Разрабатывается космический корабль, который не на чем отправить к соседке Земли
Тот факт, что сегодня отечественная космическая отрасль пребывает в глубоком кризисе, ни у кого не вызывает сомнений. Подтверждением тому служат участившиеся в последнее время неудачи с запусками аппаратов различного назначения как в околоземное пространство (например недавний провал с выведением на расчетную орбиту российского и индонезийского спутников связи), так и к иным планетам (бесславный конец станции «Фобос-Грунт»).
Проблемы и перспективы отрасли обсуждаются на самом высоком уровне, делаются жесткие заявления, руководство Роскосмоса регулярно отчитывается о своей деятельности в правительстве и Госдуме, но, как говорится, воз и ныне там. Ракеты и спутники продолжают падать, квалифицированные кадры стареют, массового притока грамотной молодежи с новыми нестандартными идеями не наблюдается. А сохранившиеся в космонавтике энтузиасты, готовые двигать науку и технику России, не могут реализовать свои замыслы, поскольку нет на то воли государства.
Каковы перспективы нашей пилотируемой космонавтики? Что мы сможем противопоставить конкурентам в ближайшие годы? Насколько реалистичны планы Роскосмоса в следующем десятилетии выйти за пределы околоземного пространства? С такими вопросами корреспондент «ВПК» обратился к эксперту, который много лет занимался ракетно-космическими делами, находясь на высоких должностях в различных государственных ведомствах. И вот что он рассказал.
Нужен другой носитель
Нельзя сказать, что наша космонавтика топчется на месте. Практически на каждом крупном предприятии сохранились специалисты, которые не только генерируют новые идеи, но и передают свой опыт молодым. Но дальше идей, к сожалению, дело в большинстве случаев не идет. Причиной чаще всего становятся бюрократические проволочки, бесконечные согласования, а также неожиданные изменения «правил игры» в угоду тем или иным интересам.
Приведу пример, который лежит на поверхности. В России уже более десяти лет идет работа над пилотируемым кораблем нового поколения, точнее сказать – над перспективной пилотируемой транспортной системой (ППТС). Разговоры о новом корабле начались еще в 2001-м, но все эти годы в Роскосмосе «гоняли» документы туда-сюда, обсуждались различные концепции и точки зрения (вспомнить тот же «Клипер», макет которого даже выставлялся на нескольких международных выставках). В результате после многолетних метаний было наконец утверждено техническое задание (ТЗ) на создание эскизного проекта ППТС, в котором заложено следующее требование: новая система должна обеспечивать весь комплекс задач по освоению околоземного пространства. Ракетно-космическая корпорация (РКК) «Энергия», где строятся все отечественные пилотируемые корабли, приступила к работе по ТЗ, и в прошлом году эскизный проект был уже практически готов.
Но неожиданно руководство Роскосмоса изменило стратегию развития пилотируемой космонавтики, поставив во главу угла полеты к Луне и другие миссии за пределами околоземного пространства. В связи с этим были внесены изменения в ТЗ по ППТС. В соответствии с этими изменениями и дополнениями главной задачей нового корабля теперь является полет к Луне и обратно. Уточним – не на Луну, а на орбиту вокруг Луны и возвращение экипажа на Землю. Среди других задач – полеты вне низких околоземных орбит.
Решение этих задач вызывает определенные сложности. Разработчикам необходимо дополнительно потрудиться, потому что при полетах на окололунную орбиту и обратно другие скорости входа в атмосферу, соответственно иные требования предъявляются к теплозащите, системам корабля. Кроме того, двигательная установка должна обеспечивать безопасный возврат экипажа на Землю как с любой точки траектории на активном участке полета ракеты, так и с орбиты вокруг Луны. Все это немного изменяет облик корабля, но специалисты «Энергии» активно работают в заданном направлении.
