Способна ли Россия догнать СССР в разработке многоразовых космических систем
Сегодня, чтобы хорошо и безопасно жить, необходимо иметь господство в третьем измерении или по крайней мере не уступать здесь другим. Основа этого – возможность доставить в особый период в кратчайшие сроки и в нужное место боезаряды, вооружение, живую силу, а в мирное время обеспечить свободное передвижение населения, товаров и грузов как внутри страны, так и за ее пределами. Достигается это с помощью военной авиации, ракетно-космических, авиационно-космических систем и гражданской авиации.
Это прекрасно понимают в США, Великобритании, европейских государствах, КНР. В руководстве же России имеется полное понимание важности первых двух составляющих и явно недостаточное осознание значения двух последних. Остановимся более подробно на преимуществах авиационно-космических систем.
С территории России мы не можем выводить в космос спутники с любым нужным нам наклонением орбиты. Это предопределено географическим положением страны. Напомню, что наклонением орбиты спутника Земли называется угол, определяемый плоскостями, одна из которых содержит данную орбиту, а другая – экватор. Невозможно сразу задать спутнику наклонение меньше, чем широта, с которой производится запуск. Даже космодром Восточный здесь не поможет. Самая южная точка РФ – это 41°11'с. ш. А одна из важнейших для практического применения орбит – геостационарная, проходящая в экваториальной плоскости Земли (0° широты). Изменение наклонения – очень энергозатратный маневр. Так, для спутников на низкой орбите, имеющих орбитальную скорость порядка 8 километров в секунду, изменение наклонения на 45 градусов потребует приблизительно той же энергии (приращения скорости), что и для выведения на орбиту – около 8 километров в секунду. Для сравнения: энергетические возможности корабля «Спейс шаттл» позволяли при полном использовании бортового запаса топлива (около 22 тонн: 8174 кг горючего и 13 486 кг окислителя в двигателях орбитального маневрирования) изменить значение орбитальной скорости всего на 300 метров в секунду, соответственно наклонение (при маневре на низкой круговой орбите) – приблизительно на два градуса. При запуске геостационарных спутников с высокоширотных космодромов (Байконур, Восточный) они первоначально выводятся на низкую опорную орбиту, после которой последовательно формируется несколько промежуточных, более высоких. Требуемые для этого энергозатраты все равно достаточно велики.
Все это было прекрасно известно с самого начала космонавтики.
Самолет-носитель при решении задачи запуска спутника на геостационарную орбиту может доставлять вторую ракетную ступень на экваториальную широту. При нынешних ценах выведения выигрыш от использования системы с подвижным авиационным стартом составляет несколько десятков миллионов долларов.
Важнейшей особенностью авиационно-космической системы является оперативность выполнения задачи встречи с другим объектом на орбите. Традиционные вертикально стартующие средства выведения имеют значительные временные потери на обеспечение фазирования. Это, напомню, маневр космического аппарата, выполняемый в ходе сближения и стыковки двух КА. Системы с подвижным авиационным стартом могут снизить время фазирования до периода обращения за счет маневрирования самолета-носителя. Это в сочетании с расширенными возможностями по географической широте пуска обеспечивает эффективное решение задач аварийного спасения экипажей пилотируемых аппаратов, инспекции космических объектов, быстрого восполнения низкоорбитальной спутниковой группировки.
Использование самолета-носителя позволяет производить пуски второй ступени на большом удалении от аэродрома базирования. Так, при выведении на орбиту с наклонением 51° авиационно-космический комплекс, стартующий из Ахтубинска, Энгельса или Оренбурга, может совершать полет в район Байконура и, не производя посадки, осуществлять пуск второй ступени вдоль трассы выведения ракетных систем. При базировании в районе Омска или Новосибирска выход на эту трассу осуществляется только над территорией России.
Еще одно преимущество авиационно-космических систем – нет нужды в дорогостоящих космодромах, а также в огромных полях (и лесах) отчуждения, куда падают ядовитые остатки первых ступеней. Для запуска и посадки достаточно аэродромов, которые уже имеются в ЛИИ им. Громова и на Байконуре (создавались под посадку «Бурана» системы «Энергия» – «Буран», до сих пор остающейся наивысшим достижением среди мировых систем выведения в космическое пространство). Такую же полосу целесообразно построить на космодроме Восточный.
Такси не для всех
Авиационно-космические системы активно развиваются в США.
