18 января текущего года Федеральное Космическое Агентство Российской Федерации (ФКА, он же Роскосмос) объявило конкурс на создание нового средства доставки людей на околоземную орбиту, а также для использования в составе пилотируемых систем для более дальних космических полетов.
Первопричина понятна: очень хорошие, надежные и недорогие корабли «Союз» были разработаны более 30 лет назад, и сейчас они устарели и морально, и технически. Морально — потому, что малокомфортабельны, не приспособлены для длительного автономного полета, их спускаемый аппарат не дает возможности провести сколько-нибудь значительный маневр в процессе возвращения, а это делает район приземления жестко зависимым от параметров орбиты и не позволяет в нужной степени ограничить его размеры. Кроме того, они трехместные, что сегодня считается недостаточным. Техническое старение состоит прежде всего в том, что бортовая аппаратура «Союзов» построена на устаревшей элементной базе, и возможности ее улучшения почти исчерпаны в ходе трех уже проведенных модернизаций этих кораблей.
ПОЧЕМУ КОНКУРС?
В последние год-два казалось, что в вопросе создания космического корабля нового поколения всё ясно: есть проект «Клипер», и он, судя по всему, поддерживается Роскосмосом, который даже выделял на его проработку какие-то суммы, впрочем, довольно незначительные. Макет «Клипера» широко демонстрировался, в том числе на Московском аэрокосмическом салоне 2005 года, объявлялись сроки выхода на разные этапы испытаний и суммы, потребные для завершения разработки. Так что сама идея конкурса вызывает вопросы: вроде бы всё уже решено.
Однако безальтернативность — не лучший способ создания новой техники. То, что теперь выбор проекта будет проводиться на конкурсной основе, внушает известный оптимизм. Теперь будет возможность всесторонне проанализировать технические и экономические показатели каждого из предложений.
Этих показателей очень много. Какова общая идеология эксплуатации предлагаемой системы? Какие материалы и технологи предполагается задействовать для решения многочисленных проблем прочности, баллистики, аэродинамического нагрева? Какие будут обеспечены характеристики бортовых систем, как собираются организовать процесс их создания, отработки и сертификации? Чем собираются выводить в космос новый космический корабль, и что потребуется сделать на земле, в части стартовых комплексов и средств управления полетом? Очень важно: какими средствами и техническими решениями гарантируется безопасность экипажа на всех этапах полета, от предстартовой подготовки до выхода из кабины после приземления?
Ну и, конечно — сколько это будет стоить?
Если всё пойдет правильно, то такое соревнование сможет не только обеспечить выбор наиболее подходящей для заявленных целей концепции аппарата, не только подтвердить ее реализуемость в разумные сроки и достаточную проектную надежность, но и, возможно, решить задачу наиболее экономичным образом.
Кроме всего прочего, замещение единственного априорного «чемпиона» несколькими «претендентами» позволяет в случае необходимости попытаться скомбинировать достоинства разных проектов и вовлечь в разработку силы, опыт и ресурсы нескольких мощных организаций. О такой возможности говорили и сами учредители конкурса.
РАБОЧАЯ ЛОШАДЬ
Тема конкурса полностью звучит так: «Создание многоразового пилотируемого космического корабля нового поколения для транспортно-технического обслуживания орбитальных пилотируемых станций, перспективных пилотируемых космических комплексов и других объектов околоземной орбитальной группировки». То есть «многоразовость» закреплена уже в самом названии разработки; другие характеристики будущего корабля для широкой публики пока не раскрываются.
Тендер имеет закрытый характер, что подразумевает ограничения на детальную информацию о проектах-участниках. Не публикуются также и тактико-технические требования к новому кораблю, хотя кое-что, конечно, понять можно.
Так, руководитель Роскосмоса Анатолий Перминов высказывался следующим образом:
«Задачи пилотируемых полетов усложняются. У американцев большие корабли, с отличной грузоподъемностью, но, как видим, ненадежные. Значит, нужно что-то среднее. Чтобы и экипаж был побольше, чем на «Союзах», однако не таким громоздким, как у американцев». Фактически известно, что вместимость нового космического корабля должна быть не менее шести человек — именно это число считается оптимальным для бригады космических монтажников, которые будут собирать из отдельных модулей большие орбитальные станции грядущих десятилетий.
Немного информации добавляет заместитель Перминова, Николай Моисеев: «Нам важны такие параметры нового корабля, как срок автономного функционирования вне Международной космической станции. Мы определили, что этот срок должен быть не менее месяца, кроме того, корабль должен в перспективе быть способным летать к Луне и вернуться оттуда обратно».
Расширить представление о возможном облике наследника «Союзов» можно, приняв во внимание состав организаций-конкурсантов. Все они в основе своих предложений имеют систему-прототип, которая была доведена до определенной степени «зрелости». На этой основе и можно попробовать что-то предположить.
Конкурсная комиссия приняла к рассмотрению разработки трех ведущих российских космических центров: Ракетно-космической корпорации (РКК) «Энергия», Государственного космического научно-производственного центра (ГКНПЦ) имени Хруничева и Научно-производственного объединения (НПО) «Молния».
Итоги сначала планировалось подвести в начале февраля — по российскому законодательству, такой срок установлен для тендеров при заключении государственного контракта. Однако получилось так, что первым результатом деятельности комиссии стало продление срока конкурса до конца 2006 года.