Как бы то ни было, корабль делается. Но на чем он полетит за пределы околоземного пространства? На сегодня средств доставки к Луне нет: ни ракеты-носителя, ни соответствующей инфраструктуры и что самое настораживающее – эти задачи нигде даже не прописаны.
Напомню: работы по созданию средств выведения для космического корабля нового поколения велись три года (имеется в виду работа, которая раньше называлась ОКР «Русь-М». – В.Р.). Были сделаны системный проект, конкурсное техпредложение, затем авторитетная комиссия Роскосмоса приняла решение о победе в конкурсе проекта, который предложило «ЦСКБ-Прогресс» совместно с РКК «Энергия» и ГРЦ имени Макеева. Под эту РН, которая должна была выводить в космос как автоматические аппараты, так и пилотируемые корабли, предполагалось создать стартовый комплекс на новом космодроме Восточный. В том конкурсе участвовал также ГКНПЦ имени Хруничева со своими предложениями, но проиграл – тому были основания, о которых скажу позже.
Самое главное, что отличало работы по «Руси-М» от происходящего сейчас: тогда основной задачей было выведение корабля на низкие околоземные орбиты, то есть он предназначался для полетов на МКС и выполнения автономных миссий также на низких орбитах. И соответственно ракета делалась под эту задачу. Ее грузоподъемность планировалась в пределах 23–24 тонн. В пересчете на требуемые параметры это соответствовало массе корабля, проектируемого в тот период. Орбиты, которые обеспечивал носитель, составляли порядка 300–400 километров, то есть тот диапазон, в котором летают «Союзы».
Задачи, поставленные сейчас перед разработчиками ППТС – создание корабля, способного выполнять полеты к Луне, на окололунные орбиты, к точкам либрации, какие-то иные миссии в дальнем космосе, предполагают наличие совершенно другого типа средства выведения.
Проблему можно решать несколькими способами. Например, как намечают сделать американцы, создавая свой сверхтяжелый носитель SLS и космический корабль «Орион»: так называемая однопусковая схема, когда создается очень тяжелая РН с грузоподъемностью 130 тонн и одним пуском на низкую околоземную орбиту выводятся и корабль, и орбитальный буксир, а затем выполняется перелет к Луне. Но есть еще один вариант – осуществить запуск по двухпусковой схеме, когда отдельно выводятся на орбиту корабль и разгонный блок (или межорбитальный буксир).
Могу перечислить много нюансов, но суть будет одна – для решения задачи лунной экспедиции на корабле типа того, который сейчас разрабатывается в РКК «Энергия», нужна суммарная масса на низкой околоземной орбите не менее 70 тонн. Или даже больше – скажем, в интервале от 70 до 130 тонн. Это хороший диапазон, в котором удастся закрыть основной спектр тех миссий, которые сейчас предполагается осуществить как у нас, так и у американцев.
Лифт до второго этажа
Недавно Роскосмос объявил конкурс на создание эскизного проекта космического ракетного комплекса тяжелого класса на космодроме Восточный. В технических требованиях на опытно-конструкторскую работу написано, что новая РН должна выводить на низкие орбиты модули орбитальных станций, платформы, другие полезные нагрузки массой не менее 20 тонн. По российской классификации это тяжелый носитель. Однако не тот, который необходим для решения задачи полета к Луне.
Получается немного странная ситуация. Это все равно, что построить пятиэтажный дом, в котором лифт ходит только до второго этажа, и продавать квартиры в нем. Пожалуйста, дорогие жильцы, до второго этажа вы можете подняться на лифте, а дальше вообще непонятно как, ведь лестничных пролетов тоже нет.
В России сейчас разрабатывается РН «Ангара», которая в состоянии выводить на низкие орбиты 20 тонн. В соответствии с объявленным конкурсом делается ракета такого же класса, по своим характеристикам очень напоминающая «убитую» РН среднего класса повышенной грузоподъемности «Русь-М», а по ссылкам в техзадании – на «Ангару». Возникает законный вопрос: а зачем это надо? Ведь на 20-тонной РН нам до Луны не долететь, хоть убейся.
