Констатация факта: нам не светит появление сверхтяжелой ракеты, которая с легкостью могла бы доставить людей на поверхность Луны и вернуть их обратно. Это хороший повод обсудить альтернативные варианты организации таких полетов. Речь, разумеется, о разных «многопусковых» схемах, т. е. требующих нескольких запусков подряд.

В августе 2015 года глава Научно-технического совета Роскосмоса и ОРКК Юрий Коптев опубликовал статью, описывающую схему высадки на Луну при помощи четырех ракет-носителей 35-тонного класса. По такой схеме первая ракета выводит лунный взлетно-посадочный аппарат с кислородно-керосиновым буксиром ДМ, вторая – кислородно-водородный буксир КВТК, который стыкуется с первым орбитальным блоком и доставляет его на орбиту Луны. Третий и четвертый пуски аналогичны первым двум, только вместо лунного посадочного аппарата они доставляют на орбиту Луны пилотируемый корабль (ПТК НП). Этот корабль стыкуется с лунным модулем, космонавты переходят в него и приземляются на поверхность земного спутника. Завершив работу, они поднимаются в том же взлетно-посадочном модуле на орбиту, стыкуются с пилотируемым кораблем, переходят в него и возвращаются на Землю.

Именно такая схема полета может быть использована в 2030-х годах. Для нее до конца 2025 года планируется разработать все технические средства, за исключением взлетно-посадочного аппарата. Существует модификация этой схемы, в которой стыковка аппаратов происходит на орбите Земли, после чего перелетный комплекс отправляется к Луне. Она, однако, потребует осуществления четырех пусков ракеты подряд без перерыва, либо запуска пилотируемого корабля на второй ракете и долгого ожидания двух следующих, поскольку кислородно-водородные разгонные блоки имеют маленькую продолжительность жизни из-за выкипания криогенного топлива.

Еще одна широко известная идея – промежуточная стыковка космических аппаратов к окололунной орбитальной станции (ЛОС). Она позволила бы развести во времени запуски пилотируемых кораблей и взлетно-посадочных модулей. Кроме того, на ЛОС можно организовать дозаправку многоразового взлетно-посадочного аппарата, а это даст экономию на доставляемой с Земли массе. Минус схемы очевиден: для ее организации предварительно надо разработать, построить и доставить на орбиту Луны соответствующую инфраструктуру, а затем ее поддерживать.

В 1960-х годах, когда Советский Союз планировал экспедицию на Луну на 75-тонной версии ракеты Н-1 (позднее было принято решение ее утяжелить, однако в конце концов разработку закрыли), инженеры ОКБ-1 (теперь ОАО РКК «Энергия») рассматривали трехпусковую схему полета на Луну. На орбиту искусственного спутника Земли при этом выводятся по отдельности составные части лунного комплекса. Они стыкуются, комплекс совершает полет на Луну и возвращается на Землю. Отмечалось, что 20-30-тонные посадочные и взлетные элементы могли создать значительные трудности при их отработке в наземных условиях.

Был еще один вариант – совсем без стыковок в космосе. В этой схеме основную роль играл универсальный космический корабль. Он состоял из спускаемого аппарата и бытового отсека Л-3 (по габаритам эквиваленты СА и БО кораблей серии «Союз») и взлетно-посадочной двигательной установки c двигателями и посадочными опорами. Этот корабль самостоятельно добирался до Луны и спускался на ее поверхность, однако не имел достаточно топлива для взлета. Поэтому топливо предварительно доставлялось на Луну в район посадки двумя отдельными танкерами, каждый из которых предполагалось снабдить системой передвижения по поверхности Луны. Масса экспедиционного корабля на поверхности Луны составляла 7,8 т (при стартовой массе 75 т), массы танкеров – около 6 т, масса корабля после дозаправки – 16 т. На Луну таким способом можно отправить от двух до трех человек.

Мы не знаем наверняка, по каким причинам эта схема полета была отвергнута. Это могли быть принципиальные сложности – например, невозможность отработать дозаправку корабля без отправки на Луну космонавтов. Могли быть сложности, потерявшие актуальность в наше время (проблемы с материалами или опасения насчет возможности совершить посадку трех аппаратов в одну точку). Могли быть и конъюнктурные причины, связанные с желанием изменить проект ракеты-носителя, а не с какими-то недостатками прямой схемы полета.