И это правильно. Непонятно, как можно за 20 дней обоснованно выбрать лучший вариант — не проекта дачного коттеджа, даже не вездехода для принятия на вооружение пехотных подразделений, — а космического корабля, который потом лет на 50 станет «рабочей лошадкой» космической деятельности России, а может быть, и половины мира.
Интересная деталь: объявляя 3 февраля о таком решении комиссии, официальный представитель ФКА Вячеслав Михайличенко сказал: «Конкурсная комиссия решила продлить свою работу, поскольку ни один из проектов не соответствует предъявленным требованиям». А потом добавил, что через месяц комиссия более точно сформулирует требования к заявкам и разошлет их на участвующие в конкурсе предприятия.
По частному мнению автора, это означает, что тогда-то и началась настоящая работа комиссии. Надо понимать, что серьезные люди, заседающие в ней, ознакомились с предложениями конкурсантов и осознали, что следует более четко определить требования к кораблю. Как мы увидим, заявленные на тендер проекты весьма сильно отличаются друг от друга в самых своих фундаментальных чертах, так что для решения надо прежде всего уяснить для себя, как будет применяться будущий корабль, что он должен уметь обязательно и какими из «опций» можно пожертвовать. Говоря техническим языком, четко определить базовые тактико-технические требования к новому изделию.
Теперь посмотрим, о чем, собственно, идет речь. Что нам, собственно, предлагают?
«ЭНЕРГИЯ» И ЕЕ «КЛИПЕР»
Начнем с «Клипера» — его принято считать фаворитом, как наиболее проработанный, уже довольно «далеко зашедший» проект.
В СМИ можно встретить сообщения, что разработка «Клипера» завершена. Это не так.
В 2004 году стоимость всего проекта оценивалась в 10 миллиардов рублей, и заявлялось, что при плановом финансировании готовность корабля может быть достигнута в 2010–2012 году. Но цифра 10 миллиардов рублей сопоставима с годовым бюджетом всей Федеральной космической программы: в 2005 году на нее — на всю! — планировалось выделить 18,3 миллиардов рублей (в 2004 году — 13,7 миллиардов). К тому же известно, что львиная доля этих средств шла на работы вокруг Международной космической станции. И о включении «Клипера» в ФКП только начали говорить в 2004 году, а пока «Энергия» трудится в основном на свои деньги. То есть, похоже, что до сих пор из 10 миллиардов «освоена» лишь небольшая часть, а основные расходы ожидаются впереди.
При всей сложности космического корабля как заводского изделия трудно предположить, что все будущие деньги пойдут на «железо». Так что правильнее будет сказать, что разработка «Клипера» находится где-то между стадиями развернутых технических предложений и полноценного эскизного проекта.
Можно допустить, что «Клипер» занимает первенствующее положение по этому показателю — степени проработанности проекта. Но более достоверным представляется, что его лидерство определяется еще и тем, что он наиболее соответствует сложившемуся образу пилотируемого корабля следующего поколения.
Напомним вкратце, что такое «Клипер». Шестиместный многоразовый космический корабль, состоит из двух возвращаемых отсеков — экипажа и приборного — и одного невозвращаемого — агрегатного. Кроме того, сменным является теплозащитный экран. Длина 10 метров, вес 14,5 тонн (изредка встречается цифра 13,5 тонн). Несущий «утюгообразный» корпус обеспечивает боковой маневр при спуске 500 километров («Буран» — несущий корпус плюс крылья — 2000 километров). Перегрузка при спуске меньше, чем у «Союза». На заключительном участке используется парашют, а во втором, более «продвинутом» варианте — крылышки, и тогда посадка производится на аэродром по-самолетному.
Кроме шести космонавтов, «Клипер» может доставить на орбиту 700 килограммов груза («Союз» — три космонавта и 200 килограммов). Если уменьшить экипаж, можно увеличить груз. Возвращаемый груз при полном экипаже — 500 килограммов, посадочная масса 9, 5 — 10 тонн, ресурс — 25 посадок. При старте устанавливается в головной части ракеты носителя, а не сбоку, как «Буран» (это облегчает спасение экипажа в аварийных ситуациях при выведении). В качестве носителей рассматриваются перспективные РН «Онега» (РКК «Энергия») и «Ангара» (Центр имени Хруничева), а также действующая украинско-российская ракета «Зенит-2».
«Конкурентные преимущества» — это, прежде всего, огромный опыт «Энергии» в области пилотируемых полетов «Земля-орбита-Земля». На настоящий момент на «Союзах» выполнено порядка 100 полетов. Сама Корпорация не прекращала своей деятельности и в самые трудные годы, так что, надо понимать, и конструкторские силы, и финансовые средства у нее имеются.
ГКНПЦ ИМЕНИ ХРУНИЧЕВА.
НАСЛЕДИЕ ПРОГРАММЫ «АЛМАЗ»
Неспециалисты могут сказать, что эта фирма, при всех ее успехах в создании МБР, ракет-носителей и орбитальных станций, «не замечена» в запусках космических аппаратов с человеком на борту.
Формально это так. А по существу — не совсем.
