Два года назад, 1 февраля 2003 года, произошла одна из самых крупных и, вероятно, самая громкая катастрофа за всю историю практической космонавтики: при возвращении с орбиты в плотных слоях атмосферы разрушился американский многоразовый транспортный космический корабль (МТКК) «Колумбия». Семь членов экипажа погибли. Полеты шаттлов были запрещены до выяснения и устранения причин инцидента.
Конечно, гибель «Колумбии» — это большая человеческая трагедия. Но у этого события есть и значительные практические следствия для всей современной космической деятельности.
НЕЛЮБИМОЕ ДИТЯ
На какое-то время Соединенные Штаты вообще без средств осуществления пилотируемых космических полетов: со времени окончания программы «Сатурн-Аполлон» они не строили и не применяли одноразовых ракет-носителей для запуска людей в космос. Но, в конце концов, это их частное дело. Однако, Аэрокосмическое агентство США — НАСА — является одним из основных участников программы Международной космической станции. Строго говоря, МКС и МТКК составляют единую интегрированную систему. Можно уверенно утверждать, что, если бы не существовало шаттлов, не было бы не только проекта МКС — не было бы серьезных оснований даже говорить о чем-то подобном.
Мало того, что американские челноки завозили на станцию львиную долю снабжения и личный состав экспедиций посещения. Главное заключается в том, что все — кроме российских — уже находящиеся на орбите модули станции, как и все планируемые к выведению, рассчитаны на доставку в грузовом отсеке американского челнока. Так что МКС без шаттлов достроить попросту невозможно.
Теперь же оставшихся корабли «Атлантис», «Дискавери» и «Индевор» поставлены на прикол. Все операции по снабжению станции и смене экипажей выполняют российские «Союзы» и «Прогрессы» Мы уже посылали к МКС «сверхплановые» корабли, в целом станция стоит нам 6 млрд. рублей в год — это примерно 40% всего российского космического бюджета 2004 года. Заметим: подвела американская техника, а в форс-мажоре оказалась Россия. Из-за этого напряжения другие наши программы космических исследований уже два года недофинансируются.
И всё равно очевидно, что в одиночку нам не справиться со всеми даже текущими задачами. Особенно если учесть, что на конец 2007 года запланировано увеличение постоянного экипажа МКС до шести человек (сейчас он сокращен до двух). Для шести членов экипажа требуется постоянно держать пристыкованными к станции два «Союза» в качестве спасательных средств. И сменять их раз в полгода — таков ресурс постоянного нахождения наших кораблей в космосе.
Правда, нет худа без добра. В свое время, на начальном этапе реализации проекта МКС, американские партнеры дали нам в долг 60 млн. долларов для строительства служебного модуля. Этот долг мы понемногу отдавали, уступая американцам свои лабораторные часы на станции, так что они использовали 87% времени, отводимого для экспериментов на орбите. Когда же Россия осталась единственным участником проекта, обеспечивающим транспортные операции, этот долг стал быстро таять и к концу минувшего года сошел на нет. Так что теперь американская сторона, если захочет послать своих астронавтов на МКС, должна, «по всем законам божеским и человеческим», платить Федеральному космическому агентству Российской Федерации за билет на корабль «Союз». В два конца.
В настоящее время обстановка остается весьма напряженной. Уже давно обсуждается схема закупок, которая очертила бы порядок оплаты нашими американскими партнерами изготовления и запуска в их интересах российских кораблей — ведь в 2006 году срок обязательств России по транспортному обслуживанию МКС истекает. Обещанные некогда 50 млн. долларов на дополнительные «Прогрессы» так пока и не выделены; а тут еще печально известный закон 2000 года о запрете на передачу ракетных технологий Ирану… Своими силами Россия сможет обеспечить постоянное присутствие на станции лишь двух космонавтов, а значит, ни о каких масштабных исследованиях речи нет. Со всей очевидностью возникает вопрос: а зачем тогда, собственно, МКС? Думается, этот вопрос актуален не только для России, но и для европейских участников проекта, и для Японии. Они-то ведь заинтересованы в полноценном целевом использовании станции! Пока же доходит до того, что рассматривается вопрос о консервации МКС на значительный срок — но это почти наверняка приведет к ее гибели, так как лет через десять исчерпается ресурс техники, работающей сегодня на орбите.
