Сделано у нас.
2 июля 2015 года стартовала первая российская ракета, принадлежащая частной компании. Пусть ракета пока далеко не космическая, но это только начало.
В первом пуске испытывали прототип системы управления, которая полетит на космической ракете. Цель — проверить работоспособность датчиков при больших ускорениях ракетного полета и записать их показания. Решетчатые рули в этом полете были застопорены и поэтому выполняли только роль стабилизаторов. Электронное оборудование ракеты мы описывали в предыдущей новости (см. )
Смотрите небольшое видео о полете ракеты:
Результаты пуска таковы. Ракета взлетела на 180 метров. Это не высоко, но для проверки датчиков достаточно. Вдобавок, удобно, что за ракетой после приземления недалеко идти.
Двигатель отработал нормально, но парашют не вышел. Маленький пороховой заряд, который должен был вытолкнуть парашют из-под обтекателя, не сработал. Возможных причин две. Первая — один из электрических разъемов отошел из-за перегрузок при старте, поэтому заряд не воспламенился. Вторая — забыли подсоединить разъем перед стартом. Также не записались данные на дублирующее запоминающее устройство на базе Arduino. Возможные причины те же - отсоединение разъема или ошибка.
К счастью, ракета даже без парашюта относительно мягко приземлилась в лес, а данные записались в основную память системы управления. Информация об угловой скорости по крену приведена только за первую секунду полета (ракета летела 18 секунд, из них 9 секунд — до апогея), потому что потом датчик крена зашкалило. Результаты измерений — на графике.
================================================
«Таймыр-1Б» — трехступенчатая ракета. На первой ступени — разрабатываемый компанией унифицированный ракетный блок первого типа (УРБ-1) с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) с абляционным охлаждением и тягой 3,5 тонны. Вторая ступень — тоже жидкостная, оснащена одним двигателем на 400 кг тяги с высотным соплом. Третья ступень -жидкостная с одним двигателем на 100 кг.
Стартовая масса ракеты — около 2 600 кг, полезная нагрузка, выводимая на низкую околоземную орбиту — 13 кг.
«Таймыр-5» — трехступенчатая ракета, собранная из унифицированных блоков УРБ-1 и аналогичного, но менее мощного блока УРБ-2. Первая ступень — это расположенные по бокам четыре блока УРБ-1 с ЖРД тягой 3,5 тонны. Вторая ступень — такой же УРБ-1 по центру, но у его ЖРД высотное сопло. Высотное сопло длиннее — за счет этого эффективнее работает на больших высотах. Третья ступень — УРБ-2.
Стартовая масса — 11 200 кг, полезная нагрузка — 100 кг.
«Таймыр-7» — самый тяжелый из семейства. Шесть боковых УРБ-1 образуют первую ступень, один по центру — вторую, и УРБ-2 — третью.
Стартовая масса — 15 600 кг. Полезная нагрузка на низкую околоземную орбиту — 140 кг, а на солнечно-синхронную орбиту — 95 кг.
«Таймыр-1П» — ракета, которая уже сможет выходить на околоземную орбиту. У нее две ступени: первая — УРБ-1 с девятью двигателями с тягой 400 кг каждый, а вторая ступень — небольшой блок с двигателем на 100 кг тяги или, возможно, твердотопливный двигатель с небольшим спутником.
Стартовая масса — 2350 кг, полезная нагрузка на низкой околоземной орбите — 3 кг.
«Таймыр-1А» — трехступенчатая ракета. Первая ступень — УРБ-1 с девятью двигателями тягой по 400 кг каждый. Вторая ступень оснащена одним двигателем на 400 кг тяги с высотным соплом. Третья ступень — один жидкостной двигатель на 100 кг тяги или твердотопливный вариант.
Стартовая масса — 2600 кг, полезная нагрузка — 11 кг.
На картинке «Таймыр-1П» и «Таймыр-1А» расположены слева от модели.
На всех ракетах используются экологически безопасные компоненты топлива — 85-процентная перекись водорода и керосин. В вытеснительной системе подачи газ наддува — гелий. Баки и баллоны - композитные. Управление ракетой — решетчатыми рулями и газовыми соплами на газе наддува.
rkovrigin wrote in 8 июля, 2015
Originally posted by 11029799_vkontakte . at Первый пуск макета ракеты «Таймыр» провела частная компания «Лин Индастриал»
В четверг, 2 июля 2015 года стартовала первая российская ракета, принадлежащая частной компании. Пусть ракета пока далеко не космическая, но это только начало.
В первом пуске испытывали прототип системы управления, которая полетит на космической ракете. Цель — проверить работоспособность датчиков при больших ускорениях ракетного полета и записать их показания. Решетчатые рули в этом полете были застопорены и поэтому выполняли только роль стабилизаторов. Электронное оборудование ракеты мы описывали в предыдущей новости (см. )
Смотрите небольшое видео о полете ракеты:
Результаты пуска таковы. Ракета взлетела на 180 метров. Это не высоко, но для проверки датчиков достаточно. Вдобавок, удобно, что за ракетой после приземления недалеко идти.
