Освоение космоса может быть менее затратным и более эффективным
В жестких условиях существенного сокращения финансирования Федеральной космической программы (ФКП) на 2016–2025 годы необходимо кардинально изменить подход ко многим направлениям развития отрасли. Просто отказаться от некоторых затратных статей типа создания сверхтяжелой ракеты-носителя или проектов освоения дальнего космоса недостаточно.
Нужны новаторский подход, свежий взгляд, подчас нестандартные идеи относительно выбора направлений. Не ставя ни на йоту под сомнение компетентность разработчиков ФКП, позволим высказать свои предложения на этот счет. Определенная польза в независимой оценке всегда есть.
Извоз на полигоне
Международная космическая станция является самым масштабным проектом современности в освоении космоса, в котором в разных формах участвуют США, Европа, Канада, Япония, Россия. И хотя МКС одновременно и очень дорогой объект, было бы неразумно не использовать его возможности для перспективных разработок.
“Ракетный полигон ВМФ в поселке Ненокса – идеальное место для запуска спутников по разным траекториям”
Незаменимой ролью России в проекте является доставка российских и зарубежных космонавтов, которую ради простоты называют космическим извозом. Сейчас Россия зарабатывает на нем приличные деньги. Рано или поздно (примерно к 2020 году) по причине роста числа конкурентов от этой услуги кто-то откажется, но пока она востребована.
Прежде чем принимать решение о продлении работы МКС до 2024 года, нужно ясно себе представлять, с какой целью. Ведь многие эксперименты, в том числе по длительным полетам, были проведены еще на станциях «Салют» и «Мир». Конечно, нельзя делать большую паузу в пилотируемой программе, но уж если летать в космос, то не ради статистики, а для решения новых задач, нацеленных на будущее.
Одной из таких является испытание на околоземной орбите техники для лунных и марсианских экспедиций. Прежде всего это перспективный пилотируемый транспортный корабль (ППТК), создание которого включено в ФКП, но на годы отстает от первоначального графика. Это непозволительная роскошь в условиях, когда иностранные конкуренты ведут подобные разработки ударными темпами. Тему надо срочно доводить до логического финала, то есть до запуска на орбиту отечественного ППТК. Сейчас это приоритет в развитии пилотируемой космонавтики.
Другой крупной темой, которая хорошо вписывается в МКС, являются надувные модули-трансформеры. Это как раз экономвариант для космоса. Оболочка модуля изготавливается из прочных полимерных материалов. Перед стартом он находится в сложенном состоянии, а после выхода на орбиту его наддувают, после чего внутренний объем увеличивается более чем в четыре раза. Вес такого модуля в разы меньше традиционного металлического. Если раньше для его доставки на орбиту требовалась тяжелая РН класса «Протон», то теперь достаточно и «Союза». Цена запуска последнего ниже почти в три раза – чем не экономия?
Стрелы прагматизма
Ничто так не огорчает, как осознание факта, что давно имевшиеся возможности в силу определенных причин не использованы. Один из таких примеров – разработанная в деталях и фактически забытая ныне концепция «Прагматичный космос». Жаль, что в безденежные 90-е годы на нее не обратили серьезного внимания на государственном уровне. Причина, на первый взгляд, до банального проста: не нашлось средств. Формально это так. Действительно, в постсоветское время резко снизилось финансирование космонавтики. Но проблема не только в деньгах.
Сама концепция под названием «Прагматичный космос» в инициативном порядке была разработана в корпорации «НПО машиностроения» из подмосковного Реутова. Ее составляющие части в виде макетов даже показали широкой публике на салоне «МАКС-99». В основе концепции – создание недорогих спутников малого класса и использование для их выведения на орбиту конверсионных ракет-носителей. С учетом рыночных перспектив специалисты НПО машиностроения первыми в России разработали универсальную платформу, на основе которой изготавливались бы малые космические аппараты различного назначения. Для вывода их на орбиту планировалось использовать конверсионную РН «Стрела». Такой подход позволял освоить никем на тот момент не занятую нишу на рынке космических услуг.
Крестный отец программы – известный конструктор ракетно-космической техники, бывший генеральный директор НПО машиностроения Герберт Ефремов. Несмотря на то, что программа создавалась прежде всего в интересах России, господдержки она не получила. Однако многие ее положения и сегодня в полной мере актуальны и конкурентоспособны. Вот что сказал Ефремов: «Надо заниматься всем, что работает на насущные задачи, дает практическую отдачу. Это ДЗЗ, топография, навигация, связь, метеоспутники». Прояви тогда государство мудрость и интерес к данной инициативе, уже в самом начале XXI века при минимальных затратах мы имели бы очень достойные результаты по научным КА, спутникам связи и дистанционного зондирования Земли, а также серьезный задел.
