Особенности строительства космодромов в России и за рубежом

Вспышка над Тывой: очевидцы выкладывают в Сеть видео падения "Прогресса"

Строительство космодрома – невероятно сложный, наукоемкий и высокотехнологический процесс, требующий привлечения множества проектных организаций, участия сотен производственных предприятий и согласованной работы десятков тысяч специалистов.

Космодро́м (от «космос» и др.-греч. δρόμος «место для бега») — территория, на которой размещается комплекс сооружений, предназначенный для запуска космических аппаратов в космос. Название дано по аналогии с аэродромом для самолётов.+

Большинство из нас считает, что космодром – это всего лишь стартовый стол, то есть огромный железобетонный массив в чистом поле, на котором закреплена и с которого взлетает ракета.+

В реальности же – это сложный комплекс инженерных сооружений с необходимой инфраструктурой и соответствующей радиоэлектронной телеметрической «начинкой». +

Так, например, современный космодром как минимум будет включать в себя:

1. Стартовый комплекс, который состоит из стартовые площадок с пусковыми установками (ПУ) для ракетоносителей легкого, среднего и тяжелого классов;
2. Технический комплекс, имеющего в своем составе монтажно-испытательные корпуса (МИК) для испытаний и подготовки к запуску космических кораблей;
3. Объекты для предполетной и предстартовой подготовки космонавтов.
4. Комплекс средств измерений, сбора и обработки информации (КСИСО), в состав которого входит командно-измерительный и мобильный измерительные пункты.

К современным ракетоносителям предъявляются повышенные требования в части экологичности запусков – все более привлекательными становится кислород-водородное топливо, следовательно, в комплекс космодрома войдут водородный и кислородно-азотный заводы. +

Для обеспечения работы космодрома необходимо построить железные и автомобильные дороги, аэродромы и аэровокзалы, речные причал и морские порты.+

Все это требует многочисленного персонала, для которого нужен город средних размеров со всеми инженерными, социальными, культурными, торговыми объектами.+

Учитывая «начинку» космодрома, можно сказать, что над его строительством работает промышленность всей страны. И цена проекта оказывается весьма велика – Счетная Палата оценила затраты на первый этап строительства космодрома Восточный в 161 миллиард рублей. +

В проекте федеральной целевой программы (ФЦП) «Развитие российских космодромов на период 2016–2025 годов» предусматривается вложить в развитие трех российских космодромов в ближайшее десятилетие порядка 750 млрд рублей. Значительная часть этих средств (более 500 млрд рублей) предназначена для нового российского космодрома «Восточный».+

Кратко о космодромах нашей планеты

«Космодром – дорогое удовольствие» – утверждают и наши соседи – китайцы. Они вложили в строительство своего 4-ого космодрома Венчен не много не мало 12 млрд. долларов или сами подсчитайте во, что это выйдет в рублях.+

Далеко не каждой стране по плечу «русский космический размах» и китайская «разумная космическая политика», ибо даже эксплуатация космодрома не всем оказывается по карману. +

Так, Великобритания даже совместно с Австралией не смогла позволить себе такую роскошь и законсервировала свой космодром в Вимере, Италия закрыла свой космодром «Сан-Марко», Франция – «Хаммагир», а знаменитый французский космодром в Куру теперь используется с привлечением усилий всего Евросоюза. Закрылся иранский космодром «Семнан» (вместе со всей иранской космической программой). Сегодня «всемирный космический клуб» включает в себя 10 держав, имеющих собственные космодромы. Остальным космос открыт только за валюту.+

Всего на начало 2016 года в мире насчитывалось 16 космодромов: наиболее популярный и наиболее используемый – Байконур в Казахстане; четыре в Китае (Венчен, Сичан, Тайюань, Цзюцюань); три в России (Восточный, Капустин Яр и Плесецк); три в США (Космический центр Кеннеди и мыс Канаверал, что практически одно и тоже и плюс база Вандерберг); Северная Корея (Теже); Южная Корея (Наро); Индия (Шрихарикота); Франция (Куру во французской Гвиане); Япония (Танегасима).+