Двигатель отработал нормально, но парашют не вышел. Маленький пороховой заряд, который должен был вытолкнуть парашют из-под обтекателя, не сработал. Возможных причин две. Первая — один из электрических разъемов отошел из-за перегрузок при старте, поэтому заряд не воспламенился. Вторая — забыли подсоединить разъем перед стартом. Также не записались данные на дублирующее запоминающее устройство на базе Arduino. Возможные причины те же - отсоединение разъема или ошибка.
К счастью, ракета даже без парашюта относительно мягко приземлилась в лес, а данные записались в основную память системы управления. Информация об угловой скорости по крену приведена только за первую секунду полета (ракета летела 18 секунд, из них 9 секунд — до апогея), потому что потом датчик крена зашкалило. Результаты измерений — на графике.
======================================== ========
«Таймыр-1Б» — трехступенчатая ракета. На первой ступени — разрабатываемый компанией унифицированный ракетный блок первого типа (УРБ-1) с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) с абляционным охлаждением и тягой 3,5 тонны. Вторая ступень — тоже жидкостная, оснащена одним двигателем на 400 кг тяги с высотным соплом. Третья ступень -жидкостная с одним двигателем на 100 кг.
Стартовая масса ракеты — около 2 600 кг, полезная нагрузка, выводимая на низкую околоземную орбиту — 13 кг.
«Таймыр-5» — трехступенчатая ракета, собранная из унифицированных блоков УРБ-1 и аналогичного, но менее мощного блока УРБ-2. Первая ступень — это расположенные по бокам четыре блока УРБ-1 с ЖРД тягой 3,5 тонны. Вторая ступень — такой же УРБ-1 по центру, но у его ЖРД высотное сопло. Высотное сопло длиннее — за счет этого эффективнее работает на больших высотах. Третья ступень — УРБ-2.
Стартовая масса — 11 200 кг, полезная нагрузка — 100 кг.
«Таймыр-7» — самый тяжелый из семейства. Шесть боковых УРБ-1 образуют первую ступень, один по центру — вторую, и УРБ-2 — третью.
Стартовая масса — 15 600 кг. Полезная нагрузка на низкую околоземную орбиту — 140 кг, а на солнечно-синхронную орбиту — 95 кг.
«Таймыр-1П» — ракета, которая уже сможет выходить на околоземную орбиту. У нее две ступени: первая — УРБ-1 с девятью двигателями с тягой 400 кг каждый, а вторая ступень — небольшой блок с двигателем на 100 кг тяги или, возможно, твердотопливный двигатель с небольшим спутником.
Стартовая масса — 2350 кг, полезная нагрузка на низкой околоземной орбите — 3 кг.
«Таймыр-1А» — трехступенчатая ракета. Первая ступень — УРБ-1 с девятью двигателями тягой по 400 кг каждый. Вторая ступень оснащена одним двигателем на 400 кг тяги с высотным соплом. Третья ступень — один жидкостной двигатель на 100 кг тяги или твердотопливный вариант.
Стартовая масса — 2600 кг, полезная нагрузка — 11 кг.
На картинке «Таймыр-1П» и «Таймыр-1А» расположены слева от модели.
На всех ракетах используются экологически безопасные компоненты топлива — 85-процентная перекись водорода и керосин. В вытеснительной системе подачи газ наддува — гелий. Баки и баллоны - композитные. Управление ракетой — решетчатыми рулями и газовыми соплами на газе наддува.
Состоялась первая в истории России покупка частного ракетного стартапа. Резидент фонда «Сколково» - компания «Лин Индастриал» в ноябре вошла в группу компаний «Галактика», специализирующуюся на проектах в космической сфере. Фирма в течение нескольких лет разрабатывала сверхлегкие ракеты для запуска в космос микроспутников. По условиям сделки в «Лин Индастриал» на первом этапе будет вложено около 150 млн рублей. Сегодня миниатюризация - одно из магистральных направлений спутникостроения, поэтому сверхлегкие ракеты весьма привлекательны для заказчиков по доступности услуг и их стоимости.
Как рассказала «Известиям» президент группы «Галактика» Алия Прокофьева, покупка ООО «Лин Индастриал» была завершена 8 ноября, стоимость сделки не раскрывается.
Мы убеждены в том, что реализация проекта сверхлегкой ракеты-носителя - стратегическая необходимость для легкого доступа в космос и освоения околоземной орбиты, - заявила Алия Прокофьева.
В компании «Лин Индастриал» также подтвердили факт сделки.
В рамках группы компаний «Галактика» мы продолжим развивать проект сверхлегкой ракеты-носителя «Таймыр» и выполнять проекты по созданию малых космических аппаратов, - отметил гендиректор «Лин Индастриал» Александр Ильин.
Источник «Известий», знакомый с условиями сделки, рассказал, что она совершается в два этапа. Сначала «Галактика» получает 15-процентную долю стартапа в обмен на инвестиции в развитие компании - около 150 млн рублей. В случае выполнения обязательств «Галактике» будет передан контрольный пакет.
