авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


КОНФЕРЕНЦИИ

АНАЛИЗ КОММЕРЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ

СРЕДСТВ ВЫВЕДЕНИЯ ЛЕГКОГО И СРЕДНЕГО КЛАССОВ НА

МЕЖДУНАРОДНОМ РЫНКЕ КОСМИЧЕСКИХ УСЛУГ

И. А. Биркин, А. И. Кузин, С. Н. Лозин

Центральный НИИ Министерства обороны РФ

1. Анализ состояния и тенденций развития международного космического

рынка

В настоящее время на мировом рынке космических товаров и услуг наблюдается

процесс активного развития низкоорбитальных спутниковых систем различного целевого назначения, из которых можно выделить три основных сегмента:

• системы спутниковой связи (телекоммуникация, телефонная связь, электронная почта и др.);

• дистанционное зондирование Земли (оперативное наблюдение, метеорология, по иск и спасение и др.);

• научные исследования (астрономия, изучение околоземного космического про странства, геология, микрогравитация, космическая технология и др.).

Анализ опубликованной информации по зарубежным маломассогабаритным косми ческим аппаратам (МКА) различного назначения, а также результаты маркетинговых ис следований, проведенные отечественными проектными организациями, позволили вы явить свыше 90 низкоорбитальных космических систем на основе МКА, развертывание и эксплуатация которых может проходить в период до 2015 гг.

Так, в частности, в стадии разработки и реализации находятся проекты националь ных и коммерческих космических таких систем, как Aries, Ellipso, Globalstar, Iridium, Starnet, Faisat, Orbcomm, LEO One, Taos, Vitasat и др.

Наибольшее число проектов ориентируется на космические аппараты массой от 0, до 0,5 т ( рис.1.).

Распределение типов КА по массе 0, Доля типов КА данной масы 0, 0, 0, 0, 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1, МассаКА, т Рис. 1. Распределение типов КА по массе ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, № И. А. Биркин, А. И. Кузин, С. Н. Лозин Вместе с тем следует отметить, что распределение общего количества КА, находя щихся в составе указанных выше космических систем, по их массе существенно отлича ется от представленного на рис. 1. Действительно если провести подобный анализ с уче том количества КА, входящих в каждую космическую систему, то основная нагрузка приходится на космические аппараты массой ~ 0,2 т и ~ 1,3 т, в основном за счет таких глобальных космических систем как «ARISS», «LEO ONE USA», «Teledesic». Распреде ление общего количества космических аппаратов по массе представлено на рис.2.

Распределение общего количества КА по их массе.

0, Доля КА даннй массы от общего их 0, количества 0, 0, 0, 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1, Масса КА, т Рис. 2. Распределение общего количества КА по их массе Технические и финансовые трудности при разработке отдельных спутниковых сис тем приводят как к отказу от некоторых проектов, так и к пересмотру сроков их реализа ции, что в целом влияет на прогноз динамики запусков спутников. Так, например, отказа лись от продолжения работ по программе Starsys и Odyssey американские компании GE Americom и TRW. Анализ состояния разработки МКА показывает, что возможен пе ренос сроков запусков МКА систем Celestry, Expressway, SkyBridge и Teledesic, развёрты вание которых запланировано на 2001-2002 гг. В то же время завершено развёртывание в полном составе систем Iridium и Orbcomm, в стадии развёртывания находится система Globalstar.

По оценкам ГКНПЦ им. М.В. Хруничева – одной из ведущих российских организа ций ракетно-космической отрасли (см. рис. 1), в период до 2015 г. можно ожидать три достаточно высоких пика в запусках низкоорбитальных КА – конец 1999 г.-начало 2000 г.

(140 КА в год), 2006-2008 гг. (90 КА) и после 2015 г. (90 КА). По прогнозам ОАО «Кор порация «Компомаш» наибольшее количество запусков КА предполагается в период 2010-2011 гг. (до 180 КА в год). Несмотря на определённое несоответствие в оценке рын ка запусков КА отдельными фирмами и организациями, в целом можно сделать вывод о наличии в рассматриваемом периоде значительного количества предполагаемых к запус ку низкоорбитальных КА.

