Ракетно-космическая промышленность - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Ракетно-космическая промышленность

Буфалова М.А. 1
1Университет Дубна
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В период научно-технической революции стала активно развиваться авиационная и ракетно-космическая промышленность, которая явилась отдельной отраслевой структурой машиностроения.

Данный вид производства выступает обособленным структурным подразделением, который производит конструирование, выпуск самолетов, ракет, космических кораблей и другой техники. Кроме того, отрасль занимается проведением испытательных работ указанных летательных аппаратов.

Как правило, собственником авиационных и ракетно-космических предприятий выступает государство, в отдельных случаях – частное лицо. Государственное производство такой промышленности играет важную роль для любой страны, так как повышает ее потенциал и престиж. Это происходит в силу обеспечения имеющихся потребностей внутри государства и реализации продукции за его пределы. Кроме того, данное производство дает возможность предоставления занятости граждан, а также удовлетворяет запросы других отраслей промышленности, нуждающихся в использовании некоторых категорий такой продукции.

Что такое ракетно-космическая промышленность

Ракетно-космическая промышленность представляет собой совокупность предприятий, научно-исследовательских учреждений и проектно-конструкторских организаций по разработке, производству, ремонту и модернизации боевых ракетных комплексов и ракетных комплексов космического назначения, наземного оборудования космических систем и образцов космической техники гражданского и военного назначения [1].

Ракетно-космическая промышленность в Российской Федерации

Ракетно-космическая отрасль играет ведущую роль в обеспечении военно-экономической безопасности, оказывая существенное влияние на уровень военного, экономического, научного потенциалов России. На заседании президиума Государственного совета 29 марта 2007 года Президент Российской Федерации во вступительной речи подчеркнул тот факт, что «ракетно-космическая отрасль, в целом, сохранила свой производственный потенциал и имеет неплохой научный задел на будущее. И именно сейчас у России есть возможность реально перейти от мер использования и поддержания прежнего, еще советского космического потенциала к осуществлению новых, действительно амбиционных проектов в космосе»[3].

Российские предприятия в области многих космических разработок и по производству и запуску космических аппаратов, например, заслуженно считаются мировыми лидерами в своей области с момента начала освоения космоса. Так, с 1957 по 1996 гг. в Советском Союзе и России было произведено почти 2700 запусков космических аппаратов, и большинство из них закончились успешным выводом аппарата на околоземную орбиту. Кроме того, себестоимость эксплуатации российских ракет и спутников в подавляющем большинстве случаев намного ниже их зарубежных аналогов[3].

Статистические данные

Согласно статистическим данным, на начало 2017 г. в ракетно-космической отрасли задействованы 112 предприятий, в том числе 66 научных и конструкторских организаций, 31 промышленное предприятие. Всего в отрасли занято более 250 тысяч человек[4].

Деление ракетно-космической промышленности

Условно ракетно-космическую промышленность можно разделить на космический сектор, выпускающий космическую продукцию, и ракетный сектор, производящий боевые ракетные комплексы[9].

Задачи ракетно-космической промышленности

Отрасль аккумулирует самые передовые достижения науки и техники, стимулирует создание высоких технологий, которые являются базой для производства продукции, конкурентоспособной на мировом рынке. Ракетно-космическая промышленность является инструментом решения многих насущных задач:

Формирование единого информационного поля России

Развитие телекоммуникаций и систем навигаций

Обеспечение эффективной разведки и рационального использования природных ресурсов

Повышение качества прогнозирования стихийных бедствий[10].

Осуществление деятельности ракетно-космической промышленности

Деятельность предприятий ракетно-космической промышленности осуществляется по следующим основным направлениям:

Разработка и выпуск вооружения и военной техники (ВВТ) для российский Вооруженных Сил, других войск и формирований

Осуществление услуг и выпуск ВВТ для иностранных государств в рамках военно-технического сотрудничества

Разработка и выпуск продукции гражданского назначения для народного хозяйства и поставок на экспорт с использованием конкурентоспособных технологий

Разработка и освоение новых перспективных технологий военного и двойного назначения [3].