Дело в том, что еще в 1960-х годах это предприятие, в рамках работ по пилотируемым орбитальным станциям «Алмаз», проектировал, строил и испытывал транспортный корабль снабжения — ТКС. Генеральный конструктор Владимир Челомей хотел создать собственную самодостаточную космическую систему, чтобы ни в чем не зависеть от команды Сергея Королева — в том числе от «Союзов».
История ТКС начинается с советской лунной программы, а в составе системы «Алмаз» он должен был сочетать несколько функций. На орбите он был одним из двух модулей станции. Другой модуль — ОПС, собственно орбитальная пилотируемая станция — должен был находиться на орбите весь период времени существования данного экземпляра станции. ТКСы же были «переменной частью», сменяемой раз в несколько месяцев, после того, как заканчивался бортовой запас расходуемых материалов и наступало время менять экипаж.
При выведении на орбиту ТКС должен был доставлять к станции трех космонавтов, расходуемые материалы и капсулы для сброса на Землю необходимых грузов. Корабль состоял из функционально-грузового блока (ФГБ) и возвращаемого аппарата (ВА). Вместе всё это имело длину порядка 13 м, полезный объем около 50 кубометров и вес около 20 тонн. Естественно, доставлялся он на орбиту челомеевской ракетой УР-500К — теперь она чаще называется «Протон-К».
При выведении и возвращении космонавты (в скафандрах) располагались в ВА. Достигнув орбиты, экипаж переходил в ФГБ и оттуда проводил стыковку со вторым модулем станции. По окончании срока работы экипажа и ТКСа последний отстыковывался от ОПС, космонавты в возвращаемом аппарате отправлялись на Землю, а оставшийся ФГБ сводился с орбиты и прекращал свое существование.
По ряду причин челомеевская орбитальная система в задуманном виде реализована не была. Но наработки этой программы — очень значительные наработки — использовались в станциях «Салют» и «Мир» и используются сейчас, воплотившись в элементы Международной космической станции.
А теперь вот предпринята попытка развить эти наработки в проект пилотируемого космического корабля следующего поколения. Поэтому имеет смысл ознакомиться с ними подробнее.
Возвращаемый аппарат ТКСа представлял собой конусовидную конструкцию диаметром 2,79 метров, высотой 3,7 метров, массой 7,3 тонны. Неразрушаемая теплозащита позволяла использовать аппарат многократно, что было подтверждено при испытаниях. Имелась твердотопливная основная двигательная установка, двигатели ориентации и торможения. В днище аппарата (заметим, покрытом теплозащитным экраном) имелся люк, через который экипаж переходил в ФГБ для осуществления причаливания к ОПС. Вход перед стартом и выход после приземления — через другой люк, бортовой. Приземление производилась с помощью парашютов и двигателей мягкой посадки.
Предполагалось в дальнейшем, увеличив диаметр ВА до 4 метров, довести экипаж ТКС до пяти человек.
ФГБ, составленный из цилиндра диаметром 4,15 м и двух усеченных конусов, имел двигатели причаливания и ориентации, дублированную основную двигательную установку, на нем были размещены баки с топливом и сжатыми газами, а также солнечные батареи площадью 40 квадратных метров. На торце одного из конусов имелся активный стыковочный узел с люком-лазом, рядом располагалось рабочее место для ручного управления стыковкой. Оборудованный тут же большой иллюминатор исключал необходимость использования системы перископов и телекамер. Бортовой вычислительный комплекс позволял проводить все операции в автоматическом режиме.
И самое важное: вся эта техника проверялась на деле.
Испытания проводились по разным сценариям, которые можно отнести к двум группам: автономные испытания ВА и комплексные испытания ТКС в целом. Причем при испытаниях возвращаемых аппаратов они выводились в космос попарно одной ракетой-носителем.
Первый из таких стартов состоялся 15 декабря 1976 года. Обретя статус искусственных спутников Земли, эта пара ВА получила и соответствующее название: «Космос-881» и «Космос-882». Спуск провели в тот же день, и одним из важнейших результатов стало то, что теплозащита выдержала нагрев, и этому не помешало наличие люка в днище.
Следующее испытание, 5 июля 1977 года, ответило на вопрос, который в тот момент не ставился. Носитель «Протон» потерпел аварию, и верхний из двух аппаратов, «подхваченный» системой аварийного спасения, нормально приземлился на парашютах. Спасение нижнего ВА не предусматривалось — ведь штатная эксплуатация не предполагала ситуаций, когда два аппарата выводятся в одном пуске.
Третье испытание получилось полностью успешным, а потом опять была авария «Протона». На этот раз исход был неутешительным: хотя САС и выполнила свою работу, но подвела парашютная система, и аппарат разбился. Из-за этого, а также вследствие двух неудач носителя, от планировавшихся пилотируемых испытаний отказались.
Последнее, пятое испытание («Космос-1100» и –1101) было проведено 22 мая 1979 года; на следующий день оба возвращаемых аппарата благополучно приземлились.
Еще более интересно проходили тестовые полеты ТКСов. Первый из них начали 17 июля 1977 года. В ходе его ТКС, он же «Космос-929», провел 201 сутки в космосе, и всё это время им успешно управляли с Земли. Через месяц после вывода на орбиту от него отделился и штатно приземлился возвращаемый аппарат.