Изначально предлагалось использовать РН «Стрела» для запуска спутников с космодрома Свободный (ныне Восточный). Для этого был подготовлен проект дооборудования одной ракетной шахты расформированной там дивизии РВСН. Но бывшее руководство Роскосмоса не посчитало нужным инвестировать всего лишь 10 миллионов долларов или предоставить гарантии под кредит в банке. Не выделены эти деньги и по сей день. Расчеты показывают, что за прошедшие годы полученная прибыль многократно окупила бы все затраты. С дальневосточного космодрома уже по меньшей мере десяток лет носители «Стрела» могли бы выводить космические аппараты практически на любые орбиты, включая полярные и солнечно-синхронные. Причем себестоимость запусков была бы минимальной и не в последнюю очередь за счет низких затрат на содержание практически готовой инфраструктуры. Но проект так и остался на бумаге.
Нано на орбите
По сей день обозначенные в концепции «Прагматичного космоса» направления развития остаются перспективными. Мало того, за последние годы появились новые проекты использования малых КА. В частности, предлагается их использовать в качестве спутников-спасателей, способных осуществлять дозаправку больших аппаратов для продления их ресурса прямо на орбите, а в перспективе с учетом развития робототехники и их ремонт.
Представим себе такой случай: крупный и дорогой аппарат вышел на нерасчетную орбиту, использоваться по назначению не может. Запускается спутник-спасатель, который после стыковки довыводит основной спутник на ранее запланированную орбиту. Экономию легко подсчитать. Если цена на крупные спутники выражается в сотнях миллионов долларов, то цена малых аппаратов – лишь в десятках. Последний эпизод подобного рода – запуск РН «Союз 2.1В» двух военных спутников 5 декабря. Один выведен штатно, другой не отделился от нового разгонного блока «Волга». И вместо того чтобы решать вопрос о сведении с орбиты и последующем затоплении связки из разгонного блока и одного из спутников, можно было бы послать некий ремонтно-спасательный аппарат, которого пока нет, к сожалению. Еще пример из недавнего прошлого. В конце 2012 года на нерасчетной орбите оказался спутник связи «Ямал-402» (подвел разгонный блок). До геостационарной орбиты он добирался с помощью своих двигателей, сжигая запасы топлива. По этой причине время его работы по назначению сократилось. В итоге страховые компании возместили ущерб в размере 74 миллионов евро.
У всех на памяти недавняя авария с КА «Фобос-Грунт». Он создавался полтора десятка лет, на него были потрачены приличные средства. Неудача больно ударила как по космическому бюджету, так и по престижу отрасли. На загубленные деньги можно было создать пять – семь малых научных аппаратов, которые дали бы гораздо больше результатов, чем один «Фобос-Грунт».
Классификация таких спутников в зависимости от массы настолько интересна, что ее следует привести целиком. Итак: малые КА – от 500 килограммов до одной тонны, мини – от 100 до 500 килограммов, микро – от 10 до 100 килограммов, нано – от одного до 10 килограммов, пико – от 100 граммов до одного килограмма, фемто – менее 100 граммов. Главное преимущество «малышей» – резко сокращенные сроки проектирования и создания. Значит, и цены на них не будут высокими.
Россия в создании малых и сверхмалых спутников, к сожалению, прилично отстала от конкурентов. Сейчас приходится наверстывать. Задача ясна: поставить на конвейер выпуск малых аппаратов различного назначения. Первые КА легкого класса уже запущены. Хочется верить, что процесс пошел, и пожелать всяческих успехов этому начинанию.
Тогда будут востребованы и РН легкого класса, в том числе конверсионные. В частности, для запусков можно задействовать ракетный полигон ВМФ, расположенный на берегу Белого моря, в поселке Ненокса Архангельской области. Там испытывают морские баллистические ракеты, но площадка загружена явно не на полную мощность. А место идеально для запусков по разным траекториям. Вместо утилизации боевые ракеты, снимаемые с атомных подводных лодок, будут выводить на орбиту спутники. В США поступают именно так.
А еще хочется обратиться к правлению Роскосмоса с предложением о возобновлении запусков недорогих полезных нагрузок ввиду того, что предыдущие оказались неудачны по техническим причинам. Вспомним пару таких случаев.
В 2005-м при проведении российско-американского эксперимента конверсионной РН был проведен запуск малого космического аппарата «Космос-1». По плану аппарат должен был выйти на высокую околоземную орбиту, а затем развернуть сделанный из пластика солнечный парус. Однако вышел на нерасчетную орбиту и связь с ним была потеряна. В том же году неудачей закончился запуск экспериментального аппарата «Демонстратор», представлявшего собой тормозное устройство, выполненное в виде конуса из термостойкого материала. Кстати, оба пуска производились с борта атомной подводной лодки.
Представляется, что неудачи не повод бросать реализацию интересных идей на полпути. Наоборот, нужно исправить былые ошибки и повторить попытки, ведь на кону отработка новых уникальных технологий, а от возможных неудач никто не застрахован.
Еще много-много раз
Тенденции мировой космонавтики подсказывают, что пришла пора активно развивать многоразовые ракеты-носители. Они позволяют снизить стоимость запусков не на проценты, а на порядок. По некоторым подсчетам, удешевление – от 5 до 10 раз по сравнению с традиционными РН.
Первые проработки по данной теме под покровом секретности велись еще в 60-е годы. Но настоящий бум произошел в начале 90-х. Многие отечественные предприятия, имевшие отношение к космосу, по причине резкого сокращения госзаказа буквально выплеснули на рынок свои проекты многоразовых РН. Естественно, они стремились получить какие-то коммерческие заказы для сохранения основного производства, и вот что из этого получилось.