Все они имеют схожую структуру и различаются лишь деталями конструкции стартовых комплексов. На размещение космодромов в конкретных точках земной поверхности влияют несколько факторов.+

Одним из самых важных является баллистика полета. Дело в том, что с минимальными энергетическими затратами космический аппарат (КА) выводится на орбиту, наклонение которой соответствует географической широте космодрома. Наиболее критична широта космодрома при выведении на геостационарные орбиты, лежащие в плоскости экватора.+

На них размещают спутники связи и ретрансляторы телепередач, то есть прежде всего коммерческие КА. Космодром для запуска геостационарных спутников должен располагаться в более низких широтах. +

В этом отношении лучшие места занимают новый европейский космодром Куру, расположенный на широте около 5 град. и бразильский космодром Алькантара с широтой всего 2,2 град.+

Как видим, число экваториальных государств, способных запускать ракеты в космос невелико, и посему появились проекты космодромов морского базирования, в основном интернациональные – Тихий океан (стартовая платформа «Одиссей» и плавучий космодром Sea Launch, который может вести запуски прямо с экватора.+

При старте с экватора ракета носитель (РН) сразу получает дополнительную скорость 465 м/с. в направлении на восток, обусловленную вращением Земли. (Для Плесецка величина этой дополнительной скорости равна 211м/с, для Байконура – 315). Поэтому, кстати, траектории запуска РН обычно прокладываются в восточном направлении.+

Исключение составляет Израиль — с востока расположены недружественные ему страны, и он вынужден производить запуски в обратном направлении, преодолевая вращение Земли.+

Другим фактором является расположение «полей падения» – районов падения отработанный ступеней и других частей ракет. Меньше всего проблем возникает в том случае, когда они располагаются в акватории океана. Именно поэтому подавляющее большинство космодромов мира расположено на побережье.+

В частности, на восточном побережье США на мысе Канаверал в 1958г. был построен космодром (в 1963г. он получил название — Космический центр им. Джона Кеннеди). Мыс Канаверал имеет широту 28,5град. – это почти самая южная точка континентальной части США, что давало американским ракетчикам определенное преимущество перед советскими.+

Одна из серьезных проблем, связанных с космодромами, — их неблагоприятное влияние на окружающую среду. В первую очередь это обусловлено применением в качестве компонентов топлива ядовитых и агрессивных веществ. Азотная кислота, азотный тетраксид (четырехокись азота) и гептил (несимметричный диметилгидразин), способны нанести значительный ущерб растительности и здоровью человека и животных. +

Наряду с катастрофами компоненты топлива попадают в окружающую среду и в процессе повседневной деятельности космодрома- это утечки компонентов топлива при хранении, заправке ракеты. При падении «нижних» ступеней РН оставшиеся излишки топлива ( а они всегда булут поскольку недозаправка может привести к потере дорогого спутника) попадают в окружающую среду. +

Например, отработанная вторая ступень РН «Протон» содержит 600-900 кг. гептила и 1000-1500 кг азотного тетраксида. +

Как правило, вторые ступени ракет, запускаемых с космодрома Байконур, попадают в так называемый район падения № 326. Он имеет форму эллипса площадью более 5000 кв. км. из которых больше половины приходятся на территорию Алтайского государственного природного заповедника, который с 1998 г. включен в программу ЮНЕСКО «Всемирное наследие», и по закону его территория должна быть свободна от хозяйственной деятельности. Между тем за время эксплуатации «Протонов» на алтайскую землю упало около 180 ступеней. +

Большая часть вторых ступеней падают в Томской и Новосибирской областях. Существуют и другие районы падения, например в Якутии.+

Первые ступени запущенных с Байконура ракет падают на территории Казахстана и Туркмении.+

В советское время практически единственным фактором для выбора трассы запуска было построение оптимальной траектории полета ракет. В результате по стране разбросаны десятки районов падения, занимая в общей сложности 4,8 млн.га. на которых нельзя жить и работать.+

От космодромов следует отличать ракетные полигоны: Ясный и Свободный в России; Кадьяк и Полапс в США; Семнан (Иран); Пальмахим (Израиль).+

