067300;
• 2012 г. — 1436560000.

Строительство тяжелой ракеты «Ангара-5» в 2014 г. обошлось российскому бюджету в 4,5 млрд руб .

В эту цену входит ее транспортировка на космодром, подготовка к запуску, дополнение в виде разгонного блока «Бриз» общей стоимостью 800 млн руб.

Россия планирует постепенный переход от использования «Протонов» на «Ангару».

Руководство страны поддерживает строительство сверхтяжелой РН, предназначенной для полетов на Луну, стоимость которой 60 млрд руб.

В конструкторской разработке — создание трехступенчатой ракеты на базе «Ангары».

Предусмотрено финансирование на разработку и запуск проекта — $600 млрд.

Ракетостроение в США

В настоящее время космические разработки Америки занимают передовое положение в мире.

После гибели семи астронавтов в результате катастрофы, произошедшей с орбитальным кораблем «Челленджер» 28.01.1986 г., НАСА отказалось от использования этой сложной системы и решило применять одноразовые РН.

За всю историю освоения космических пространств, эти ракеты вывели на орбиту свыше тысячи различных спутников и сотни тысяч тонн необходимых для исследований в космосе, грузов.

Вместо «Арес-5» в НАСА разработали сверхтяжелую РН по новой программе под названием «Система космических запусков» (SLS), ее стоимость оценивается в $35 млрд.

UPD3: за сутки «псевдо-собрали» 1.000.000$ и более 500 желающий полететь в космос

«Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели.» Циолковский

Уважаемые читатели, предлагаю вашему вниманию идею, действительно стоящую распространения и реализации.

Меня поразило то, что это законченная(т.е. не требующая еще не существующих ресурсов, как сверхпрочные материалы) технология, в отличие от прочих технологий безракетного космического запуска .
Единственное, чего не хватает, - спроса на данную услугу.

ТТХ «Петли»
Уровень перегрузки - 3g
Количество груза в год - 6.000.000 тонн (шесть миллионов тонн)
Частота запусков - 80 запусков в час
Окупаемость - 5 лет
Стоимость установки - 30 млрд $ (Бюджет Сочи 2014 - 950+ млрд руб. пруф)
Стоимость вывода на орбиту 1 кг полезного груза - 3$ (три доллара за кг)

Ссылка на статью в Википедии с подробным описанием проекта

Существующие проблемы в области космических запусков
На данный момент существует 2 класса проблем - это перегрузки и прочность материалов.
Для «пушечных» технологий(пушка , катапульта , слингатрон) присущи гигантские перегрузки .
Для "лифтов ", "фонтанов ", " , мостов " нужны нереально прочные и одновременно легкие материалы, т.к. размеры конструкций должны быть десятки тысяч километров и при этом вертикально ориентированы.

«Мы должны продвигаться вглубь Вселенной. Только так человечество спасет себя от земных войн и политики. Стать астронавтом и отправиться в космическое путешествие, чтобы найти Бога внутри себя.» Рэй Брэдбери

Зачем человечеству космос?(статьи и видео)

Почему Стивен Кинг боится русских?

