"Союзу" и "Прогрессу" пора в утиль. Зачем России новый космический корабль?
Создать нечто новое в пилотируемой космонавтике не просто сложно, а сверхсложно. И очень рискованно. Как мы уже отмечали ранее, в США попытка заменить "Аполлоны" с "Сатурнами" на шаттлы привела к колоссальным проблемам. Майкл Гриффин, возглавлявший NASA, ещё десять лет назад отметил: "Вместо создания шаттлов стоило постепенно модернизировать "Сатурны" и "Аполлоны"... Сделай мы всё это, мы бы сейчас были на Марсе". Как разобраться — нужно ли России менять проверенные "Союз" и "Прогресс" на новую "Федерацию"?
Что мы имеем
Уже много лет единственным пилотируемым космическим кораблем России — а благодаря провалу шаттлов и всего человечества — является "Союз", которому в этом году исполняется 50 лет.
В отличие от "Востока", его спускаемые аппараты при торможении в атмосфере создают определенную подъёмную силу. За счёт этого аппарат слегка планирует, а не падает камнем до раскрытия парашютов, как "Востоки". Поэтому перегрузки в нём умеренные (4g) и траекторией спуска можно в некоторой степени управлять.
Такая особенность на "Союзе" — из-за его прошлого. Корабль был задуман и спроектирован для облёта Луны. Гасить ~11 километров в секунду, нужные для облёта естественного спутника Земли, сложнее первой космической, и при чисто баллистической траектории спуска перегрузки были бы не просто серьёзными, как у Гагарина, а чудовищными. После двух катастроф первых лет эксплуатации и гибели четырёх космонавтов корабль сильно модифицировали, и с 1970-х это самое надёжное и безопасное средство пилотируемых полётов.
У него отличная система аварийного спасения — когда в 1983 году ракета для корабля взорвалась на стартовом столе (как Falcon 9 не так давно), жизнь космонавтов была спасена именно ею. Не следует думать, что это что-то простое и давно отработанное. На появившихся намного позднее (и более сложных) кораблях люди при полётах в космос гибли ещё в начале этого века.
Благодаря впервые применённым на пилотируемом корабле солнечным батареям "Союз" обладал хорошей автономностью. Часто пишут, что она равна трём суткам полета, а в составе орбитальной станции до 30 суток. Однако ещё в 1970 году его "научили" летать по 17,8 суток — и это рекорд, не побитый шаттлом и держащийся до сих пор.
От плюсов перейдём к минусам. Корабль проектировался в первые годы освоения космоса и рассчитан на железных людей. Он очень мал (не более 2,72 метра в диаметре), жилое пространство менее 2,5 кубометра, что для трёх космонавтов немного. Вернуть с орбиты на нём можно сто килограммов груза. Из-за тесноты нормальные упражнения для экипажа внутри невозможны. А они в невесомости нужнее, чем на Земле. После рекордного полёта в 17,8 суток космонавты почти неделю не могли самостоятельно ходить. Запас топлива также не велик, из-за чего время работы двигателей, обеспечивающих маневрирование, ограничено — корабль может изменить свою скорость лишь на сотни метров в секунду.
Американский "Аполлон", ровесник "Союза", был больше, тяжелее и потому имел объём жилого пространства в шесть кубометров и возвращаемый груз до 240 килограммов. Его двигатели могли изменить скорость аппарата на километры в секунду. Поэтому при стыковке этих двух типов кораблей именно американский играл роли активно маневрирующего. Малые размеры "Союза" не позволяли сделать его усечённым конусом, и его аэродинамическое качество было небольшим. Управляет планированием он умеренно, поэтому отклонение при посадке — десятки километров. В то же время в атмосфере "Аполлонов" было больше кислорода, из-за чего они были довольно пожароопасны, а туалет вызвал бы отторжение и у жителя средневековой Монголии.
Нужна ли "Федерация"?
Как мы видим, "Союз" очень крепкий игрок — самый крепкий в истории. За счёт продуманной конструкции и безаварийности после модификаций (45 лет) он пережил не то что "Аполлоны", но и шаттлы. Зачем его менять и не получим ли мы в итоге менее отработанный и более аварийный корабль? Наш былой соперник в космической гонке на сходной замене потерял 14 астронавтов — больше, чем все остальные страны мира вместе взятые.
В российском правительстве не знают, зачем надо летать в дальний космос. А в необходимости летать в космос ближний обосновано сомневаются заслуженные космонавты и инженеры. Однако в США сейчас господствуют другие мнения. Там разрабатываются сразу три новых корабля, причём "Орион" уже летал в космос в беспилотном режиме.
Некоторые из этих кораблей очень перспективны. Dragon V2 — многоразовый, рассчитан на 10 полётов до ремонта. Он может садиться не на парашютах, а используя только двигатели, управляемо, в заданное место. То есть способен самостоятельно приземляться на других планетах, что для любого другого корабля на сегодня исключено. Скажем, России для "ЭкзоМарса" к 2020 году придётся сделать отдельную несерийную посадочную платформу, которая из-за этого будет неизбежно дорогой.