Ракетный стартап
Компания «Лин Индастриал» была создана в январе 2014 года. Цель проекта - создание дешевой сверхлегкой ракеты-носителя для запуска нано- и микроспутников. На тот момент это был первый в России полностью частный разработчик космических ракет. Костяк команды составила группа конструкторов ведущих предприятий ракетно-космической отрасли. Кроме того, к ней присоединились специалисты проекта по созданию частного лунохода «Селеноход» - единственного российского участника международного конкурса Google Lunar X PRIZE. В том же году стартап получил статус резидента инновационного фонда «Сколково», который выделил на развитие проекта грант в 5 млн рублей.
Первым инвестором «Лин Индастриал» стал топ-менеджер компании Wargaming.net (создатель популярной компьютерной игры World of Tanks) Сергей Буркатовский. По открытым данным, он получил 10% акций компании за 10 млн рублей.
Ключевой разработкой фирмы стал аванпроект ракеты-носителя «Таймыр», состоящей из нескольких блоков. Стоимость выведения на орбиту 1 кг полезной нагрузки организаторы проекта оценили в $40–60 тыс. Ракета должна была выводить от 100 до 180 кг на различные орбиты. По расчетам, для реализации проекта и выхода на самоокупаемость требовалось около $8,5 млн. На прибыль проект должен был выйти через два с половиной года после первого запуска. Однако столь значительной суммы стартапу найти не удалось.
В рамках проекта был создан и испытан тестовый композитный бак, проведены запуски небольших ракет для отработки системы управления. В декабре 2016 года в московской промзоне в ходе огневых испытаний жидкостного ракетного двигателя с тягой 100 кг произошел взрыв. Отлетевший осколок двигателя травмировал человека. Этот инцидент чуть не закончился для стартапа закрытием. Но компании удалось урегулировать ситуацию во внесудебном порядке.
В 2017 году «Лин Индастриал» продолжила поиск инвесторов и пересмотрела техническую часть проекта. Сотрудники фирмы полностью переделали облик ракеты, представили новый график разработки и финансирования. Новая стоимость реализации проекта была определена в €13 млн, из которых примерно половина предназначена для испытания ступеней и самой ракеты в сборе. В случае получения необходимого финансирования проект может быть завершен до 2023 года. При этом общая численность компании к моменту испытаний должна вырасти с десятка до 60–70 человек.
Первый полет ракеты «Таймыр» с грузоподъемностью 100 кг на низкой околоземной орбите планируется совершить в 2022 году. Предполагается, что один пуск будет стоить $4,5 млн (т.е. приблизительно по $45 тыс. за 1 кг). Ракету оснастят двигателями, созданными с использованием технологий 3D-печати. В качестве места старта рассматриваются площадки полигона Капустин Яр, а также космодромов Байконур и Восточный.
В компании «Лин Индастриал» оценивают оборот рынка микроспутников в 2023 году в €1,5 млрд с запуском ежемесячно около 90 нано- и микроспутников.
В последние годы проекты сверхлегких носителей получили в мире активное развитие. Самый известный из них - новозеландская ракета Electron. Ее первый пуск состоялся в 2017 году. Известно о двух проектах Китая - Kuaizhou-1A и LandSpace-1. Япония реализует проект SS-520-4, Норвегия - NSLV. Наибольшее количество сверхлегких ракет создается в США: SPARK, Firefly Alpha, Neptune, LauncherOne, Vector Heavy и Intrepid-1. В России в 2016 году появился второй частный разработчик сверхлегких ракет-носителей - «НСТР Ракетные технологии».
Мнение экспертов
Вице-президент фонда «Сколково», исполнительный директор кластера «Промтех» Алексей Беляков считает разработку малых ракет-носителей перспективной темой.
Стартапы в этой области привлекают внушительный для частной космонавтики объем венчурных инвестиций. Так, компания Rocket Lab в марте 2017 года привлекла $75 млн. Тремя месяцами позже Vector Space, основанная выходцами из SpaceX, привлекла $21 млн, в чем поучаствовал Sequoia Capital - один из знаковых венчурных фондов Кремниевой долины, - рассказал «Известиям» Алексей Беляков. - Все эти стартапы ориентируются на экспоненциально растущий рынок малых спутников. По оценкам Euroconsult, в следующие 10 лет будет запущено порядка 6200 таких аппаратов. Средняя цена запуска - $200 тыс., что открывает большие возможности перед компаниями этого рынка, в число которых входит и «Лин Индастриал».
Генеральный директор частной компании «КосмоКурс» (разрабатывает многоразовый суборбитальный космический комплекс для туристических полетов) Павел Пушкин считает, что состоявшаяся сделка - уникальное явление для российской космической отрасли.
Это первая покупка такого рода в нашем ракетостроении, - отметил Павел Пушкин. - До этого на российском рынке была только одна сделка - компанию «Спутникс» купил Роман Андрюшин, один из топ-менеджеров «Русского алюминия». На западных рынках такие сделки происходят нередко, но более часты случаи, когда стартап «гибнет» и люди из него переходят в другой.
По словам эксперта, перспективность новой сделки можно будет оценить только после уточнения ее деталей. Павел Пушкин считает, что €2 млн инвестиций, которые планируется привлечь на первом этапе, хватит на эскизное проектирование ракеты.