Американскую сторону это не очень расстраивает. МКС – так уж получилось - не стала любимым детищем американской нации, и ее печальные перспективы не очень волнуют народ Соединенных Штатов.
ЗОЛОТАЯ КИСТОЧКА
Однако, Америка имеет обязательства перед партнерами по проекту: своей очереди на доставку к МКС ждут лаборатории европейского и японского космических агентств и два итальянских служебных модуля. Не выполнить эти обязательства — значит «потерять лицо». Поэтому президент Буш в своей известной речи, произнесенной в январе прошлого года в штаб-квартире НАСА, объявив совсем другие приоритеты новой космической политики США, тем не менее пообещал, что МКС будет достроена.
Так что работы по возвращению челноков в строй идут полным ходом.
Их объем определен рекомендациями, сформулированными в отчетном докладе независимой «комиссии Гемана» — наша газета уже писала об этом в октябре 2003 года. В докладе содержится тридцать пунктов, выполнение которых должно обеспечить приемлемый уровень безопасности при эксплуатации МТКК; причем пятнадцать из них должны быть неукоснительно реализованы до следующего полета любого из них.
Сначала казалось, что на выполнение необходимых работ хватит семи месяцев. В действительности всё получилось значительно дольше, но всё же к концу 2004 года обязательные требования комиссии были в основном выполнены.
Наиболее острый вопрос — устранение причины стартового инцидента с «Колумбией» — был решен через год после выхода доклада «комиссии Гемана». Для этого доработана конструкция бака, изменена геометрия нанесения и методика контроля теплозащитного покрытия. Дополнительно для уверенного контроля в передней части бака установлена телекамера, следящая в минуты взлета за состоянием опасной зоны. Значительное число первых стартов будет проводиться только в дневное время, и за поведением корабля на подъеме будут следить телекамеры с земли, моря и воздуха. В общем, экипаж и наземный персонал будут иметь достаточно достоверную информацию о состоянии вышедшего на орбиту аппарата.
Предусмотрен осмотр кораблей на орбите — теперь это станет обязательной операцией, — для чего спроектировано специальное приспособление в виде шеста с телекамерой стоимостью 1,3 млн. долларов, которое позволяет двум астронавтам, выйдя в открытый космос, произвести обследование всех необходимых участков за семь часов. Разработана технология, по которой экипажи смогут сами устранять небольшие трещины в термоизоляции, созданы необходимые материалы и инструмент. Интересно, что таким инструментом оказалась обыкновенная кисточка — другие способы нанесения покрытия дают худшие результаты. Сколько стоит космическая кисточка, неизвестно – но, скорее всего, сравнимо со стоимостью шеста.
Если размер повреждения исключает возможность его устранения, то экипажу придется переходить в МКС и там ждать прилета другого шаттла. Эксперты считают, что семь человек смогут продержаться на имеющихся ресурсах станции около двух месяцев.
Кстати, экипаж «Колумбии» такой возможности не имел. Дело в том, что на американских челноках устанавливаются стыковочные агрегаты российского производства, и до последнего времени они стояли не на всех кораблях — ведь у НАСА есть и другие задачи для шаттлов, помимо рейсов к МКС. Так вот, на «Колумбию» такой агрегат собирались установить как раз после этого полета!
Если уж зашла речь о гипотетических возможности спасения экипажа «Колумбии», то стоит упомянуть такой факт. В ходе исследований по технологии ремонта было достоверно установлено, что повреждение, полученное «Колумбией», не могло быть устранено на орбите, даже если бы его опасность была вовремя осознана. Так что единственным шансом экипажа была организация экстренного старта другого челнока; проведенные, не очень тщательные, расчеты показали, что времени было чуть-чуть меньше, чем впритык. Так что, если говорить прямо, реальных шансов не было.