Для космического туризма в последние годы разработаны суборбитальные авиационно-космические системы Space Ship One и Space Ship Two. Первая уже совершила несколько полетов. Самолет-носитель White Knight Two с суборбитальным Space Ship Two с двумя пилотами также выполнил серию испытательных стартов в штатном режиме. Были продемонстрированы отличная устойчивость и управляемость. Несмотря на катастрофу Space ShipT wo в октябре 2014-го, совладелец разрабатывающей суборбитальный самолет компании Virgin Galactic, британский миллиардер Ричард Брэнсон заявил, что фирма продолжит работу.
 |
| Орбитальный корабль X-37B на авиабазе Ванденберг после приземления 17.10.14 |
| Источник: www.militaryparitet.com |
С 1999 года сначала по заказу NASA, а затем Министерства обороны США фирмой Boeing разрабатывается многоразовый крылатый космический аппарат Х-37В. Выведение на орбиту пока осуществляется ракетой «Атлас-5» (производится альянсом United Launch, сформированным совместно «Локхидом» и «Боингом», и использует двигатель РД-180 российского производства). Первый орбитальный полет завершился успешной посадкой на аэродром базы ВВС США «Ванденберг». Подробности миссии, которая длилась 469 дней, не раскрываются. Аппарат находился на орбите, недоступной для наблюдения российскими средствами ВКО. Испытания продолжаются. X-37B может оказаться прототипом будущего космического перехватчика спутников. Но не исключено, что он сможет наносить и ракетно-бомбовые удары с орбиты, причем оставаясь совершенно невидимым для наших систем предупреждения о ракетном нападении. Некоторые источники утверждают: цель программы – дать Пентагону оружие, с помощью которого можно было бы наносить быстрые и точные неядерные удары по любой цели на планете в ответ на угрозы национальной безопасности Соединенных Штатов».
В декабре 2011 года в США прошла презентация проекта новой авиационно-космической транспортной системы Stratolaunch Systems, представляющей дальнейшее развитие концепции, реализованной конструктором Бертом Рутаном в Space Ship One и Space Ship Two. Финансирует работы компании Stratolaunch Systems партнер Б. Гейтса в создании Microsoft Пол Аллен. Вся система состоит из трех компонентов: носителя от Scaled Composites, который будет самым большим в истории самолетом, многоступенчатой ракеты производства Space Exploration Technologies и системы от Dynetics, позволяющей безопасно нести ракету, весящую 222 тонны. Если все пойдет по плану, то ее первый запуск может состояться в 2016 году. Самолет оборудован шестью двигателями, которые устанавливаются на «Боинг-747». Взлетный вес – 544 тонны. Размах крыльев – 116 метров. Для взлета и посадки потребуется ВПП длиной 3,7 километра. Stratolaunch Systems является системой выведения среднего класса, полезная нагрузка – 6,1 тонны. Это может быть как раз аппарат типа Х-37В. В этом случае получится комплекс с высокой степенью многоразового применения составных частей, высокой оперативностью и низкой стоимостью эксплуатации. Самолет-носитель можно будет использовать как транспортный самолет, а после доработки – и как пассажирский.
В ноябре 2013-го начались летные испытания космического такси Dream Chaser. Пробный полет прошел в целом нормально. NASA планирует использовать мини-челноки для замены астронавтов на МКС. Американцев привлекает относительная дешевизна такого проекта по сравнению с использованием российских «Союзов». Корабль предназначен для доставки на низкую околоземную орбиту грузов и экипажей численностью до семи человек. Разрабатывает его американская частная корпорация Sierra Nevada. Изготовлены уже три таких корабля. Планировалось, что космическое такси начнет летать на МКС в 2015 году. Оно может запускаться с самолета-носителя для Stratolaunch Systems.
«Мрия» опять мечта
А что у нас?
Разработка авиационно-космической системы «Спираль» была начата в 1964-м. Она состояла из орбитального самолета, который по технологии воздушного старта должен был выводиться в космос гиперзвуковым самолетом-разгонщиком, развивающим скорость до шести Махов (а затем ракетной ступенью на орбиту). Последний предполагалось использовать и как пассажирский лайнер, что, безусловно, выглядело рационально: его характеристики позволили бы поднять скорости гражданской авиации. Система разрабатывалась в ОКБ А. И. Микояна. Главным конструктором был Г. Е. Лозино-Лозинский, впоследствии главный конструктор НПО «Молния», создавшего воздушно-космический аппарат «Буран». На 40-м конгрессе Международной авиационной федерации (FAI), проходившем в 1989 году в Малаге (Испания) представители NASA дали самолету-разгонщику самую высокую оценку, отметив, что он проектировался в соответствии с современными требованиями. Сравните его с Dream Chaser и, как предлагается в известной детской игре, найдите десять отличий. Запускавшийся уже по программе «Буран» космический аппарат БОР-4 представлял собой беспилотный экспериментальный аппарат, являющийся уменьшенной копией орбитального самолета «Спираль» в масштабе 1:2. Собственные работы над «Спиралью» (кроме аналогов БОР) были окончательно прекращены после начала масштабного, менее технологически рискованного, казавшегося более перспективным и во многом повторявшим американскую программу «Спейс шаттл» проекта «Энергия» – «Буран».
