Демиург N 1 2019

В.А. Коноваленко

Россия, Космос и Роскосмос
(размышления о состоянии космической отрасли)         В середине прошлого века СССР сильно отставал от США в прокламации и столь же сильно опережал их в реализации космических программ. Постепенно разрывы сокращались (не будем здесь заниматься выяснением причин – их много и они очень разнообразны) и ко времени реализации программы «Союз – Аполлон» мы догнали США в трепологии, а США почти догнали нас в технологии. Опять-таки не будем обсуждать высадку американцев на Луну (в смысле её реальности – обсуждателей и без того достаточно), остановимся лишь на реакции руководства СССР на это событие – она была катастрофична для российской космонавтики в дальнейшем. Самым губительным (среди многих других либеральных глупостей) было решение уничтожить собственную КС и начать строить МКС – Дармоград, в котором технические решения, технологии и методики, стоившие немало сил, средств и времени, становились и становятся доступны всем желающим во всех отношениях безвозмездно.
        Ведь в реализации любой технической идеи наиболее дорогим, трудоёмким и долгим является этап НИОКР. Поэтому именно готовые технические решения (отнюдь не идеи!) всегда были целью промышленного шпионажа – от яиц тутового шелкопряда до программ и алгоритмов. В создании и работе МКС «широта русской души» была проявлена в полной мере – разбазарили всё. Итог этой «широты» проявился на заседании Многостороннего координационного совета МКС, в котором приняли участие представители NASA, ESA, CSA, JAXA и Роскосмоса. Основной темой обсуждения была окололунная орбитальная станция LOP-G (Gateway), которая должна стать перевалочным пунктом для экспедиций за пределы низкой околоземной орбиты.
        Станция не будет постоянно обитаемой. Она должна будет находиться на высоко эллиптической лунной орбите с апоцентром около 70 тысяч км. Она сможет принимать экипаж из четырёх человек на срок от 30 до 60 дней. LOP-G будет состоять из шести основных модулей, один из них предложен Роскосмосу, которому в LOP-G отведена «почётная роль швейцара» – швартовать «Орионы» и «Драгоны» и принимать скафандры с барского плеча астронавтов. НАСА предложило нам участвовать в лунной программе в роли подмастерья: по мнению НАСА, всё, что можно было у нас получить, уже получено! Поэтому никаких других функций российскому модулю на этом заседании не нашлось. Взамен для экономии средств – уничтожение МКС!

Рис. 1. Возможный вид окололунной орбитальной станции LOP-G Но тут вдруг до высоких чинов США дошло, что у России украли ещё не всё. Оказывается у России есть малогабаритные ядерные двигатели, серийно выпускаемые для «Посейдонов», а «Авангарды» на скоростях в 20 М и более не только несгораемые, но ещё и управляемые! Есть самолёты-носители «Кинжалов», способных при небольшой доработке выводить на низкую орбиту спутники в рамках тренировки военных лётчиков и многое другое.
Наконец, недавно появилась информация о многорежимном гиперзвуковом беспилотном самолёте-разгонщике «Молот», реализующем на существующих в России технологиях многоразовой авиационно-космической системы снижение массы и, соответственно, стоимости космической одноразовой ступени в 6–8 раз по сравнению со стартом с земли. Экранное воздухозаборное устройство (ЭВЗУ) «Молота» с двухступенчатым конусным телом, имеющим различные расчётные числа Маха по ступеням, позволяет получать приемлемые тяги в широком диапазоне чисел Маха.