Беглый взгляд в историю российских космодромов

В СССР было три космодрома – Байконур в Казахстане, Плесецк на Севере, и Капустин Яр в низовьях Волги. И два ракетных полигона: Ясный (13 дивизия РСВН) в Оренбургской области и Свободный (27 дивизия РСВН) в Амурской области.+

С точки зрения близости промышленных районов, наличия транспортной инфраструктуры лучше всего был полигон Капустин Яр.+

Капустин Яр строился как полигон для испытания ракетной техники и с 1947 по 1957 г. был единственным местом испытаний баллистических ракет.+

Еще во время первой серии пусков в октябре-ноябре 1947г. Капустин Яр начинает использоваться для пуска геофизических ракет к которым в дальнейшем прибавились метеорологические.+

В июне 1951г. состоялась первая серия пусков ракет с собаками на борту. 16 марта 1962 г. когда был осуществлен запуск спутника «Космос-1» Капустин Яр из полигона превратился в космодром.+

14 октября 1969г. космодром стал уже международным – состоялся запуск спутника «Интеркосмос-1», затем ушли в полёт индийские ИСЗ «Ариабхата» и «Бхаскара», французский «Снег-3».+

В 1972 г. по проекту КБ транспортного машиностроения (КБТМ) был создан наземный стационарный стартовый комплекс 11П865М. Первый пуск состоялся 26 января 1973г. На настоящее время с этого комплекса произведено 365 пусков РН семейства «Космос».+

В 1988г. потребность в запусках таких спутников резко сократилась и космические пуски из Капустина Яра были прекращены.+

Возрождение космодрома началось лишь в 1998 г. когда был произведен коммерческий запуск РН 11К65М которая вывела на орбиту французский спутник, а 28 апреля 1999г. был осуществлен запуск спутников «ABRIXAS» и «Megsat-0». +

В настоящее время Капустин Яр имеет статус Государственного центрального межвидового полигона Минобороны РФ №4. За время существования испытательного полигона Капустин Яр отсюда было произведено более тысячи пусков. +

Второй российский космодром и первый по значимости Плесецк – начинал свою историю в 1957 г. как позиционный район боевого дежурства советских межконтинентальных ракет Р-7 и Р-7А. Главным требованием при выборе места его расположения была близость к США. +

С расположенных в глубине континента космодромов Капустин Яр и Байконур невозможно было проводить запуски спутников на все стратегически важные орбитальные направления.+

Поэтому в начале 1962г. было принято решение о создании нового научно-исследовательского полигона, предназначенного для испытаний и штатной эксплуатации космических комплексов и испытаний новых твердотопливных МБР.+

После ряда проб и ошибок было принято решение о размещении испытательной базы ракетно-космического полигона на боевом объекте «Ангара» в районе Плесецка.+

Плесецк находится на широте 63 град. и минимальное наклонение орбит прямого выведения больше чем на Байконуре. Тем не менее из Плесецка возможно было осуществление всех без исключения космических программ Байконура тех лет. А на запуск спутников на полярные и околополярные орбиты широта расположения космодрома влияния вообще не оказывает.+

Кроме того объект «Ангара» к тому времени имел уже развитую инфраструктуру, а расположение Плесецка в относительной близости от Москвы обеспечивало надежную связь вновь создаваемого космодрома с научными и производственными центрами страны.+

Поля падения отработавших ступеней ракетных носителей (РН) располагались в необжитых районах Крайнего Севера, Сибири и в акватории морей Северного ледовитого океана.+

По своим климатическим характеристикам Плесецк более предпочтителен для осуществления полетов человека в космос, чем Байконур.+

Таким образом, Плесецкий район, где расположился объект «Ангара», по всем параметрам удовлетворял требованиям к месту запусков космических объектов. +

Совет Министров СССР своим Постановлением от 16 сентября 1963г. утвердил такое размещение и объединил вновь создаваемый космический полигон и боевое соединение в 53-й Научно-исследовательский испытательный полигон МО СССР в составе трех испытательных управлений:+

• боевого (№1);
• по испытанию космических аппаратов и ракет-носителей (№2)
• измерительного (№3).

