В космической отрасли извечный спор физиков и лириков трансформировался в ХХI веке в дебаты о том, что важнее для человечества – автоматическая или пилотируемая космонавтика?
Сторонники «автоматизации» апеллируют к относительно низким затратам на создание и запуск аппаратов, которые приносят огромную пользу и для фундаментальной науки, и для решения прикладных задач на Земле. А их оппоненты, мечтающие о том времени, когда «на пыльных дорожках далеких планет останутся наши следы», утверждают, что без человеческой деятельности освоение космического пространства невозможно и нецелесообразно.
Куда же полетим?
В России данная дискуссия имеет весьма серьезную финансовую подоплеку. Ни для кого не секрет, что бюджет отечественной космонавтики значительно меньше по сравнению не только с США и Европой, но и с таким относительно молодым членом космического клуба, как Китай. А направлений, по которым призвана работать отрасль, в нашей стране немало: помимо участия в программе Международной космической станции (МКС), это и глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС, и спутники связи, дистанционного зондирования Земли, метеорологические, научные космические аппараты, не говоря уже о военных и двойного назначения. Вот и приходится делить этот финансовый «тришкин кафтан», чтобы никого не обидеть (хотя в итоге все равно все оказываются обиженными, поскольку выделенных средств для нормального развития отрасли явно недостаточно).
Недавно руководитель Федерального космического агентства (Роскосмос) Владимир Поповкин заявил, что доля пилотируемой космонавтики в бюджете его ведомства очень велика (48%) и ее надо снизить до 30 процентов. При этом он уточнил, что Россия будет неукоснительно соблюдать свои обязательства по программе МКС (после прекращения полетов шаттлов в этом году доставку экипажей на орбиту обеспечивают только российские корабли «Союз»). На чем же тогда будем экономить? На научных исследованиях или на перспективных разработках? Для ответа на этот вопрос надо понять стратегию развития отечественной пилотируемой космонавтики на ближайшие десятилетия.
По мнению первого заместителя генерального директора ЦНИИМаша Николая Паничкина (который выступил рупором головного научно-экспертного института Роскосмоса), сегодня рассчитывать космическую деятельность на 10–15 лет – это неправильно: «Настолько грандиозны задачи по фундаментальным исследованиям в дальнем космосе, по освоению Луны и Марса, что планировать надо как минимум на 50 лет. Китайцы пытаются на сто лет смотреть вперед».
Так куда же полетим в ближайшем будущем – на околоземную орбиту, на Луну или на Марс?
Седьмая часть света
Патриарх космической отрасли, ближайший соратник гениального конструктора Сергея Королева академик РАН Борис Черток убежден, что главной задачей мировой космонавтики должно стать присоединение Луны к Земле. На открытии планетарного конгресса участников космических полетов, который прошел в Москве в начале сентября, он сказал: «Так же, как мы имеем Европу, Азию, Южную и Северную Америку, Австралию, должна быть еще одна часть света – Луна».
Сегодня о своих амбициях в отношении спутника Земли заговорили многие страны, в первую очередь США и Китай. Николай Паничкин утверждает: «Когда решался вопрос, что первично – Луна или Марс, были разные мнения. Наш институт считает, что все же ставя далекую цель – Марс, мы должны идти через Луну. На ней много чего еще не исследовано. На Луне можно создавать базы для проведения исследований в дальнем космосе, отрабатывать технологии для полета на Марс. Поэтому намечая проведение пилотируемого полета на эту планету к 2045 году, мы должны к 2030-му основать форпосты на Луне. А в период с 2030 по 2040 год создать основу широкомасштабного освоения Луны с базами и исследовательскими лабораториями».