Рис. 2. Многорежимный гиперзвуковой беспилотный самолёт-разгонщик «Молот»         Поэтому, по словам главы «Роскосмоса» Дмитрия Рогозина, США вдруг совершили резкий поворот и попросили российскую сторону создать версию «Союза», способную летать до Луны. «Именно сегодня американцы настаивают, просят нас, чтобы мы продолжили полёты «Союза» с американскими астронавтами <...>, и даже просят, чтобы мы разработали версию «Союза», который мог бы работать до Луны и обратно, с тем, чтобы создать вторую резервную космическую транспортную систему»...
        То роль швейцара и шлюзовой модуль (с американскими стандартами) для выходов экипажей в открытый космос, а то вдруг целый корабль для полёта на Луну. Вот такой поворот! Более того, заместитель администратора НАСА по пилотируемым программам Билл Герстенмайер предложил вариант отправки к МКС на условиях бартера российских космонавтов на американских кораблях (и, соответственно, астронавтов на «Союзах»), чтобы через МКС (а, возможно, и через «крота» в «Роскосмосе») сохранить доступ к российским разработкам. Надеюсь, что назначение Рогозина главой «Роскосмоса» положит конец разбазариванию хотя бы новинок.
        К нашему счастью, многие из этих разработок имеют двойное назначение и их спасла секретность. Только благодаря этому обозначенная Рогозиным главная задача «Роскосмоса», – вернуть России лидерство в освоении космического пространства – всё ещё имеет реальную основу. «Для нас сегодня главная задача, и это мы чётко пропишем в новой стратегии, которую будем принимать в этом году, – это вернуть России лидерство в космосе – ни меньше, ни больше», – сказал Рогозин. – «Надо самих себя убедить. Русский характер в этом и состоит. Для нас наш главный враг – это наше собственное неверие в себя. Вот у нас этого неверия в себя нет». «Роскосмосу» приходится конкурировать с американцами, несмотря на их многократное преимущество в финансировании, а для этого нужна концентрация усилий и чёткая координация действий.
        Рогозин утверждает, что в необходимости объединения ракетно-космической отрасли в рамках единой госкорпорации именно для этого он убеждён давно. «С 2013 года я стал убеждённым сторонником объединения ракетно-космической отрасли, включая гражданский и военный космос, в рамках единой госкорпорации. На тот момент мы имели, с одной стороны, Федеральное космическое агентство, с другой – грозди предприятий, рассыпанные в виде полуфеодальных натуральных хозяйств. Сейчас мы ведём плановое переоснащение наших стратегических ядерных сил и укрепляем орбитальную группировку военного назначения».
        По словам Рогозина, в 2011 г. состояние ОПК напоминало нынешнее положение «Роскосмоса»: разобщённое производство, устаревшие технологии, мало молодёжи. «После очередного тяжёлого разговора с коллегами в «Роскосмосе» я понял: если хочешь, чтобы было сделано хорошо, сделай это сам. И поэтому я сам вызвался возглавить эту работу»... «Этой работой я горю, живу ею 24 часа в сутки в буквальном смысле», – сказал глава «Роскосмоса». Идея создания единого ракетно-космического холдинга, включающего «Роскосмос», «Алмаз-Антей», «РТИ», «КТРВ», по словам Рогозина, хотя и вброшена в СМИ для фальстарта, однако является верной. Эти компании «являются ещё с советских времен родными для космической промышленности», но «оказались в иных структурах». Он привёл пример с орбитальными комплексами «Алмаз» и «Салют», разработкой которых занималось «НПО машиностроения», а производством – «Центр Хруничева». «Хруничевский ракетный завод был, по большому счёту, серийным заводом «НПО машиностроения». Но потом эта космическая фирма была включена в «КТРВ».

Рис. 3. Центр Хруничева         Судя по реакции зарубежных «партнёров», путь централизации действительно перспективен: холдинг ещё не создан, а «Роскосмос» уже подвергся информационной атаке (в том числе, и со стороны наших СМИ), создающей образ «пожирающей федеральные деньги госкорпорации». По мнению руководителя пресс-службы «Роскосмоса» В. Устименко: ... «Роскосмос» пришёл в движение. Возможно, информационная атака на нас связана именно с этим. Кому-то вовне и внутри страны очень не хочется, чтобы Россия вернула себе лидерские позиции в космосе»... Цель – «лишить нас поддержки при формировании бюджета отрасли, который сегодня и так почти в 20 раз уступает бюджету НАСА,» и помешать России вернуть лидерство.
        Рогозин напомнил, что задача по повторной высадке людей на Луну рассматривается в США как политическая. «Хотя я не очень понимаю, если они там были, зачем снова? Повторить подвиг 50-летней давности? В чем прибавленная стоимость?» – спрашивает Рогозин. «Мы же понимаем, что и в прошлые десятилетия, и сейчас такого рода операции в космосе являются некой ширмой для проведения неких недекларируемых операций. Космос бывает не только гражданским». По словам Рогозина, маловероятно, что на самой Луне у Вашингтона есть «военные интересы». «Такого рода работы создают огромное количество сопутствующих технологий. А вот эти сопутствующие технологии можно использовать в военных целях», – пояснил Рогозин.
        Но была и вторая цель – лишить нас веры в себя: НАСА «доброжелательно» советует «Роскосмосу» и его партнёрам заняться созданием новых ракет взамен действующих: «Когда в вашей стране летают ракеты и корабли, созданные полвека назад, вы не можете говорить, что другие страны используют «старые технологии». Кроме того, создайте двигатель и прекратите делать видео для YouTube, и мы поверим, что он когда-нибудь появится», – предлагает редактор ArsTechnica Эрик Бергер (интересно, что для нас важнее – реальные полёты или вера в нас Бергера?).
        Бергер, видимо, имел в виду транспортно-энергетический модуль (ТЭМ), ядерная энергетическая установка в котором питает энергией электрореактивный двигатель. Макет ядерного буксира был представлен на выставке МАКС-2013... Более подробно ТЭМ описан в этом же номере в редакционном обзоре «Ядерные двигатели для космических аппаратов». Головной организацией по созданию энергодвигательной установки является ФГУП «Центр Келдыша». Создание ЯЭДУ предусмотрено ОКР «Нуклон» (бюджет 15,84 млрд. рублей), ОКР «Источник» (6,18 млрд. рублей), а также НИР «Верификация» (300 млн. рублей), НИР «Отработка» (400 млн. рублей) и НИР «Ядро» (160 млн. рублей).
        Считается, что технологии всегда развиваются постепенно, от простого к сложному, от каменного ножа к стальному – и лишь затем к 3-Д принтеру. Однако судьба космического ракетостроения оказалась не столь прямолинейной. По большому счёту, ракетная техника пыталась обойтись одной ступенью ещё с самых ранних проектов. В первоначальных набросках Циолковского фигурируют именно такие конструкции. Он отказался от этой идеи лишь позднее, поняв, что технологии начала ХХ века не позволяют реализовать это элегантное решение. Простые, надёжные одноступенчатые многоразовые аппараты долгое время оставались недоступными, так как требовались такие решения, которых не могли предложить ни материаловеды, ни двигателисты.

