Россия: тоска по несбывшемуся

Что касается космической программы современной России (не лунной программы, а программы вообще), то жив ли пациент, мертв ли — вопрос вызывает довольно жаркие дискуссии. Резко уменьшилось количество ежегодных космических пусков, и отечественные ракеты потеряли главное преимущество — крупносерийность и, следовательно, дешевизну. Разрушены производственные связи, драматический отток кадров из высокотехнологичных отраслей привел к тому, что на большинстве космических предприятий остались либо люди предпенсионных и пенсионных возрастов, либо вчерашние выпускники, легально пересиживающие время между окончанием института и получением военного билета. Увы, пока зарплата уборщицы в банке превосходит зарплату молодого инженера — иного ждать сложно.

Отсюда и результат. С середины 1990-х тянется волынка с новым ракетным комплексом «Ангара» — вот уже лет десять до первого старта неизменно остается два года. Создание новых спутников, несмотря на немыслимый ранее доступ к импортным (в основном французским и американским) комплектующим, упирается в громадные трудности.

Однако кое-какие сегменты не сказать что здравствуют, но хотя бы живут.

Россия пока имеет свою немалую долю на рынке коммерческих пусков. К сожалению, нередки аварии, вызванные спадом культуры производства, к сожалению, наши носители, разработанные еще во времена СССР, стареют — но успешные модернизации базовых конструкций ракет позволяют надеяться, что эта отрасль еще способна развиваться. Российские ракеты осваивают другие континенты — на конец 2010 года запланирован запуск очередной модификации «Семерки» — «Союза-СТ» — с французского экваториального космодрома в Куру.

Решаются прикладные задачи — во второй раз (впервые — в 1993 году) введена в действие навигационная система ГЛОНАСС. Существуют серьезные проблемы со временем жизни входящих в нее спутников, почти полный провал наблюдается в области компактной наземной аппаратуры — но, по крайней мере, повторить достижения СССР в этой сфере России оказалось по силам.

В области пилотируемых полетов благодаря планомерному развитию линии орбитальных станций если и нет особых прорывов, то нет и спада, за исключением трагедии «Бурана». Ведутся работы по модернизации нашего пилотируемого корабля «Союз», проведены работы с китайскими коллегами — их корабль «Шеньчжоу», «Волшебная Лодка», весьма напоминает тот же «Союз». Весьма существенен вклад российской стороны в создание европейского транспортного корабля «Жюль Верн».

Иначе говоря, пульс слабый, неровный — но есть. А пока организм жив и сохраняет надежду, он неизбежно стремится расширить доступное ему пространство. Лежачий больной хочет встать с постели и сделать хотя бы два шага, потом — самостоятельно дойти до двери в коридор, потом — выйти в большой мир.

И в этом смысле Луна — прекрасный ориентир. Не случайно в период «межкризисного благополучия» руководитель российской Ракетно-космической корпорации «Энергия», легендарной «Королевской фирмы», Николай Николаевич Севастьянов выступил с инициативой осуществления российской пилотируемой экспедиции на Луну с максимальным использованием существовавшей на то время техники.

Схема четырехпусковои высадки на Луну по проекту РКК «Энергия»

1. 1. Вывод лунного корабля (ЛК) с разгонным блоком на долгохранимых компонентах (РБ) на околоземную орбиту ракетой-носителем «Протон» либо «Ангара-А5».

2. Вывод криогенно-водородного разгонного блока (КВРБ) на околоземную орбиту ракетой-носителем «Протон» или «Ангара А-5».

3. Стыковка ЛК и КВРБ.

4. Вывод ЛК на высокоэллиптическую орбиту.

5. Доразгон ЛК с помощью РБ на долгохранимых компонентах на отлетную траекторию к Луне.

6. Выход ЛК на окололунную орбиту ожидания с помощью двигателей разгонного блока.

7. Вывод модифицированного космического корабля (КК) «Союз» с экипажем 3 человека в связке с разгонным блоком «Фрегат» ракетой-носителем «Союз-2-3».

8. Вывод КВРБ на околоземную орбиту ракетой-носителем «Протон» или «Ангара А-5».