4 ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, № КОНФЕРЕНЦИИ Прогнозируемое количество запусков КА в перид до 2015 года Количество запускаемых КА 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 Годы Рис.3. Прогнозируемое количество запусков КА в период до 2015 года Программа запусков МКА в рамках развёртывания и восполнения многоспутнико вых систем носит циклический характер, при котором периоды массовых запусков МКА для замены всего состава орбитальных группировок сменяются периодами проведения единичных запусков в течение нескольких лет. Так, в соответствии с прогнозом запусков МКА в период 2001-2005 гг. предполагается выведение на орбиты ИСЗ в среднем около 200 КА систем Iridium, Globalstar, M-Star и Skybridge. В целом же на период 2001-2005 гг.

прогнозируется запуск на низкие и средневысотные орбиты свыше 600 МКА, в среднем более 100 КА в год. Этот прогноз не содержит данных по системе связи Teledesic, что связано с большой неопределенностью поступающей по ней информации. В то же время очевидно, что появление на рынке запусков МКА заказов на развертывание системы Teledesic приведёт к дополнительному росту заказов на пуски ракет-носителей.

Наличие рассмотренных выше тенденций в развитии орбитальных средств определя ет и те акценты, которые в настоящее время имеют место в области создания средств вы ведения космических аппаратов на околоземные орбиты. Практически все страны, имеющие доступ в космическое пространство, стремятся к созданию сбалансированной системы средств выведения КА (СрВ), как правило состоящей из ракетно-космических комплексов легкого (до 3-5 т полезной нагрузки, выводимой на низкую околоземную ор биту), среднего (от 6-14 т) и тяжелого классов (свыше 15-20 т). Учитывая высокую ком мерческую привлекательность проектов на базе МКА, потребные энергетические воз можности СрВ современный этап их развития характеризуется повышенным интересом к СрВ легкого и среднего классов.

ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, № И. А. Биркин, А. И. Кузин, С. Н. Лозин 2. Анализ состояния и перспектив развития отечественных средств выведения легкого и среднего классов.

Отечественные средства выведения легкого и среднего класса, которые могут ис пользоваться для запусков КА по коммерческим программам, условно можно разделить на три основных группы:

1) средства выведения, находящиеся в эксплуатации;

2) комплексы ракет-носителей, разрабатываемые на основе снимаемых с вооруже ния межконтинентальных баллистических ракет;

3) перспективные комплексы средств выведения, разрабатываемые по госзаказу и на коммерческой основе.

К первой группе средств выведения относятся ракеты- носители, основные характе ристики которых представлены в табл. 1.

Таблица Характеристики эксплуатируемых средств выведения Ракета- Космо- Максимальная Относительная Относительная носитель дром масса ПГ стоимость коммер- удельная стои (Нкр = 200 км), т ческого запуска мость выведения «Космос» Плесецк 1,5 1,0 1, «Циклон» Плесецк 3,6 1,25 0, «Циклон-М» Байконур 2,9 1,1 0, Плесецк 6,8 2,5 0, «Союз»

Байконур 7, РН легкого класса «Космос», «Циклон» и «Циклон-М» стартовой массой до 200 тонн и массой полезной нагрузки до 3,6 тонн на низкой орбите. Закупки РН «Космос» и «Ци клон-М» к настоящему времени прекращены. Имеющиеся в запасе носители частично могут быть использованы по коммерческим программам. Производство РН «Циклон»

сохранилось, закупки по ним продолжаются.

РН «Союз» и «Молния» будут производиться до принятия в эксплуатацию РН «Со юз-2». Существующие возможности производства могут обеспечить изготовление до ракет в год.

РН «Союз-2» – это модернизированная РН «Союз» с повышенными энергетическими возможностями, выход на летные испытания которой планируется в 2000 году.

Для доставки КА на высокие орбиты с использованием РН «Союз-2» разрабатывает ся разгонный блок «Фрегат». Его разработка опережает создание РН «Союз-2».

