Пути к большим высотам

00:00 02.09.2010 Юрий Зайцев - действительный академический советник Академии инженерных наук РФ, ветеран РВСН


Космонавтика в наши дни уже не является чем-то экстраординарным. Напротив, уровень развития многих стран сегодня во многом определяется, в том числе, и космической составляющей. Таким образом, правильно «сверстать» национальную космическую программу также важно, как и соответствующее планирование остальных сегментов экономической жизни. Американцы начали новый год с того, что пустили собственную космонавтику по новому маршруту. Точнее, сделали попытку совместить желание скорее реализовать лунно-марсианские мечты с реалиями сегодняшнего дня. Планы пилотируемых экспедиций в дальний космос отнюдь не чужды и отечественной космической мысли. Однако стоит ли их ставить во главу угла?

 

Американский космический изгиб

Наверное, в те далекие времена, когда люди поняли, что Луна - это не «фрагмент небесной тверди», а еще один мир, может быть даже обитаемый и самый близкий к Земле, у них и зародилась мечта о полете туда. Впервые нога человека ступила на лунную поверхность 21 июля 1969 г. Всего к Луне слетали 9 пилотируемых кораблей «Apollo». Последняя экспедиция состоялась в декабре 1972 г. Были запланированы еще три экспедиции, но их отменили. Активно разрабатывалась программа «после «Аполлона» (Post-Apollo), предполагавшая создание лунной базы и более активное изучение и освоение нашего естественного спутника. Однако из-за утраты общественного интереса она не получила финансирования, и американская астронавтика пошла по пути создания пилотируемых кораблей многоразового использования - «Space Shuttle».

Ожидалось, что к началу 1980-х годов они полностью заменят одноразовые носители, будут совершать до 50 полетов в год, а стоимость доставки грузов в космос снизится до пары сотен долларов за килограмм. Однако эти надежды не оправдались. Транспортная космическая система оказалась чрезмерно дорогой в эксплуатации и, самое главное, из-за целого ряда присущих ей проектных недостатков не вполне надежной.

Катастрофа второго «челнока» в феврале 2003 г. побудила президента Соединенных Штатов прекратить развитие программы «Space Shuttle» и в качестве альтернативы ей инициировать создание новой транспортной системы, которая позволила бы не только выполнить оставшиеся актуальными «шаттловские» задачи, но и вернуть человека на Луну, а в перспективе – доставить его на Марс.

Так зародилась программа «Constellation» («Созвездие»), что должно было означать не только создание целого «созвездия» ракетно-космических транспортных систем и исследовательских программ, но и союз фирм-разработчиков, промышленных предприятий, университетов. Одним из мотивов принятия новой программы послужило и осознание околоземной пилотируемой космонавтики как тупикового пути проникновения человека в космос с целью его освоения. «Возвращение» на естественный спутник Земли предполагало строительство на его поверхности обитаемой базы и организацию долговременных лунных экспедиций с задачами выполнения комплексных научных и технологических исследований.

Поскольку программа «Apollo» в свое время подвергалась критике в наибольшей степени в том аспекте, что она считалась политическим шоу, призванным продемонстрировать «превосходство над русскими», в основу новых лунных инициатив был положен призыв «доделать то, что не было доделано». Возвращение на Луну должно было показать, что США реализуют широкомасштабные, инновационные и весьма дорогостоящие проекты, направленные на последовательное освоение внеземного пространства, пусть даже осуществляемое с продолжительными перерывами.

В конце 2004 г. Конгресс США согласился выделить на программу первые 14 млрд. долларов. В течение последующих пяти лет бюджет НАСА решили увеличивать на 5% ежегодно. Американцы планировали завершить строительство базы на Луне уже к 2020 г. и начать подготовку экспедиции к Марсу. Однако реализовать задачи программы оказалось сложнее, чем предполагалось изначально. Кроме того, после исчезновения СССР американцам стало не с кем соревноваться. Политический престиж отошел на второй план. Теперь «первую скрипку» играли экономические интересы, и здесь американцы стали уступать свои позиции. Ход реализации программы «Созвездие» оказался, скорее, показателем технологического застоя, чем лидерства США. Справедливости ради следует отметить, что и руководство НАСА пыталось как-то выбраться из навязанной им «лунной ловушки», полагая, что строительство лунной базы отвлечет от других, действительно важных задач.