9. Стыковка связки «Союз-Фрегат» и КВРБ.

10. Вывод связки «Союз-Фрегат» на отлетную траекторию к Луне.

11. Вывод ЛК «Союз» на окололунную орбиту с помощью двигателей РБ «Фрегат».

12. Стыковка связки «Союз-Фрегат» с ЛК. Переход двух космонавтов в ЛК.

13. Посадка ЛК с двумя космонавтами на поверхность Луны.

14. Пребывание ЛК на поверхности Луны, длительность пребывания — до 6 суток.

15. Старт взлетной ступени ЛК с экипажем с Луны.

16. Стыковка взлетной ступени ЛК со связкой «Союз-Фрегат», Возвращение космонавтов в КК «Союз».

17. Вывод КК «Союз» на высокоэллиптическую лунную орбиту.

18. Доразгон КК «Союз» на траекторию возвращения к Земле с использованием штатного двигателя.

19. Первый вход спускаемого аппарата (СА) «Союза» в атмосферу, гашение скорости до 7,5 км/с.

20. Второй вход СА «Союза» в атмосферу.

21. Парашютная посадка спускаемого аппарата на территории Казахстана или России.

Основной космический корабль России — «Союз-ТМА» — дальний родственник советского лунного орбитального корабля. И при усилении тепловой защиты спускаемого аппарата, при серьезной модернизации бортовых систем и при увеличении запасов топлива он вполне может быть адаптирован для полетов к Луне и возвращения экипажа с лунной орбиты. Учитывая относительно небольшую грузоподъемность отечественных ракет, выводить экспедиционный комплекс на орбиту предполагалось по частям.

Первоначально, с использованием исключительно ракет и блоков производства РККЭ, задачу планировалось решить семью пусками ракет, позднее, скрепя сердце и подключив к проекту конкурента — Государственный космический научно-производственный центр имени Хруничева (ЦИХ), — количество пусков удалось ужать до четырех. При этом все компоненты комплекса, за исключением лунного посадочного корабля, либо уже существовали, либо, как водородные разгонные блоки КВРБ и новая версия ракеты-носителя «Союз» с массой полезной нагрузки до 15 тонн, были включены в космическую программу России и имели прикладное применение.

Конечно, в этом предложении была изрядная доля прожектерства. Вспомнить хотя бы предполагаемые источники финансирования и этой программы, и ее первого этапа — облета Луны по двух-пусковой схеме. Предложение было выдвинуто через компанию «Space Adventures», предоставляющей услуги по туристическим полетам в космос. Всего-то делов: триста мегабаксов — и можно полюбоваться обратной стороной Луны с расстояния 100 километров.

Трудно сказать, действительно ли Николай Николаевич рассчитывал на «богатеньких буратин» или же он просто пытался привлечь общественное внимание и внимание руководства страны к проекту развития отечественного пилотируемого космоса, — но с его отставкой проект был похоронен. Так же, как был похоронен широко распиаренный проект нового орбитального корабля «Клипер».

Однако Луна продолжает манить. В уже официальных, правительственных требованиях к новому пилотируемому транспортному кораблю (ПТК) из состава перспективной пилотируемой транспортной системы (ППТС) заложена возможность доставки экипажа из четырех человек на орбиту Луны и обратно. Те же самые требования, что и у американцев. Неудивительно, что эскизы нового корабля подозрительно напоминают американский «Orion». И если тот приобрел прозвище «Apollo на стероидах», то для ПТК американцами уже заготовлена кличка «Orionski». Впрочем, подражание позднесоветской и российской космической программы американским решениям уже стало недоброй традицией. Как «Буран» должен был стать функциональной копией «Шаттла», так и тот же «Клипер» был ответом на первоначальный проект нового орбитального корабля США, выполненного по схеме «несущий корпус». Да и похоронили «Клипер» вслед за американским аналогом. Увы, на фоне несопоставимых по возможностям экономик такое подражание иногда напоминает смертельную схватку Эллочки-Людоедки с Вандербильдихой из «Двенадцати стульев» Ильфа и Петрова.