Для решения первоочередных задач по Федеральной космической программе и ком мерческим программам, включая задачи транспортного обеспечения международной космической станции «Альфа», ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» прорабатывается ряд допол нительных вариантов модернизации РН «Союз», в том числе и пуски РН «Союз» с РБ «Фрегат» (выведение КА «Кластер» в интересах Европейского космического агентства).

Для обеспечения запусков КА «Globalstar» предусматривается использование РН «Союз» с новым РБ «Икар».

В связи с сокращением стратегических наступательных вооружений на базе боевых ракетных комплексов создаются ракетно-космические комплексы (РКК) с ракетами носителями для запуска КА различного назначения. В настоящее время эти работы соста вили отдельное направление развития системы средств выведения КА в ближней пер спективе.

6 ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, № КОНФЕРЕНЦИИ Характеристики ракетно-космических комплексов с ракетами-носителями на базе МБР (вторая группа средств выведения) представлены в таблице 2.

Таблица Ракетно-космические комплексы с ракетами-носителями на базе МБР Масса ПГ Относительная стои- Относительная Ракета Космодром (Нкр = 200 мость коммерческого удельная стои носитель км, i = 90о), т запуска мость выведения «Старт-1» Свободный 0,42 0,50 1, Старт с «Волна» подводной 0,12 ~ 0,05 0, лодки «Штиль-2Н» - 0,265 - «Штиль-3Н» - 0,43 0,67 2, 0,5(i = 51,6о) «Штиль-1Н» Байконур 0,41 1, Воздушный «Штиль-3А» 0,69 0,67 1, старт «Стрела» Свободный, 1,3 0,83 0, Плесецк, «Рокот» 1,6 1,0 0, Байконур «Днепр» Байконур 3,6 1,66 0, В ракеты-носители могут быть переоборудованы около 200 единиц только МБР тя желого класса типа РС-20.

В настоящее время организациями промышленности проводится широкий спектр работ по переоборудованию МБР в ракеты-носители КА. На стадии практического использования находится комплекс РН «Старт-1».

Он разработан Научно-техническим центром «Комплекс» при Государственном предприятии «Московский институт теплотехники» на внебюджетной коммерческой ос нове. РКК создан на базе боевых комплексов РСД-10 (SS-20) и РС-12М (SS-25). Осуще ствлено 3 пуска РН четырехступенчатой РН «Старт-1» и неудачный пуск пятиступенча той РН «Старт». Перспективы практического применения РКК связаны в основном с РН «Старт-1»

К реализации проекта по созданию РН «Рокот» на базе МБР РС-18 приступил ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. Компания «Daimler-Benz Aerospace» (Германия) и ГКНПЦ им. М.В. Хруничева создали совместное предприятие с целью предоставления услуг по коммерческим запускам КА. На базе компании «Daimler-Benz Aerospace» создана компа ния по маркетингу ЕUROCKOT, отвечающая за всю коммерческую деятельность, заклю чение и выполнение контрактов на осуществление пусков. Являясь одним из учредителей компании ЕUROCKOT, ГКНПЦ им. М.В. Хруничева обеспечивает разработку, изготов ление, адаптацию РН и стартовых позиций, а также сопутствующие услуги.

РКК «Рокот» создается на космодроме «Плесецк» с использованием существующей наземной инфраструктуры и сооружений космодрома (на базе технического комплекса РН «Циклон-3» и пусковой установки СК РН «Космос»). Пуски РН «Рокот» с космодрома «Байконур» планируется проводить из переоборудованных шахтных пусковых установок.

Летные испытания РН «Рокот» планируются в конце 1999-начале 2000 года.

На основе этой же ракеты НПО Машиностроения с минимальными доработками разрабатывается РКК «Стрела». Пуски РН «Стрела» планируется осуществлять из ШПУ космодрома «Свободный». Летные испытания комплекса планируются на 2001 год.

ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, № И. А. Биркин, А. И. Кузин, С. Н. Лозин РКК «Днепр» разрабатывается международной космической компанией «Космотрас»

совместно с предприятиями России и Украины на базе ракетных комплексов типа РС- и предназначен для выведения КА различного назначения. Проведение пусков РН «Днепр» предусматривается по штатной схеме с использованием имеющейся инфра структуры базового ракетного комплекса на космодроме «Байконур». Отработка ком плекса начинается во II квартале 1999 г. с проведением запуска КА «УоСАТ-12» при учебном пуске МБР РС-20.

Среди других работ по средствам выведения КА на базе баллистических ракет мож но отметить разработки ГРЦ »КБ им. акад. В.П. Макеева» по вариантам РН «Прибой» и «Штиль-2» на базе жидкостных ракет морского базирования РСМ-52 и РСМ-54.

Общим для РН, создаваемых на базе МБР, является:

• наличие большого количества материальной части комплексов МБР, снимаемых с вооружения;

• использование токсичных компонентов топлива;

• минимальные объемы и сроки доработок для переоборудования МБР в РН;

• достаточно низкая стоимость выведения КА по сравнению с использованием пер спективных ракет-носителей;

• энергетические возможности РН на базе МБР позволяют выведение практически всей номенклатуры КА на международном космическом рынке (энергетические возмож ности РН «Днепр» достаточны для выведения практически всей номенклатуры КА, РН «Рокот» 50 % и РН «Старт-1» 38 % номенклатуры КА).

В отличие от РН, разрабатываемых на базе МБР, перспективные средства выведения характеризуются следующим:

ориентацией на использование экологических компонентов ракетного топлива;

высоким энергомассовым совершенством;

более широким диапазоном достижимых орбит, в том числе и за счет использования разгонных блоков;

высокой надежностью;

возможностью сокращения площадей районов падения отделяющихся частей РН.

К числу перспективных комплексов средств выведения, разработка которых ведется по госзаказу и на коммерческой основе, относятся комплексы, представленные в табл. 3.

ГКНПЦ им. М. В. Хруничева в рамках государственного заказа ведутся работы по созданию семейства экологически чистых РН «Ангара» с унифицированным модулем первой ступени. Создание универсального модуля предусматривается в период до года. На базе этого модуля (с добавлением второй ступени) предусматривается создание двух модификаций РН лёгкого класса: «Ангара-1.1» и «Ангара-1.2». В качестве 2-й ступе ни на РН «Ангара-1.1» предлагается использовать центральную часть РБ «Бриз-М», а на РН «Ангара-1.2» – блок третьей ступени разрабатываемой РН «Союз-2».

Пуски РН семейства «Ангара» планируется проводить с космодрома «Плесецк».

ГКНПЦ им. М. В. Хруничева в рамках государственного заказа ведутся работы по созданию семейства экологически чистых РН «Ангара» с унифицированным модулем первой ступени. Создание универсального модуля предусматривается в период до года. На базе этого модуля (с добавлением второй ступени) предусматривается создание двух модификаций РН лёгкого класса: «Ангара-1.1» и «Ангара-1.2». В качестве 2-й ступе ни на РН «Ангара-1.1» предлагается использовать центральную часть РБ «Бриз-М», а на РН «Ангара-1.2» – блок третьей ступени разрабатываемой РН «Союз-2».

8 ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, № КОНФЕРЕНЦИИ Таблица Характеристики перспективных средств выведения легкого класса Масса ПГ Относительная Относительная Ракета Космодром (Нкр = 200 км, стоимость коммер- удельная стои носитель i = 90о), т ческого запуска мость выведения «Ангара-1.1» Плесецк 1,6 1,28 1, «Ангара-1.2» Плесецк 3,6 1,57 0, Свободный, «Рикша» 1,15 0,91 1, Плесецк «Воздушный Воздушный 2,0 1,66 1, старт» старт Плесецк, Байконур, «Квант-1» 1,8 1,91 1, Морской старт Плесецк, Байконур, «Квант» 4,1 2,5 0, Морской старт Пуски РН семейства «Ангара» планируется проводить с космодрома «Плесецк».