Основные особенности ракетно-космической промышленности

К основным особенностям данной отрасли можно отнести:

Высокий удельный вес в общем объеме работ научно-технической продукции (до 90%), основная часть которой представляет собой результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР)

Уникальность и узкая специализация ведущих научно-исследовательских институтов (НИИ), конструкторских бюро (КБ), опытных и серийных производств, экспериментальных и эксплуатирующих комплексов отрасли

Ограниченные объемы производства разрабатываемых изделий ( единичные образцы) и необходимость внесения существенных изменений в их конструкцию, что сокращает жизненный цикл изготавливаемой продукции

Высокотехнологичность (по структуре, составу элементов и решаемых задач, параметрам создаваемых и используемых технических средств) значительной части проектов и программ и связанный с этим высокий уровень технологического и технического риска при их реализации

Длительные циклы разработки новых технических средств, выполнения крупных программ, изготовления опытных образцов и серийных изделий [4].

Место ракетно-космической промышленности в оборонно-промышленном комплексе

Несмотря на то, что ракетно-космическая промышленность по количеству предприятий сравнима с другими отраслями оборонной промышленности, она занимает в российском оборонно-промышленном комплексе особое место. На административном уровне оно определяется наличием самостоятельного органа управления – Федерального космического агентства Российской Федерации, образованного в соответствии с Указом Президента Российской Федерации от 25 мая 1999г [5]. №651 в результате преобразования российского космического агентства. Это агентство является уполномоченным федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по обеспечению реализации государственной политики и нормативно-правовому регулированию, оказанию государственных услуг и управление государственным имуществом в сфере космической деятельности, международного сотрудничества при реализации совместных проектов и программ в области космической деятельности, проведения организациями ракетно-космической промышленности работ по созданию ракетно-космической техники военного назначения, боевой ракетной техники стратегического назначения, а также функций по общей координации работ, проводимых на космодроме Байконур. Руководство деятельностью Федерального космического агентства осуществляет Правительство РФ[5].

На финансовом уровне место ракетно-космической промышленности определяется наличием в федеральном бюджете трех основных программ, финансируемых из средств федерального бюджета:
1) Государственной программы развития вооружений на 2007-2015 годы

2) Федеральной космической программы

3) Федеральной целевой программы «Глобальная навигационная система (2002-2011)»[1].

2.6.1. Государственная программа развития вооружений на 2007-2015г.

Программа закупок и разработки боевой техники для армии Российской Федерации. Программа принята Военно-промышленной комиссией с объемом финансирования 5 трлн руб. В ней предусмотрено, что 63% средств будет направлено на оснащение Вооруженных Сил Российской Федерации новыми образцами ВВТ, 20% - на поддержание существующих образцов в исправности и около 20% - на научные исследования и разработки. По Министерству обороны РФ – основному заказчику ракетно-космической техники- на закупки и ремонт ВВТ было израсходовано 302,7 млрд руб [6].

2.6.2. Федеральная космическая программа

Россия является документом долгосрочного планирования, определяющим пути достижения главных целей и решения задач космической деятельности Российской Федерации, заказчиков и головных исполнителей, сроки выполнения и объемы потребного финансирования работ по созданию и производству космической техники ( в том числе и на государственно-коммерческой основе). Правительством Российской Федерации на реализацию ФКП выделено 305 млрд руб. средств федерального бюджета. Указанная программа устанавливает основные направления развития отрасли и предусматривает:

Завершение строительства российского сегмента Международной космической станции и ее эксплуатацию

Создание многоразового пилотируемого корабля «Клипер»

Развитие космической науки

Создание пяти новых спутников фиксированной и подвижной связи для Президента РФ и осуществления телерадиовещания

Запуск двух новых высокоорбитальных гидрометеорологических спутников и трех низкоорбитальных

Запуск 8 спутников в интересах МЧС России

Создание в интересах Министерства обороны России нового семейства ракет-носителей «Ангара»[5].

2.6.3. Федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система»

В рамках этой программы планируется развернуть и поддерживать группировку на базе новых спутников с увеличенным сроком активного существования. Предполагается оснастить навигационной системой ГЛОНАСС 50 портов, не менее 100 аэропортов и ряд других объектов[8]. При совместной работе навигационной системы ГЛОНАСС и международной системы поиска и спасения КОСПАС-САРСАТ предполагается обеспечить повышение точности определения координат и оперативности при глобальном обнаружении терпящих бедствие[2].

Проблемы ракетно-космической промышленности

Анализ современного состояния ракетно-космической промышленности позволяет выделить основные проблемы развития отрасли.