Некоторые эксперты полагали необдуманным в угоду «лунному миражу» уничтожение реально работающей транспортной системы «Space Shuttle». А уж критических замечаний в адрес «полуторапусковой схемы» лунной экспедиции с запуском перелетной ступени и лунного модуля «Antares» на сверхтяжелом носителе «Ares 5» и 25-тонного пилотируемого корабля на ракете тяжелого класса «Ares I» всегда было более чем достаточно.

Год назад администрация нового американского президента Барака Обамы инициировала пересмотр приоритетов американской космонавтики. Ее цели в части пилотируемых полетов были признаны неадекватными, а разрабатываемые для их достижения технические средства – чрезмерно дорогими.

Официально заявлено, что место «Constellation» займет «новый смелый подход, который включает коммерческую космическую индустрию, выковывая при этом международное партнерство и создавая технологии, необходимые для подготовки обновленной программы пилотируемого освоения космоса». При этом, однако, не говорится, какие именно технологии предполагается разрабатывать, в какие сроки и для какой конкретной цели.

Можно предположить, что речь идет о перекачке и хранении топлива на орбите, надувных модулях, системах сближения и стыковки, комплексах жизнеобеспечения с замкнутым циклом, и, наконец, перспективных энергодвигательных установках.

На все это администрация Барака Обамы намерена выделить 19 млрд. долларов. В течение последующих четырех лет финансирование должно ежегодно возрастать и, в конечном итоге, составит ровно 100 млрд. долларов на пять лет. При этом правительство будет пользоваться услугами частных фирм для доставки астронавтов в космос и их возвращения на Землю. Сегодня Соединенные Штаты покупают места на «Союзах» у «Роскосмоса» и Ракетно-космической корпорации им. С.П.Королева, но уже через четыре-пять лет планируется заменить российского подрядчика американским, что, впрочем, представляется маловероятным.

Дается понять, что после завершения программы Международной космической станции США намерены приступить к пилотируемым полетам в дальний космос, прежде всего, на Марс. Для этого, несомненно, понадобится собственный тяжелый носитель. Поскольку сегодня от создания новых средств выведения в космос американская администрация отказалась, многие производства к тому времени будут закрыты, а технологии утрачены, и все придется начинать с нуля.

В архитектуре новых средств выведения по сравнению с предыдущей программой «Созвездие» изменилось практически все. Соответственно стоимость разработки резко увеличилась, а сроки их летной готовности ушли в неопределенность. Трудности при создании новой космической транспортной системы, несомненно, должны многократно возрасти. Поэтому, если американцы все-таки решат возвратиться на Луну, то это случится не ранее 2025-2030 годов, а пилотируемые миссии на Марс вообще не прогнозируются.

Закрытие программы «Созвездие» в самих Соединенных Штатах было воспринято далеко неоднозначно. Некоторые известные американские эксперты расценили это как результат тривиальной борьбы финансовых и промышленных кланов и корпораций за «космические» деньги, их перераспределение. Ведь закрыв «лунную программу» американцы не собираются отказываться от использования ресурсов нашего естественного спутника, в частности, для энергетики.

Подчеркивалось, что частники не смогут обеспечить доставку астронавтов на орбиту в обозримом будущем. Ветераны НАСА, включая первого, ступившего на Луну, землянина Нила Армстронга, написали открытое письмо Бараку Обаме, в котором просили президента пересмотреть «неправильное решение», и он был вынужден пойти напопятную.

Корабль «Orion» все-таки будет создан. Однако перед разработчиками более не стоит задача доставки на орбиту с его помощью астронавтов. Здесь позиция Обамы не изменилась, ставка в создании пилотируемого корабля сделана на частников. Считается, что привлечение в сектор частного капитала способно «расшевелить» ситуацию и решить проблему создания пилотируемого корабля с меньшими затратами, одновременно дав толчок созданию новых космических технологий.