Наземные межведомственные испытания транспортного корабля выявили необходимость доработок, поэтому ко второму летному испытанию, тоже в беспилотном режиме, приступили только 25 апреля 1981 года. Зато оно прошло так, как задумывалось. Сначала, опять через месяц, был отделен и сел в заданном районе возвращаемый аппарат. Затем, через 55 дней после старта, оставшийся от ТКС функционально-грузовой блок пристыковался к станции «Салют-6». Он провел в состыковке с ней год, чем подтвердил проектный ресурс работоспособности. Наконец, 29 июля 1982 года ФГБ сослужил свою последнюю службу: его двигательная установка сориентировала станцию нужным образом, выдала тормозной импульс — и комплекс «Салют-6»-ТКС перестал существовать.
19 декабря 1981 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совмина СССР, прекратившее работы по программе «Алмаз». Расформировали группу космонавтов, готовившихся по этой программе. Отныне КБ «Салют» (одна из организаций, входящих ныне в ГКНПЦ имени Хруничева) должно было разрабатывать модули для орбитальной станции «Мир». Испытания ТКСов, уже в качестве беспилотных аппаратов, были продолжены во взаимодействии со станцией «Салют-7». Экипажи «Салюта» доставлялись космическими кораблями «Союз».
Третий ТКС — «Космос-1443» — 10 марта 1983 года состыковался с орбитальной станцией, доставив 4 тонны топлива и 2,7 тонны других грузов. 14 августа после проведения с ним плановых работ он был отстыкован от ОС. На следующий день от него отделился ВА, который, полетав в космосе до 23 августа, доставил на Землю 350 килограммов груза со станции. ТКС же был сведен с орбиты по командам с Земли еще 19 августа.
Последний из ТКСов, «Космос-1686», не имел возвращаемого аппарата, так как эти корабли не были приняты в эксплуатацию в пилотируемом варианте. Вместо ВА на нем разместили комплекс научной аппаратуры, с которым он и проработал в связке с «Салютом-7» с сентября 1985 года по 7 февраля 1991-го.
Нужно подчеркнуть, что все оборудование ТКСов, относящееся к работе людей на их борту, от системы жизнеобеспечения до комплекса отображения информации и ручного управления операциями, было отработано в полном цикле наземных испытаний и в описанных беспилотных стартах.
И еще одна деталь: в ходе испытаний один из возвращаемых аппаратов был использован трижды.
Вот тот задел, который позволяет Центру имени Хруничева участвовать в тендере по новому космическому кораблю. Из данных, которые удалось получить, можно понять, что конкурсный корабль имеет в своей основе конструкцию возвращаемого аппарата программы «Алмаз». Приводятся следующие оценки его характеристик: стартовая масса 14 тонн, экипаж — от двух до шести человек, масса полезной нагрузки, доставляемой на околоземную орбиту — 6350 килограммов, возвращаемой с нее — 1870 килограммов, число повторных полетов — 10. В Центре прорабатываются несколько конфигураций будущего транспортного средства, включающих тяжелые и легкие, пилотируемые и автоматические грузовые варианты.
Новый аппарат должен устанавливаться в верхней части ракеты-носителя, в качестве которой заявлена одна из модификаций разрабатываемой ракеты «Ангара», предназначенная для пусков с человеком на борту. В качестве преимуществ проекта, помимо того, что можно понять из вышеизложенного, относят то, что предлагается сразу система корабль-носитель-стартовый комплекс — ведь пусковые площадки для «Ангары» уже строятся. А специальная посадочная инфраструктура при парашютном спуске практически не нужна.
Кроме всего прочего, аппарат типа посадочной капсулы — наиболее простое решение, проверенное десятилетиями эксплуатации «Востоков», «Восходов», «Союзов», «Джемини», «Меркьюри» и «Апполонов». То есть эта концепция обещает минимальный технический риск.
Что касается реальных возможностей ГКНПЦ выполнить работу в случае получения заказа, то они, вероятно, как минимум не хуже, чем у «Энергии». «Протоны» сейчас весьма популярны, их пуски хорошо продаются, так что Центр вполне «на ходу». Хорошим подтверждением этому является разгонный блок «Бриз-М», разработанный в 1990-е годы — самые «провальные» годы российской экономики — и с 2000 года уже выведший на орбиты порядка десятка отечественных и зарубежных космических аппаратов.
НПО «МОЛНИЯ». «СПИРАЛЬ», «БУРАН»
С точки зрения степени «прорывности» технических решений, нацеленности в будущее космической техники наиболее ярким выглядит конкурсное предложение Научно-производственного объединения «Молния».
Это двухступенчатая система горизонтального старта, с максимальным уровнем «многоразовости», с замечательными (если верить обещаниям) эксплуатационными свойствами, с несравненными возможностями по части выбора точки старта и наклонения целевой орбиты.
И предприятие, предлагающее эту систему, имеет на то достаточные основания.
Работы по космическому перехватчику самолетной схемы начались в КБ Микояна под руководством Глеба Евгеньевича Лозино-Лозинского еще в середине 1960-х годов. По теме, получившая название «Спираль», уже тогда разрабатывался маленький космоплан, стартующий «со спины» гиперзвукового самолета-разгонщика.