«Впервые я пережил ужас - подлинный ужас, а не встречу с демонами или призраками, живущими в моем воображении, - в один октябрьский день 1957 года. Мне только что исполнилось десять. И, как полагается, я находился в кинотеатре - в театре «Стратфорд» в центре города Стратфорд, штат Коннектикут.
Шел один из моих любимых фильмов, и то, что показывали именно его, а не вестерн Рандольфа Скотта или боевик Джона Уэйна, оказалось вполне уместно. В тот субботний день, когда на меня обрушился подлинный ужас, была «Земля против летающих тарелок» (Earth vs. the Flying Saucers) Хью Марлоу.
И вот как раз в тот момент, когда в последней части фильма пришельцы готовятся к атаке на Капитолий, лента остановилась. Экран погас. И пленка не порвалась - просто выключили проектор. А дальше случилось нечто неслыханное: в зале зажгли свет. Мы сидели, оглядываясь и мигая от яркого света, как кроты. На сцену вышел управляющий и поднял руку, прося тишины, - совершенно излишний жест. Я вспомнил этот момент шесть лет спустя, в 1963 году, в ноябрьскую пятницу, когда парень, который вез нас домой из школы, сказал, что в Далласе застрелили президента.…
Мы сидели на стульях, как манекены, и смотрели на управляющего. Вид у него был встревоженный и болезненный - а может, это было виновато освещение. Мы гадали, что за катастрофа заставила его остановить фильм в самый напряженный момент, но тут управляющий заговорил, и дрожь в его голосе еще больше смутила нас.
- Я хочу сообщить вам, - начал он, - что русские вывели на орбиту вокруг Земли космический сателлит. Они назвали его… «спутник».
Сообщение было встречено абсолютным, гробовым молчанием.
Помню очень отчетливо: страшное мертвое молчание кинозала вдруг было нарушено одиноким выкриком; не знаю, был это мальчик или девочка, голос был полон слез и испуганной злости: «Давай показывай кино, врун!»
Управляющий даже не посмотрел в ту сторону, откуда донесся голос, и почему-то это было хуже всего. Это было доказательство. Русские опередили нас в космосе. Где-то над нашими головами, триумфально попискивая, несется электронный мяч, сконструированный и запущенный за железным занавесом. Ни Капитан Полночь, ни Ричард Карлсон (который играл в «Звездных всадниках» (Riders to the Stars), боже, какая горькая ирония) не смогли его остановить.
Он летел там, вверху.., и они назвали его «спутником». Управляющий еще немного постоял, глядя на нас; казалось, он ищет, что бы еще добавить, но не находит. Потом он ушел, и вскоре фильм возобновился.»

Выступление на TEDx

Космос как мышление

К дню космонавтики. Переслегин: зачем нужен космос?

Системная инженерия против космоса

«Космос: веселые и невеселые итоги»

"… люди - идиоты. Они сделали кучу глупостей: придумывали костюмы для собак, должность рекламного менеджера и штуки вроде IPhone, не получив взамен ничего, кроме кислого послевкусия. А вот если бы мы развивали науку, осваивали Луну, Марс, Венеру… Кто знает, каким был бы мир тогда? Человечеству дали возможность бороздить космос, но оно хочет заниматься потреблением: пить пиво и смотреть сериалы."
Рэй Брэдбери

П.С. статья с некоторыми расчетами trendclub.ru/blogs/space_future/7119
(UPD: дисклеймер от автора статьи http://habrahabr.ru/post/196616/)
П.П.С. А может это приемлемый вариант утилизации отходов?

Если удастся после запуска вернуть на Землю первую ступень без повреждений, то ее повторное использование позволит сделать следующий запуск дешевле, признает пресс-служба Объединенной ракетно-космической корпорации России. В России есть наработки по подобным ракетам, добавляет сотрудник компании.

Реальная экономия

Российские эксперты считают, что глава компании, возможно, преувеличивает размер экономии, но признают, что многократное использование ускорителей даст большой экономический эффект. Стоимость первой ступени составляет 60-70% от цены ракеты, отметил редактор журнала «Новости космонавтики» Игорь Афанасьев, но у Falcon 9 она тонкостенная, толщиной в несколько миллиметров. Из-за этого доля стоимости первой ступени в общих затратах на запуск может быть ниже.

Стоимость изготовления ракеты нужно будет делить на количество возможных повторных пусков, к ним добавятся затраты на топливо, на экспедицию по возвращению ступеней к месту старта. «Кроме этого будут затраты на восстановление ступеней, сертификацию, оценку работоспособности, заправку топливом и повторный запуск. И как быть с прибылью? Без нее Маск работать не будет», - уверен Афанасьев.

Ранее разработчики, стремясь добиться многократного использования ракет-носителей, шли другим путем, применяя планирование на крыльях и посадку по «самолетному типу».

Член-корреспондент Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского Андрей Ионин считает, что схеме работы Falcon 9 присущи свои плюсы и минусы. Из плюсов: сохраняется сама ступень и, главное, двигатель. К минусам эксперт относит необходимость размещения на ракете дополнительных систем, обеспечивающих посадку первой ступени, включая дополнительные посадочные двигатели, горючее для них и так далее. Все это утяжеляет ракету-носитель, уменьшая массу выводимой на орбиту полезной нагрузки на 10-30%. Кроме того, проверка возвращенной первой ступени на надежность и отсутствие серьезных дефектов после ее посадки по стоимости может быть сравнима с постройкой ее заново.