ГКБ им. Макеева вышло с предложением использовать для запуска спутников свои морские стратегические ракеты. Им была разработана в нескольких вариантах РН «Штиль». Так, «Штиль-3» с наземного старта мог забросить на низкую орбиту полезную нагрузку весом 410 килограммов, а при авиационном старте с помощью самолета-носителя вес увеличивался до 950 килограммов. Разница налицо. Самолет в данном случае выполнял функцию первой ступени РН. Но в итоге состоялось только два успешных космических запуска РН «Штиль». Зато как это было эффектно: старты с борта атомной подводной лодки.
МКБ «Радуга» в 1991 году разработало новаторский проект РН «Бурлак» для оперативного выведения на орбиту спутников различного назначения, включая военные. РН подвешивалась под самолет Ту-160. Система поднималась почти до стратосферы, где на сверхзвуковой скорости происходило отделение РН от самолета-носителя. Максимальный вес выводимой на орбиту полезной нагрузки составлял 1100 килограммов. Чуть позже к проекту присоединились финансовые партнеры из Германии, и проект получил название «Диана-Бурлак». Был изготовлен полномасштабный макет РН вместе с Ту-160, демонстрировавшийся на ряде авиасалонов. Все надеялись, что дело уверенно продвигается, но… закончились деньги.
На фоне остальных очень достойно смотрелся многострадальный проект «Воздушный старт», который несколько раз дорабатывался, но так и не был доведен до финальной стадии. Его главным элементом служил специально переоборудованный самолет Ан-124, с борта которого на высоте около 10 километров производились сброс РН, запуск ее ракетных двигателей и дальнейший полет в космос. Система была рассчитана на вывод на низкую орбиту до трех тонн груза. Однако отсутствие реальных заказов на запуски и эту разработку оставило на бумаге.
НПО «Молния» предложило проект «МАКС» («Многоцелевая авиационно-космическая система»), оказавшийся настоящим техническим шедевром и намного опередивший свое время. В качестве самолета-носителя планировалось использовать Ан-225 – самый мощный самолет в мире. С него должен был стартовать космоплан в пилотируемом или беспилотном варианте. Стоимость доставки на орбиту одного килограмма груза снижалась в десять раз. Но и до этого проекта руки пока не дошли.
В конце 90-х годов Центр им. Хруничева в качестве развития РН «Ангара» предложил свой проект многоразового носителя. Его ключевым элементом должен был стать ускоритель первой ступени «Байкал», который после старта и отделения от второй ступени раскладывал крылья и совершал посадку как самолет на ближайший аэродром. Пока дело дошло только до создания выставочного макета в масштабе 1:1 и его продувки в аэродинамической трубе ЦАГИ. Тем не менее хочется верить, что у «Байкала» есть будущее. Впрочем, как и у других российских многоразовых систем.
 |
| Варианты исполнения многоразового ускорителя "Байкал" на РКС "Ангара". Источник: www.arms-expo.ru |
Рентабельное перенацеливание
Настало время вспомнить о том, какой потенциал для развития космических исследований имелся во времена СССР и что от него осталось. Имеются в виду стоявшие на вооружении и позже демонтированные боевые ракеты, потенциально способные выводить на орбиту космические аппараты. Достаточно одного взгляда на цифры, чтобы испытать настоящий шок. Число советских ракет поражает. В 1991 году СССР имел на вооружении 2354 стратегические ракеты морского и сухопутного базирования. И это без учета хранящихся в арсеналах. Сегодня на боевом дежурстве остался мизер. Общее количество стратегических ракет всех типов, снятых с боевого дежурства в постсоветское время и позже утилизированных, превышает две тысячи единиц.
К примеру, РН «Стрела» и РН «Рокот» создавались на базе стратегической ракеты РС-18, надежной и долговечной. После распада СССР на территории России на боевом дежурстве оставалось 170 таких ракет. Еще 19 ракет нам были позднее переданы Украиной в счет долга за газ. Чисто теоретически такого запаса ракет-носителей хватило бы по меньшей мере лет на двадцать, а то и тридцать. Но запущены всего три конверсионные РН «Стрела» и 25 РН «Рокот». Еще с десяток ракет были использованы для проверки надежности и продления срока боевой службы. Чистая арифметика говорит, что сегодня в запасе (на боевом дежурстве и на хранении в арсенале) у нас должно остаться порядка 150 штук.
Цена конверсионных РН для государства, условно говоря, равна нулю. Безусловно, переделка боевой ракеты в носитель и ее запуск в космос предполагают определенные финансовые затраты, но все равно это выгодно, поскольку вместо затрат на утилизацию можно заработать. А спектр отечественных конверсионных РН достаточно богат – любой заказчик может найти для себя подходящий вариант. Россия же способна выводить на орбиту конверсионными РН практически любой спутник весом от одного до 4500 килограммов.
Владимир Владимиров
Опубликовано в выпуске № 48 (614) за 16 декабря 2015 года