Строго говоря, «Спираль» состояла из трех элементов: разгонщика, работающего до скорости в 6 «махов» и высоты 24 — 30 км; двухступенчатого ракетного ускорителя с ЖРД; и собственно космоплана, который отцеплялся от ускорителя на высоте 200 км при скорости, позволяющей ему выйти на круговую околоземную орбиту..
Назначение комплекса было чисто военным, одноместный орбитальный самолет должен был либо перехватить космический аппарат противника, либо провести разведку его объектов, либо отбомбиться по одному из них. После выполнения задания производился планирующий спуск длиной в 4–6 тысяч километров и с боковым маневром в 600–800 км.
Сам аэрокосмический самолет маршевого двигателя не имел; его оснащали основной ДУ для маневрирования на орбите и 16-ю газовыми двигателями стабилизации и ориентации. На наиболее напряженном в тепловом отношении этапе спуска треугольные крылья аппарата отклонялись вверх, при приближении к земле и уменьшении скорости принимали нормальное положение. Корпус несущей формы защищался экраном из ниобиевых сплавов, который должен был выдержать тепловой поток с расчетной температурой 1200–1500 градусов. Средства спасения включали отстреливаемую кабину-капсулу, в которой пилот мог даже спуститься с орбиты, и обычную самолетную систему катапультирования.
Компоновка аппарата позволяла установить атмосферный турбореактивный двигатель, тогда, после гашения скорости до уровня дозвуковой, он мог иметь «самолетную» дальность более 2 тысяч километров.
Для полноты «портрета» приведем несколько цифр. Самолет-разгонщик, имеющий схему «бесхвостки» с четырмьмя турборективными двигателями с водородом в качестве горючего, имел длину 38 м, размах крыла 16,5 метров и массу 52 тонны. Ускоритель весил 52,5 тонн, а сам космоплан — от 8 до 10 тонн.
В ходе реализации программы изготовили дозвуковой аналог орбитальной ступени (она получила название ЭПОС — экспериментальный пилотируемый орбитальный самолет), начали сборку сверхзвукового аналога, подошли к завершению проектирования гиперзвукового прототипа. Дозвуковая версия в 1976–78 годах проходила летные испытания, как со стартом с земли, так и со сбросом с летающей лаборатории на базе Ту-95.
Кроме работы с этими — пилотируемыми — машинами, шли эксперименты с относительно малоразмерными автоматическими моделями орбитальной ступени под общим названием «Бор». Аппараты серии «Бор-4», выглядевшие как маленький ЭПОС в конфигурации со скошенным вверх крылом, имели автономную систему управления, тормозную ДУ, газовые двигатели стабилизации и термозащитный экран. Их запускали в космос на 200-километровую орбиту, и они спускались оттуда, в частности, в акваторию Черного моря.
Однако уже в 1976 году стало ясно, что «Спираль» будет закрыта в пользу программы «Энергия» –»Буран». Конечно, результаты работ по первой из этих тем пригодились при реализации второй, но системы горизонтального старта в 1970-х годах так и не получилось.
Многоразовый транспортный космический корабль (МТКК) «Буран» стал безусловной победой нашей космической науки и техники. И о том, что собой представляла эта космическая система, и о том, что с ней стало, достаточно хорошо известно; вряд ли имеет смысл коротко описывать ее в этой статье. Здесь достаточно будет зафиксировать, что при ее создании НПО «Молния» и многочисленные предприятия кооперации получили уникальный опыт, часть которого до сих пор не превзойдена никем в мире.
НПО «МОЛНИЯ». МАКС
О многоцелевой авиационно-космической системе — МАКС — мир узнал в 1988 году, когда Генеральный конструктор Лозино-Лозинский представил ее участникам конгресса Международной астронавтической федерации. К этому времени был разработан аванпроект системы объемом в 220 томов, в основном создана кооперация предприятий-соразработчиков. Авторитет создателей «Бурана» позволял рассчитывать на высокую вероятность реализации задуманного.
МАКС, как и «Спираль», представляет собой двухступенчатую систему с горизонтальным взлетом и такой же посадкой обеих ступеней. В этом их сходство; далее начинаются различия.
Во-первых, МАКС предназначается не для перехвата вражеских ракетопланов, а для экономичного вывода на орбиту людей и грузов. В том варианте, который, видимо, представлен на конкурс, его орбитальная ступень при экипаже из двух человек должна выводить 7 тонн полезной нагрузки на орбиту высотой 200 км.
Во-вторых, в качестве первой ступени намечено использовать не «шестимаховый» гиперзвуковик, сам по себе представляющий не решенную до сих пор проблему, а уже существующий тяжелый транспортный самолет Ан-225 «Мрия».
В-третьих, вторая ступень теперь состоит не из ракеты-ускорителя и практически безмоторного космоплана, а из орбитального самолета с маршевым ЖРД и отделяемого топливного бака, у которого нет ни двигателя, ни системы управления. Таким образом, единственный одноразовый элемент МАКСа значительно дешевле такого же элемента «Спирали».
Коротко — облик системы.