Несоответствие производственной базы современным требованиям разработки и производства высокотехнологичной продукции

Снижение качества продукции ракетно-космической промышленности, поставляемой на мировой рынок космической продукции и услуг

Низкий уровень эффективности производства

Интенсивный отток из отрасли квалифицированных научно-технических, инженерных и рабочих кадров[4].

Сотрудничество с другими странами

В настоящее время Федеральным космическим агентством заключены межправительственные соглашения о сотрудничестве в космической деятельности с более чем 19 странами, в том числе с США, Японией, Индией, Бразилией, Швецией, Аргентиной и странами, входящими в Европейское космическое агентство (ЕКА)[1]. Подписаны также соглашения с космическими агентствами и ЕКА. Федеральное космическое агентство принимает активное участие в работе Комитета ООН по использованию космического пространства, Международного координационного комитета по проблеме техногенного засорения космического пространства, Форума космических агентств, Комитета по спутникам наблюдения Земли, Международной астронавтической организации и других организаций[6].

Конкурентоспособность РФ в ракетно-космической промышленности

Одно из наиболее конкурентоспособных направлений деятельности России на мировом космическом рынке – коммерческое использование средств выведения КА. Основную часть коммерческих запусков с использованием российских РН осуществляют совместные предприятия с участием иностранных партнеров. Привлекательность ракетно-космической отрасли для внешних инвесторов связана и с улучшением общего экономического климата и положительными тенденциями развития российской экономики, а также мировой конъюктуры[2]. «Один рубль в космической отрасли дает нам 29 рублей в других отраслях», - утверждает глава Федерального космического агентства. Устойчивая тенденция такова, что растет число стран, участвующих в освоении космического пространства, более 30 стран имеют национальные космические программы, их расходы на космические цели стабильно увеличиваются [10].

Наряду с увеличением государств, в той или иной степени приобщившихся к работам в космической сфере, наблюдается рост потребителей космической продукции и услуг. Средний ежегодный прирост прибыли в этом секторе составляет около 30% [7]. Таким образом, для получения наиболее выгодных контрактов Федеральному космическому агентству необходима постоянная деятельность по выявлению потенциальных заказчиков, установлению с ними контактов на взаимовыгодной основе, открытие новых рынков потребителей космической продукции и услуг.

Влияние ракетно-космической промышленности на окружающую среду

В процессе эксплуатации изделий ракетно-космической техники определенному воздействию подвергаются земная поверхность, поверхностные и грунтовые воды, растительность, живые организмы, атмосфера, включая озоновый слой, и околоземное космическое пространство[11].

При осуществлении ракетно-космической деятельности (РКД) на окружающую природную среду (ОПС) оказывается неспецифическое и специфическое воздействие. Неспецифическое связано с эксплуатацией производственных объектов наземной инфраструктуры космодромов.  Эксплуатация таких объектов сопровождается выбросами в окружающую природную среду оксидов азота и углерода, сероводорода, аэрозолей серной и азотной кислот, аммиака, этилена, йодистых соединений, незначительного количества пентаоксида ванадия, синильной кислоты, фторидов, оксидов хрома, марганца и его соединений, акролеина, взвешенных веществ, оксидов олова и других металлов[11].

Специфическое воздействие РКД сопряжено с подготовкой ракет космического назначения (РКН) к пуску, пуском и полетом их, отстыковкой и приземлением отработавших ступеней ракет. Воздействие на окружающую природную среду проявляется химическим загрязнением в результате проливов и выбросов компонентов ракетного топлива (КРТ), продуктов их сгорания и трансформации; механическим загрязнением фрагментами отделившихся частей ракет носителей районов падения; акустическим и электромагнитным излучениями[11].

Основными факторами негативного воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду являются:

засорение территорий отведенных районов падения металлоконструкциями отработавших ступеней РН;

механическое повреждение элементов ландшафта при падении отработавших ступеней РН и их эвакуации из районов падения;

воздействие на атмосферный воздух и озоновый слой в результате сгорания топлива при полете РН;

засорение околоземного космического пространства продуктами космической деятельности (космическим мусором), в том числе отработавшими верхними ступенями РН, разгонными блоками, космическими аппаратами и их конструкционными элементами[11].