Спасая первую ступень, можно сэкономить деньги на ее создании заново для следующих запусков. С другой стороны - теряя массу полезной нагрузки, компания теряет деньги за ее вывод на орбиту. «Успешными схемы с возвращаемой первой ступенью могут быть только при достижении баланса между ценой спасенной ступени, и ценой выведенного на орбиту груза, и стоимостью подготовки ступени к повторным запускам», - рассказывает Ионин РБК.

По его словам, сейчас цена двигателей ракеты составляет до 40% стоимости всего запуска, которая, в свою очередь, колеблется в пределах $60-100 млн. То есть проект можно будет считать успешным, если затраты на технические решения по возврату ступени, ее повторную подготовку и потери доходов от уменьшения массы выводимого груза не превысят $25-40 млн.

Ракета-носитель Falcon 9 и грузовой корабль Dragon в цифрах

505,8 т масса ракеты-носителя

3,7 м диаметр Falcon 9 и Dragon

68,4 м высота ракеты-носителя

5,88 МН стартовая тяга ракеты-носителя на уровне моря

180 с время работы первой ступени

5,2 м длина грузового корабля

6 т масса грузового корабля

Источник: SpaceX

Битва за килограммы

Россия пока сохраняет лидирующие позиции на коммерческом рынке доставки грузов в космос. Основным преимуществом отечественной космонавтики является более низкая, чем у конкурентов, стоимость вывода на орбиту полезной нагрузки. По данным , средневзвешенная по количеству запусков последних пяти лет рыночная стоимость доставки максимальной полезной нагрузки на низкую опорную орбиту (НОО) с помощью российских ракет составила $6,3-8,9 тыс./кг. У США этот показатель - $12,5-18,8 тыс./кг, у Европы - $11,0-13,6 тыс./кг. У Китая стоимость доставки грузов на НОО приближается к российскому уровню и составляет $8,1-10,8 тыс./кг. Рыночная стоимость доставки грузов на геопереходную орбиту (ГПО) уже меньше различается по странам и составляет примерно $21-27 тыс./кг у России и $21-32 тыс./кг у США.

Минимальная стоимость доставки 1 кг груза на низкую опорную орбиту для ракет Falcon 9 сейчас составляет около $4,3 тыс. При снижении этого показателя использовать американские носители станет выгоднее, чем российские: сейчас стоимость запуска «Протона» составляет $80-100 млн, ракета может вывести на низкую опорную орбиту 23 т груза ($3,4-4,4 тыс. за 1 кг)

Еще ракеты Маска проигрывают в грузоподъемности - «Фальконы» способны доставлять на орбиту спутники примерно в полтора раза легче, чем могут наши «Протоны». Возможно, что цена Маска демпинговая и, получив часть рынка, он будет поднимать цены, говорит Игорь Афанасьев. Но если ему удастся добиться многоразовости использования носителей, может получиться наоборот - он их еще опустит, продолжает он.

В планах компании Маска освоить также пилотируемые полеты, а не только доставку грузов. Доходы России от доставки американских астронавтов на МКС в 2013 году составили $335 млн. NASA заключило с Роскосмосом контракт на эти услуги на период с 2014 по 2016 год на сумму $753 млн. С 2017 года американское космическое агентство планирует отправлять людей на МКС на кораблях собственного производства. Соответствующие проекты разрабатывают компании SpaceX, Boeing и Sierra Nevada. Если «Фальконы» станут многоразовыми, отечественная космонавтика проиграет в этом компоненте, говорит Игорь Афанасьев.

О возможности экономии при запуске задумываются и в России. «Возвращаемая первая ступень - один из вариантов, которые сегодня рассматриваются для удешевления стоимости вывода полезной нагрузки в космос», утверждают в пресс-службе Объединенной ракетно-космической корпорации. Специалисты ОРКК считают, что экономически эта идея обоснованна: самый дорогостоящий элемент первой ступени, двигатель, разрабатывается с существенным запасом прочности, позволяющим осуществлять несколько запусков. Разработка ракеты с многоразовой первой ступенью предусмотрена проектом федеральной космической программы до 2025 года.