Идея дозаправки на поверхности Луны интересна тем, что наличие современных материалов и комплектующих и предполагаемое появление эффективного кислородно-водородного буксира позволяют оптимизировать ее и вписать в возможности ракеты «Ангара-А5В». При этом доставляемая на Луну полезная (за вычетом посадочной ступени) масса составит 4 т (либо 3,7 т при использовании более предпочтительной для доставки людей посадочной платформы с резервированием двигателей). Как известно, масса спускаемого аппарата корабля «Союз-ТМА» составляет 2,95 т. Масса бытового отсека превышает 1,3 т, однако это связано с наличием в нем большого количества необязательного оборудования. Масса корпуса БО в три раза меньше его полной массы.

Конечно, герметичный объем корабля «Союз», который составляет всего 9,5 куб. м, не позволяет использовать его в качестве лунного жилища в течение длительного времени. Тем не менее, в условиях нехватки средств правильная стратегия – минимизация операционных расходов. Дешевле один раз доставить на Луну отдельный жилой модуль с возможностью пополнения запасов системы жизнеобеспечения, чем каждый раз запускать большой корабль, в котором космонавты смогут жить во время экспедиций на Луне. При этом для отдельной экспедиции на Луну потребуется всего три ракеты «Ангара-А5В», а общая масса выводимых космических аппаратов составит всего 105 т. Для сравнения, масса перелетного комплекса по проекту Роскосмоса – 140 т.

Дополнительный плюс прямой схемы с дозаправкой на Луне заключается в том, что мы сразу получим универсальную платформу для доставки на Луну различных грузов, включая корабли снабжения, модули станции, луноходы, электростанцию и т. д. Первый жилой модуль стал бы технологическим прототипом (а возможно, и первым помещением) будущей лунной станции.

К сожалению, стратегия Роскосмоса нацелена на использование перспективного пилотируемого корабля нового поколения, который с 2009 года разрабатывается в РКК «Энергия». Поскольку принято принципиальное решение о доведении этого проекта до производства и эксплуатации, именно под него заточены все будущие проекты в области пилотируемых полетов. ПТК НП – большой и тяжелый корабль. Его масса составляет около 18 т, и, как упоминалось выше, для доставки его всего лишь на орбиту Луны потребуется две ракеты «Ангара-А5В».

Бюджет российской космической отрасли в ближайшие годы будет составлять около 2-2,5 млрд долларов (по курсу на конец августа 2015). Это намного меньше, чем у передовых космических стран, и меньше, чем надеялся получить Роскосмос. В таких условиях можно ожидать, что работы по ПТК НП, утяжеленной ракете «Ангара-А5В» и межорбитальным буксирам будут недофинансироваться. Говорить о дополнительной разработке универсального экспедиционного корабля не приходится совсем. Закрытие работ по ПТК НП невозможно по политическим причинам. Впервые за долгое время проект пилотируемого корабля доведен до стадии создания рабочей документации, и отказ от него ударил бы по и без того блеклой репутации Роскосмоса, тем более что на другой чаше весов – идея освоения Луны, которую в руководстве отрасли мало кто воспринимает всерьез. Увы, предложенные официально планы полетов больше похожи на поиски применения для ПТК НП, чем на реальное желание решить какие-то задачи в окололунном пространстве и на Луне. Разрабатываемая техника позволит совершить лишь небольшое число полетов в силу сложности организации четырехпуска и его стоимости. Длительность таких полетов вряд ли составит больше пары недель, поскольку будущий взлетно-посадочный лунный модуль получит относительно небольшой объем и ограниченный срок автономной работы.

Написанное выше не означает, что в Федеральной космической программе на 2016-2025 годы, какой она была показана в прессе в августе 2015 года, невозможно найти средства на создание лунного корабля. Например, отказ от керосинового межорбитального буксира, планируемого сейчас лунного посадочного комплекса и НИРов по сверхтяжелой ракете сэкономят около 60 млрд рублей. Однако это потребовало бы от руководства Роскосмоса настоящего стремления вывести российскую космонавтику за пределы околоземной орбиты, умения правильно оценить эффективность разных схем полетов на Луну и решимости перекроить программу в последний момент, несмотря на возможное недовольство предприятий. Кроме того, из-за продолжения работ над ПТК НП, задач для которого нет, такая программа потеряла бы всякую логику.