Рис. 4. Советский проект космолёта с ядерным двигателем          Пока ракеты-носители всё ещё остаются многоступенчатыми и одноразовыми: невероятно дорогостоящая сложная система используется считанные минуты, после чего выбрасывается. Но интерес к одноступенчатым носителям никогда не ослабевал и такие проекты прорабатывались по обе стороны океана. Над одноступенчатыми ракетами SASSTO, Phoenix и несколькими решениями на базе третьей ступени РН Saturn V, которые доставляли астронавтов на Луну, в США работают, начиная с 70-х. На рубеже семидесятых и восьмидесятых годов в СССР шла речь о создании полноценного ЯРД, полностью пригодного для установки на ракеты или разгонные блоки. Был сформирован окончательный облик такого изделия, а испытания на Семипалатинском полигоне подтвердили расчёты, ... но в 1988 году работы были остановлены.
        Полностью многоразовые носители пока остаются в виде проектов – за исключением New Shepard компании Blue Origin. Хотя ракета New Shepard с пилотируемой капсулой рассчитана лишь на суборбитальные полёты космических туристов, но большинство найденных при этом решений можно применить и для более серьёзного орбитального носителя. Представители компании не скрывают планов создать такой вариант, для которого уже разрабатываются мощные двигатели ВЕ-3 и ВЕ-4. Но их носитель New Glenn будет многоразовым не вполне: повторно будет работать лишь первый блок – нужны новые материалы.
        Новые – углепластиковые – материалы, необходимые для полностью многоразовых и одноступенчатых ракет, появились в аэрокосмической технике в 1990-х. Инженеры компании McDonnell Douglas оперативно приступили к реализации проекта Delta Clipper (DC-X) и сегодня вполне могли бы похвастаться готовым и летающим носителем из углепластика. Но под давлением Lockheed Martin работа над DC-X была прекращена, технологии переданы NASA, после чего многие занятые этой темой инженеры перешли на работу в Blue Origin, а сама компания была поглощена Boeing.
        В те же 1990-е этой задачей заинтересовались и в российском ГРЦ Макеева. За прошедшие с тех пор годы проект КОРОНА («Космическая одноразовая ракета, одноступенчатый носитель аппаратов») пережил заметную эволюцию, и промежуточные варианты показывают, как всё более простыми и совершенными становились конструкция и компоновка. Постепенно разработчики отказались от сложных элементов – таких как крылья или внешние топливные баки – и пришли к пониманию того, что основным материалом корпуса должен стать именно углепластик. Вместе с обликом менялись и масса, и грузоподъёмность.

Рис. 5. Проект «Корона» «Используя даже лучшие современные материалы, невозможно построить одноступенчатую ракету массой менее 60-70 т, при этом полезная нагрузка у неё будет совсем невелика, – говорит один из разработчиков. – Но по мере роста стартовой массы на конструкцию приходится всё меньшая доля, и использовать её становится всё более выгодно. Для орбитальной ракеты этот оптимум – примерно 160-170 т, начиная с этого масштаба её применение уже может быть оправданным».