В настоящее время сразу несколько американских компаний приступают к испытаниям кораблей, способных доставлять людей на суборбиту (до 110 км над поверхностью Земли), а также ведут разработку кораблей для полетов на низкую орбиту высотой 300-400 км. То, что в рамках проекта не надо будет разрабатывать новую ракету, сократит сроки создания самого пилотируемого корабля.

К планетам астронавты все-таки полетят, но на другой, тяжелой ракете, создание которой предусматривалось программой «Созвездие». Новая ракета должна представлять собой модифицированный вариант ракеты-носителя этой программы. Вашингтон хотел бы получить первые образцы ракеты уже к 2015 году. Будущие ее версии должны быть пригодны для пилотируемых миссий к планетам.

«Мы должны попытаться вернуться на Луну первыми, как и планировалось ранее», - сказал Обама. - Мы ожидаем, что к 2025 году будет разработан космический корабль для полетов в дальний космос, который поможет нам отправлять пилотируемые миссии дальше Луны. Таким образом, мы впервые в истории начнем отправлять астронавтов к астероидам. Я надеюсь, что к середине 2030-х годов мы сможем отправить человека к Марсу и обеспечить его безопасное возвращение на Землю. После этого мы будем работать над посадкой на Марс», - подчеркнул американский президент.

Напомним, что инициатива Джорджа Буша предусматривала возвращение на Луну к 2020 году и высадку на Марс в течение 2020-х годов. Новое решение, принятое Обамой, позволит сэкономить 108 млрд. долларов, которые ранее предполагалось направить на ускоренное освоение Луны и высадку астронавтов на Красную планету.

Одновременно проект бюджета НАСА на 2011 г. демонстрирует и смещение акцентов с пилотируемых полетов на автоматические космические аппараты и научные исследования в космосе с их помощью. По мнению руководства агентства, это создаст основу для пилотируемых полетов в будущем – возможно и на Марс.

Хотя и здесь далеко не все обстоит благополучно. Раздел «Наука» бюджета 2011 года получил весьма существенный прирост. Однако все дополнительные средства направляются на тему «Наука о Земле». Так, принято решение о создании второго экземпляра спутника для исследований углеродного цикла взамен утраченного в аварийном запуске в феврале 2009 года.

Лишь в 2016 году планируется отправить к Марсу совместно с Европейским космическим агентством орбитальный аппарат для регистрации малых компонентов в атмосфере этой планеты. Проект американского большого марсохода MSL, запуск которого уже был отложен с 2009 на 2011 год, продолжает испытывать технические трудности. В лунной программе исследований автоматическими космическими аппаратами остался только один проект для изучения окололунной среды с борта искусственного спутника Луны.

В очередной раз отсрочен на год запуск большой космической обсерватории. Стоимость ее создания оценивается почти в 3 млрд. долларов, а полная стоимость проекта за весь жизненный цикл составит более 5 млрд. долларов.

Изменение приоритетов в американской космической политике – это повод задуматься о путях развития российской космонавтики. Если уж очерченные ранее перспективы пилотируемой космонавтики оказались неподъемными даже для столь развитой экономики, как американская, то, что же говорить о нашей стране.

 

Как обстоят дела в России

 

В действующей Федеральной космической программе пилотируемые полеты на Луну не значатся. Предусмотрены лишь запуски автоматических станций – проекты «Луна-Глоб» и «Луна-Ресурс». В рамках первого предполагается изучение внутреннего строения Луны, поиск воды в «холодной ловушке» на лунном полюсе, а также выяснение наличия у Луны ядра и определение его размера. Во втором проекте, реализуемом совместно с Индией, предусматривается создание лунохода.

Известно, что последний раз наша страна запускала исследовательские станции к Луне в 1976 году («Луна-24»). За прошедшие 34 года не было реализовано ни одного лунного проекта. Многие из тех, кто участвовал в отечественной лунной программе, уже ушли из жизни, унеся с собой бесценный опыт. Утеряны и технологии. Неудивительно поэтому, что если первоначально запуск, например, станции «Луна-Глоб» планировался на октябрь 2009 года, то сейчас он сдвинут на середину 2012 года.