К счастью, «битва на мексиканских тушканах» не добралась (пока?) до области ракет-носителей. В требованиях к разрабатываемым в рамках программы ППТС ракетам нет 188-тонного монстра; линейка включает ряд унифицированных по блокам и агрегатам носителей грузоподъемностью от 23 до 55–60 тонн.

Лунные орбитальные корабли СССР и России

Лунный орбитальный корабль комплекса Н-1/Л-3, 1969 год:

Экипаж 2 человека.

Полная масса 9,8 т.

Масса спускаемого аппарата 2,9 т.

Масса топлива 3,1 т.

Располагаемая скорость AV ок. 1100 м/с (с отстреленным

бытовым отсеком).

Связка «Союз-Фрегат» РКК «Энергия» (проект):

Экипаж 3 человека.

Масса модифицированного КК «Союз» 7,4 т.

Масса топлива КК «Союз» 0,9 т.

Масса РБ «Фрегат» 6,5 т.

Масса топлива РБ «Фрегат» 5,6 т.

Располагаемая скорость AV ок. 2050 м/с.

Перспективный транспортный корабль, 1 — й этап (проект), 2018 год:

Экипаж 6 человек (при полетах на низкую околоземную орбиту).

Полная масса 12,5 т.

Располагаемая скорость AV ок. 400 м/с.

Перспективный транспортный корабль, 2-й этап (проект), после 2020 года:

Экипаж 6 человек (при полетах к Луне).

Полная масса 16,5 т.

Располагаемая скорость AV ок. 1200 м/с.

Облик перспективных транспортных кораблей реконструирован Анатолием Закон, http://tvww.russianspaceweb.com/

Лунные носители СССР и России

Н-1, 1969 год:

Стартовая масса 2700 т.

Масса полезной нагрузки (ПН) на низкой околоземной орбите до 95 т.

Масса ПН на траектории к Луне 32 т. Топливо всех ступеней — керосин-кислород.

ППТС-3 (проект), 2016 год (согласно плану):

Стартовая масса ок. 800 т.

Масса ПН на низкой околоземной орбите 23 т.

Топливо первой ступени (3 блока) — кислород-керосин,

2-й ступени — кислород-водород.

ППТС-5 (проект), 2020 год (согласно плану):

Стартовая масса ок. 1350 т.

Масса ПН на низкой околоземной орбите ок. 55 т.

Масса ПН на траектории к Луне ок. 23 т.

Топливо первой ступени (3 блока) — кислород-керосин.

2-й ступени — кислород-водород.

Ангара-А5П, 2011 год (согласно плану):

Стартовая масса 770 т.

Масса ПН на низкой околоземной орбите 24,5 т (20 тонн в пилотируемой версии «5», до 28 тонн с водородом на 3-й ступени в версии «5В»).

Топливо на всех ступенях — кислород-керосин, возможно применение кислород-водородного топлива на 3-й ступени

(Ангара-А5В).

«Ангара-7» (проект), 2018 год (Р): Стартовая масса ок. 1080 т.

Масса ПН на низкой околоземной орбите от 35 до 40 т

(с водородной 3-й ступенью).

Масса ПН на траектории к Луне до 19,3 т.

Топливо первой и второй ступеней — кислород-керосин,

3-й ступени — кислород-керосин или кислород-водород.

Интересно, что «рожающий в муках» семейство «Ангара» ГКНПЦ имени Хруничева тоже выдвигал предложения по увеличению грузоподъемности ракет этого ряда. В частности, был предложен проект ракеты «Ангара-7» с повышенной по сравнению с базовыми вариантами грузоподъемностью (40 тонн с использованием водорода на третьей ступени). На одной из состоявшихся в начале 2009 года конференций предложены частично унифицированные с тем же семейством носители с массой полезной нагрузки 30 и 50 тонн, предназначенные для использования в лунной программе. Там же был анонсирован проект лунного посадочного корабля от центра Хруничева, рассчитанного на работу в связке с ПТК и лунной орбитальной станцией.