Космическая лента

Обсудить

В Космическом центре НАСА им. Стенниса прошли седьмые по счету испытания двигателя RS-25 (известного также как SSME, главный двигатель космического шаттла) под номером 0525. Они стали заключительными для этого двигателя. Скоро его место займет агрегат 2059 – ветеран космических полетов. Он выводил на орбиту шаттлы Атлантис и Эндевор.

Многоразовые кислородно-водородные двигатели RS-25 были произведены компанией Aerojet Rocketdyne. Они устанавливались на космических шаттлах в качестве маршевых двигателей. После завершения программы Space Shuttle, часть двигателей была снята и отправлена на хранение. На сверхтяжелой ракете Space Launch System, которая должна совершить свой полет в октябре-ноябре 2018 года, будет установлено четыре таких двигателя. После исчерпания запасов снятых двигателей, НАСА планирует возобновить производство RS-25. Двигатель 0525, тестирование которого завершилось в августе, никогда не летал в космос. Это один из двух агрегатов (второй – 0528), которые не устанавливались на космические шаттлы и использовались для испытаний.

Семь тестов, проведенных в Центре им. Стенниса, были необходимы для подтверждения корректной работы новой системы управления и проверки того, как функционирует RS-25 в условиях работы на SLS, которые отличаются от условий шаттла.

Сейчас в запасе НАСА есть 16 двигателей. Этого хватит на четыре пуска SLS.

Ссылка: www.nasa.gov

Обсудить

НПО им. Лавочкина на проходящем сейчас в Московской области авиасалоне МАКС-2015 представило полноразмерный макет исследовательского аппарата Луна-Глоб, также известный как «Луна-25». Как сообщается, он сможет отправиться в космос в конце 2018 года. Кроме того, на авиасалоне было объявлено о широком сотрудничестве между Роскосмосом и Европейским космическим агентством по программе изучения Луны.

Государственная программа изучения спутника Земли, заказчиком которой выступает Институт космических исследовании РАН, включает в себя три исследовательских станции. Задача первой из них («Луна-25») – отработка технологии мягкой посадки на южном полюсе Луны. Предварительно разработчики миссии выбрали своей целью кратер Богоуславский. В двух проектах Федеральной космической программы на 2016-2025 годы, подготовленных ранее, запуск «Луны-25» был намечен на 2019 год. Позднее глава ИКИ РАН Лев Зеленый в интервью сообщил, что ученые пытаются ускорить реализацию программы. Неизвестно, был ли перенесен запуск официально, но в августе 2015 года руководители НПО им. Лавочкина уже говорят о том, что старт намечен на период между ноябрем 2018 и январем 2019 г.

В 2020 году к Луне планируется отправить орбитальный исследовательский зонд «Луна-26» (Луна-Ресурс 1), который займется картированием поверхности спутника, а в дальнейшем выступит в качестве ретранслятора для посадочной миссии. На нем будет размещено несколько инструментов, разработанных и построенных европейскими научными организациями. Уже через год, в 2021 году, на поверхность Луны должен будет приземлиться тяжелый аппарат «Луна-27» (Луна-Ресурс 2). На нем планируется использовать разработанную в Европе систему навигации, чтобы увеличить точность посадки, а также криогенную буровую установку.

По некоторым данным, в программу освоения Луны дополнительно может быть включен запуск в 2025 году аппарата для отбора и возврата на Землю пробы льдосодержащего грунта – «Луна-28» (Луна-Грунт).

На фото ниже – полноразмерный макет аппарата «Луна-25» (ссылка).

Ссылка: tass.ru

Обсудить

В последнюю неделю августа в г. Жуковский в Московской области проходит Международный авиационно-космический салон. На нем представили свою продукцию и перспективные разработки предприятия российской космической отрасли. РКК «Энергия» показала перспективный транспортный корабль нового поколения (ПТК НП). Кроме макета спускаемого аппарата двухгодичной давности, на выставку доставили герметичный блок командного отсека будущего пилотируемого корабля, выполненный из углепластика с сотовым алюминиевым каркасом. Схема торможения и посадки ПТК НП упрощена до преимущественно парашютной. Твердотопливные реактивные двигатели будут включаться непосредственно у поверхности Земли. Их цель – смягчить удар и обеспечить вертикальную посадку на выдвижные опоры. Всё это, а также другие изменения, позволит уменьшить массу пилотируемого корабля с 20 до приблизительно 18 тонн.