Что касается российской программы марсианской пилотируемой миссии, то достаточно подробно о ней рассказал на XXXIV академических Королёвских чтениях президент и генеральный конструктор РКК «Энергия» Виталий Лопота. Он полностью солидарен с решением американской администрации о закрытии программы «Созвездие». Ее реализация привела бы лишь к потере времени, поскольку технологии для «марсианского» полета можно использовать для пилотируемого полета на Луну, в то время как применить «лунные» технологии в миссии на Марс не получится, - считает Лопота. По его мнению, уже к 2020-2025 г. на околоземной орбите Россией может быть создана космическая платформа, на которой будут собираться межпланетные корабли для пилотируемых межпланетных миссий. Разумеется, за более чем полувековую историю космонавтики человечество неплохо научилось забрасывать грузы в космос и создавать там масштабные сооружения. К Красной планете придется отправить махину массой не менее 500 тонн. Для обеспечения ее перелета необходим, - полагает Лопота, - ядерный двигатель. И это будет совершенно другой уровень космических транспортных средств. Если бы полет к Марсу выполнялся на традиционных «химических» реактивных двигателях, то масса собранного на околоземной орбите экспедиционного корабля была бы в 5-10 раз большей.

В конце прошлого года руководитель «Роскосмоса» Анатолий Перминов представил президенту РФ концепцию транспортного модуля с ядерной энергодвигательной установкой и получил одобрение Дмитрия Медведева. Были выделены и необходимые средства для развертывания работ.

Овладение ядерными космическими технологиями весьма заманчиво, но, как показывает опыт прошлых лет, трудно реализуемо. И США, и СССР ранее прилагали немалые усилия для этого, но так и не смогли прийти к тому, что можно было бы использовать на практике. Вместе с тем, есть примеры печальных происшествий, связанных с реализацией советских и американских ядерных программ в космосе.

Начиная с 1978 года, после аварийного падения «Космоса-954», оснащенного ядерной энергоустановкой, на Канаду, в результате чего было загрязнено около 100 тыс. кв. км ее территории, вопрос использования ядерных источников энергии в космическом пространстве всегда находился в центре внимания Научно-технического подкомитета ООН по космосу. Генеральная Ассамблея в свою очередь приняла документ под названием «Принципы, касающиеся использования ядерных источников энергии в космическом пространстве».

Одно из важнейших положений «Принципов…» - ядерные источники разрешается использовать только тогда, когда их применение является безальтернативным, а после выполнения рабочей части полета оснащенный ими космический аппарат переводится на достаточно высокую, так называемую орбиту безопасности. Причем эта орбита должна быть такой, чтобы свести к минимуму вероятность столкновения с другими космическими объектами. В конечном итоге были достигнуты международные договоренности и о полном запрете запуска спутников с ядерными энергоустановками на борту.

Работы над ядерными энергетическими (ЯЭУ) и энергодвигательными (ЯЭДУ) установками долгое время оставались в полузамороженном состоянии и были, в основном, ориентированы на формирование научно-технического задела и проведение исследований, которые могли бы показать преимущества ядерных источников энергии перед другими вариантами.

Пока вопрос, чему отдать предпочтение в межпланетных миссиях – ракетному двигателю на ядерном топливе или, скажем, электрореактивным двигателям (ЭРД) с питанием от солнечных батарей, - остается открытым. При этом в первом варианте ситуация усугубляется тем, что ракетный двигатель на ядерном топливе выбрасывает из сопла мощнейшую радиоактивную струю. Это делает практически невозможным его испытания и отработку на Земле, что, естественно, повышает риск аварии в космосе. Тем не менее, работы по созданию ЯЭДУ в России начались.

По сути, уже сформирована кооперация, включающая большое число организаций, главным образом «Роскосмоса» и «Росатома». Последний отвечает за реакторную часть. Головной организацией по двигательно-энергетической установке является Исследовательский центр им. М.В.Келдыша. Через некоторое время, когда сформируется облик системы, за транспортный модуль, по-видимому, будет отвечать РКК «Энергия». Со второго квартала текущего года должна начаться целевая работа с четкими обязательствами исполнителей.