В более отдалённой перспективе предлагается создание РН лёгкого класса с много разовой, возвращаемой в район космодрома первой ступенью.

РКК «Энергия» на внебюджетной основе проводит работы по созданию кислородно керосиновых РН легкого класса «Квант» и «Квант-1». На первой ступени РН «Квант»

предполагается использование ЖРД РД-181 разработки НПО «Энергомаш», а в качестве 2-й ступени используется РБ ДМ-SL.

При необходимости предусматривается также создать более лёгкую РН «Квант-1» с использованием в качестве 2-й ступени РБ типа ЛМ.

Для обеспечения подготовки и пуска РН предлагается использовать дооборудован ные наземные комплексы на космодромах «Плесецк» и «Байконур».

Реализация проекта КРК «Квант», предусматривается РКК «Энергия» совместно с ГП «Красмашзавод» с привлечением средств коммерческих структур под гарантии Пра вительства Московской области и Администрации Красноярского края. В результате уточнения облика РН в составе ее первой ступени предусматривается применение ДУ из 4 двигателей РД-120.21 и 4 рулевых камер 11Д121. Расчетный срок создания РН состав ляет 3 года при затратах 146,5 млн. долл. США.

ГРЦ «КБ им. академика В.П. Макеева» предложено к разработке экологически чис той РН легкого класса «Рикша» на топливе «жидкий кислород и сжиженный природный газ».

Пуски РН предусматривается проводить с космодромов «Плесецк» и «Свободный»

при максимальном использовании готовой наземной инфраструктуры, существующих трасс запусков и районов падения отделяющихся частей ракет. Кроме того, прорабатыва ется вариант проведения запусков КА с морского стартового комплекса из приэкватори альной зоны.

В числе новых разработок по средствам выведения КА можно отметить проект авиа ционно-ракетного комплекса (АРК) космического назначения «Воздушный старт» с раке той-носителем «Полет», предназначенного для запусков КА массой до 2-2,5 т. АРК раз рабатывается на коммерческой основе ОАО «Корпорация «Компомаш» и авиационной ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, № И. А. Биркин, А. И. Кузин, С. Н. Лозин компанией «Полет» в кооперации с конструкторскими бюро и заводами, имеющими опыт по созданию ракетно-космических комплексов и их систем. В проекте участвуют ГРЦ «КБ им. академика В. П. Макеева», КБ специального машиностроения, КБ транспортного машиностроения, НПО Автоматика, КБ химической автоматики, Производственное объ единение «Полет», Воронежский механический завод, ЭМЗ им. В. М. Мясищева и другие организации ракетно-космической отрасли России.

В АРК «Воздушный старт» входят:

• самолетно-ракетный комплекс в составе самолета-носителя Ан-124-ВС, ракеты носителя «Полет», космического аппарата;

• наземный комплекс подготовки и пуска (НК ПП);

• комплекс автоматизированных систем управления подготовкой, пуском и поле том (КАСУ ППП).

Основные характеристики АРК КН:

Стартовая масса самолета- носителя Ан-124-ВС с РН 395 т Стартовая масса РН 80 т 2,0 т Грузоподъемность РН на орбиту Н = 200 км, i = 90° Годовая производительность до 20 пусков Компоненты топлива жидкий кислород и сжижен ный природный газ (метан) Надежность РН (прогнозируемая) 0, РН выполняется по двухступенчатой схеме с последовательным расположением сту пеней и с маршевыми двигателями обеих ступеней на топливе «жидкий кислород и сжи женный природный газ (метан)»;

создаваемыми на базе находящегося в разработке для РН «Союз-2» кислородно-керосинового ЖРД РД-0124.

АРК планируется создать в период с 1999 г. по 2001 г. с проведением летных испы таний в конце 2001 г, а с 2002 г. – начать его коммерческую эксплуатацию. Затраты на создание АРК оцениваются в 150…170 млн. долл. США.

Отличительными особенностями комплекса являются:

• высокая проектная надежность;

• высокие экологические показатели;

• возможность реализации широкого диапазона наклонений орбит КА;

• возможность использования для отделяющихся частей РН существующих полей падения и акватории мирового океана.