По мере втягивания в практическое выполнение восстановительно-профилактических работ и уяснения их объема было подсчитано, что общие расходы на повышение безопасности полетов космических челноков составят 2,2 млрд. долларов, что в два раза больше, чем получалось по первоначальным оценкам.
Сроки первого полета — для него сначала был выбран «Атлантис», позже его сменил «Дискавери» — переносились несколько раз. До недавнего времени реальной датой старта считался период марта-апреля текущего года. В середине осени 2004-го на мысе Канаверал начали производить сборку ускорителей, приступили к совместным тренировкам астронавты экипажа и команда Хьюстонского Центра управления полетами. К сожалению, налетевшие на Флориду ураганы нанесли серьезный ущерб технике космодрома и сдвинули график работ. Следующее окно возможных запусков — с 10 мая по 3 июня 2005 года.
Конечно, шаттлам еще предстоит бороздить просторы ближнего космоса. Но число запусков к Международной станции сокращено до 18 вместо планировавшихся 28; а в 2010 году большие «космические грузовики» НАСА будут выведены из эксплуатации, и на этот раз навсегда.
ЧТО ЖЕ ДАЛЬШЕ?
Уже в конце 1980-х годов стало ясно, что шаттлы не стали достаточно экономичным средством для решения всего спектра задач американской пилотируемой космонавтики. И с тех пор НАСА потратило миллиарды долларов на поисковые работы по разным вариантам замены этих космических тяжеловесов, особенно в тех случаях, когда можно обойтись чем-то более легким и дешевым.
Поначалу большие надежды возлагались на «Венчурстар» компании «Локхид Мартин» — одноступенчатую, полностью многоразовую машину. Испытывался его прототип Х-33, но после ряда неудач программа была закрыта в 2001 году. Другим кандидатом был маленький аппарат, предназначаемый только для роли «космической шлюпки», его прототип назывался Х-38. Он должен был быть тоже многоразовым, иметь небольшие крылья и параплан для заключительного этапа спуска; вывод на орбиту — обычной ракетой-носителем. Этот проект также был закрыт в 2001 году.
Наконец, в ноябре 2002 года президент Буш дал НАСА указание ускорить разработку проекта «Орбитального космического самолета».
Его назначением станет поначалу роль спасательного средства для МКС, а затем и доставка туда экипажей. То есть в этом проекте НАСА намерена в минимально необходимом объеме решить задачу снятия зависимости от российских «Союзов» в свете предстоящей «отставки» шаттлов.
На исследования по программе «Космическая пусковая инициатива», в рамках которой создается новый ракетоплан, НАСА планирует израсходовать 5 млрд. долларов. Уже отвергнуты проекты всех полностью многоразовых аппаратов с горизонтальным стартом — понятно, что технический риск, связанный с такой схемой выведения, не позволит принять систему в эксплуатацию в заданные сроки; да и денег, пожалуй, не хватит. Для дальнейшего рассмотрения остались проекты двух гигантов аэрокосмической отрасли — фирм»Боинг» и «Локхид Мартин».
В обоих случаях речь идет о некоем гибриде концепций шаттла и «Союза». «Локхид» предлагает крылатую капсулу на 4 — 5 человек, которая будет выводиться в космос ракетой-носителем среднего класса; в другом варианте капсула стартует «со спины» самолета-разгонщика. В любом случае аппарат должен обеспечивать возможность широкого бокового маневра в верхних слоях атмосферы — космические средства спасения США должны гарантировать доставку заболевшего космонавта в американский госпиталь в течение суток, для чего нужно начинать спуск, не дожидаясь, когда проекция орбиты пройдет над территорией Соединенных Штатов.
Поэтому «Орбитальный самолет» будет иметь крылья, хотя и небольшого размера, что и составит его сходство с заслуженным предшественником — шаттлом. Но он будет похож и на другого своего предтечу — спускаемый аппарат корабля «Союз», так как приземляться будет на парашюте: его крылья слишком малы для создания подъемной силы, достаточной для обеспечения «самолетной» посадки. Такой подход, видимо, действительно оптимален для решения поставленной конкретной задачи при заданных ограничениях по срокам и затратам.