Ан-225 «Мрия» — турбореактивный шестимоторный гигант с максимальным взлетным весом 600 т и полезной нагрузкой до 250 т. Орбитальный самолет (ОС) — «бесхвостка» с треугольным крылом, длина 19, 3 м, размах крыла 13, 3 м, высота 8, 6 м, масса — 27 т. ОС «сидит» на огромном каплевидном топливном баке, вдвое более длинном, чем сам ОС, а по диаметру сравнимом с его высотой. Вместе они составляют вторую ступень общей массой 275 тонн.
Стартовый вес всей системы, называемой МАКС-ОС — 620 тонн.
«Молния» прорабатывает также вариант МАКС-Т — беспилотный транспортник, где вместо ОС поверх бака располагается одноразовая ракетная ступень, представляющая собой грузовой контейнер с двигателями и системой управления. В такой конфигурации на орбиту может быть выведена нагрузка в 18 тонн. В перспективе может быть построен вариант с многоразовым беспилотным грузовым орбитальным самолетом.
Однако в обсуждаемом конкурсе речь может идти лишь о системе МАКС-ОС — то есть 2 человека плюс 7 тонн груза либо какое-то число пассажиров вместо части груза; масса, возвращаемая с орбиты — 4, 6 тонн.
Без сомнения, у такого проекта есть множество преимуществ.
Его разработчики приводят такие данные по количеству повторных использований элементов системы: самолет-носитель — не менее 1000 раз; орбитальная ступень (планер) — 100 раз; двигательная установка орбитальной ступени — 25 раз. И только бак, напомним, остается одноразовым. На основании этих цифр заявляется удельная стоимость вывода на орбиту полезной нагрузки, равная 1000 долларов за килограмм.
Слов нет, очень дешево. Доставка на шаттле стоит 20 тысяч долларов за килограмм, у одноразовых носителей — от шести тысяч, у «Протона» до 10–15 тыс, у американских и европейских ракет — ещё больше.
МАКС имеет все положительные свойства, обычно перечисляемые для систем со стартом с самолета. Это почти неограниченный выбор параметров выведения; возможность использования для эксплуатации множества существующих аэродромов (хотя и требующих дооборудования); меньшая потребность в топливе, так как носитель использует атмосферный кислород; меньшее «замусоривание» как космоса, так и земных ландшафтов, меньшая шумность на уровне земли; наконец, возможность продавать такую систему любой стане, в которой есть инфраструктура для гражданской авиации.
В конце 1990-х — начале 2000-х годов на программу МАКС было затрачено около 1,5 миллиардов долларов. Подходила к завершению разработка конструкторской документации на ОС и топливный бак, испытывался первый летный экземпляр «Мрии» и строился второй, опытные образцы маршевого ЖРД орбитальной ступени приближались к этапу огневых испытаний, были изготовлены натурные макеты многих составных частей ОС, а также почти готов макет топливного бака. Немаловажно: на проект были получены положительные заключения головных научно-исследовательских институтов авиационной промышленности России (ЦАГИ, ГосНИИАС и других) и ряда западноевропейских аэрокосмических фирм.
Что касается нынешнего состояния фирмы — «хозяина» проекта, то тут вопрос сложный. С одной стороны, как уже говорилось, она имеет в активе сделанный «Буран». С другой стороны, прекращение работ по этой великой теме, по многим признакам, нанесло «Молнии» крайне чувствительный удар. Не очень ясно, много ли осталось специалистов, 20 лет назад «поднявших» «Буран»; можно также предполагать большую, чем у конкурентов, зависимость фирмы от выделения бюджетных денег.
РАССМОТРИМ МИНУСЫ?
Прежде чем продолжить, сделаем одну важную оговорку. Из всего, о чем написано в этой статье, более или менее достоверными можно считать данные по «Клиперу» — в том смысле, что конкурсный корабль корпорации «Энергия» — это именно тот «Клипер», который стал довольно широко известен в последние год–два. Насколько претендент от «Молнии» похож на МАКС 1998 года — уже не очень ясно; и еще труднее представить себе, что же именно показывает комиссии Центр имени Хруничева. Именно поэтому так много места отдано описанию прежних проектов двух последних организаций — чтобы было на чем строить хотя бы гипотетические выводы.
Итак, выше мы попытались понять, какого рода системы предложены на конкурс по новому космическому кораблю, что позволяет рассчитывать на успех инициатив фирм-разработчиков, и какие преимущества выдвигаются авторами для каждого из проектов. Теперь попробуем сравнить их с точки зрения слабых сторон и возможных «подводных камней» при их воплощении в жизнь.
Начнем с МАКСа — этот проект наиболее амбициозен, и, как и многие начинания подобного свойства, наряду с многими достоинствами может содержать в себе большое число «факторов риска».
Действительно, не всё так однозначно. Например, тезис о пригодности почти любых аэродромов 1-го класса с длиной ВПП от 3 до 3,5 км.
Таких аэродромов, конечно, в мире более чем достаточно. Но ведь взлетать будет не только Ан-225 (для которого, впрочем, тоже нужно иметь всё необходимое ремонтно-эксплуатационное оснащение). А вот орбитальная ступень — она уж точно потребует совершенно специфического и весьма масштабного расширения аэродромного хозяйства. Жидкие кислород и водород, являющиеся компонентами ее топлива — ведь их нельзя везти в цистернах за тысячи километров к произвольному аэродрому. Заводы по их производству должны находиться в непосредственной близости от места заправки. Заправочное оборудование тоже особое, арматура и трубы для авиакеросина тут не подойдут. А для сборки всей системы понадобится что-то типа космодромного монтажного комплекса.