Анализ состояния и основных характеристик отечественных средств выведения по казывает, что энергетические возможности существующих и создаваемых РН легкого класса находятся в достаточно широком диапазоне от нескольких сот килограммов (РН «Старт-1») до ~ 4 тонн (РН «Днепр»). Создание перспективных ракет-носителей легкого класса осуществляется по двум основным направлениям: переоборудование снимаемых с вооружения межконтинентальных баллистических ракет (МБР) и разработка РН на базе новых технических решений в части двигательных установок, систем управления, компо нентов топлива и др.

В рамках первого направления наиболее благоприятную перспективу на внедрение имеют ракеты-носители «Рокот» и «Стрела», разрабатываемые на базе снимаемой с воо ружения МБР РС-18. Необходимость доработки базовой ракеты для придания ей допол нительных энергетических возможностей при выведении космического аппарата на око лоземные орбиты в широком диапазоне высот и наклонений обусловлена значительной отрицательной производной зависимости массы выводимой полезной нагрузки от высоты орбиты. Дооснащение МБР РС-18 третьей ступенью позволяет в значительной степени решить эту проблему, что существенно расширяет ее возможности особенно при выведе нии космических аппаратов на высокоэнергетические орбиты.

10 ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, № КОНФЕРЕНЦИИ Более широкими энергетическими возможностями обладает ракета-носитель «Днепр», создаваемая на базе МБР РС-20, способная обеспечить выведение на низкие околоземные орбиты полезных нагрузок массой до 4 тонн.

В рамках второго направления хотелось бы особо отметить предложения «Государ ственного ракетного центра им Макеева» и ОАО «Корпорация «Компомаш» по созданию перспективных носителей, использующих жидкостные ракетные двигатели на новой топ ливной композиции – сжиженном метане и кислороде. Подобное техническое решение позволит обеспечить высоконадежное и относительно дешевое выведение космических аппаратов на околоземные орбиты. Следует отметить, что использование криогенных компонентов топлива обеспечивает не только высокие энергетические показатели ракет ного двигателя и ракеты-носителя в целом, но и весьма привлекательно с эксплуатацион ной точки зрения при реализации принципа многоразовости применения ракетных бло ков.

Не осталась без внимания проблема создания ракетно-космических комплексов лег кого класса и за рубежом. Достаточно назвать такие проекты как EELV, «Roton», «Ki stler», «Eclipse» «Astroliner», «Pathfinder» и целый ряд других, чтобы понять высокую за интересованность стран-членов космического клуба в создании и практическом примене нии подобных систем. Основные характеристики зарубежных средств выведения, исполь зование которых предполагается на рынке космических услуг, представлено в табл. 5.

Обилие технических предложений в области средств доступа в космическое про странство в легком классе полезных нагрузок позволяет рассматривать в качестве акту альной задачу выбора наилучшего варианта по критерию «эффективность – стоимость».

Получение подобного рода оценок сопряжено с необходимостью формирования опреде ленной программы запусков космических аппаратов. В качестве подобной программы для проведения оценок эффективности использования тех или иных ракетно-космических систем может быть использован один из вариантов программы развертывания и поддер жания орбитальной группировки космической телекоммуникационной системы «Iridium».

Прогнозная оценка количества космических аппаратов, выводимых на рабочие орбиты для обеспечения функционирования космической системы, в зависимости от времени представлена на рис. 4.

Анализ приведенной программы развертывания и поддержания группировки косми ческих аппаратов системы «Iridium» позволяет отметить, что интенсивность запусков имеет циклический характер: периоды выведения значительного количества КА (от 32 до 56 КА в год), сменяются периодами поддержания орбитальной группировки в заданном составе и характеризуется относительно невысоким темпом запусков (до 2-х КА в год).