По заявлению директора Центра им. Келдыша академика Анатолия Коротеева, базовые этапы таковы:

  • 2012 г. – готовность эскизного проекта и комплекса компьютерного моделирования;

  • 2015 г. – создание ЯЭДУ;

  • 2018 г. – завершение проекта, создание транспортного модуля.

По мнению инициаторов проекта, пилотируемая экспедиция на Марс просто необходима России, если она хочет сохранить свою ракетно-космическую отрасль, остановить отток ценных специалистов на Запад и не растерять свой технологический потенциал. Как подчеркивает бывший генеральный конструктор РКК «Энергия» академик Юрий Семенов, в области российской пилотируемой космонавтики сегодня работают более 200 предприятий с несколькими десятками тысяч квалифицированных специалистов. Участие этих предприятий в марсианском проекте позволит во многом решить социальные проблемы в ракетно-космической отрасли. Проект станет тем звеном, которое будет стимулировать развитие российских передовых технологий, – одной из приоритетных задач экономики России.

Далеко не все согласны с такой постановкой вопроса. Директор Института геохимии и академической химии им. В.И.Вернадского (ГЕОХИ) РАН, академик Эрик Галимов называет полет к Марсу авантюрой, «проявлением корпоративных интересов» и далее: «… попытка полета на Марс, минуя освоение Луны, это – опасный прыжок через пропасть». Сейчас пилотируемая космонавтика испытывает кризис цели, и Марс предпочтительнее для нее, так как постановка достаточно отдаленной цели обеспечивает ей соответствующую поддержку на достаточно длительный период. Марс нужен как флаг, пользуясь которым можно получить финансирование, - подчеркивает академик. В то же время, если принять сегодня марсианское пилотируемое направление как приоритетное, то появится большая опасность, что цели достичь не удастся, актуальные космические исследования в интересах фундаментальной науки будут на многие годы заблокированы, а выделенные деньги бесконтрольно потрачены.

По экспертным оценкам, Россия смогла бы доставить на поверхность Марса пилотируемую экспедицию примерно за 14 млрд. долларов, выделяемых в течение ближайших 12 лет. Эта сумма эквивалентна 10 годовым бюджетам российского космического агентства. Для того чтобы можно было реализовать и какие-то другие готовящиеся сегодня проекты, финансирование космической отрасли должно быть, как минимум, удвоено. При этом многие считают, что 14 млрд. - сильно заниженная цифра. Академик Николай Анфимов полагает, что в конечном итоге цена российского пилотируемого полета на Марс может вырасти до 100 млрд.

А что в итоге получит наука, общество, мировой социум? Каков кпд такого эксперимента? И нужен ли он вообще?

Большинство научных достижений в космической области связано с «автоматами», а не с пилотируемой космонавтикой, - утверждает директор Института космических исследований, академик Лев Зеленый. Тем не менее, по его мнению, человек обязательно высадится на Марс, даже если с рациональной точки зрения это будет совершенно бессмысленно. Ощущения человека, ступившего на другую планету, стоят так дорого, что оценить их невозможно. Кроме того, в программах планетных исследований и, прежде всего Марса, есть задачи футурологического свойства.

Космические катастрофы не раз обрушивались на планеты, в том числе и на Землю. Не исключены они и в будущем, причем такие, что могут привести к гибели человечества. Поэтому для землян неплохо иметь запасную планету, - считает Лев Зеленый. И наиболее перспективная в этом отношении планета – Марс. Если в прошлом там были и более плотная атмосфера, и теплый климат, то, может быть, пусть и в очень отдаленном будущем, удастся вернуть его в это состояние, превратить в обитаемую планету. Уже только это может стать важнейшей мотивацией пилотируемых экспедиций к Марсу, - полагает академик.