Рис. 6. Схема корабля проекта «Корона» КОРОНА должна стать роботизированной и получить интеллектуальное ПО для системы управления, обновляемое прямо в полёте, а в нештатной ситуации автоматически «откатываться» к резервной стабильной версии. В последней версии проекта КОРОНА стартовая масса ещё выше и приближается к 300 т. Большая одноступенчатая ракета требует использования высокоэффективного жидкостного реактивного двигателя, работающего на водороде и кислороде. В отличие от двигателей на отдельных ступенях, такой ЖРД должен «уметь» работать в очень разных условиях и на разных высотах, включая взлёт и полёт за пределами атмосферы.

Рис. 7. Клиновоздушный двигатель         «Обычный жидкостный двигатель с соплами Лаваля эффективен лишь на определённых диапазонах высот, – поясняют макеевские конструкторы, – поэтому мы пришли к необходимости использовать клиновоздушный ЖРД». Газовая струя в таких двигателях сама подстраивается под давление «за бортом», и они сохраняют эффективность как у поверхности, так и высоко в стратосфере. В вертикальной посадке сегодня уже нет ничего невозможного или даже необычного. «КОРОНА, в принципе, может даже взлетать с морской платформы и садиться на неё, – добавляет один из авторов проекта, – конечная точность посадки у нас составит около 10 м, ракета опускается на выдвижные пневматические амортизаторы». Останется лишь провести диагностику, заправить, поместить новую полезную нагрузку – и можно снова отправляться в полёт.
        КОРОНА до сих пор реализуется при отсутствии финансирования, так что разработчикам КБ Макеева удалось добраться лишь до завершающих этапов эскизного проекта. «Мы прошли эту стадию почти целиком и совершенно самостоятельно, без внешней поддержки. Всё, что можно было сделать, мы уже сделали, – говорят конструкторы. – Мы знаем, что, где и когда должно быть произведено. Теперь надо переходить к практическому проектированию, производству и отработке ключевых узлов, а на это требуются деньги, так что сейчас всё упирается в них» (точнее, в наших либеральных экономистов!).
        Углепластиковая ракета ожидает лишь масштабного старта, при получении необходимой поддержки конструкторы готовы уже через шесть лет начать лётные испытания, а через семь-восемь – приступить к опытной эксплуатации первых ракет. По их оценкам, для этого требуется сумма менее $2 млрд – по меркам ракетостроения совсем немного. При этом возврата инвестиций можно ждать уже через семь лет использования ракеты, если количество коммерческих пусков сохранится на текущем уровне, или даже за 1,5 года – если оно будет расти прогнозируемыми темпами. Ну, а пока КОРОНА остается в «подвешенном состоянии», работа над New Shepard продолжается. Развивается и аналогичный японский проект RVT. Российским разработчикам, работающим на «энтузазизме», для рывка может просто не хватить этого «горючего», зато бергерам будет повод позлорадствовать!
        Но по настоящему проблему не решает не только возврат элементов конструкции (ускорителей, баков для горючего), но и многократное использование самого корабля. Ведь и ускорители, и баки, по сути, лишь оболочки для огромной массы топлива, которое сгорает, увы, необратимо. Настоящий прогресс в космонавтике может быть достигнут только в совершенствовании двигателей и оптимизации полезной нагрузки.
        Что же касается оптимизации полезной нагрузки, хотелось бы отметить существенный прогресс в воззрениях российских работников космоса и смежных с ним отраслей: «Международная космическая станция, с точки зрения науки, это пустая трата времени. Космонавты там занимаются в основном собственным жизнеобеспечением и изучают, кто у них там дырки просверливает. Тратятся миллиарды не рублей, а долларов, а научный выход – ноль. Давным-давно все открытия получаются с помощью роботов», – считает ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований Российской академии наук (РАН) Вячеслав Докучаев. По его мнению, важнейшие результаты при исследовании космоса получены именно роботами. «Человек в космосе просто сейчас не нужен. Человеческая космонавтика нужна, но только на частные деньги. А государство свои деньги налогоплательщиков должно тратить на настоящую науку», – считает он.
        Это именно то, о чём неоднократно шла речь в наших журналах. Отрадно, что эта идея дошла до самых верхов «Роскосмоса». Так, в ноябре 2018 года его глава Дмитрий Рогозин рассказал, что Россия планирует создать на поверхности Луны долгосрочную посещаемую базу, исследования на которой будут проводить роботы-аватары. Ещё полезнее создать такую станцию в точке Лагранжа L₁ системы Земля-Луна и работать по Луне именно с неё!

В оглавление