Необходимость экономить массу техники возникла после того, как Роскосмос отказался от идеи использовать сверхтяжелую ракету для запусков нового корабля к Луне. По новому проекту Федеральной космической программы на 2016-2025 годы предполагается для перспективных пилотируемых полетов разработать утяжеленную версию ракеты «Ангара-А5» с водородной верхней ступенью. Она получит название «Ангара-А5В». Всего на адаптацию «Ангары» для космодрома Восточный и создание ее утяжеленной модификации из бюджета за 10 лет будет выделено около 96 млрд рублей. Грузоподъемность «Ангары-А5В» составляет около 34-37 т. Предлагавшийся ранее носитель сверхтяжелого класса мог бы выводить на низкую орбиту Земли 80-95 т.

Как известно, на космодроме Восточный планируется построить два стартовых стола для ракет «Ангара». РКК «Энергия» для полета на орбиту Луны предлагает использовать двухпусковую схему. Одна ракета «Ангара-А5В» должна будет вывести в космос кислородно-водородный межорбитальный буксир, вторая – кислородно-керосиновый буксир для орбитального довыведения и ПТК НП. Для высадки людей на поверхность Луны потребуется совершить уже четыре пуска «Ангары-А5В», причем интервал между ними должен составлять не более трех дней. Первая ракета выведет на орбиту лунный взлетно-посадочный модуль (по массе схожий с ПТК НП) с керосиновым буксиром. Вторая ракета выведет водородный буксир. Состыковавшись на орбите, они самостоятельно отправятся на орбиту Луны. Третий и четвертый запуски будут аналогичны: с их помощью на орбиту отправятся керосиновый буксир с ПТК НП и водородный буксир. Стыковка ПТК НП и посадочного модуля для перехода команды состоится на орбите Луны.

До конца 2025 года должны быть разработаны ракета «Ангара-А5В», перспективный пилотируемый корабль, водородный и керосиновый буксиры. Летные испытания ПТК НП должны начаться в 2021 году на космодроме Восточный с использованием ракет «Ангара-А5». Первый пуск утяжеленной «Ангары» запланирован на 2023 год. Уже в 2025 году должен состояться пилотируемый облет Луны.

К пилотируемой лунной программе, предложенной Роскосмосом, есть три ключевые претензии. Первая из них – техническая неоптимальность выбранной схемы. Сложность организации «четырехпуска» признают даже руководители Роскосмоса. Вся разрабатываемая техника была выбрана не исходя из оптимизации стоимости полета на Луну. Разработчики стратегии пытались максимально использовать существующий задел – уже ведущиеся работы по ПТК НП, кислородно-водородному разгонному блоку и ракетам «Ангара». В результате получилось, что ракета-носитель для полетов к Луне проектируется сравнительно слабая, а пилотируемый корабль и лунный посадочный аппарат – излишне тяжелые. Выбор других размерностей перелетного комплекса мог бы существенно сократить его массу и уменьшить количество необходимых ракет-носителей. Роскосмос же предпочел доводить до конца проект ПТК НП в его нынешнем виде (и, несмотря на это, корабль пришлось дополнительно облегчать).

Есть сомнения и насчет целесообразности создания «Ангары-А5В». К сожалению, сейчас у российских предприятий практически отсутствует опыт разработки и эксплуатации больших кислородно-водородных ракет. Можно добавить, что бывший гендиректор КБ «Салют» (разработчик ракет семейства «Ангара») посчитал проект «Ангара-А5В» нереализуемым.

Третья претензия к стратегии пилотируемой космонавтики – организационная. Вряд ли кто-то может с уверенностью заявить, что указанные сроки разработки космической техники удастся соблюсти. Достаточно вспомнить, что, согласно ФКП 2006-2015, летные испытания ПТК НП начинаются в текущем 2015 году. В реальности мы сейчас можем видеть только макеты. А ведь завершающаяся Федеральная космическая программа была профинансирована полностью. Для сравнения, во вторник 24 августа глава Научно-технического совета Роскосмоса Юрий Коптев признал, что, хотя в новой ФКП «сокращать уже нечего», исключить возможность дальнейшего секвестра бюджета он не может.