Очевидно, что стратегия применения средств выведения КА должна базироваться на ис пользовании группового выведения КА на относительно энергетически мощных носите лях в период массового развертывания и поддержания орбитальной группировки, а в промежутках между этими периодами целесообразно применять носители более легкого класса с лучшими экономическими показателями. В качестве критерия эффективности того или иного варианта средств выведения может служить суммарная стоимость реали зации рассматриваемой программы на определенном временном интервале.

Исходя из вышеизложенного, а также с учетом массовых характеристик КА «Irid ium», энергетических возможностей носителей легкого класса и параметров рабочей орбиты КА, представляется целесообразным сформировать следующие возможные вари анты средств выведения для реализации программы запусков, представленной на рис. 4.

ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, № И. А. Биркин, А. И. Кузин, С. Н. Лозин Таблица Характеристики зарубежных средств выведения легкого класса мость выведения стоимость ком Относительная Относительная мерческого за удельная стои Масса ПГ пуска Ракета Страна Космодром (Нкр = 200 км, носитель i = 90о), т 0, ASLV Индия SHAR Center ~ 0,067 6, (400 км, 43о) VAFB, WFF, Scout-G1 США 0,18 0,83 6, San Marco Alkantara 0,2 (450 км, 97о) VLS* Бразилия 0,83 6, Launch Center WFF (США), Ра-2** США ARR (Норве- 0,22 0,41 2, гия) Vega KO* Италия San Marco 0,25 1,0 6, Воздушный Pegasus США 0,3 1,0 5, старт база Эдвардс, Aquila I** США 0,3 0,67 3, VAFB Next* Израиль - 0,4 1,0 3, VAFB, Воз Pegasus-XL США 0,41 1,13 4, душный старт LMLV-1 США CCAFS, VAFB 0,5 1,16 3, M-3S-II Япония KSC 0,5 1,25 3, ESL-B** ЕЭС Кourou 0,6(ПO) 1,45 3, 0,75(i = 70o) CZ-1D*** Китай JSLC 0,83 1, Taurus США VAFB, WFF 0,76 1,25 2, J-1 Япония TSC 0,85 2,5 4, J-1R** Япония TSC 0,9 2,08 3, Arian-6** Франция Kourou 1,0 1,25 1, 1,0 (900км, 99o) PSLV Индия SHAR center 1,25 1, ESL-A** ЕЭС Kourou 1,0(ПO) 1,66 2, Pegasus- Воздушный 1,1(i = 28,5o) США 1,33 1, Turbo* старт база Эдвардс, Aquila 21** CША 1,1 1,08 1, VAFB Conestoga США WFF 1,16 1,5 1, база Эдвардс, 1,2 (i = 28,5o) Aquila 421** США ~2,5 3, VAFB Vega K3** Италия San Marco 1,2 ~1,33 1, 1,3 (i = 28,5o) Delta Light** США CCAFS, VAFB 1,0 1, 1,3 (i = 28,5o) Eagle PBV** США CCAFS, VAFB 1,5 1, 12 ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, № КОНФЕРЕНЦИИ мость выведения стоимость ком Относительная Относительная мерческого за удельная стои Масса ПГ пуска Ракета Страна Космодром (Нкр = 200 км, носитель i = 90о), т LMLV-2 США CCAFS, VAFB 1,5 1,83 1, Eagle S США CCAFS, VAFB 1,5 (H = 555 км) 1,36 1, I/PBV** Eclipse Воздушный США 1,6 ~0,58 0, Astroline** старт CZ-2C Китай JSLC 1,75 2,5 2, CZ-2D Китай JSLC 2,1 2,5 1, Н-1 Япония TSC 2,1 3,75 2, 2,2 (i = 31,5o) M-V Япония KSC 3,0 2, Воздушный Pathfinder** США 2,2 0,43-0,63 0,29-0, старт o Taurus-2** США VAFB 2,3 (i = 28,5 ) 2,08 1, Eagle S США - 2,5 (555 км) ~2,5 1, II/PBV** o CZ-4 Китай TSLC 2,5 (i = 96 ) 1,67 1, Titan-II SLV США VAFB 2,7 3,33 1, 3, HOPE* Япония TSC ~10,83 5, (426 км;