Перед 1991 годом космодром состоял из девяти пусковых установок:+

• стартовые комплексы РН семейства Р-7 (площадки 41, 16, 43 с ПУ № 3 и 4),
• стартовые комплексы РН серии «Космос» (площадки 132 с ПУ № 1 и2, 133),
• стартовые комплексы РН серии «Циклон» (площадки 32 с ПУ № 1 и 2).

11 ноября 1994г. Президентом Российской Федерации Ельциным был подписан Указ о создании 1-го Государственного испытательного космодрома МО РФ (космодром Плесецк) в составе Военно-космических сил. Этот указ официально присвоил Плесецку статус космодрома.+

Первым шагом снижения нашей зависимости от аренды Байконура стала разработка новых российских ракет-носителей «Ангара» на экологически более чистом кислородно-керосиновом топливе. Ракета «Ангара» имея немного большую грузоподъемность, чем у «Протона», при запусках из Плесецка должна была заменить его запуски с Байконура.+

Но чтобы вывести с Плесецка на орбиту такую же нагрузку, как при запуске с Байконура, нужно использовать более мощную ракету. Это плата за расположение Плесецка по сравнению с Байконуром. Но и это не главная проблема. +

Главная проблема Плесецка это доступ на геостационарную орбиту. С Плесецка, например, невозможно запустить беспилотный грузовой космический корабль «Прогресс» к Международной космической станции. +

Наземная инфраструктура есть, ракета с кораблем тоже есть, но она до цели не долетит, широта точки старта не позволяет. С Плесецка запускаются полезные нагрузки только на орбиты с диапазоном наклонения к экватору 72-93°, а орбита МКС имеет наклонение 51,63°.+

Однако несмотря ни на что, абсолютное мировое лидерство по числу космических запусков принадлежит космодрому Плесецк. +

Страсти по Байконуру

В начале 50-х годов разработка ракеты Р-7 с дальностью полета более 8000 км потребовала вместо тесноватого Капустина Яра новый ракетный полигон. Им впоследствии стал всемирно известный Байконур. И тема столь обширная, что требует отдельной новеллы. +

Будущий космодром пришлось строить с нуля. Плюсом Байконура являлась только его относительная близость к экватору. При запуске космических аппаратов на околоземную орбиту в восточном направлении можно получить прирост скорости ракеты-носителя (за счет тангенциальной скорости точки пуска из-за суточного вращения Земли) в 316 м/с. Для сравнения: этот показатель для экватора 465 м/с.+

Байконур известен как наш первый и главный космодром, с которого был запущен первый спутник, первый космонавт Юрий Гагарин и все последующие наши космонавты. Но одновременно Байконур или НИИП-5 являлся крупнейшим ракетным полигоном СССР и крупной базой Ракетных войск стратегического назначения (РВСН) +

Всего на Байконуре на момент распада СССР имелось 15 пусковых установок для запусков 9 типов ракет-носителей, 4 пусковые установки для испытаний межконтинентальных баллистических ракет, два аэродрома, включая посадочный комплекс «Бурана» и огромная наземная инфраструктура, обеспечивающая функционирование всего полигона, том числе: монтажно-испытательные корпуса, средства измерительного комплекса, испытательные стенды, кислородно-азотный завод, средства связи, теплоэлектроцентраль, коммуникации всех видов и пр.+

В комплекс космодрома входила железнодорожная станция Тюратам и город Ленинск.+

Суммарная стоимость Байконура в начале 1990-х годов оценивалась в $50 млрд. +

С распадом СССР главный космодром страны оказался за рубежом и на правах аренды. Но даже регулярная выплата аренды не гарантировала России беспрепятственный выход в космос – каждый запуск мы должны были согласовывать с другой страной – Казахстаном.+

При этом необходимо учитывать затраты на сохранение физически и морально стареющей инфраструктуры Байконура (как никак первому космодрому на Земле исполнилось 60 лет), в том числе затраты на ремонт и модернизацию комплекса «Протон» (Протон-М), разработку требуемых РБ, а также ограничения по реализуемому числу пусков ракетных носителей (РН).+

А в случае с «Протоном», использующим высокотоксичные топлива, это согласование носило не уведомительный, а разрешительный характер. Казахстан обладает правом вето на пуски «Протонов».+

После распада СССР и особенно после проблем с согласованием Казахстаном запусков наших «Протонов» с Байконура необходимость в новом российском космодроме стала очевидной.+

Для чего России нужен свой, ни от кого и не отчего независимый космодром?