За эти деньги можно сделать не только аванпроект, но и эскизный проект, - рассказал Павел Пушкин. - После этого оформляется конструкторская документация. Эскизное проектирование подразумевает начальные вложения в экспериментальную базу, производство и т.д. На этом этапе уже нужно заложить завод для производства.
Согласно открытым данным, активный рост запусков нано- (менее 10 кг) и микроспутников (менее 100 кг) начался в 2013 году, когда на орбиту было запущено почти 100 таких аппаратов. С тех пор количество запусков растет. Ожидается, что в 2020 году стартуют около 400 нано- и микроаппаратов.
Российское коммерческое предприятие впервые ведет разработку ракеты-носителя "Таймыр" сверхлегкого класса для запуска мини-спутников. В проекте участвует Московский авиационный институт (МАИ).
Традиционно Россия с ее мощным государственным космическим сектором не входила в число разработчиков малых и сверхмалых космических систем. Пробел взялась восполнить частная компания "Лин Индастриал", которая уже получила статус резидента Сколково. Специалисты предприятия выстраивают частно-государственное партнерство, привлекая к работе над проектом специалистов МАИ, а также активно продвигая свои разработки для вузов, НИИ и других заказчиков, которым необходимы дешевые нишевые носители.
Ракета "Таймыр" рассчитана на вывод спутников массой от 5 до 100 кг на низкие орбиты. С учетом того. что сегодня не редкость аппараты массой и в несколько килограммов (миниатюризация система, электроники, - вызваны высокой стоимостью запуска каждого килограмма на большой ракете), направление очень перспективное. Кроме "Таймыра" проектируется и более крупный носитель "Адлер" (700-1000 кг нагрузки на низкие орбиты).
У разработчиков сверхлегких ракет очень яркая и интересная история работы над темой. В начале 2000-х годов назад в Москве собралась команда энтузиастов, которая стала называться «Новый МосГИРД» (Московская группа изучения реактивного движения). Такое наименование она получила в честь знаменитого коллектива 1930-ых годов, участником которого был и Сергей Королёв. Группа ставила перед собой амбициозную задачу запуска частного орбитального носителя к 2007-му году. Однако дефицит опыта, непростая экономическая ситуация и отсутствие таких инновационных центров, как «Сколково», привели к тому, что единственным практическим результатом деятельности команды стало создание небольшого однокомпонентного двигателя на перекиси водорода, подобного тем, что используются в системе управления спуском космического корабля «Союз». Во время испытаний двигатель не подтвердил своих характеристик, а на создание нового мотора у команды просто не было ресурсов. При этом команды создала множество теоретических наработок в области недорогих орбитальных носителей и систем управления для них. Поэтому следующей ступенью развитии проектов стало вхождение проекта как полноценного коммерческого предприятия в инновационный центр Сколково, привлечение в его рамках инвестиций и сбор новых участников проекта, в частности, студентов. Уже весной 2015 года новый двигатель для ракет, созданный в рамках проекта, выйдет на испытания.
Параллельно с изготовлением двигателя в МАИ будет вестись конструкторская проработка ракеты - прототипа «Таймыра» - и ее изготовление. Также в 2015 году планируется старт первого образца.
Интересно и еще одно направление, над которым работают в "Лин Индастриал", - разработка лунной инфраструктуры (!). Здесь к команде подключены ресурсы профессиональных создателей планетоходов из РКК "Энергия" и разработчиков робототехники из российских частных фирм.
Кроме Московского авиационного института «Лин Индастриал» взаимодействует с МГУ (с Институтом математических исследований сложных систем МГУ подписан договор, предполагающий использование данных проекта «Луна Семь», реализуемого предприятием, для трехмерной визуальной и динамической имитации доставки космического модуля на лунную поверхность и движения на поверхности Луны).
На рисунке вверху - схема еще одной из ракет разработки "Лин Индастриал" - "Алдан".
Ракета «Таймыр-7» в разрезе
Семейство модульных ракет сверхлегкого класса «Таймыр» с диапазоном полезных нагрузок от 10 кг до 180 кг на низкой околоземной орбите
«Таймыр» - основной проект «Лин Индастриал». Получил положительную оценку экспертов Кластера космических технологий и телекоммуникаций Фонда «Сколково».
Ракета «Таймыр» сделает космос доступным для каждого - будет выводить на орбиту в космос нано- и микроспутники (до 180 кг) по цене до $60 тыс./кг.
Зачем нужна маленькая ракета?
Последнее десятилетие наблюдается тенденция к переходу от тяжелых спутников массой несколько тонн к аппаратам микро- и наноклассов. Развитие мини- (100-500 кг), микро- (10-100кг) и наноспутниковых (1-10 кг) платформ наблюдаются по всему миру. В создании аппаратов подобных классов участвуют как частные и государственные компании, так и учебные заведения.
Российские частные фирмы Dauria Aerospace и «Спутникс» также создают микро- и наноспутники. «Спутникс» запустил первый российский частный спутник «Таблетсат-Аврора» (26 кг), Dauria Aerospace запустила два аппарата серии Perseus-M (по 5 кг) и один DX-1 (15 кг). ОАО «Российские космические системы» для отработки технологий запустила ТНС-0 № 1 (5 кг).