То есть, предполагается создавать запасную планету на случай глобальной катастрофы на Земле? Думается, самую страшную земную катастрофу будет легче предупредить и нейтрализовать, нежели сделать Марс пригодным для переселения туда человечества. Предположим, что, потратив огромные деньги, космический корабль с ядерным двигателем удастся создать, и космонавты отправятся на нем на Марс. Проведя многие месяцы в полете только в одну сторону, «присев» на поверхность планеты, они должны будут тут же, не выполнив практически никаких исследований, отбыть в обратную сторону, и, дай им бог, вернуться на Землю живыми.

С другой стороны, современное развитое государство должно обладать развитой космической наукой. Не случайно американская администрация, отменив лунную программу и практически добровольно отказываясь от лидерства в пилотируемой космонавтике, выделяет NASA на ближайшие пять лет на космические исследования на 6 млрд. долларов больше, чем предусматривалось годом раньше. По словам же руководителя «Роскосмоса» Анатолия Перминова, «у нас совсем другая задача стоит», - усилия сосредоточены на создании космодрома «Восточный» в Амурской области и разработке новой ракеты-носителя «Русь-М».

Космические исследования - это необходимая составляющая развития фундаментальной науки. К сожалению, «Роскосмос», продекларировав в качестве приоритета задачу сохранения космической отрасли как таковой, в последнюю очередь озабочен непосредственно космической наукой. Основные усилия чиновников сегодня сосредоточены в первую очередь на коммерческих задачах. Космические технологии, созданные трудом всей страны в течение десятков лет, превратились в товар для широкой распродажи, а основной специализацией российской космонавтики стал космический извоз. Все это очень напоминает сырьевую ущербность российской экономики.

В течение ряда последних лет всю российскую научную программу «закрывали» выполнявшийся на спутниках Министерства обороны эксперимент санкт-петербургского физтеха «Конус-А» по исследованию всплесков космического гамма-излучения; наблюдения потоков античастиц с борта «Ресурс-ДК» с помощью спектрометра «Памела»; участие отечественных ученых в исследованиях Луны, Марса и Венеры с европейских и американских автоматических станций и, наконец, использование 25% наблюдательного времени международной астрофизической обсерватории «Интеграл», выделенного России в уплату за выведение обсерватории в космос РН «Протон».

Лишь в 2009 году Россия впервые за многие годы запустила в космос небольшую серию вновь разработанных спутников: солнечный «Коронас-Фотон», метеорологический «Метеор-М», два аппарата международной системы поиска и спасения «Стерх», научно-образовательные «Университетский – Татьяна-2» и «УгатуСат». К сожалению, большинство из них оказались короткоживущими: «Коронас-Фотон» стартовал 31 января, в июле-августе начались сбои в его работе, а в декабре он перестал выходить на связь; оба «Стерха» так и не начали использоваться по назначению; стартовавший в сентябре «УгатуСат» отключили из-за неисправности в сентябре; в феврале этого года замолчала «Татьяна».

Провал с «Фобосом-Грунтом», запуск которого отложили на два года, большое количество отказов в космической технике, - все это говорит о необходимости самых решительных мер по восстановлению дисциплины проектирования, контроля производства и наземной отработки в ракетно-космической отрасли. Пора, наконец, не плодить бесконечные планы - десятилетние, двадцатилетние и на еще более долгосрочную перспективу, которые не выполняются, не дают и не могут дать реального выхода, а начать решать конкретные задачи.

Современные космические проекты чрезвычайно сложны, поэтому естественным образом становятся поставщиками инновационных решений, которые затем могут использоваться не только в науке. В этих условиях выработка эффективной и продуманной космической политики становится одной из узловых проблем отечественной космонавтики. Неотъемлемой компонентой современной формы изучения космоса является также международное сотрудничество. Такой подход обеспечивает долгосрочную перспективу развития российской космической науки и техники, дает возможность нашей стране внести достойный вклад в познание окружающего мира.

И в заключение сошлюсь на мнение патриарха советской и российской космонавтики, одного из ближайших сподвижников С.П.Королева, академика Бориса Чертока. Время для пилотируемого полета человека на Марс наступит лет через 100, минимум – через 50, считает он. Сегодня разумнее тратить деньги не на подготовку миссии человека на Марс, а на его исследования автоматическими летательными аппаратами.

 

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции

Версия для печати