Что греха таить, два наших космодрома – Капустин Яр и Плесецк изначально не были оптимальны с точки зрения запуска космических аппаратов (КА).+

Плюс к этому переход под юрисдикцию бывших республик СССР объектов космической инфраструктуры поставил перед Россией ряд проблем:+

• обеспечение независимости в осуществлении космической деятельности, и в первую очередь в военной области;
• рациональное распределение ресурсов и средств между существующими объектами космической инфраструктуры на поддержание их в эксплуатационном режиме;
• перераспределение прав собственности на объекты космической инфраструктуры;
• определение рациональных путей развития космодромов;
• создание в перспективе российской инфраструктуры космодромов, обеспечивающей решение национальных космических задач России в наиболее полном объеме.

Перевод запусков космических аппаратов (КА) научного, народнохозяйственного и коммерческого назначения с космодрома Байконур на российские космодромы должен был определяться и определялся в первую очередь экономической целесообразностью.+

Помимо выручки от коммерческих стартов, космодромы важны как элемент сохранения и развития высоких технологий. +

Общеизвестно, что именно высокие технологии обеспечивают развитие экономики в современном мире. Столь же общеизвестно, что именно в этой сфере Россия в последние четверть века постепенно отстает от Запада.+

Космическая отрасль российской экономики, позволяют в неблагоприятных экономических условиях сохранять и развивать высокие технологии. В случае с космодромами – технологии строительства сложных объектов. +

Потом, при благоприятных обстоятельствах, наработанный в «космической области» опыт можно будет распространить на широкие области экономики. Как это уже и делается: те же предприятия, которые участвуют в российских космических программах, осуществляют поставки высокотехнологического оборудования для самых разных нужд.+

В социально-экономическом аспекте космодром создает огромное количество рабочих мест и, как любое высокотехнологическое предприятие, способен стать «локомотивом» региона, в котором расположен. +

Но главное, что дают космодромы России – это надежду. Надежду на то, что космос был, есть и останется нашим. Вот почему сразу после истечения срока действия «Федеральной целевой программы развития космодромов на период 2006-2015 годов» была принята новая программа с аналогичным названием и назначением, на этот раз – на 2016-2025 годы. +

В программе заложены сотни миллиардов рублей, которые пойдут как на космодром «Восточный», так и на развитие космодрома «Плесецк», и на аренду «Байконура» (и поддержание его инфраструктуры).+

Скандальный космодром Восточный

Успешный, хоть и со второй попытки, запуск ракеты «Союз» 28 апреля 2016 года, добавил в статистику России третий действующий космодром – «Восточный». Ракета-носитель «Союз-2.1А» c блоком выведения «Волга» вывела на орбиту три космических аппарата «Михайло Ломоносов», «АИСТ № 2Д» и наноспутник SamSat-218.+

Для местоположения нового космодрома Восточный был выбран бывший позиционный центр 27-й Краснознаменной дальневосточной дивизии РВСН, построенный в 1964-1970 годах для боевого дежурства МБР РС-10. 1 марта 1996 г. указом Президента России здесь был образован 2-й Государственный испытательный космодром Министерства обороны «Свободный».+

Широта космодрома Свободный, размещенного рядом с поселком Углегорск Свободненского района Амурской области, составляла 51°42’ северной широты — это было гораздо удачнее Плесецка, но все-таки хуже Байконура. +

Первый запуск со Свободного был произведен 4 марта 1997 г., последний (пятый) – 25 апреля 2006 г. Серьезных работ по созданию инфраструктуры космодрома Свободный не велось, он не имел районов падения отработанных ракетных ступеней, и в июне 2005 г. на заседании Совета Безопасности РФ его было решено ликвидировать. +