Можно, конечно, предположить, что речь идет о двухпусковой схеме и новый носитель делается для запусков только одного корабля. А межорбитальный буксир или разгонный блок будет доставляться другим пуском. Но если от 70 тонн отнять 20, остается 50 тонн. Вопрос: где взять 50-тонный носитель? Его нет, так же, как и ТЗ на него. А на чем же тогда лететь к спутнику Земли? Ведь ТЗ на ППТС никто не скорректировал, ее целью по-прежнему остается Луна.
Небогатый выбор
В СМИ неоднократно упоминалось, что в российских ракетостроительных фирмах, в частности в ГКНПЦ, уже ведутся работы по созданию сверхтяжелого носителя грузоподъемностью 70–100 тонн. Не отрицая такой возможности теоретически, обратимся к реальности: в настоящее время в Центре Хруничева идет работа только над одной новой РН – «Ангара». И все проработки, которые были проведены самими же сотрудниками ГКНПЦ, показали, что даже теоретически преодолеть планку в 50 тонн на «Ангаре» невозможно. При этом 50-тонный вариант является теоретическим максимумом – на практике не получится и 43 тонн.
Причем если рассматривать 50-тонный вариант, название «Ангара» становится неуместным, поскольку центральный блок на кислороде-водороде с двигателем от РН «Энергия» делает эту ракету совсем другой. Есть там блоки от «Ангары» или нет – никакой роли не играет. А модификация «Ангары» в том виде, в каком она сейчас существует, не позволяет увеличить грузоподъемность свыше 30 тонн – это предел для нее. Если же проводить глубокие модернизации, то название «Ангара» может применяться только условно.
Когда несколько лет назад ГКНПЦ подавал документацию на конкурс по «Руси-М», с его стороны было предложено семейство «Амур», которое предполагалось делать на совершенно иной основе – с использованием двигателей типа РД-171, то есть там «Ангары» вообще нет. «Ангара» – это семейство носителей, имеющих свою верхнюю планку, через которую не перепрыгнешь, и они к Луне не имеют никакого отношения.
Когда проходил конкурс на «Русь-М», проигрыш ГКНПЦ был достаточно обоснованным. Условия тендера содержали совершенно четкие технические требования, которые «Ангара» выполнить не могла. Поясним: космодром Восточный находится на расстоянии примерно одной тысячи километров от береговой линии и трасса полета ракеты над сушей такова, что очень трудно найти место, куда можно сбрасывать отработавшие блоки. Поэтому одна из особенностей проекта «Русь-М» сводилась к тому, что ближайший допустимый район падения по экологии, по требованиям безопасности, по возможности отчуждения этих территорий находится в Охотском море на дальности 1250–1300 километров.
«Ангара» в том виде, в каком она сейчас делается, – трехступенчатый носитель, который не может сбросить блоки первой ступени на такой дальности. Это законы физики. Первое, что пришлось сделать специалистам Центра Хруничева, – трансформировать «Ангару» из трехступенчатой в двухступенчатую РН, сняв с нее третью ступень. Как только это было сделано, появилось верхнее ограничение по грузоподъемности носителя. Ракета с трудом дотягивала до 20 тонн, и ее невозможно модифицировать в направлении увеличения грузоподъемности. Вот первый недостаток «Ангары».
Второй связан с расположением Восточного. Космодром находится на Дальнем Востоке, и вся трасса полета на участке работы второй ступени проходит над Тихим океаном. Протяженность этой трассы – примерно семь тысяч километров. Безотказной техники, как известно, не существует. Нельзя исключать аварии двигательной установки или чего-нибудь еще именно на этом участке полета. Теоретически сбой возможен в любой момент, поэтому и аварийная посадка спускаемого аппарата с экипажем может произойти в любой точке на трассе протяженностью семь тысяч километров. А значит, возникает очень много вопросов – как искать космонавтов, сколько времени им удастся продержаться на плаву и т. д.