Первый заместитель гендиректора ЦНИИМаша считает, что при реализации лунных проектов заслуживает внимания идея образования на околоземной орбите склада продуктов и горючего. На МКС это вряд ли будет реализовано, поскольку станция должна прекратить работу примерно в 2020-м. А широкомасштабные лунные экспедиции начнутся после 2020 года. И еще один важный аспект выделяет российский специалист: «Когда институт предлагает эту стратегию, мы соотносим это с аналогичными стратегическими планами Китая и Америки. Разумеется, лунная гонка должна быть мирной. В космосе, как известно, нельзя испытывать и размещать ядерное оружие. Если в недалеком будущем космонавты, астронавты и тайконавты начнут обустраиваться на Луне, они должны строить там жилье, научные лаборатории, предприятия по добыче ценных полезных ископаемых, а не военные базы».
Освоение природных ресурсов Луны – первоочередная задача, убеждены многие ученые. Так, по мнению академика РАН Эрика Галимова, лунные полезные ископаемые способны спасти человечество от глобального энергетического кризиса. Доставленный на Землю с ближайшего к ней небесного тела тритий может быть использован для термоядерного синтеза. Кроме того, очень заманчиво превратить Луну в форпост исследования дальнего космоса, базу для мониторинга астероидной опасности, контроля за развитием критических ситуаций на нашей планете.
Самой яркой (и спорной!) идеей по-прежнему остается использование имеющегося на Луне гелия-3, которого нет на Земле. Главное его преимущество, говорит Галимов, заключается в том, что это «экологически чистое топливо». Таким образом, отпадает проблема захоронения радиоактивных отходов, что является бичом ядерной энергетики. По подсчетам ученого, годовая потребность всего человечества в гелии-3 в перспективе составит 100 тонн. Для того чтобы их получить, надо вскрыть трехметровый слой лунного грунта площадью 75 на 60 километров. Причем, как ни парадоксально, весь цикл – от добычи до доставки на Землю – обойдется примерно в десять раз дешевле, чем применение углеводородного сырья (с учетом существующих цен на нефть).
«Западные специалисты предлагают строить гелиевые реакторы прямо на Луне, что еще больше удешевит выработку экологически чистой энергии», – отмечает академик. Запасы гелия-3 на Луне огромны – около одного миллиона тонн: хватит всему человечеству более чем на тысячу лет.
Но чтобы начать добычу гелия-3 на Луне через 15–20 лет, нужно уже сейчас начинать геологическую разведку, картографирование обогащенных и экспонированных к Солнцу участков, создавать пилотные инженерные установки, утверждает Галимов. Сложных инженерных задач для реализации данной программы нет, вопрос только в инвестициях. Выгода от них очевидна. Одна тонна гелия-3 по энергетическому эквиваленту равна 20 миллионам тонн нефти, то есть по современным ценам стоит более 20 миллиардов долларов. А транспортные расходы на доставку одной тонны на Землю составят всего 20–40 миллионов долларов. По расчетам специалистов, для удовлетворения нужд России энергетике потребуется 20 тонн гелия-3 в год, а для всей Земли – в десять раз больше. Одной тонны гелия-3 достаточно для годовой работы энергоустановки мощностью 10 Гвт (10 млн кВт). Для добычи одной тонны гелия-3 на Луне нужно будет вскрыть и переработать участок глубиной три метра на площади 10–15 квадратных километров. По оценкам экспертов, стоимость проекта – 25–35 миллиардов долларов.
У идеи использования гелия-3, впрочем, есть и противники. Их основной довод – прежде чем создавать базы по добыче этого элемента на Луне и инвестировать немалые средства в проект, необходимо наладить термоядерный синтез на Земле в промышленном масштабе, что пока сделать не удается.
Российские проекты
Как бы то ни было, технически задача превращения Луны в источник полезных ископаемых может быть решена в ближайшие годы, убеждены российские ученые. Так, несколько ведущих отечественных предприятий объявили о своей готовности и конкретных планах освоения спутника Земли.
Первыми «колонизировать» Луну должны автоматы, полагают в Научно-производственном объединении имени С. А. Лавочкина – головном отечественном НПО в сфере исследования космического пространства с помощью автоматических аппаратов. Там совместно с Китаем разрабатывается проект, который призван заложить основу промышленного освоения Луны.