Не отстают и вузы. Академия Можайского запустила несколько спутников. Например, последний «Можаец-5» весил 73 кг. МГУ запустило «Татьяну-1» (32 кг) и «Татьяну-2» (90 кг), Уфимский государственный авиационный технический университет - УГАТУ-САТ (40 кг). МАИ запустило спутники МАК-1 и МАК-2 (по 20 кг), а также вместе с ЮЗГУ участвовало в создании аппаратов серии «Радиоскаф» (до 100 кг).
Скорее всего, количество создаваемых в России нано- и микроспутников продолжит расти. Помимо продолжающихся работ в вузах (очередные «Радиоскафы», «Бауманец-2» и т.д.) вот некоторые проекты частных компаний:
- научный эксперимент «Кластер-Т» для регистрации гамма-всплесков космического и земного происхождения (Dauria Aerospace + ИКИ РАН) - 3-4 микроспутника;
- микроспутниковая группировка мониторинга чрезвычайных ситуаций («Спутникс» и «Сканэкс» для МЧС РФ) - 18 микроспутников;
- всепланетный дешевый интернет Yaliny - 135 микроспутников + 9 резервных.
Россия двигается в русле общемировых тенденций.
Например, на следующих графиках показано, как растет количество малых спутников в разных массовых сегментах.
График 1. Количество запущенных в космос космических аппаратов массой 1–50 кг , штук (исторические данные и прогноз)
Источник: SpaceWorks
График 2. Количество запущенных в космос спутников-кубсатов (1-10 кг) , штук
Источник: Saint Louis University (включая кубсаты, потерянные при старте)
При этом и в России, и в мире полностью отсутствуют сверхлегкие ракеты под такие спутники. Грузоподъемность ракет легкого класса («Союз-2-1В», «Рокот» и т.д.) и тем более средних и тяжелых ракет избыточна для выведения на орбиту единичных микро- и наноспутников. Так, самая легкая из действующих ракет сегодня - это Pegasus XL, которая выводит 443 кг на низкую околоземную орбиту. Поэтому малые космические аппараты запускают на этих ракетах совместно с большими (попутный запуск) или крупными партиями (кластерный пуск).
При попутном запуске часто возникает ситуация, когда задержка с созданием основной полезной нагрузки приводит к тому, что сроки запуска попутных нагрузок сдвигаются. Соблюдение графика выведения особенно критично при развертывании орбитальных группировок, состоящих из нескольких аппаратов. Например, срыв графика по запуску технологических малых космических аппаратов приводит к прямым финансовым потерям, так как задержка в проверке технологий тормозит создание коммерческих аппаратов на ее базе.
Еще одно неудобство - при попутном пуске орбиту выбирает не заказчик, а владелец основного груза. Некоторым аппаратам орбита критически важна. Так, для фотосъемки Земли обычно выбирают солнечно-синхронную орбиту (ССО). В 2013 году на ССО не было ни одного запуска, так что попутно туда улететь было просто невозможно.
И, наконец, третье ограничение попутных и кластерных пусков - нельзя применять высокоэнергетические устройства. Поэтому спутник не сможет использовать химические ракетные двигатели любого вида, пиросредства (из-за этого, например, ограничена возможность разворачивания больших по размеру конструкций, низкочастотных антенн) и баллоны высокого давления.
Все эти проблемы можно решить, создав ракету специально для запусков нано- (1-10 кг) и микроспутников (10-100 кг).
Конструкция ракеты
Мы предлагаем создать ракету, а точнее целое семейство модульных ракет сверхлегкого класса «Таймыр» с диапазоном полезных нагрузок от 10 кг до 180 кг на низкой околоземной орбите.
Они дадут возможность заказчикам оперативно запускать их микро- и наноспутники (в срок до 3 месяцев - против 9 месяцев у ближайшего конкурента) на любую низкую околоземную (в т.ч. полярную) или солнечно-синхронную орбиту без ограничений на конструкцию спутника.
Система подачи топлива - вытеснительная баллонная система, что позволяет предельно упростить конструкцию ракеты и ее пневмогидравлическую схему, отказаться от сравнительно дорогого турбонасосного агрегата (ТНА), увеличить надежность и снизить стоимость разработки. У использования простой вытеснительной схемы есть цена - она утяжеляет конструкцию. Использование более легких композитов вместо металла позволит решить и эту проблему.
В ракете будут использоваться передовые в технологическом плане композитные материалы - углепластик, углерод-углеродный композит, органопластик. Управление - с помощью газовых сопел и решетчатых воздушных рулей. Мы отказались от качания основных камер, что также упрощает и удешевляет проект.
Предполагается использовать малогабаритную систему управления собственной разработки на базе MEMS-датчиков угловых скоростей и микроконтроллеров с ядром ARM. Она сможет обеспечить необходимую точность выведения ракеты с использованием только коммерчески доступной и недорогой электроники.
В качестве горючего используется керосин, а окислителя - концентрированная перекись водорода. Данному топливу не нужно оборудование, выдерживающее сверхнизкие температуры (как при заправке жидким кислородом, например), и оно не ядовито (в отличие от азотной кислоты, тетраоксида азота и несиметричного диметилгидразина).