В проекте, представленном «триумвиратом» в составе «ЦСКБ-Прогресс», РКК «Энергия» и ГРЦ имени Макеева, изначально уделялось особое внимание безопасности и возможности выхода из нештатных и аварийных ситуаций именно на участке полета над акваторией. Поэтому вторая ступень РН «Русь-М» специально создавалась на основе четырех невзрывоопасных двигателей, вводился режим полета при отказе одного из них (был высокий уровень резервирования), разработаны специальные алгоритмы, позволяющие даже в этом случае либо продолжать полет, либо вывести корабль в заранее заданный район, где его проще и быстрее найти. Все было подчинено одной цели – обеспечению безопасности экипажа.
Ничего подобного сделать на «Ангаре» невозможно. У нее на второй ступени один двигатель РД-191. Он откажет – и спускаемый аппарат плюхается в любом произвольном месте на трассе. Это было существенным элементом, который предопределил выбор в пользу проекта «триумвирата». И потому говорить о какой-то необъективности в отношении «Ангары», когда она проиграла в конкурсе на «Русь-М», не приходится.
Другой вопрос – финансовые затраты несоизмеримы: «Русь-М» – абсолютно новый носитель, при создании которого используются самые современные технические и технологические решения, а «Ангару» делают уже почти 20 лет. Поговаривают, что именно финансовые соображения стали решающим фактором при принятии решения о прекращении работ по «Руси-М», которое руководитель Роскосмоса Владимир Поповкин озвучил на Правительственном часе в Госдуме в октябре прошлого года.
Тогда же было заявлено, что вместо нового стартового комплекса (СК) под «Русь-М» на Восточном будут строить СК под модернизированный «Союз-2», с помощью которых предполагается запускать в том числе и пилотируемые экспедиции. Но ведь «Союз-2» можно использовать только для отправки в космос автоматических аппаратов. Для запусков пилотируемых кораблей серии «Союз ТМА-М», доставляющих на орбиту экипажи МКС (не говоря уже о ППТС), этот носитель не предусмотрен.
Нельзя забывать, что РН «Союз» – как ее ни модернизировать – разработана в 50-х годах. Тащить ракету, которой уже 60 лет, на новый космодром по меньшей мере нелогично. Носитель сделан с применением старых технологических решений, к тому же при его подготовке к запуску задействованы много людей (что небезопасно и экономически неэффективно).
Если выбирать из уже существующих носителей, то в первую очередь надо было бы обратить внимание на «Зенит»: он намного превосходит «Союз-2», поскольку изначально предполагался как замена королевской «семерки». В этот космический ракетный комплекс были заложены все современные и прогрессивные конструкторские решения, и в настоящее время это единственный носитель, способный конкурировать с американским «Фалкон-9». На «Зените» установлен прекрасный двигатель, к тому же у него отличный наземный комплекс – автоматизированный старт с минимумом людей при подготовке к запуску. Кстати, именно на этой ракете планировались испытания ППТС в беспилотном варианте (с СК «Зенит» на Байконуре).
Правда, есть одно «но»: формально «Зенит» – это украинская ракета, хотя 80 процентов ее комплектующих – российские изделия. Для того чтобы начать ее изготовление в России, необходимо межправительственное соглашение, по которому Южмаш мог бы, допустим, наладить производство РН на одном из российских предприятий (это может быть и «ЦСКБ-Прогресс», и ГКНПЦ имени Хруничева, и Омский завод, и Красмаш), передать туда всю документацию и осуществлять авторский надзор.
Правда, есть и другой вариант. На основе российского двигателя спроектировать свой носитель, похожий на «Зенит». Это будет уже новая ракета, даже если она и окажется очень похожей на оригинал. Но, к сожалению, этот вопрос ни разу за 20 лет даже не обсуждался в Роскосмосе.