Лунные посадочные корабли — наименее применимая в других программах и, вследствие этого, наименее отработанная часть возможного экспедиционного комплекса. Об их эскизах можно судить только по кадрам с конференций и презентаций. В частности, взлетную ступень корабля от «Энергии», по всей видимости, планируется унифицировать со второй ступенью взлетной ракеты марсианского комплекса, а масса всего лунного корабля от РККЭ вряд ли сильно превосходит 13 тонн. Хруничевцы рассматривают свой корабль как переходную модель к полностью многоразовому аппарату, дозаправляемому либо на орбите, либо, с использованием местных ресурсов, прямо на Луне.

В любом случае, хотя официально экспедиция на Луну в государственной космической программе отсутствует, предпосылки для нее создаются в уже одобренных и профинансированных государством программах.

Останутся ли эти программы на бумаге или воплотятся в следы подошв наших соотечественников в серой лунной пыли — пока неизвестно.

Лунные посадочные корабли СССР и России

Лунный корабль комплекса Н-1/Л-3, 1967 г.:

Экипаж 1 человек.

Масса перед началом спуска на поверхность Луны, включая блок «Д» ок. 14,2 т.

Масса ЛК без блока «Д» 5,7 т.

Взлетная масса без лунного посадочного устройства 3,8 т.

Автономность менее 1 сут. в пилотируемом режиме, более 30 сут. при использовании в качестве резервного корабля.

Лунный корабль РКК «Энергия» (проект):

Экипаж 2 чел.

Полная масса не более 13,3 т. Автономность до 6 суток.

Лунный корабль ГКНПЦ им. Хруничева (проект):

Экипаж 3 чел.

Полная масса 29,4 т. Масса взлетной ступени 8,4 т.

Общая масса топлива 23,3 т (ок. 4,4 т в баках взлетной ступени и ок. 18,9 т в баках посадочной ступени).

Схема лунных экспедиции в рамках концепции «Перспективная пилотируемая транспортная система (ППТС)»

1. Вывод перспективного транспортного корабля (ПТК) с экипажем из 4 человек и криогенного разгонного блока ракетой-носителем с грузоподъемностью 55–60 т.

2. Вывод ПТК на отлетную траекторию к Луне.

3. Сброс навесных баков криогенного разгонного блока.

4. Вывод ПТК на окололунную орбиту с помощью двигателя КРБ.

5. Вывод связки из перспективного лунного корабля и КРБ на околоземную орбиту.

6. Вывод КРБ на отлетную траекторию к Луне.

7. Сброс навесных баков КРБ.

8. Вывод лунного корабля на окололунную орбиту.

9. Пересадка космонавтов с ПТК на лунный корабль происходил па лунной орбитальной станции (ЛОС) на полярной 100-километровой окололунной орбите или в точке Лагранжа L1 между Землей и Луной.

10. Посадка лунного корабля в выбранном районе Луны либо в районе посещаемой лунной базы.

11. Работа экипажа из 3–4 человек на поверхности Луны, до 6 суток в автономном режиме, до 180 суток в режиме обслуживания лунной базы.

12. Старт взлетной ступени лунного корабля.

13. Стыковка взлетной ступени с ЛОС.

14. Выход ПТК с экипажем на траекторию возвращения к Земле.

15. Торможение спускаемого аппарата ПТК в атмосфере Земли.

16. Мягкая посадка СА ПТК на территории России с использованием посадочных реактивных двигателей.

Лететь ли и как лететь? Попытка прогноза

Если бы автор смог вывести логически неопровержимое доказательство необходимости полета на Луну — то немедленно опубликовал бы его во всех доступных ему изданиях, а затем заявился бы во все имеющие отношение к космосу компании, вроде упомянутых выше ЦИХ и РККЭ, и затребовал бы с каждой по литру водки и бочке селедки. Думаю, там не поскупились бы.

Гелий-три, вроде бы имеющийся на Луне в большом количестве и вроде бы являющийся идеальным топливом для термоядерных реакторов, не предлагать — и реакторов-то пока нет, и перелопачивать тысячи тонн лунного грунта ради единственного грамма вожделенного горючего — задача не на ближайшую четверть века. Хотя подготовиться было бы нелишне. Чем черт не шутит…

Увы, в нынешние крайне прагматичные времена очень трудно обосновать любое предложение, не обещающее прибыль в сто процентов в год уже через шесть месяцев. Нынешний горизонт планирования — в один, максимум три года — вообще не предполагает ничего, помимо самых насущных потребностей вроде пива и отдыха в Турции с симпатичной особью противоположного пола. Ну и заработать на эту самую Турцию или Канары какие. Или Сочи. Кому как.