В основе проекта - оптимизация по критерию стоимости разработки и создания, а также по стоимости пуска и окупаемости ракеты-носителя, а не по увеличению доли полезной нагрузки, как это традиционно было принято в отрасли.
Конкуренты
Сейчас есть возможность запускать малые космические аппараты попутными и кластерными пусками. Их характеристики приведены в таблице 1.
Таблица 1. Характеристики космических запусков на низкую околоземную орбиту
Ракета (страна) | Цена за 1 кг, $ тыс. | ||
---|---|---|---|
«Рокот» (РФ) | 18-21 | 2150 | |
«Союз-2-1в» (РФ) | 9 | Керосин + жидкий кислород | 2800 |
«Днепр» (РФ + Украина) | 8 | Несимметричный диметилгидразин + тетраоксид азота | 3700 |
Minotaur I (США) | 26 | Смесевое твердое топливо | 580 |
Minotaur IV (США) | 12 | Смесевое твердое топливо | 1735 |
Epsilon (Япония) | 41 | Смесевое твердое топливо | 1200 |
Vega (ЕС) | 27 | Смесевое твердое топливо, несимметричный диметилгидразин + тетраоксид азота | 1500 |
Long March 2D (КНР) | 7 | Несимметричный диметилгидразин + тетраоксид азота | 3500 |
Long March 2C (КНР) | 6 | Несимметричный диметилгидразин + тетраоксид азота | 3850 |
Pegasus XL (США) | 90 | Смесевое твердое топливо | 443 |
Falcon 9 (США) | 7 | Керосин + жидкий кислород | 13150 |
«Протон» (РФ) | 3 | Несимметричный диметилгидразин + тетраоксид азота | 22000 |
Примечание: жидкий кислород - криогенное топливо; несимметричный диметилгидразин, тетраоксид азота, смесевое твердое топливо - экологически опасны.
Источники: сообщения СМИ, сайты производителей РН и пусковых операторов
Идея сверхлегкой ракеты состоит в том, что сейчас малые спутники можно запустить только большой ракетой попутно с большим спутником или с большим количеством таких же «малышей». Заказчикам приходится ждать, когда будет готов большой спутник или наберется малых спутников на целую ракету. Если заказчику малого аппарата нужна какая-то конкретная орбита, то это еще сильнее затягивает ожидание подходящей ракетной «попутки». В результате до запуска может пройти один-два года.
Такие запуски напоминают поездку на автобусе или маршрутке, но запуск спутника на «Таймыре» - это такси. Нано- или микроспутник индивидуально доставляется на нужную орбиту. Гарантируется высокая оперативность - не более 3 месяцев до старта.
Отдельной строкой надо отметить такого конкурента как компания Nanoracks. Она запускает спутники с Международной космической станции (МКС) с помощью специального пускового устройства. Спутники доставляются на МКС грузовыми кораблями вместе с водой и питанием для космонавтов. Цена за 1 кг для американских коммерческих заказчиков - $60 тыс. Орбита запуска тоже по большому счету совпадает с орбитой МКС, и ее никак не изменишь. Казалось бы, Nanoracks должна разориться. На самом же деле, за полтора года фирма запустила более полусотни кубсатов. Спрос настолько превышает их возможности, что они собираются устанавливать на МКС еще одно пусковое устройство.
Секрет Nanoracks в оперативности - срок от передачи спутника до его запуска составляет около 9 месяцев, что очень быстро по меркам космической отрасли.
Поэтому компания, которая сможет обеспечить лучшую оперативность запуска с помощью сверхлегкой ракеты (например, «Таймыр» - до 3 месяцев), может рассчитывать на то, что заказчики будут покупать у нее пуски по цене не меньшей, чем у Nanoracks. Многие бизнесмены на Западе считают сверхлегкие ракеты перспективным бизнесом и уже включились в их разработку, но пока ни одна из ракет не введена в строй. В таблице 2 приведено сравнение «Таймыра» с потенциальными конкурентами.
Таблица 2. Характеристики планируемых запусков на низкую околоземную орбиту сверхлегкими ракетами
Примечания:
- жидкий кислород - криогенный компонент, а азотная кислота экологически опасна;
- везде приведена цена для заказчика, при этом себестоимость 1 кг для ракет семейства «Таймыр» от $15 тыс. до $45 тыс.;
- Rocket Lab приводит розничную цену не для 1 кг, а для одной штуки кубсата формата 1U - от $72 тыс., т.е. для наноспутников формата 1U реальная цена за 1 кг будет ближе к $72 тыс., чем к $30 тыс. (если купить весь запуск).
Источник: сайты компаний
Семейство ракет
Мы собираемся создать линейку ракет с различной грузоподъемностью - от 10 до 180 кг. Различные модификации ракеты собираются из стандартных блоков как из деталей конструктора. Таких деталей в «конструкторе» «Лин Индастриал» четыре - УРБ-1, УРБ-2, УРБ-3 и РБ-2.