Кстати, «Ангара» тоже сначала напоминала «Зенит», но потом проект трансформировался. А вообще многие специалисты отрасли сожалеют, что опыт «Зенита» – недорогого оперативного носителя – оказался невостребованным в более поздних проработках.
Вот и получается – «Русь-М» закрыли, «Амур» открываем, а лететь к Луне не на чем. Есть планы, есть мечты, есть куча мнений, а ракеты-то нет.
Положа руку на сердце, можно сказать: не все в закрытом Роскосмосом проекте «Русь-М» было оптимально, однако оставались возможности для модернизации. К примеру, изменения в техзадании с требованиями обеспечить полет к Луне сразу же привели специалистов к мысли о том, что нужно создать набор носителей с грузоподъемностью от 20 до 70 тонн и далее до 130 тонн, которые закроют весь спектр задач: запуски кораблей как на низкую, так и на окололунную орбиту.
Разработчики «Руси-М» показали, что с помощью двух дополнительных блоков можно сделать носитель с грузоподъемностью до 50 тонн. Предприятие «ЦСКБ-Прогресс» так свою работу и планировало. Но в ТЗ по «Руси-М» это было записано – предусмотреть модернизацию так, чтобы довести грузоподъемность до 50 и даже до 100 тонн, а в ТЗ по теме «Амур» этого нет.
Сделать стотонный носитель в принципе по плечу всем отечественным ракетостроительным предприятиям – благо, они уже имеют богатый опыт. Теоретически этой работой способны заняться ГКНПЦ имени Хруничева, «ЦСКБ-Прогресс» и ГРЦ имени Макеева. К любой из этих фирм могут подключаться и другие предприятия отрасли, как это было при создании сверхтяжелой РН «Энергия». Закон этому не препятствует, а дело только выиграет.
Если будет разработана РН сверхтяжелого класса, ее можно использовать для строительства марсианского комплекса, облик которого уже определен в РКК «Энергия». Хотя этот проект пока не востребован, специалисты-энтузиасты продолжают работу над ним, постоянно что-то изменяют и дополняют – ведь появляются новые технологии и технические решения. Так, например, за последние годы вдвое увеличился КПД солнечных батарей, при этом их площадь стала вдвое меньше. Сейчас есть возможность увеличить КПД уже втрое.
А в это время в США и Китае…
Пока Роскосмос объявляет новые тендеры и решает, какую РН надо ставить на Восточном, конкуренты движутся вперед семимильными шагами. Американский корабль «Дрэгон», который в мае успешно пристыковался к МКС, может составить конкуренцию российским кораблям уже в самое ближайшее время. Причем высказывания, что он был создан частной компанией за пару лет и за копейки, некорректны, ведь за этим аппаратом стоит весь многолетний, точнее, многодесятилетний опыт НАСА: экспериментальных и технических работ, материалов. Надо отдать должное SpaceX – корабль «Дрэгон» сделали быстро, хорошо, с использованием правильных технических решений.
Но самое главное – в США много таких аппаратов. Помимо «Дрэгона» и «Ориона» есть еще как минимум четыре частные фирмы, которые делают корабли. И каждый из них опережает по стадии отработки российскую ППТС.
Россия потеряла на разговоры и обсуждения уже больше 10 лет. А конкуренты тем временем не стоят на месте. Нам уже на пятки наступают не только США, но и КНР. Конечно, китайцы много позаимствовали из космических программ других стран. Их корабль по внешнему облику – тот же «Союз», но его размеры больше, он создан на новой элементной базе, вся электроника – собственного производства.
Китай, имея хорошую базу, набирается опыта. В космонавтику вкладываются большие средства, у них имеется потенциал – и финансовый, и технологический. Страна не очень быстро, но очень уверенно идет к освоению космического пространства, в КНР есть определенная идеология, свои программы. Пока не хватает, правда, опыта длительных полетов, но, как известно, опыт – дело наживное.