Серийный Dragon V2 сможет доставить тонны оборудования на Марс и сесть на любом астероиде и многих планетах Солнечной системы. И это не абстрактная перспектива — SpaceX в ближайшие месяцы планирует запустить ракету для таких миссий, а в 2018 году — реализовать её для Марса. В принципе, ничего нового в таком подходе нет. Советский проект "Заря" должен был садиться ровно также, а Маск увёз из России не только заплесневелый учебник по космической технике. Проблема в том, что в СССР "Зарю" создать не успели, а сейчас ничего такого у нас и не планируют.
Чем будет новый российский космический корабль
Понятно, что догнать "Орион" или "Дракон" по времени не получится — мы более-менее определились с обликом "Федерации" в 2013 году, под давлением уже идущей разработки этих двух кораблей. Значит, надо не промахнуться с качеством. Многоразовая "Федерация" должна иметь объём жилого пространства в 9 кубометров, что вчетверо просторнее "Союза", при экипаже в 4 человека. Автономность в полёте поднимется до 30 суток. В таком пространстве проще упражняться, и после длительного полёта космонавты смогут ходить.
На корабле вполне можно лететь не только к МКС (версия на 14,4 тонн), но и к Луне (утяжелённая версия, 19 тонн). Благодаря диаметру в 4,4 метра его форма ближе к усечённому конусу, а значит планировать ему легче и садиться он сможет с отклонением в единицы километров от заданной точки. В отличие от "Дракона" аппарат использует для торможения парашюты — то есть сесть сможет только на Земле. Больше будет и маневренность, что весьма важно в нынешнюю эпоху, когда "Союзам" приходится уклоняться от космического мусора.
Значительным преимуществом корабля обещал стать углепластиковый корпус. Сейчас весь остальной мир проектирует корабли из металлических сплавов — например, "Орион" использует материал, некогда опробованный в системе шаттлов. Углепластик при равной прочности легче. Благодаря нему "Федерацию" планировали сделать на полтонны меньше весом, чтобы брать больше топлива или припасов. Это без преувеличения эпохальный по значимости шаг. Его важность не может преуменьшить даже то, что углепластик для макета корабля пока заказывали у немецких производителей. Однако, по последним данным, от углепластика отказались в пользу алюминиевых сплавов. Причина пока не озвучивалась.
Чем он не будет
Следует чётко понимать не только то, что может новый корабль, но и то, чего он точно не может. В текущем виде для полёта к Марсу или другим планетам "Федерация" категорически не годится. Да, в теории, собрав её на орбите воедино с какой-то конструкцией (для разгона/торможения и хранения запасов), космонавтов можно направить и на облёт Марса. Однако на практике так делать опасно. В космосе уже был один мятеж и никто не хочет его повторения.
Это моряки Колумба могли спать на палубе в страшной тесноте. Космический мятеж 1973 года случился в несопоставимо более комфортных условиях: на трёх человек имелось помещение на 352 кубометра. Внутренний объём "Федерации" — 9 кубометров. Меньше, чем у кухни хрущёвки. Рассчитан он на четырёх космонавтов, и лететь к Марсу при такой плотности размещения — мероприятие, близкое к подвигу испанцев XV века. С человеком XXI века такого лучше даже не пытаться проделывать. Если мятеж и не вспыхнет, у космонавта в состоянии стресса может просто дрогнуть рука. Базз Олдрин в своё время спас лунную экспедицию одним точным нажатием фломастера — и будь оно неудачным, мог бы её и не спасти.
Подводные камни
Размер российской экономики во много раз меньше американской и со временем этот разрыв только увеличивается. Поэтому даже несмотря на то, что "Федерация", видимо, дешевле, чем Dragon, расходы на его создание для экономики США являются меньшей нагрузкой, чем для российской.
Именно из-за экономики Федеральная космическая программа (ФКП) до 2025 года всего за пару лет была урезана с 2,4 до 1,4 триллиона рублей. В ней сейчас нет никакой сверхтяжёлой ракеты. Не разрабатывается и лунный модуль. Бесспорно, без сверхтяжёлой ракеты к Луне полететь будет сложно и рискованно. Сборка связки "Федерация" — лунный модуль на орбите требует плотного графика полётов. Срыв любого из них сдвинет временные "окна" для дальнейших и поставит под угрозу всю экспедицию (то же водородное топливо в космосе долго не хранится). Без модуля лететь тем более нельзя — сама "Федерация" на Луну никак не сядет.