51,6o) LMLV-3 США CCAFS, VAFB 3,0 2,5 1, Roton** США - 3,15(HOO) ~0,58 0, «Молния-М» РФ Плесецк 3,5 2,08 0, Delta-II-7920 США CCAFS, VAFB 3,7 3,75 1, Arian-40 Франция Kourou 3,8 4,58 1, K-1** США - 4,5 (180 км) 0,83-1,41 0,28-0, Примечание:

* -создаваемые средства выведения;

** -предлагаемые к созданию средства выведения;

CCAFC – Cape Canaveral Air Force Station (45-е космическое крыло ВВС США);

VAFB – Vandenberg Air Force Base (30-е космическое крыло ВВС США), WFF – Wallops Flight Facility (NASA), JSLC – Jiuquan Satellite Launch Center, TSLC – Taiynan Satellite Launch Center, TSC – Tanegashima Space Center (NASDA), KSC – Kagoshima Space Center (ISAS), ARR – Andoya Rocket Range (NSC).

ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, № И. А. Биркин, А. И. Кузин, С. Н. Лозин Прогноз количества КА системы "Iridium",выводимых на рабочие орбиты Годы Колчество КА 0 20 40.

Рис. 4. Прогноз количества КА системы «Iridium», выводимых на рабочие орбиты Таблица Рассматриваемые варианты средств выведения КА «Iridium».

Вариант Количество Относительная **стоимость Средства одновременно запуска одного КА, у.е.

выведения выводимых КА (расчетный вариант) Ангара-1.2 3 1, Ангара-1.1 2 2, Ангара-1.2 3 1, Стрела 1 2, Ангара-1.2 3 1, Рокот 2 1, Днепр 4 1, Рокот 2 1, Днепр 4 1, Стрела 1 2, Днепр 4 1, Ангара-1.1 2 2, Количественные характеристики требуемого объема пусков для каждого из рассмот ренных выше вариантов представлены на рис. 5, а результаты оценки их экономической эффективности на рис. 6.

Применение РН «Рокот» в сочетании с РН «Днепр» дает наибольший экономический выигрыш по отношению к другим рассматриваемым вариантам.

Из анализа представленных данных следует, что для реализации заданной програм мы развертывания и восполнения орбитальной группировки КА требуется различное ко личество запусков КА в зависимости от рассматриваемого варианта средств выведения.

14 ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, № КОНФЕРЕНЦИИ Наименьшим числом запусков и более высокой экономической эффективностью характе ризуются варианты, базирующиеся на применении ракеты-носителя «Днепр». Это обу словлено относительно невысокой стоимостью обеспечения запуска, а также достаточно высокими энергетическими возможностями РН, позволяющими осуществлять групповое выведение 4-х КА.

70 Количество 60 пусков "тяжелого" носителя.

40 Количество пусков "легкого" носителя Вар. Вар. Вар. Вар. Вар. Вар. Рис. 5. Количественные характеристики требуемого объема пусков Вар. Вар. Вар. Вар. Вар. Вар. 150Стоимость, у.е 0 50 Рис. 6. Стоимость реализации программы Вместе с тем, хотелось бы отметить, что использование переоборудованных МБР в качестве ракет-носителей космического назначения сопряжено с необходимостью реше ния целого ряда инженерных проблем, связанных, главным образом, с сопряжением кос мического аппарата и РН. Решение этих проблем может потребовать дополнительных затрат, что несколько снизит приведенный выше экономический эффект от их использо вания. Кроме этого, в случае использования снимаемых с вооружения МБР потребуется принятие дополнительных мер экологической безопасности, обусловленных токсично стью применяемых компонентов ракетного топлива.

В целом можно предположить, что ближайшая перспектива развития средств выве дения КА легкого класса будет связана как с проведением работ по созданию новых РН, так и с использованием снимаемых с вооружения МБР в качестве ракет-носителей кос мического назначения, что позволит обеспечить возрастающие потребности рынка кос мических услуг по запуску маломассогабаритных КА различного целевого назначения.

ДВОЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, 1998, №

 














 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.