При пуске РН и работе объектов теплоэлектроснабжения выделяется большое количество тепловой энергии, а над местом старта образуется послестартовое облако, содержащее продукты сгорания компонентов ракетного топлива. В дальнейшем, после отрыва ракеты от стартового стола, продукты сгорания образуют в атмосфере след вдоль траектории ее полета. По мере подъема ракеты над стартовой площадкой и дальнейшего ее продвижения в атмосфере, наблюдается как выброс тепловой энергии, так и акустические шумы. Продукты сгорания КРТ состоят из газообразных и конденсированных компонентов. Конкретный состав и масса выбрасываемых продуктов сгорания зависят от типа ракет и вида топлива.

В твердотопливных двигателях из-за необходимости придания заряду требуемых механических свойств соотношение компонентов топлива соответствует коэффициенту избытка окислительных элементов меньше единицы. Это вызывает догорание продуктов сгорания выхлопного факела при турбулентном перемешивании их с воздухом. Развиваемый при этом уровень температур в отдельных случаях может быть достаточно высоким для интенсивного образования из азота и кислорода воздуха окислов азота NОx. Расчеты показали, что не содержащие азот топлива образуют при догорании соответственно в 1,7 и 1,4 раза больше оксида азота NО, чем топливная пара азотный тетроксид и НДМГ (несимметричный диметилгидразин). Это можно объяснить высоким уровнем температур в зоне догорания СО и Н2, содержание которых в продуктах сгорания первых двух топлив существенно больше, чем при использовании азотсодержащих окислителя и горючего[8].

Образование оксида азота при догорании особенно интенсивно происходит на малых высотах. С увеличением высоты полета ракеты становится меньше температура окружающего воздуха и его плотность и выход окислов азота (NО) уменьшается, а на высотах более 15 км образование NО при догорании практически прекращается. Сам процесс догорания продолжается до высот ~ 50 км.

При запуске мощных ракет-носителей с увеличением высоты полета растут вызванные пролетом ракеты размеры области возмущений и их интенсивность. На малых высотах скорости РН небольшие, а масса выбрасываемых двигателями продуктов сгорания огромна[10].

Современная частота запусков тяжелых РН относительно небольшая и они не оказывают заметного влияния на процессы в атмосфере. Увеличение частоты запусков может привести к нарушению естественного равновесия в различных слоях атмосферы, последствия которого пока трудно прогнозировать. Анализ соотношения общих выбросов в атмосферу вредных веществ в виде продуктов сгорания топлива ракет и выбросов, связанных с антропогенной деятельностью на Земле, показал, что доля первых, учитывая пуски ракет Советского Союза и США, составляет менее 0,001 %.  Общее количество загрязняющих веществ в виде газообразных и конденсированных компонентов, поступивших в атмосферу в результате проведения пусков ракет-носителей не превышает доли процента от выбросов, произведенных объектами промышленности, теплоэнергетики и транспорта, расположенными в регионах осуществления ракетно-космической деятельности[10].

Влияние запусков ракет на тропосферу с последующим изменением метеорологических условий изучено недостаточно. Это влияние проявляется на локальных территориях, прилегающих к космодромам. Изменение климата и расширение космической деятельности требуют серьезного подхода к рассмотрению этого вопроса[11].

Изменение концентраций стратосферного озона из-за воздействия пусков РН носит локальный характер, среднее понижение концентрации существует не более часа.

Про полете РН происходит разрушение ионосферы по траектории вдоль «шнура» диаметром 120 м, величина возмущений электронной концентрации может достигать порядка 91% от ее фонового значения.

Современная частота запусков тяжелых РН относительно небольшая и они не оказывают заметного влияния на процессы в атмосфере. Увеличение частоты запусков может привести к нарушению естественного равновесия в различных слоях атмосферы, последствия которого пока трудно прогнозировать. Анализ соотношения общих выбросов в атмосферу вредных веществ в виде продуктов сгорания топлива ракет и выбросов, связанных с антропогенной деятельностью на Земле, показал, что доля первых, учитывая пуски ракет Советского Союза и США, составляет менее 0,001 % [5].

Изменение концентраций стратосферного озона из-за воздействия пусков РН носит локальный характер, среднее понижение концентрации существует не более часа.

Про полете РН происходит разрушение ионосферы по траектории вдоль «шнура» диаметром 120 м, величина возмущений электронной концентрации может достигать порядка 91% от ее фонового значения.