Рынок доставки грузов и космонавтов далеко не самый большой в космическом бизнесе. По данным отчета Space Report 2014, подготовленного организацией Space Foundation, размеры мировой экономики космоса в 2013 году выросли на 4% - до $314,2 млрд. Из них коммерческая составляющая достигла $240,1 млрд, а государственный сегмент - $74,1 млрд. Две крупнейших отрасли коммерческого космоса - спутниковое ТВ и рынок глобальных навигационных услуг. На две эти отрасли приходится около 60% от общего объема выручки.

Из находящихся на орбите действующих космических аппаратов лишь около 10% принадлежат России. В основном это спутники ГЛОНАСС, а также военные спутники навигации и связи. По количеству спутников мы в четыре раза уступаем США, где большая часть аппаратов отвечает за коммерческую связь. Причина отставания - слабое развитие отечественной радиоэлектронной промышленности, считает Игорь Афанасьев.

Компания SpaceX была основана летом 2002 года предпринимателем Илоном Маском, сооснователем платежной системы PayPal. Первые несколько лет работы фирма занималась разработкой технологий и поиском правительственных контрактов. Свою ракету Falcon 1 компания Маска впервые запустила в марте 2006 года, но тогда течь в топливной системе вызвала пожар, ракета потеряла управление и упала в море недалеко от места старта. Успешным стал лишь четвертый запуск Falcon 1 в сентябре 2008 года (незадолго до подписания контракта с NASA).

Falcon 9, по размерам в три раза превосходящий прошлый тип ракеты, начал разрабатываться как перспективный носитель еще до первых неудач Falcon 1. Договоренности по программе CRS (программа коммерческой доставки грузов NASA) лишь подстегнули эти исследования. На 2015 год намечен запуск новой линейки ракет - Falcon Heavy.

Илона Маска журнал Forbes назвал «революционером сразу в двух отраслях». Бизнесмен даже стал прототипом главного героя фильма «Железный человек» (герой оригинальной серии комиксов был «срисован» с образа Говарда Хьюза). На конец 2014 года Маск с состоянием $8,2 млрд занимает 158-е место среди богатейших людей мира по версии Forbes.

Компания SpaceX

Основана летом 2002 года предпринимателем Илоном Маском, сооснователем платежной системы PayPal. Первые несколько лет работы фирма занималась разработкой технологий и поиском правительственных контрактов. Ракету Falcon 1 компания Маска впервые запустила в марте 2006 года, но тогда течь в топливной системе вызвала пожар, ракета потеряла управление и упала в море недалеко от места старта. Успешным стал лишь четвертый запуск Falcon 1 в сентябре 2008 года (незадолго до подписания контракта с NASA).

Falcon 9, по размерам в три раза превосходящая прошлый тип ракеты, начала разрабатываться как перспективный носитель еще до первых неудач Falcon 1. Договоренности по программе CRS (программа коммерческой доставки грузов NASA) подстегнули эти исследования. На 2015 год намечен запуск новой линейки ракет - Falcon Heavy.

Как возвращали Falcon

Для приземления отработавшей ступени ракеты компания SpaceX построила специальную морскую платформу-космодром. Она располагалась в Атлантическом океане и удерживалась на месте с помощью водометных двигателей - подобная система используется на нефтяных платформах глубоководного бурения. Довольно внушительные, по человеческим меркам, размеры посадочной площадки (100 м в длину и 60 м в ширину), тем не менее, очень малы для посадки объекта с большой высоты: например, максимальная длина авианосца «Адмирал Кузнецов» составляет 306 м.

В самой компании вероятность точного приземления оценивали не более чем в 50%. Сложность в необходимости снижения скорости падения с 1300 м/c до 250 м/c и торможении перед самой посадкой, когда скорость падения не должна превышать 2 м/c. Ракета высотой с 14-этажный дом должна была приземлиться вертикально и встать на платформе при помощи специальных опор, размах которых составляет около 20 м. Для более точной посадки конструкторы использовали решетчатые стабилизаторы, которые ранее применялись только на баллистических ракетах класса «воздух - воздух» и в системе аварийного спасения советских кораблей «Союз».

В результате первая ступень Falcon 9 попала на посадочную площадку. Но приземление, как сообщил в своем