В теории разработка сверхтяжа — для России задача решаемая примерно за пять лет. На практике для этого требуется финансирование. "Федерация" станет пилотируемой не ранее 2023 года. Текущая ФКП закачивается на 2025 году, на этот же срок перенесён и вопрос о создании сверхтяжа. Очевидно, сделано это в расчете на то, что тогда у страны появятся деньги. Однако из графика выше это совершенно неочевидно. Представители экономблока правительства на ближайшие годы предсказывают стране стагнацию. Судя по тому же графику (от 2008 года) — это вполне возможно.
Совершенно не факт, что тяжёлая лунная версия "Федерации" сможет полететь к Луне к началу 2030-х годов, как это пока планируется. А без такого полёта смысл в создании нового корабля неясен. Да, он заменит "Союз" в полётах к МКС. Но просто менять то, что уже работает, на то, что пока неизвестно как работает — не самое осмысленное занятие. В 2013 году Поповкин, возглавлявший тогда "Роскомос", именно этим мотивировал переделку проекта ПТК НП (ныне - "Федерация"). Как он отметил, нет смысла делать новый корабль, если у него не будет кардинально новых возможностей. То есть без Луны создание "Федерации" будет эдаким "титаническим точечным ударом" — многолетней и дорогой программой сомнительной полезности.
Наконец, не факт, что МКС вообще будет посещаться к моменту доводки нового российского корабля. Уже на конец 20-х её посещение на Западе никто не планирует. NASA предполагает активно летать к Луне и дальше. Поддерживать дорогую МКС и летать в дальний космос одновременно у него не получится. Сможет ли Россия потянуть собственную станцию — вопрос открытый. Итак, "Федерация" вполне может остаться без целей полётов и в тяжёлой, и в лёгкой модификации. Конечно, соображения престижа не дадут стране оказаться от пилотируемых полётов. Однако в этом случае разумнее экономить средства на свою станцию, чем тратить их на разработку новых кораблей.
В ожидании царя в голове
"Федерация" создана в основном для замены "Союзов" и "Прогрессов" в их полётах на околоземную орбиту. Возможность полёта к Луне в ней заложена, но судя по отсутствию работ по лунному модулю и сверхтяжёлой ракеты-носителя, реально они пока не планируются. Большая автономность корабля — задел на будущее, чтобы "в случае чего", если руководство вдруг всё же захочет лететь к Луне, такая возможность у него была. Подтверждает это и дата высадки на Луну, заявляемая, например, главой "Энергии", — 2031 год.
Любой знакомый с историей космонавтики хорошо знает — планы, которые обещают выполнить через 15 лет, не реализуются. 11 лет назад другой руководитель "Энергии" уже сообщал, что к 2015 году на Луне будет российская база. Лучшую оценку таким обещаниям дал член-корреспондент Российской академии космонавтики Андрей Ионин: "За последние 20 лет чиновники "Роскосмоса" научились блестяще писать различные бумаги и концепции, которые выглядят достаточно логичными, но при этом не имеют никакого отношения к реальности. И это свойство впоследствии позволяет совершенно спокойно корректировать сроки, суммы, всё переносить на более поздние сроки".
Пока это исчерпывающая характеристика всех пилотируемых планов российской космической отрасли. Вкладываться во что-либо у нас готовы, только если там можно рассчитывать на зарубежное партнёрство, которое оплатит часть расходов. Однако Запад так рад сотрудничать с нами в пилотируемой космонавтике, что тратит многие миллиарды долларов, лишь бы это сотрудничество как можно быстрее прекратить. Это нормально и вряд ли изменится в будущем. Самостоятельной долговременной стратегии в космосе у нас не было с советских времён. Предпосылки к её появлению пока не очевидны. Мешает этому в первую очередь то, что осмысленных целей для полёта на низкую орбиту давно уже нет — постоянное присутствие там людей не нужно и дорого. Осмысленно лететь к Луне или Марсу, где автоматы вчистую проигрывают людям. Но на практике, как мы уже отмечали, это может случиться, только если туда полетят американцы.
Однако надежда всё же есть. В западном мире активно развивается ряд программ по полётам на Луну и далее. По планам NASA, связанным с ракетой SLS и кораблем "Орион", ведётся огонь справедливой критики — как обычно, Агентство планирует всё безумно дорогим. А вот создаваемые ракета-носители Falcon Heavy и корабли Dragon V2 дорогостоящими не назвать. С ними дальние полеты для США не исключены, даже если аппетиты NASA окажутся непомерными для американского бюджета.
Дональд Трамп уже отметил, что частный космос пока выглядит осмысленнее государственного — и не исключено, что за словами последуют дела. Вероятный сценарий будущего включает беспилотные полёты чужих кораблей на Марс уже в ближайшие годы. За ними не исключён и пилотируемый полёт на Луну. Про более амбициозные планы SpaceX не стоит и говорить. В случае, если всё так и будет, престижные соображения с неизбежностью выкрутят руки людям, принимающим решения о будущем отечественной космонавтики. Тогда хоть какие-то отчётливые цели и планы появятся, наконец, и у российских пилотируемых полётов. А в таком случае пригодится и инновационная "Федерация".