По мнению специалистов предприятия, прежде всего необходимо исследовать небесное тело с помощью автоматических средств и создать лунный полигон, который станет в будущем элементом большой обитаемой базы. Он должен включать подвижный комплекс легких и тяжелых луноходов, телекоммуникационный, астрофизический и взлетно-посадочный комплексы, крупногабаритные антенны и некоторые другие элементы. Кроме того, предполагается сформировать на окололунной орбите группировку космических аппаратов, осуществляющих связь и дистанционное зондирование поверхности.
Проект планируется осуществить в три этапа. Сначала с помощью легких аппаратов выбрать на Луне оптимальные районы для решения наиболее интересных научных и прикладных задач, затем развернуть орбитальную группировку. На завершающем этапе на спутник Земли отправятся тяжелые луноходы, которые определят наиболее интересные точки для посадки и забора грунта.
Задуманное, по мнению разработчиков проекта, не потребует очень больших инвестиций, поскольку для запусков аппаратов (кроме тяжелых луноходов) можно задействовать легкие конверсионные ракеты-носители типа «Рокот» или «Зенит».
Эстафету освоения Луны готова подхватить головная отечественная фирма по пилотируемой космонавтике – ракетно-космическая корпорация (РКК) «Энергия» имени С. П. Королева. По мнению ее специалистов, важную роль в создании лунной базы будет играть МКС, которая со временем должна превратиться в международный космопорт. Даже если после 2020 года страны – партнеры по программе МКС примут решение больше не продлевать ее эксплуатацию, на базе российского сегмента планируется построить платформу для сборки на орбите конструкций будущей лунной базы.
Для доставки людей и грузов на орбиту разрабатывается перспективная транспортная система, которая будет состоять из базового космического корабля и нескольких его модификаций. Базовый вариант – пилотируемый транспортный корабль нового поколения. Он предназначен для обслуживания орбитальных станций – отправки на них экипажей и грузов с последующим возвращением на Землю, а также для использования в качестве корабля-спасателя.
Новая пилотируемая система кардинальным образом отличается от существующих кораблей «Союз», в первую очередь с точки зрения новых технологий. Перспективный корабль построят по принципу конструктора «Лего» (то есть по модульному принципу). При необходимости полетов на околоземную орбиту будет использоваться корабль, позволяющий обеспечить быстрый доступ на станцию. В случае если задачи станут усложняться и потребуются полеты за пределы околоземного пространства, комплекс можно дооснастить бытовым отсеком с возможностью возврата на Землю.
В «Энергии» рассчитывают, что модификации корабля позволят совершать экспедиции к Луне, обслуживать и ремонтировать ИСЗ, осуществлять длительные – до месяца – автономные полеты с целью проведения различных исследований и экспериментов, а также доставку и возвращение увеличенного количества грузов в беспилотном грузовозвращаемом варианте. Система уменьшает нагрузки на экипаж, к тому же за счет парашютно-реактивной системы посадки точность приземления составит всего два километра.
По планам, заложенным в Федеральную космическую программу до 2020 года, первый запуск нового пилотируемого корабля должен состояться в 2018 году с космодрома Восточный, который возводится в Амурской области.
В случае если в России на государственном уровне все-таки примут решение о разработке полезных ископаемых на Луне, «Энергия» сможет предоставить единый многоразовый транспортно-грузовой космический комплекс, обслуживающий промышленное освоение небесного тела. Так, новый корабль (пока не получивший своего официального названия), который придет на смену «Союзам», вместе с разработанным в РКК межорбитальным буксиром «Паром» обеспечит перевозку до 10 тонн грузов, что значительно сократит транспортные расходы. В результате России удастся также оказывать коммерческие услуги по отправке в космос различных, в том числе и крупногабаритных грузов.
«Паром» – это космический аппарат, который будет выводиться ракетой-носителем на низкую околоземную орбиту (высота около 200 км). Затем в заданную точку на ней другая ракета-носитель доставит контейнер с грузом. Буксир стыкуется с ним и перемещает его по назначению, например на орбитальную станцию. Вывести контейнер на орбиту можно практически любым отечественным или иностранным носителем.