 |
| Система «Спираль» – в действии |
| Источник: Независимая газета |
О последнеим имеется масса доступной информации. Поэтому, не останавливаясь на нем, перейду к следующему проекту Г. Е. Лозино-Лозинского – многоцелевой авиационно-космической системе МАКС. Она сформировалась в результате выполненных под его руководством в качестве генерального конструктора НПО «Молния» последовательных проектных исследований совместно с предприятиями-смежниками, отраслевыми НИИ и институтами РАН начиная с конца 70-х годов и по настоящее время. Проект получил золотую медаль и специальный приз премьер-министра Бельгии в 1994 году в Брюсселе на Всемирном салоне изобретений, научных исследований и промышленных инноваций.
В качестве первой ступени выступает созданный в 1988 году по программе «Энергия» – «Буран» сверхтяжелый транспортный самолет Ан-225 «Мрия». Вторая ступень может быть выполнена в трех вариантах:
- МАКС-ОС с орбитальным самолетом и одноразовым баком;
МАКС-М с беспилотным самолетом;
МАКС-Т с одноразовой беспилотной второй ступенью и грузом до 18 тонн.
Стоимость выведения груза на низкую околоземную орбиту – порядка 1000 долларов за килограмм. Для сравнения: средняя стоимость выведения в настоящее время составляет около 12 000–15 000, для конверсионной РН «Днепр» – 3500 долларов за килограмм Преимуществом является и менее токсичное топливо (в трехкомпонентном двигателе РД-701 – керосин/водород+кислород), то есть большая экологическая чистота.
В вариантах МАКС-ОС с орбитальным самолетом и одноразовым баком полезный груз, выводимый на низкую орбиту, составляет 7 тонн, в МАКС-Т – 18 тонн. Стартовая масса системы – 275 тонн.
Все возможности создать аналог «Мрии» в России имеются и без АНТК «Антонов». Такой самолет в транспортном варианте мог бы использоваться как грузовой. В том числе для решения вопроса доставки дальневосточной рыбной продукции в центральную часть страны с самозаморозкой при перевозке на высоте 10 тысяч метров при температуре наружнего воздуха 50 градусов без всяких рефрежираторов, а также для транспортировки морских контейнеров из Европы в Азию и обратно. Весь фюзелляж, кроме кабины пилотов, может быть негерметичным. Такой модифицированный носитель трансформируется и в ПАК ДА, что значительно удешевило бы его проект.
 |
| Ан-225 «Мрия» и «Буран»: совместный испытательный полёт. |
Длительный период мы были впереди планеты всей в создании многоцелевых авиационно-космических систем. Даже американцы не проводили столько научных исследований и летных испытаний, сколько их выполнено в авиакосмической промышленности нашей страны. Еще живы соратники Г. Е. Лозино-Лозинского, создававшие вместе с ним и под его руководством МКС «Буран», – носители неоценимого опыта. Но время неумолимо и с каждым днем их становится все меньше. А с ними уходят и наши возможности создания таких систем в обозримом будущем.
Конкуренты тем временем не стоят на месте. Вам ничего не напоминает французский проект авиационно-космической системы VEHRA на базе самолета-носителя А-380?
Система «Энергия» – «Буран» по своим возможностям значительно превосходила американскую «Спейс шатл». И не вина наших ученых, конструкторов, производственников, что бывший знатный помощник комбайнера Горбачев, чтобы не расстраивать сотоварищей по развалу СССР господина Рейгана и миссис Тэтчер, сразу после первого же успешного запуска «Бурана» прикрыл эту самую значимую аэрокосмическую программу страны.
Ненужная «Молния»
А еще у нас была создана уникальная база для наземных и летных испытаний как в профильных НИИ и ОКБ промышленности, так и в Министерстве обороны. Как мы распоряжаемся этой доставшейся нам в наследство площадкой, расскажу только на одном примере.
