В.А. Коноваленко
Энергоэкономика
космоса
В выпуске Военно-промышленного курьера ВПК № 48 за 16 декабря 2015 года
опубликована статья В. Владимирова
«Коллективный
Гагарин», посвящённая экономии средств в космических исследованиях. Вот
что говорит её автор:
«В
жёстких условиях существенного сокращения финансирования Федеральной космической
программы (ФКП) на 2016–2025 годы необходимо кардинально изменить подход
ко многим направлениям развития отрасли. Просто отказаться от некоторых
затратных статей типа создания сверхтяжёлой ракеты-носителя или проектов
освоения дальнего космоса недостаточно. Нужны новаторский подход, свежий
взгляд, подчас нестандартные идеи относительно выбора направлений. Не ставя
ни на йоту под сомнение компетентность разработчиков ФКП, позволим высказать
свои предложения на этот счёт. Определенная польза в независимой оценке
всегда есть».
Это, безусловно, верная посылка. Другое дело
– предложения по её реализации. Что же предлагает В. Владимиров в качестве
«свежего
взгляда»? Таких предложений в статье несколько:
1.
Варианты использования МКС. Прежде чем принимать решение о дальнейшей
работе МКС до 2024 года, автор обсуждаемой статьи справедливо полагает
необходимым определиться с целями этой работы. Одной из таких целей, по
его мнению, является испытание на околоземной орбите техники для лунных
и марсианских экспедиций. В частности, это перспективный пилотируемый транспортный
корабль (ППТК), создание которого включено в ФКП, но на годы отстаёт от
первоначального графика.
...«Тему
надо срочно доводить до логического финала, то есть до запуска на орбиту
отечественного ППТК»... «Другой
крупной темой, которая хорошо вписывается в МКС, являются надувные модули-трансформеры.
Это как раз экономвариант для космоса. Оболочка модуля изготавливается
из прочных полимерных материалов. Перед стартом он находится в сложенном
состоянии, а после выхода на орбиту его наддувают, после чего внутренний
объём увеличивается более чем в четыре раза. Вес такого модуля в разы меньше
традиционного металлического. Если раньше для его доставки на орбиту требовалась
тяжёлая РН класса «Протон», то теперь достаточно и «Союза». Цена запуска
последнего ниже почти в три раза – чем не экономия?»...
2. «Прагматичный космос». Вот что пишет по этому
поводу В. Владимиров:
...«Сама концепция под названием «Прагматичный космос» в инициативном порядке
была разработана в корпорации «НПО машиностроения» из подмосковного Реутова...
В основе концепции – создание недорогих спутников малого класса и использование
для их выведения на орбиту конверсионных ракет-носителей. С учётом рыночных
перспектив специалисты НПО машиностроения первыми в России разработали
универсальную платформу, на основе которой изготавливались бы малые космические
аппараты различного назначения. Для вывода их на орбиту планировалось использовать
конверсионную РН «Стрела». Такой подход позволял освоить никем на тот момент
не занятую нишу на рынке космических услуг. Крёстный отец программы – известный
конструктор ракетно-космической техники, бывший генеральный директор НПО
машиностроения Г. Ефремов. Несмотря на то, что программа создавалась прежде
всего в интересах России, господдержки она не получила. Однако многие её
положения и сегодня в полной мере актуальны и конкурентоспособны. Вот что
сказал Ефремов: «Надо заниматься всем, что работает на насущные задачи,
дает практическую отдачу. Это ДЗЗ, топография, навигация, связь, метеоспутники...
По сей день обозначенные в концепции «Прагматичного космоса» направления
развития остаются перспективными. Мало того, за последние годы появились
новые проекты использования малых КА. В частности, предлагается их использовать
в качестве спутников-спасателей, способных осуществлять дозаправку больших
аппаратов для продления их ресурса прямо на орбите, а в перспективе с учетом
развития робототехники и их ремонт... У всех на памяти авария с КА «Фобос-Грунт».
Он создавался полтора десятка лет, на него были потрачены приличные средства.
Неудача больно ударила как по космическому бюджету, так и по престижу отрасли.