Однако при существующем в настоящее время финансировании космической отрасли создание лунной базы и промышленное освоение спутника Земли – это проекты достаточно далекого будущего. Гораздо более реальными представляются планы полетов на Луну туристов с помощью модифицированных кораблей «Союз», считают в Роскосмосе. Совместно с американской компанией Space Adventures российское ведомство разрабатывает новый туристический маршрут в космосе, причем планирует отправлять землян в обзорную экскурсию вокруг Луны уже через пять лет.
Внести свою лепту в освоение небесного тела готова и еще одна знаменитая отечественная фирма – Государственный космический научно-производственный центр (ГКНПЦ) имени М. В. Хруничева. По мнению специалистов ГКНПЦ, лунной программе должен предшествовать первый, околоземный этап, который будет реализован с использованием опыта МКС. На базе станции предполагается после 2020 года создать орбитальный пилотируемый сборочно-эксплуатационный комплекс для будущих экспедиций к другим планетам, а также, возможно, и туристические комплексы.
Лунная программа, по мнению ученых, не должна повторять то, что уже было сделано в прошлом веке. На орбите спутника Земли планируется создать постоянную станцию, а затем – и базу на его поверхности. Развертывание лунной станции, состоящей из двух модулей, обеспечит не только экспедиции к ней, но и возврат грузов на Землю. Потребуется и пилотируемый корабль с экипажем как минимум из четырех человек, способный находиться в автономном полете до 14 суток, а также модуль лунной орбитальной станции и посадочно-взлетный корабль. Следующим шагом должна стать постоянная база на поверхности Луны со всей инфраструктурой, обеспечивающей на первом этапе пребывание четырех человек, а в дальнейшем увеличение количества модулей базы и оснащение ее энергоустановкой, шлюзовым модулем и другими необходимыми объектами.
Программы космического клуба
Россия
В рамках концепции развития российской пилотируемой космонавтики до 2040 года предусмотрена программа освоения Луны (2025–2030) и полеты на Марс (2035–2040). Современная задача освоения спутника Земли – это создание лунной базы, и такая масштабная программа должна выполняться в рамках международного сотрудничества, убеждены в Роскосмосе.
В рамках первого этапа программы исследования Луны в 2013–2014 годах запланированы запуски лунных спутников «Луна-Глоб» и «Луна-Ресурс», сообщил глава НПО имени Лавочкина Виктор Хартов. Задачи миссии «Луна-Глоб» – облет Луны, подготовка и выбор площадок для лунохода, для других инженерных и научных комплексов, которые станут основой для будущей базы, а также исследование ядра Луны с помощью специальных буровых устройств – пенетраторов (в данном вопросе возможно сотрудничество с Японией, поскольку японские специалисты давно и успешно разрабатывают пенетраторы).
Второй этап предусматривает доставку на Луну научной лаборатории – лунохода для проведения широкого спектра научно-технологических экспериментов. На этом этапе к сотрудничеству приглашены Индия, Китай, европейские страны. Планируется, что индийцы в рамках миссии «Чандраян-2» предоставят ракету и перелетный модуль, а также произведут запуск со своего космодрома. Россия подготовит посадочный модуль, луноход массой 400 килограммов и научное оборудование.
По словам Виктора Хартова, в перспективе (после 2015 года) планируется российский проект «Луна-Ресурс/2», предусматривающий создание унифицированной посадочной платформы, лунохода с большим радиусом действия, взлетной ракеты с Луны, средств загрузки и хранения образцов лунного грунта, доставляемых на Землю, а также осуществление высокоточной посадки на маяк, расположенный на Луне. При этом предполагается осуществить доставку образцов лунного грунта, собранных с помощью лунохода в предварительно выбранных районах, представляющих научный интерес.
Проект «Луна-Ресурс/2» станет третьим этапом отечественной лунной программы. В рамках его планируется провести две экспедиции: первая доставит на поверхность Луны тяжелый исследовательский луноход для проведения контактных исследований и взятия образцов лунного грунта, а вторая – взлетную ракету для возвращения образцов грунта на Землю.