Косвенно это подтверждается тем, что российские специалисты реализуют подобную же схему спуска в перспективном аппарате «Клипер» — о нем речь пойдет ниже.
Вариант фирмы «Боинг» не имеет очень уж больших отличий, он так же ориентирован на вертикальный ракетный старт. В качестве носителя рассматриваются ракеты «Дельта» 4 и «Атлас» 5.
Пока планируется к 2008 году ввести корабль в действие в качестве спасателя для МКС, а в 2010-м приступить к доставке экипажей. Стоимость доставки 1 кг груза на низкую околоземную орбиту, по расчетам, должна составить 2 тыс. долларов, т.е в 10 раз меньше, чем шаттлом. Это, конечно, надо еще проверить — прогнозы именно этого рода обычно обладают «малой сбываемостью». А вот в то, что килограмм на орбите будет дешевле «шаттловского» в 2 — 3 раза, поверить, думается, можно.
Но острее, чем стоимость эксплуатации, ставится задача эксплуатационной надежности. Вероятность безаварийного полета проектируемых сейчас аппаратов оценивается величиной 250:1 — 500:1. В следующем поколении американские инженеры рассчитывают достигнуть уровня 10 000:1. Это дело не быстрое; по оценке Корин Сигал из Флоридского универсистета, на создание действительно безопасных крылатых (т.е. в полном смысле слова многоразовых) кораблей должно уйти 15-20 лет.
Собственно, временное возвращение в строй большегрузных космических челноков и разработка небольшого маршрутного такси «Земля — орбита» — это всё, что НАСА намерено сделать в планируемом будущем в области создания техники для пилотируемых полетов в близких окрестностях колыбели человечества.
Вот уже год, как Америка всматривается в новые рубежи космической научно-технической экспансии. 14 января 2004 года президент Буш перенацелил свой народ со скучной околоземной орбиты на «тропинки далеких планет», пообещав, что в 2020 году американские астронавты вернутся на Луну, а в 2030 — 2032-м — высадятся на Марсе.
Нельзя не согласиться: постановка такой грандиозной задачи, выводящей всё человечество на новый уровень, весьма к лицу самой мощной державе мира. И сейчас не хочется взвешивать, насколько президент уверен в выполнимости своей декларации, да и нужна ли ему эта уверенность за 25 лет до контрольного срока. Задача-то действительно величественная и оптимистическая. И, хотя этот обзор сосредоточен на ближайших проблемах околоземной пилотируемой космонавтики, мы всё же скажем буквально несколько слов о самых первых шагах на этом гордом пути.
Космическая инициатива Джорджа Буша-младшего — а также, по всей вероятности, оргвыводы из доклада «комиссии Гемана» — привели к реорганизации американского Космического агентства, в составе которого появилось Управление разработки систем исследования космического пространства. Вот это управление, во главе с директором Крейгом Стидлом, и занимается проектом нового, большого, универсального космического корабля, планы создания и использования которого выглядят следующим образом. В 2008 году должна состояться демонстрация корабля в полете без экипажа. 1-й полет с астронавтами на борту запланирован на 2014 год. До 2016 года новый корабль будет задействован в транспортой системе МКС, а в 2020 году он должен обеспечить высадку экспедиции на Луну. В дальнейшем аппарат будет использован для полета на Марс (2030 — 2032 годы) и к другим планетам Солнечной системы.
К проекту привлечены многие всемирно известные компании аэрокосмического комплекса. Естественно, не обошлось и без «Боинга» с «Локхид-Мартином». Понимающие люди подсчитали, что при заявленном размахе реализация президентской космической инициативы только до 2020 года потребует финансирования в размере 100 млрд. долларов.
И Америка способна на это — уже в 2004 году бюджет НАСА составил 15 млрд. долларов.
«Каботажная» же космонавтика перестала интересовать Белый дом, а вместе с ним и Космическое агентство США.
«ФЕНИКС» И «КЛИПЕР»
Однако вернемся ближе к Земле: проект Международной станции нуждается в налаживании устойчивого грузо- и пассажиропотока прямо сейчас.