Наземная контрольно-проверочная аппаратура космического корабля — она тоже есть далеко не в каждом аэропорте. Можно, конечно, надеяться, что она будет размещена на борту «Мрии». Однако вряд ли удастся в обозримом будущем довести надежность уникальных космических систем до уровня, скажем, массовых ракет класса «воздух-земля». Но и такие ракеты перед подвеской на самолет проходят наземную проверку; в самом лучшем случае дело обходится периодическими испытаниями во время хранения в арсенале. Тогда в полете, перед пуском, можно ограничиться коротким тестом на функционирование, который проводится компактной бортовой контрольной системой самолета. Опять же, если такой тест покажет неисправность, что ж — пуск данной ракеты отменяется, и по целям летят не шесть ракет, а только пять. Плохо, но терпимо. Сравните с перспективой отмены выведения какого-нибудь спутника, стоящего сотни миллионов долларов…
В качестве достоинства МАКСа приводится малое время подготовки к повторному вылету. Подчеркивается, что это особенно важно при выполнении экстренных заданий — таких, как спасательные. Однако опыт шаттлов показывает, что это не совсем так. В технологии их послеполетного обслуживания и приготовления к повторному вылету нет ничего случайного, всё выверено десятками лет эксплуатации и трагическими уроками двух катастроф. Поэтому, если межполетное обслуживание шаттлов длится много недель, значит, так нужно. Если инженеры НАСА после каждого приземления разбирают двигательную установку «челнока» и тщательно обследуют каждую деталь — значит, только так они могут гарантировать безопасность тем, кто пойдет в следующий полет. Наверное, в системе МАКС это можно будет делать быстрее — но вряд ли в десятки раз.
Проблемы безопасности. Вокруг любого космодрома существуют огромные зоны отчуждения, Они нужны не только как районы падения отработавших ступеней, но и как гарантия того, что никто не пострадает при аварии на стартовом участке полета. А как обеспечивается безопасность «подстилающей поверхности» в случае неприятностей во время перелета заправленной системы от аэродрома в плановую точку старта? 620 тонн, из которых большая часть приходится на керосин, кислород и водород! Да и о способах спасения экипажа при нештатных ситуациях в известных материалах по проекту ничего не написано.
Теперь о реализуемости проекта. О проблемах фирмы мы уже упоминали. О сохранности «бурановской» кооперации лучше не упоминать вовсе. Можно добавить, что второй экземпляр «Мрии» так и не достроен, а про первый есть свидетельства, что он давно пребывает в нелетном состоянии, и ресурс его в значительной степени выработан. И принадлежит он Украине, а это, увы, совсем не то же самое, что Украинская ССР.
И еще — сроки. Если «Энергия» собирается впервые запустить «Клипер» — беспилотно, и при самом оптимистическом раскладе — не то в 2011, не то в 2012 году, то что можно сказать о сроках летной готовности МАКСа, системы значительно более сложной, включающей большое число новых технологий? Вспомним ту же «Спираль», наиболее близкую идейную предшественницу МАКСа. Завершив аванпроект в апреле 1966 года, Микоян с Лозино-Лозинским планировали первый выход на орбиту в 1973 году. А что получилось? Получилось, что в 1976-м только начались первые полеты первого, дозвукового аналога космической ступени. И это при социализме, при плановом хозяйстве и жесткой ответственности за выполнение «заданий партии и правительства». Тут даже достаточность финансирования ни при чем…
Хотя финансирование — тоже проблема. Не будем пытаться строить прогнозы по абсолютным цифрам затрат: простой здравый смысл подсказывает, что такая сложная, «продвинутая» система, как МАКС, должна стоить в несколько раз больше, чем тот же «Клипер».
Наконец, ключевой параметр — стоимость выведения. Как уже говорилось, в конце 1990-х годов она оценивалась в 1000 долларов за килограмм. Тут уместно вспомнить, что в начале программы шаттлов считалось, что они смогут обеспечить стоимость 500 долларов — это, как и сейчас, было одним из главных аргументов «про». Да, это были доллары 1970-х годов. Но реально шаттловая стоимость сегодня равна 20 тыс. долларов, и это никак нельзя отнести только на счет «похудения» американской валюты.
Думается, нет причин считать, что «в этот раз» с МАКСом, всё будет так, как намечается.
Пойдём дальше. В проекте ГКНПЦ имени Хруничева — свои «закавыки».
Прежде всего, совершенно ясно, что тот аппарат, который может быть участником тендера — это совсем не то, что было сделано и испытано на протяжении 1970-х — 80-х годов.
Надо понимать, что базой для разработки нового корабля должен стать возвращаемый аппарат ТКСа системы «Алмаз». Потому что ФГБ для спуска на землю не предназначался, точно не имел необходимой для этого термозащиты и скорее всего не имел потребной конструктивной прочности. Не было там и противоперегрузочных ложементов для экипажа. Всем этим располагал ВА, а еще он оснащался парашютами и двигателями мягкой посадки. Зато ВА не имел системы причаливания и стыковки со станцией — эти системы располагались в ФГБ. Там же находились и солнечные батареи.