В соответствии с указом президента РФ Владимира Путина от 6 ноября 2007 года и распоряжением правительства РФ от 14 января 2009 года. на базе расформированного космодрома было начато строительство принципиально нового объекта – «космодром Восточный».+

Восточный предназначен для обеспечения подготовки и запуска космических аппаратов научного, социально-экономического и коммерческого назначения, транспортных грузовых кораблей и модулей орбитальных станций (платформ), выполнения программ пилотируемых космических полетов и перспективных космических программ по изучению и освоению небесных тел, а также осуществления международного сотрудничества в данной сфере. +

Ввод объектов космодрома Восточный в эксплуатацию был разделен на три этапа. +

На первом этапе (2012-2015) планировалось создание космического ракетного комплекса «Союз-2», объектов социальной, инженерной и транспортной инфраструктуры, в том числе жилого города (до 12 тысяч человек). +

Второй этап (2016-2020) предусматривает создание объектов наземной инфраструктуры космического ракетного комплекса тяжелого класса типа «Ангара» для выведения космических аппаратов на высокоэнергетические орбиты и пилотируемых кораблей нового поколения, а также расширение жилищного комплекса (до 20 тысяч человек) и создание аэропортового комплекса. +

На третьем этапе (2021-2030 годы и далее) запланировано создание объектов наземной инфраструктуры второй очереди для запуска ракеты-носителя сверхтяжелого класса, в том числе для лунных экспедиций, а также расширение жилищного комплекса (до 30 тысяч человек).+

Распоряжением президента РФ от 1 сентября 2009 года единственным исполнителем подрядных работ по созданию космодрома Восточный было определено Федеральное агентство специального строительства (Спецстрой России). +

В сентябре 2011 года были начаты подготовительные строительные работы, а в середине 2012 года — полномасштабное строительство инфраструктуры и технологических объектов космодрома. Учитывая масштабность проекта, в начале строительство Восточного шло параллельно с выпуском проектной документации по нему.+

На космодроме закладывались такие проектные решения, которые позволят зданиям и сооружениям, объектам инженерной инфраструктуры, автомобильным и железным дорогам служить долгое время с учетом высоких нагрузок на эксплуатацию и в сложных климатических условиях. +

Строительство объекта сопровождалось массой скандалов, уголовных дел, снятий с должности руководителей.+

Рабочие космодрома неоднократно жаловались на невыплату зарплаты и объявляли голодовки. Фотографии со строительной площадки демонстрировали крайне медленное продвижение строительства, несмотря на регулярные отчеты Спецстроя о завершении тех или иных работ. В результате со Спецстроя был снят статус единственного исполнителя работ. +

Но планы и перспективы, проблемы и скандалы строительства космодрома Восточный – это отдельная тема для повествования.+

Мало у кого в мире имеется опыт строительства космодромов. Это всегда амбициозные и действительно штучные объекты. Россия имеет данный опыт и поэтому продолжает оставаться великой космической державой. Поэтому с «нуля» возводится космодром Восточный, а в Плесецке строятся новые объекты для запуска ракет. +

Развитие отечественной инфраструктуры космодромов позволит:

• вне зависимости от отношений со странами ближнего зарубежья обеспечить гарантированное решение задач по развертыванию и поддержанию орбитальных группировок космических комплексов и систем военного, научного и народнохозяйственного назначения на боевом и оптимальном уровне.
• обеспечить перевод запусков космических аппаратов (КА) военного назначения на российскую полигонную базу;
• сохранить накопленный отечественный научно-производственный потенциал космической отрасли при проведении модернизации существующих и создании перспективных универсальных наземных комплексов и многоразовых космических систем;
• повысить энергетические возможности ракетных носителей (РН) и расширить диапазон достижимых орбит по высоте и наклонению;
• оптимизировать номенклатуру эксплуатируемых космических ракетных кораблей ( КРК ) ;
• предельно сократить площади отчуждаемых земель под строительство и районы падения ракет космического назначения (РКН);
• сохранить и развивать технологии строительства космодромов – технологии возведения сложных объектов и уникальные технологические процессы строительно-монтажных работ.

Вот о последнем и необходимо более подробно поговорить в следующих публикациях.+

Борис Скупов