Ни одно ОКБ авиапрома, а я был на всех, не могло бы сравниться с НПО «Молния» по техническому оснащению, оборудованию и стендовой базе. Полет и посадка «Бурана» требовали моделирования огромного диапазона высот и скоростей, разогрева поверхности при входе аппарата в плотные слои атмосферы, одновременного воздействия вакуума, излучения и других факторов космического пространства. Орбитальный корабль и все его агрегаты проходили испытания в условиях, предельно точно имитирующих реальные: от механических, тепловых или акустических нагрузок до воздействия излучения Солнца и планет. Экспериментальная база НПО «Молния» позволяла все это. Были созданы лаборатории статических прочностных, динамических, трибологических, виброакустических и тепловакуумных, криотермовакуумных, климатических и газодинамических испытаний, а также проверки на электромагнитную соместимость и неразрушающего контроля. Перечисление стендов НПО «Молния» может занять не одну страницу. В проект были вложены колоссальные, большие, чем в трубопроводы «Северного» и «Южного» потоков вместе взятые, средства. Конечно, многое сейчас разорено, особенно в последние годы, стаей постоянно меняющихся «эффективных» руководителей, но значительную часть стендов и лабораторий еще можно восстановить и проводить на них испытания авиакосмической техники. Для летных исследований на балансе НПО «Молния» находились специально оборудованные самолеты-лаборатории, спроектированные и летавшие в космос орбитальные модели и полноразмерные аналоги «Бурана», предназначенные для изучения многочисленных полетных режимов, в том числе безмоторного снижения и посадки. Почти вся эта уникальная техника распродана сменявшими друг друга командами руководителей НПО. Но самой «Молнии» так ничего и не перепало. А ведь денег только от продажи БТС-002, на котором летала в ЛИИ им. М. М. Громова знаменитая «волчья стая» летчика-испытателя космонавта Игоря Волка, хватило бы, чтобы с лихвой покрыть все искуственно организованные долги этого предприятия. Почему-то ни Прокуратуру РФ, ни Следственный комитет, ни ФСБ не заинтересовало, на каком основании этот объект, созданный за государственные средства, был продан в Музей техники города Шпейера (Германия) за 20 миллионов евро. И куда испарились эти деньги, так и не дошедшие до ОАО «НПО «Молния»?
Сейчас предприятие находится в стадии банкротства и на его месте маргариновые короли из саратовской фирмы «Букет» собираются организовать оранжерею торгово-развлекетельных комплексов. Вот уж действительно «букет» на могилку российской авиакосмической промышленности. Но может, уникальная, не имеющая аналогов в мире, обошедшаяся в свое время стране не в один миллиард долларов экспериментальная база для испытания самолетов, ракет и космических кораблей все-таки кому-нибудь пригодится? Тем более что деньги, необходимые для прекращения банкротства, просто смешные по сравнению с ее истинной стоимостью.
Под руководством все того же Г. Е. Лозино-Лозинского на базе сверхзвукового перехватчика МиГ-31, главным конструктором которого он был, в 1998 году велись работы по созданию авиационно-космической системы выведения объектов легкого класса. МиГ-31 способен на высоте более 17 километров достигать скорости 3000 километров в час и запускать многоразовые суборбитальный аппарат, или орбитальный с двумя космонавтами, или спутник массой около 500 килограммов. В 2000-х к нам обращались бывшие сотрудники «Дойче Эрбас» с идеей отправлять с МиГ-31 в стратосферу шесть космических туристов на суборбитальном самолете, подобном системе Space Ship Two. Но в Минобороны РФ этот проект не поддержали.
Интересные авиационно-космические системы разрабатывались в АНТК им. А. Н. Туполева. Это проекты «Скиф» на базе самолета-носителя Ту-22М3 и «Бурлак» на Ту-160. Однако едва начавшись, дальнейшего развития эти проекты, увы, не получили.
Из истории вопроса
«13 января 1962 года на военно-научной конференции ВВС с участием Гречко, Захарова, Баграмяна, Вершинина и Каманина принято решение разрабатывать и создавать:
1. Воздушно-космический самолет с высотой полета 60–150 километров и орбитальный космический самолет с высотой полета 1000–3000 километров;
2. Самолет-носитель для старта с него космических летательных аппаратов и ракет класса «воздух-космос» и «космос-земля».
В 1962 году Болховитинов утверждал о доказанном расчетами большом экономическом и военном преимуществе орбитальных самолетов перед баллистическими ракетами при действии по стратегическим малозаметным целям (подлодки, стратегические ракеты в шахтах и т. д.). Для поражения каждой из таких целей вместо девяти ракет необходимы лишь два орбитальных самолета.
Вышла очень вредная директива министра обороны Малиновского о разделении функций между артиллерийско-ракетными войсками и ВВС. Создана комиссия по передаче объектов от ВВС к ракетным войскам.
Малиновский, Гречко и Захаров сорвали возможность преимуществ СССР в военном космосе.
В стране нет коллегиальных решений».
(Н. П. Каманин. Дневники)
Александр Книвель, руководитель Департамента авиационной и космической промышленности Минэкономики РФ (1998–1999)
Опубликовано в выпуске № 01-02 (616-617) за 27 января 2016 года