Без систем стыковки космический аппарат не нужен, а без солнечных батарей — невозможен. Значит, новый корабль должен стать некоей комбинацией из конструктивов и бортовых систем ВА и ФГБ. Об этом же говорит его предполагаемая масса — 14 тонн. Меньше, чем ТКС в целом, но больше, чем ВА и ФГБ по отдельности.
То, что экипаж ТКСа насчитывал только трех человек, а надо шесть, не представляется очень уж большой проблемой. Способность автономно летать в космосе в течение месяца подтверждена испытаниями, но лишь в беспилотном режиме. Транспортный корабль снабжения изначально создавался для короткого периода автономного нахождения на орбите — максимум несколько дней до стыковки со станцией. После этого космонавты должны были жить в модуле ОПС. Так что неизвестно, способен ли ТКС в своем исходном виде обеспечить приемлемое существование космонавтов в течение заданного условиями месяца «одиночного плавания», или это тоже предмет для существенной доработки.
Боковой маневр. Кораблю-капсуле, вероятно, можно придать способность варьирования траектории спуска, но в очень ограниченных пределах. Если в задании будет сколько-нибудь значительная цифра — скажем, несколько сотен километров — то налицо еще одна причина для крупной переработки проекта — фактически, для серьезной модификации самой его базовой концепции.
Все бортовые системы ТКСа были испытаны, доказали свою работоспособность. Но они сделаны на элементной базе 1970-х годов. Одно из двух: или иметь ту же проблему, из-за которой назрела необходимость замены «Союзов», или перепроектировать и переиспытывать все или почти все бортовые системы корабля.
Десятикратное использование — этого может оказаться мало, когда условия конкурса будут окончательно определены.
Вывод: инженерам из Филей придется не адаптировать старую разработку под новые требования, а создавать новое изделие на основе имеющегося конструкторского задела — пусть и немалого. А это весь букет: затраты, сроки, технический риск. И в результате можно получить машину, которая решит сегодняшние проблемы, но уже послезавтра станет проблемой сама — в силу того, что построена на идеологии вчерашнего дня.
И ЧТО ЖЕ ПОЛУЧАЕТСЯ?
Из всех этих рассуждений получается, что «Клипер» — действительно наиболее вероятный претендент на победу в конкурсе.
Да, пока не решен вопрос с выбором носителя. Старый «Союз» для него слаб, «Онега» — когда она еще будет, «Зенит-2» теперь является ресурсом недружественного иностранного государства.
Но разве у «Хруничева» положение с носителем лучше? «Ангара», которую там планируют использовать, ненамного ближе к состоянию готовности, чем «Онега» — планируемая глубокая модернизация королёвской «семерки». Правда, беспилотные испытания нового ТКСа можно проводить с помощью «Протона», ведь его прототип под эту ракеты и создавался. А вот возить космонавтов на гептиловой ракете в наши дни никто не станет.
МАКС, насколько можно судить, вообще одна сплошная проблема; но если говорить о носителе, то, по некоторым подсчетам, реальная грузоподъемность Ан-225 процентов на 10 ниже, чем требуется.
Финансы нужны всем. Существуют оценки, по которым 10 миллиардов рублей, запланированные для «Клипера» в бюджете Федеральной космической программы, составляют только треть от всех средств, необходимых для реализации проекта. Но ведь очевидно, что МАКС будет стоить дороже; и вовсе не факт, что Центр Хруничева сможет обойтись меньшей суммой.
Тут еще можно добавить, что, начиная с 2004 года, кто только не заявлял о том, что намерен рассмотреть возможность своего участия в создании «Клипера»! Европейское космическое агентство (ЕКА), Китай, ДЖАКСА — национальное космическое ведомство Японии; Казахстан, Беларусь, Украина… Понятно, что США в этой компании нет. Британия также «сохраняет спокойствие». Как бы то ни было, при всём наблюдаемом словесном энтузиазме до сих пор никаких конкретных договоров по совместной деятельности не заключено.
Но в ЕКА понимают, что должны принять решение — ведь им нужна МКС, а значит, и средство доставки ее экипажей. Америка переключились на другие задачи, и после выполнения своих обязательств по достройке Международной станции, может статься, НАСА вообще перестанет к ней летать. Попросту — продаст свой сегмент и посвятит все силы и знания строительству лунных баз и добыче гелия-3.
В любом случае, Европе надо выбирать, к чьей пилотируемой программе присоединиться — нашей либо американской. Ведь собственный европейский корабль «Хопер» вступит в эксплуатацию только через 15 — 20 лет. А при выборе придется иметь в виду, что российский корабль, при всей нашей неорганизованности и прочей специфике, получится в несколько раз дешевле, чем американский CEV. Дешевле, а может быть и лучше.
Очень похоже, что формируется ситуация полноценной взаимной заинтересованности.
И потому итоги конкурса будут подведены до 5 декабря текущего года — именно в этот день европейский космический истеблишмент вернется к обсуждению своего участия в российской программе. А для того, чтобы хотя бы какое-то решение по данному вопросу смогло состояться, программа должна получить статус государственной.
Что ж, будем ждать. Вот что интересно: если на конкурсе вдруг победит не «Клипер» — даст Европа денег или нет?