Китайские РН делаются на технологической основе российского «Протона». Китайцы широко применяют водород, с которым в нашей стране давно «завязали». Их носители – почти на российском уровне, только двигатели немного «недобирают». И что очень важно – у Китая уже есть несколько национальных космодромов, в то время как у России – всего один (в Плесецке), предназначенный в основном для военных запусков. Байконур, откуда осуществляется подавляющее большинство стартов, в том числе всех пилотируемых кораблей, Россия, как известно, арендует у Казахстана.
Сейчас много говорят и пишут о космодроме Восточный. В этот проект, призванный стимулировать развитие всего Дальневосточного региона, вкладываются огромные средства. О целесообразности строительства такого «монстра» и его местоположении существуют разные, порой полярные мнения. В СМИ уже высказывались предложения экспертов о развертывании компактных космодромов по подобию южнокорейского «Наро». Но во-первых, нельзя забывать о том, что «Наро» рассчитан на запуск РН легкого класса (грузоподъемностью 1,5–2 тонны). А во-вторых, если бы была государственная задача сделать автоматизированный космодром и минимизировать пусковые расчеты, вполне можно было бы перенести «Морской старт» на сушу и сделать компактный отечественный космодром для РН грузоподъемностью 14 тонн (как на Байконуре по международному проекту «Наземный старт»). Но для сверхтяжелых РН, которые могли бы обеспечить полеты к Луне, компактный космодром не подойдет, поскольку требуется большая зона отчуждения и есть ограничения по акустической нагрузке.
Вместо заключения
Недавно в СМИ прошла информация, что глава НАСА Чарльз Болден обнародовал названия трех коммерческих компаний, которые получат контракты на общую сумму более 1,1 миллиарда долларов в рамках третьего этапа программы создания силами частных фирм новых космических кораблей для доставки астронавтов на МКС, ракет для них и наземной инфраструктуры. Партнерами НАСА стали компания Boeing, получившая контракт на 460 миллионов долларов, Space Exploration Technologies (SpaceX) – 440 миллионов долларов, Sierra Nevada – 212,5 миллиона долларов.
Когда в прошлом году США остались без собственных средств доставки астронавтов на околоземную орбиту и на МКС, им пришлось пересмотреть свою космическую программу, финансирование которой, кстати, было значительно урезано. Чтобы сократить расходы и способствовать развитию космической индустрии, НАСА приняло решение создавать новый пилотируемый корабль силами частных компаний, в то время как собственные силы агентства были направлены на разработку корабля для полетов в дальний космос на базе проекта Orion и сверхтяжелого носителя SLS.
Ранее НАСА в рамках программы CCP (Commercial Crew Program) по поощрению частных фирм, занимающихся проектированием космических аппаратов, уже провело два этапа отбора. В рамках первого в 2010 году контракты на разработку проектов пилотируемых кораблей получили компании Blue Origin, Boeing, Paragon Space Development, Sierra Nevada и United Launch Alliance.
В рамках второго этапа, предусматривающего продолжение конструирования РН и кораблей, партнерами НАСА стали фирмы Blue Origin, Boeing, Sierra Nevada и SpaceX.
Третий этап предусматривает создание полноценной интегрированной транспортной системы, которая будет включать корабль, ракету-носитель и наземную инфраструктуру, в том числе центр управления полетами. Boeing, SpaceX и Sierra Nevada к концу мая 2014 года намерены закончить проектирование и испытания новых систем.
Среди трех партнеров безусловным лидером выглядит компания SpaceX. Ее корабль «Дрэгон» в беспилотном варианте к настоящему времени уже совершил два полета, в том числе один со стыковкой с МКС. В то же время капсула Boeing CST 100 еще проходит наземные испытания, так же, как и мини-шаттл Dream Chaser фирмы Sierra Nevada.
Подготовил Василий Румянцев
Опубликовано в выпуске № 32 (449) за 15 августа 2012 года