Но если мы присмотримся к тем, кто планирует на десятилетия — тем же США, или даже на тысячелетия (имеется в виду Китай), то увидим — исследования космоса, включая Луну, занимают в научных программах этих стран немаловажное место.

Чем же так хороша Луна?

Во-первых, эта задача заведомо осуществима. Если уж люди смогли высадиться на наш спутник в 60-х годах прошлого века, когда каждая стыковка была событием, компьютеры были большими, а их мощность — маленькой, то теперь она осуществима стократ.

Во-вторых, при правильном планировании большая часть «кирпичиков» лунной программы может быть использована в других научных, коммерческих и военных космических проектах.

В-третьих, опыт организации проектов такого масштаба, причем в сфере самых что ни на есть высоких технологий, может оказаться бесценным для выживания страны в не столь уж отдаленном будущем. А то мало ли, какие военные игры завертятся в том же космосе лет через двадцать (пока — рановато). Вот тут и пригодятся все: от инженера, рассчитывающего какой-нибудь кронштейн, и фрезеровщика, оный кронштейн делающего, до руководителя всей программы.

А в-четвертых… Неужели вам, уважаемые читатели, не хочется как-нибудь подняться в три часа ночи, разбудить детей, включить телевизор — и услышать полузабитый помехами голос: «Спускаюсь… Все! Я на месте! Грунт прочный, стоять легко. Следующий — Марс!» Думаю, хочется. Иначе вы просто не дочитали бы до этого места.

Значит ли это, что необходимо все бросить и немедленно вступать в новую лунную гонку с теми же США?

Конечно же, нет.

Мы сейчас слабы и бедны. Те решения, которые годятся для сильных и богатых, нам не подходят. Не будем уподобляться Эллочке. Постараемся понять, какие же компоненты лунной программы могут нам пригодиться в менее престижных и более практичных в коммерческом и военном плане областях. И именно эти компоненты можно было бы разрабатывать в первую очередь.

Первым делом — нет, даже не самолеты. А ракеты. Наш парк носителей стремительно стареет. Широко разрекламированная «Ангара» все никак не взлетит, да и выводит на нужную орбиту как бы не меньше старичка «Протона» — водородного разгонного блока у нас как не было, так и нет. А с водородом и «Протон» еще о-го-го.

Между тем французская «Ariane-5» выводит с экватора на самую интересную в коммерческом плане геостационарную орбиту нагрузку вдвое большую, чем у наших ракет. База на экваторе, идеальная для подобных запусков, нам не светит, так что для того, чтобы конкурировать с французами в сегменте тяжелых связных спутников, нам нужен носитель грузоподъемностью минимум 30, а лучше 40 тонн. Больше вряд ли надо — спутники пока не настолько потяжелели. Ну, 50. Ну, 60. Хотя вряд ли — чем тяжелее спутник, тем он дороже, тем меньше шанс на такой заказ. И уж по крайней мере 188-тонное чудовище для нас слишком разорительно.

Далее — разгонные блоки. Извините, в мире больше не осталось космических держав, не использующих жидкий водород в качестве горючего для верхних ступеней ракет и разгонных блоков. Даже Китай и Индия уже освоили водород, причем Индия — с нашей помощью. А мы все летаем на керосине и гептиле, запуская в полтора раза более тяжелые носители для достижения того же результата. Водородный блок для нас необходим без всякой Луны. Но и для Луны он пригодится.

Инфраструктура — картографирование лунной поверхности, навигация, связь. Спросите военных — смогут ли они применить эти разработки по своему назначению? Да и гражданских спросите, чего уж. Увы, наши спутники до сих пор тяжелее аналогичных по характеристикам аппаратов (скажем, индийских) в разы. Если не в десятки раз. Работы по созданию новых спутников в рамках лунной программы обязательно найдут применение. Или наоборот — на базе прикладных спутников нового поколения можно создать лунную группировку.