УРБ-1 - универсальный ракетный блок первой и второй ступеней (слева версия с 9 двигателями тягой ~400 кгс, справа - с одним ЖРД тягой ~4 тс)
Базовая конструкция УРБ-1 состоит из переходного отсека, приборного отсека, бака сжатого гелия, межбакового отсека с блоком управляющих двигателей на холодном газе, бака окислителя, межбакового отсека, бака горючего и хвостового отсека, в котором размещена маршевая двигательная установка (в ее состав входит один двигатель на ~4 тс тяги или девять двигателей тягой по ~400 кгс - в зависимости от варианта ракеты) и могут быть установлены аэродинамические рули.
Бак сжатого гелия - цилиндрический со сферическими днищами. Бак горючего и окислителя - цилиндрические с днищами в виде сегмента сферы. Выполнены из композиционных материалов.
Управление при использовании в качестве блока первой ступени, осуществляется с помощью одного или нескольких аэродинамических рулей, выполненных по схеме решетчатого крыла, при полете в верхних слоях атмосферы - с помощью двигателей на холодном газе, использующих газ наддува - гелий. При использовании в качестве блока второй ступени - только с помощью двигателей на холодном газе.
УРБ-2 - универсальный ракетный блок второй и третьей ступени
УРБ-2 состоит из приборного отсека, бака горючего, межбакового отсека, в котором установлены два бака сжатого гелия, бака окислителя и хвостового отсека с маршевым двигателем и блоком управляющих двигателей на холодном газе.
Бак сжатого гелия и горючего - сферические, выполнены из композиционных материалов. Бак окислителя - цилиндрический с сегментально-сферическими днищами, композитный.
УРБ-3 - ракетный блок третьей ступени
УРБ-3 состоит из приборного отсека, бака сжатого гелия, межбакового отсека, бака горючего, межбакового отсека, бака окислителя и хвостового отсека с маршевым двигателем и блоком управляющих двигателей на холодном газе.
Маршевый двигатель тягой ~400 кгс оснащен высотным соплом.
Бак сжатого гелия, горючего и окислителя - сферические, выполнены из композиционных материалов.
Управление осуществляется с помощью двигателей на холодном газе, работающих на газе наддува - гелии.
РБ-2 - ракетный блок третьей ступени
РБ-2 состоит из приборного отсека, бака сжатого гелия, межбакового отсека, бака горючего, межбакового отсека, бака окислителя и хвостового отсека с маршевым двигателем и блоком управляющих двигателей на холодном газе.
РБ-2 в целом аналогичен УРБ-3, однако бак окислителя выполнен цилиндрическим с короткой обечайкой и двумя полусферическими днищами.
Управление осуществляется с помощью двигателей на холодном газе, работающих на газе наддува - гелии.
Рассматривается возможность создания твердотопливной третьей ступени.
Ракеты семейства «Таймыр» и их основные характеристики:
- «Таймыр-1А» - трехступенчатая ракета-носитель. Первая ступень - УРБ-1 с девятью ЖРД тягой по ~400 кгс, вторая ступень - УРБ-2 с ЖРД тягой ~400 кгс, третья ступень - УРБ-3. Стартовая масса - 2,6 т, длина - 16 м, масса полезной нагрузки на низкой околоземной орбите - 12 кг.
- «Таймыр-1» - трехступенчатая ракета-носитель. Первая ступень - УРБ-1 с одним ЖРД тягой ~4 тс, вторая ступень - УРБ-2 с ЖРД тягой ~400 кгс, третья ступень - УРБ-3. Стартовая масса - 2,6 т, длина - 16 м, масса полезной нагрузки на низкой околоземной орбите - 14 кг.
- «Таймыр-5» - трехступенчатая ракета-носитель. Первая ступень - 4 УРБ-1 с одним ЖРД тягой ~4 тс, вторая ступень - один УРБ-1 с ЖРД тягой ~4 тс, третья ступень - УРБ-2 с ЖРД тягой ~100 кгс. Стартовая масса - 11,2 т, длина - 16 м, масса полезной нагрузки на низкой околоземной орбите - 108 кг.
- «Таймыр-7» - трехступенчатая ракета-носитель. Первая ступень - 6 УРБ-1 с одним ЖРД тягой ~4 тс, вторая ступень - один УРБ-1 с одним ЖРД тягой ~4 тс, третья ступень - УРБ-2 с ЖРД тягой ~100 кгс. Стартовая масса - 15,6 т, длина - 16 м, масса полезной нагрузки на низкой околоземной орбите - до 180 кг, на солнечно-синхронной орбите - 85 кг.
Затраты и прибыли
План реализации проекта по затратам:
1. Разработка аванпроекта космического носителя:
- Выбор концепции орбитального носителя
- Технико-экономическое обоснование
- Бизнес-план
- Анализ и выбор смежников
- Патенты
- Разработка наземного и транспортного оборудования
- Обоснование выбора концепции системы управления
- Отчеты по интеграции полезной нагрузки, процедуре заправки, телеметрическому обеспечению, наземным измерительным пунктам, частотам, электросистеме, пневмогидросхеме, динамике разделения
- Изготовление 3D-графики и видеороликов
- Участие в МАКС-2015 с макетом орбитального носителя
- Пробная намотка баков
- Испытания ЖРД на 100 кгс тяги на стенде
- Испытания прототипа системы управления на дозвуковом и сверхзвуковом летающих стендах
Итого - 10 млн руб.