Создание автоматической базы позволит решить ряд задач в интересах пилотируемой лунной программы, которой предусматривается, что после 2026 года на Луну полетят люди. С 2027 по 2032-й на Луне планируется создать специальный научно-исследовательский центр «Лунный полигон», рассчитанный уже на работу космонавтов.
США
В январе 2004 года президент США Джордж Буш-младший объявил целью НАСА «возвращение» на Луну к 2020-му. Американцы планировали для высвобождения средств к 2010 году утилизировать устаревшие шаттлы. К 2015-му НАСА должно было развернуть новую программу Constellation («Созвездие») по типу модернизированной и расширенной программы «Аполлон». Основные компоненты проекта – ракета-носитель «Арес-1», являющаяся развитием твердотопливного ускорителя шаттла, пилотируемый космический корабль «Орион» с экипажем до пяти-шести человек, модуль «Альтаир», предназначенный для посадки на поверхность Луны и взлета с нее, ступень для отхода от Земли (СОЗ), а также тяжелый носитель «Арес-5», предназначенный для вывода на околоземную орбиту СОЗ вместе с «Альтаиром». Целью программы Constellation был полет к Луне (не ранее 2012-го), а затем высадка на ее поверхность (не ранее 2020-го).
Однако новая администрация США во главе с Бараком Обамой в этом году провозгласила прекращение программы Constellation, сочтя ее слишком дорогостоящей. Свернув лунную программу, администрация Обамы параллельно приняла решение о продлении финансирования эксплуатации американского сегмента МКС до 2020 года. Одновременно власти США решили поощрять усилия частных компаний по строительству и эксплуатации пилотируемых космических кораблей.
Китай
Китайская программа изучения Луны условно разделена на три части. В ходе первой в 2007 году успешно осуществлен запуск аппарата «Чанъэ-1». Он проработал на орбите Луны 16 месяцев. В результате была составлена трехмерная карта ее поверхности с высоким разрешением. В 2010 году к Луне отправили второй исследовательский аппарат для фотографирования районов, в одном из которых должен будет приземлиться «Чанъэ-3».
Вторая стадия программы исследования естественного спутника Земли предполагает доставку на его поверхность самоходного аппарата. В рамках третьей фазы (2017-й) на Луну отправится еще одна установка, основной задачей которой будет доставка на Землю образцов лунных пород. Своих космонавтов на спутник Земли Китай намерен отправить после 2020 года. В дальнейшем планируется создание там обитаемой станции.
Индия
Национальная лунная программа есть и у Индии. В ноябре 2008 года эта страна запустила искусственный спутник Луны «Чандраян-1». С него на поверхность естественного спутника Земли был направлен автоматический зонд, который провел изучение состава атмосферы и взял пробы грунта.
В сотрудничестве с Роскосмосом Индия разрабатывает проект «Чандраян-2», предусматривающий отправку к Луне с помощью индийской ракеты-носителя GSLV космического корабля, состоящего из двух лунных модулей – орбитального и посадочного.
На 2016 год запланирован запуск первого пилотируемого корабля. На его борту, как сообщил глава Индийской организации космических исследований (ИСРО) Кумарасвами Радхакришнан, в космос отправятся два астронавта, которые проведут на околоземной орбите семь дней. Таким образом, Индия станет четвертым государством (после России, США и Китая), осуществляющим пилотируемые космические полеты.
Япония
Свою лунную программу разрабатывает Япония. Так, в 1990 году был отправлен первый зонд на Луну, а в 2007-м туда запущен искусственный спутник «Кагуя» с 15 научными приборами и двумя аппаратами-спутниками – «Окинава» и «Оуна» на борту (проработал на орбите Луны больше года). В 2012–2013 годах планировался запуск очередного автоматического аппарата, к 2020-му – пилотируемый полет на Луну, а к 2025–2030 годам – создание обитаемой лунной базы. Однако в прошлом году Япония решила отказаться от пилотируемой лунной программы из-за дефицита бюджета.
Елена Зубцова
Опубликовано в выпуске № 38 (404) за 28 сентября 2011 года