Вариации акустического шума с превышением амплитуды колебания давления в 10-1000 раз относительно фоновых значений возникают при столкновении атмосферных фронтов, тайфунов, цунами, ураганов, землетрясений, извержений вулканов. Такими же по характеру и масштабам воздействия являются испытания и пуски РН и возвращение на Землю их отделяющихся частей. Вблизи источника уровень шума может быть очень большим с широким частотным составом. Однако из-за сильного затухания в воздухе высокочастотных составляющих на больших удалениях от источника наиболее значимый по энергии вклад в шум вносит инфразвук с частотами менее 16-20 Гц.

Еще одна проблема связана с использованием ядерных реакторов. Основным способом обеспечения радиационной безопасности является консервация ядерных энергетических установок на довольно высоких орбитах (выше 700 км), где время существования таких объектов намного больше времени распада частиц деления остановленного ядерного реактора. Главная экологическая угроза связана с возможностью падения фрагментов разрушенных ядерных энергетических установок и осаждением радиоактивных веществ в приземную атмосферу и на поверхность Земли[11].

Особого внимания требует влияние РКТ в местах падения ракетных носителей. Оценка последствий падения отделяющихся частей ракет-носителей в заданные районы падения является достаточно сложной исследовательской задачей, поскольку:

падение ступеней происходит в различных местах отведенного района достаточно большого размера, интенсивность падений может быть различна (от одного до десятков пусков в год);

в ступенях остаются остатки компонентов ракетного топлива, но какая их часть попадает в почву, взрывается или испаряется в атмосфере достоверно установить невозможно.

На сегодняшний день отсутствуют объективные количественные оценки экологического риска и потерь от РКД. Качественные показатели свидетельствуют о значительных потерях для людей и природной среды, особенно в районах, непосредственно связанных с космической деятельностью: вокруг космодромов, в районах падения ракет-носителей.

Вывод

Авиационная и ракетно-космическая промышленность вышла на достаточно высокий уровень производства и востребованности. На данном этапе времени эта сфера занимает одно из главенствующих звеньев во всей современной цивилизации.

Главной проблемой ракетно-космической промышленности является острая нехватка специалистов. Можно предложить пути решения:

Определить кадровые потребности предприятий ракетно-космической промышленности на текущий период и перспективу

Расширить участия предприятий в организации практического обучения студентов с предоставлением материально-технической базы, мест практики и тд.

Организовать стажировки преподавателей на производстве

Участие ведущих специалистов предприятий в проведении учебного процесса и повышения квалификации педагогических работников вузов

Расширить участия предприятий в формировании и деятельности попечительских советов, оказание спонсорской помощи техникумам и колледжам, в том числе создание современной материально-технической базы

Расширение комплекса проблем развития ракетно-космической промышленности Российской Федерации позволит обеспечить выполнение главных задач отрасли. Это, безусловно, придаст в дальнейшем импульс для научно-технического развития всей социально-экономической системы страны.

Список литературы

Бендиков М. А., Фролов И. Т. Рынки высокотехнологичной продукции: тенденции и перспективы развития. 2010. №2. с 250.

Истомин С. Я. Новости ОПК и ВТС. 2015. с 170.

Бендиков М. А., Фролов И. Т., Хрусталев Е. Ю. Российская космонавтика на мировом космическом рынке. 2018. с 86.

Перминов А. Н. Федеральная космическая программа на 2015-2020 гг. 2013. с 25.

Перминов А. Н., Давыдов В. В. Состояние и перспективы космической деятельности Российской Федерации. 2018. с 109.

Жданов С. Т. Навигация на транспорте-тенденции и перспективы. 2017. с 67.

Перминов А. Н. Ракетно-космические отрасли России-60 лет. 2009. с 208.

Белоусов А. Р. Долгосрочные тренды российской экономики: сценарий экономического развития России до 2020 года. 2011. с 184.

Панфилов К. Е. Кто будет работать в ОПК? 2018. с 59.

Николаев О. А. Кадровый потенциал научно-производственной сферы ОПК России: проблемы и решения. 2017. с 140.

URL: https://ecodelo.org/3136-vozdeistvie_raketnokosmicheskoi_tekhniki_na_okruzhayushchuyu_sredu. Дата обращения 22.04.2019.

Просмотров работы: 208