2. Разработка высотного прототипа ракеты
- Работы по созданию ЖРД на 400 кгс тяги - 5 млн руб.
- Создание проекта ракеты-прототипа - 5 млн руб.
- Изготовление прототипа - 10 млн руб.
- Система управления - 5 млн руб.
- Стендовые испытания - 10 млн руб.
- Административные расходы - 5 млн руб.
Итого - 40 млн руб.
3. Разработка космического носителя «Таймыр-1» и первый пуск стендово-летной ракеты с полезной нагрузкой до 10 кг:
- Работа по созданию двигательной установки из 9 ЖРД по 400 кгс тяги - 15 млн руб.
- Работы по выпуску серийной двигательной установки - 60 млн руб.
- 3D-моделирование конструкции ракеты - 7 млн руб.
- Разработка моделирующего ПО - 15 млн руб.
- Закупка оборудования - 17 млн руб.
- Статические испытания - 5 млн руб.
- Динамические испытания - 10 млн руб.
- Макет наземного оборудования - 12 млн руб.
- Тепловые расчеты - 2 млн руб.
- Отработка системы электропитания - 3 млн руб.
- Телеметрия - 5 млн руб.
- Создание стенда для огневых испытаний двигательной установки первой ступени в сборе - 5 млн руб.
- Создание мобильного стартового стола - 4 млн руб.
- Разработка кабельной сети - 2 млн руб.
- Огневые испытания - 5 млн руб.
- Создание ЦУПа / подготовка расчета - 3 млн руб.
- Модернизация / создание стартовой инфраструктуры - 10 млн руб.
- Изготовление серии двигательных установок первой, второй и третьей ступени - 45 млн руб.
- Конструкция ракеты-носителя - 25 млн руб.
Итого - 250 млн руб.
4. Разработка космического носителя «Таймыр-5» и первый пуск стендово-летной ракеты с полезной нагрузкой до 100 кг
- Разработка ЖРД на ~4 тс тяги - 40 млн руб.
- Разработка ракеты «Таймыр-5» с ПН 100 кг - 20 млн руб.
- Изготовление и пуск ракеты «Таймыр-5» с ПН до 100 кг - 60 млн руб.
Итого - 120 млн руб.
Предполагаемая схема получения прибыли
Первый и второй год космических запусков
- Количество коммерческих пусков c ПН 13 кг - 8 шт.
- Цена одного коммерческого пуска - 0,6 млн $
- Коммерческая стоимость кг на орбите - $60 тыс.
- Прибыль от одного коммерческого пуска - $100 тыс.
Третий и последующий года космических запусков
- Количество коммерческих пусков в год с ПН 100 кг и выше - 4 шт.
- Цена одного коммерческого пуска - не менее $4 млн
- Коммерческая стоимость кг на орбите - $40 тыс.
- Прибыль от одного коммерческого пуска - не менее $2,7 млн
Таблица 3. Окупаемость проекта (затраты и прибыль в млн $ по кварталам)
Год | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Пуск № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
Затраты, $ | 5 | 5 | 5 | 6,25 | 6,25 | 6,25 | 6,25 | 7,81 | 8,51 | 8,51 | 8,51 | 10,64 | 10,64 | 10,64 | 10,64 | 13,3 | 13,3 | 13,3 | 13,3 | 16,63 |
Прибыль, $ | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 3,5 | 6,2 | 8,9 | 11,6 | 14,3 | 17 | 19,7 | 22,4 | 25,1 | 27,8 | 30,5 | 33,2 |
Примечание: ставка дисконтирования = 25%
График 3.
Таким образом, по истечении 2,5 лет и 11-ти запусков проект становится рентабельным и начинает приносить прибыль.
История проекта и текущее состояние
Компания «Лин Индастриал» приступила к разработке легкой ракеты «Адлер» в начале 2014 года. Весной того же года после встреч с потенциальными инвесторами и экспертами, которые признали проект слишком дорогим для маленького стартапа, и с российскими разработчиками нано- и микроспутников, которые выразили потребность в российском Nano Launch Vehicle, началась разработка сверхлегкого «Таймыра», которая в общих чертах была закончена осенью. Зимой этим проектом заинтересовались венчурные инвесторы, которые предоставили финансирование для дальнейших разработок. В апреле 2015 года проект одобрили эксперты космического кластера «Сколково».
Совместно с 202-й кафедрой МАИ идет разработка и подготовка к испытаниям прототипа жидкостного ракетного двигателя. Изготавливается двигатель в инжиниринговом центра «АртМех». Создана первая версия аванпроекта космического носителя, идет доработка. Заключены договоры о сотрудничестве с российскими производителями спутников «Спутникс» и Quazar Space - эти компании выразили заинтересованность в том, чтобы их аппараты полетели на «Таймыре».
В 2015 году компания успешно осуществила несколько полетов испытательных ракет для проверки работоспособности прототипа системы управления «Таймыра».
В августе 2015-го проект был представлен на авиасалоне МАКС.
Первые стендовые испытания двигателя запланированы на 2016 год.
Первый космический пуск планируется на I квартал 2020 года («Таймыр-1А»).
Отделение головного обтекателя от РН «Таймыр-1А»