Проблему создания грузового корабля в помощь «Прогрессам» уже практически решили европейцы. Их одноразовый аппарат ATV будет выводиться с французского космодрома Куру ракетами «Ариан» 5. Более мощный носитель и удачно расположенное место старта делают ATV более грузоподъемным, чем «Прогресс», запускаемый ракетой «Союз» с космодрома Байконур. Правда, до шаттла далеко и ему. Европейское космическое агентство закупит у производителя — франко-германского концерна EADS — 6 таких кораблей, и первый из них стартует уже в этом году. Он называется «Жюль Верн», и на МКС уже проведены доработки, обеспечивающие его стыковку.
А еще в Европе ведется разработка собственного многоразового космического самолета «Феникс». Уже проведена успешная автоматическая посадка модели длиной 7 м и весом 1200 кг — уменьшенной в шесть раз копии будущего челнока. В Швеции с июня 2003 года идут испытания прототипа японского космоплана «НОРЕ–Х»...
Вполне достойно на этом фоне выглядит и Россия. В начале декабря прошлого года Ракетно-космическая корпорация «Энергия» продемонстрировала полноразмерный макет многоразового пилотируемого аппарата «Клипер», разработка которого ведется уже с 2000 года. Аппарат длиной 10 м, диаметром 3,5 м и весом 14,5 т сможет доставлять на орбиту шестерых космонавтов и 700 кг груза; при уменьшении экипажа вес груза увеличивается. С орбиты на Землю «Клипер» может доставить полтонны груза. Специалисты РКА «Энергия» объясняют количество мест в кабине «Клипера» тем, что шесть человек — оптимальный количественный состав бригады космических монтажников. Так что работа ведется с дальним прицелом.
Аппарат имеет несущий корпус в форме стилизованного утюга, что позволяет ему при спуске совершать боковой маневр на расстояние до 500 км. Прорабатываются две конфигурации — с крыльями для горизонтальной посадки на аэродром и с парашютом, позволяющим приземлиться вообще на любой ровной площадке достаточных размеров. Причем конфигурацию можно будет менять в зависимости от задачи полета. «Клипер» воплощает высокую степень «многоразовости»: после каждого приземления заменяются только удобосъемный тепловой экран, парашют и двигатели мягкой посадки.
Для выведения на орбиту планируют использовать перспективную российскую ракету «Онега», а также, возможно, украинский носитель «Зенит» 2, уже доказавший свою надежность многолетней работой в комплексе «Морской старт». «Клипер» будет иметь автономность 15 суток и возможность непрерывного пребывания в космосе (прежде всего в качестве спасателя для МКС) в течение года — вдвое больше, чем заслуженный ветеран «Союз». Его жизненный цикл рассчитывается на 20 — 25 полетов, то есть на 10 лет эксплуатации. По первоначальной программе планируется построить четыре машины.
Стоимость проекта, включая воплощение в металле, по словам представителей «Энергии», должна составить 10 млрд. руб. — сравните с затратами на создание его американского конкурента «Орбитальный космический самолет». Работы по «Клиперу» включены отдельной строкой в Федеральную космическую программу России, его готовность при плановом финансировании ожидается в 2010 — 2012 году. А если в проекте примет участие Европа, то и гораздо раньше.
Суммируя сказанное, с удовлетворением констатируем: у Международной станции есть будущее. Участники этой совместной программы, кроме Соединенных Штатов, не собираются от нее отказываться. В частности, планы нашей страны таковы: согласно Федеральной космической программе, в 2007 году «Протон» доставит к станции лабораторный модуль ФГБ-2; в 2009 году американский шаттл должен вывести нашу научно-энергетическую платформу; наконец, в 2011 году «Протоном» будет запущен еще один лабораторный модуль.
Глядя же на ситуацию несколько шире, можно с хорошей долей уверенности предположить, что в ближайшие 10 лет мы станем свидетелями становления следующего поколения космической техники для пилотируемых полетов в околоземном пространстве.