На загубленные деньги можно было создать пять – семь малых научных аппаратов,
которые дали бы гораздо больше результатов, чем один «Фобос-Грунт». Классификация
таких спутников в зависимости от массы настолько интересна, что её следует
привести целиком. Итак: малые КА – от 500 килограммов до одной тонны, мини
– от 100 до 500 килограммов, микро – от 10 до 100 килограммов, нано – от
одного до 10 килограммов, пико – от 100 граммов до одного килограмма, фемто
– менее 100 граммов. Главное преимущество «малышей» – резко сокращённые
сроки проектирования и создания. Значит, и цены на них не будут высокими»...
3. Многоразовые носители. В этом предложении В. Владимиров констатирует
очевидную пользу многоразовых ракет-носителей и перечисляет некоторые наработки
наших КБ (ГКБ им. Макеева с РН «Штиль», МКБ «Радуга» с проектом РН «Бурлак»,
НПО «Молния» с проектом «МАКС» («Многоцелевая авиационно-космическая система»).
В конце 90-х годов Центр им. Хруничева в качестве развития РН «Ангара»
предложил свой проект многоразового носителя. Его ключевым элементом должен
был стать ускоритель первой ступени «Байкал», который после старта и отделения
от второй ступени раскладывал крылья и совершал посадку как самолёт на
ближайший аэродром. Пока дело дошло только до создания выставочного макета
в масштабе 1:1 и его продувки в аэродинамической трубе ЦАГИ...
По большому счёту на этом предложения и кончились... Но есть ли в них
«новаторский подход, свежий взгляд, подчас нестандартные идеи относительно
выбора направлений», о которых В. Владимиров говорил в самом начале?
Мне кажется, что ничего нестандартного и оригинального в его предложениях
нет. Состояние дел описано верно, очевидные направления указаны, но...
нет «изюминки»!
Между тем, такая «изюминка» в космосе есть и
впервые на неё обратил внимание В.А. Лопота, в своё время предложивший
идею «космического завода» по переработке «космического мусора». К сожалению,
«коммерческие успехи» Виталия Александровича «вывели за скобки» и его самого,
и его идею... Вероятно, одной из самых больших и экономических, и, главное,
энергетических глупостей было затопление КС «Мир». Да, в этом решении политики
было много больше, чем чего-либо другого, но ведь до сих пор космические
грузовики весь мир топит в океане...
Давайте чуть-чуть посчитаем... Используемые в настоящее время топлива
и конструкционные материалы ракет обеспечивают соотношение масс на старте
и на орбите не лучше 28:1. Так, лёгкая
версия ракеты-носителя Ангара («Ангара-1», в составе которой один
УРМ), способна выводить на орбиту полезный груз 1,5 т. Её УРМ имеет массу
130 т, то есть «кпд» вывода на орбиту составляет 1,15%. «Ангара-5», грузоподъёмностью
24,5 т имеет «кпд» ~3,6%. Даже округлив «кпд» до 4%, получим для МКС (нынешней
массой 417,289 т) общую «стартовую» массу более 10 тысяч тонн! Это оценка
снизу! Попросту говоря, каждый килограмм массы на орбите эквивалентен 25
килограммам на Земле. А мы их топим в океане и ... запускаем новые! С кпд,
который не снился даже паровозу. С таким подходом не спасут и многоразовые
грузовики, даже способные взлетать и садиться бесконечное число раз. Ведь
основную «расходную массу» составляет горючее.
Между тем,
предложенный Лопотой «космический завод»
может работать что называется «на подножном корму»: энергию
для гелиосварки поставит Солнце в любом потребном количестве, с его же
помощью можно «шевелить» элементы конструкции, просто испаряя лишнее...
Проблема только в том, как свести необходимые детали вместе, но и здесь
космос сам идёт нам навстречу – нужно
только отработанные узлы и детали не тормозить и не топить в океане, а
слегка (но точно и правильно) ускорять, направляя в точки Лагранжа (заодно
сортируя их между точками в зависимости от планов последующего применения).
Тогда «детали», сохраняя свои космические
параметры, будут находиться близко друг от друга и иметь почти нулевые
относительные (внутри одной точки) скорости, поэтому работать там с ними
будет просто. Об этом позаботится тяготение...
В
оглавление