Несомненно, большим шагом вперед стало открытое желание Роскосмоса, впервые за несколько десятков лет оформленное официально, осуществить пилотируемый полет за пределы низкой околоземной орбиты. Плохая же новость в том, что планы эти имеют мало шансов на реализацию.

Космическая лента

Обсудить

Один из любопытнейших вопросов космонавтики последних недель – когда компания SpaceX выяснит и устранит причины июньской аварии и вернется к эксплуатации ракет Falcon 9. На пресс-конференции 20 июля основатель компании Илон Маск заявил, что следующий пуск Falcon 9 может состояться не раньше конца сентября. С тех пор никакой официальной информации о ходе расследования и предполагаемой дате пуска не появлялось.

Слухи от неофициальных источников в SpaceX также практически не просачиваются «наружу» в последние месяцы. В первую очередь это касается расследования аварии. 7 августа сайт NasaSpaceFlight.com сообщил, что, согласно крайне предварительному расписанию SpaceX, следующим может состояться запуск спутника для исследования океанов Jason 3 в октябре 2015 года. Совсем недавно появилась другая информация. Ресурс SpaceNews.com со ссылкой на информацию от источника в американской космической отрасли, полученную 19 августа, пишет, что теперь SpaceX планирует вернуться к полетам в ноябре. В предпоследнем месяце этого года на геопереходную орбиту компания должна будет вывести спутник связи компании SES. В этом же месяце состоится очередной запуск грузового корабля Dragon к МКС.

Космическая лента

Обсудить

Доставка рентгеновского телескопа eRosita из Германии для орбитальной обсерватории «Спектр-РГ» состоится не ранее февраля 2016 года. Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на анонимный источник в космической отрасли. Ранее доставка прибора планировалась на октябрь 2015 года.

«Спектр-РГ» – международный научный проект в области астрономии. Космический аппарат «Спектр-РГ» разрабатывается в НПО им. Лавочкина на базе универсальной платформы «Навигатор» («Спектр-Р», «Электро-Л»). Он должен будет нести два ключевых научных прибора на борту, российский гамма-телескоп APT-XC и рентгеновский телескоп eROSITA, разработкой которого занимается Институт им. Макса Планка в Германии. Для вывода аппарата в космос будет использована ракета «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М». Рабочее положение обсерватории – в точке либрации L2 системы Земля-Солнце.

Задачами обсерватории являются обзор неба в рентгеновском и гамма диапазонах электромагнитного спектра, поиск скоплений галактик, изучение чёрных дыр, нейтронных звёзд, вспышек сверхновых и галактических ядер. Полная научная программа займет 7 лет. Из них четыре года придется на широкий обзор всего неба, оставшиеся три – на точечный обзор отдельных объектов.

Впервые начало работы обсерватории было отложено на существенный срок в 2014 году, т. е. менее чем за год до запуска. Тогда стало известно, что обсерватория отправится в космос не ранее 2016 года. Позднее предполагаемый старт сдвинулся на первый квартал 2017 года. В связи с этим заместитель директора ИКИ РАН Михаил Павлинский пояснял, что перенос запуска связан с необходимостью переработки схемотехники приборов. Она возникла из-за разницы в работе обычных и радиационно стойких программируемых логических интегральных схем, которые использовались разработчиками в ходе создания и отработки телескопа eRosita. Об этом не было заявлено производителем ПЛИС, но разницу помогла выявить наземная отработка штатных летных приборов.

В последние месяцы представители ИКИ РАН, НПО им. Лавочкина и Роскосмоса не комментировали возможную дату запуска «Спектра-РГ». Неизвестно, как на нее может повлиять дополнительная отсрочка в поставке германского телескопа.

Ссылка: tass.ru

Обсудить

Консультативная группа НАСА по аэрокосмической безопасности (ASAP, Aerospace Safety Advisory Panel) провела очередную проверку перспективных пилотируемых проектов, которые разрабатываются в США по заказу НАСА. Это сверхтяжелая ракета SLS (Space Launch System), тяжелый пилотируемый космический корабль «Орион» (Orion) и наземная инфраструктура для них. ASAP регулярно оценивает текущие риски и дает рекомендации разработчикам проектов. Новое заключение носит в целом оптимистичный характер. С другой стороны, эксперты нашли и поводы для беспокойства.

В 2006 году НАСА приняло стратегию дальнейшего освоения космоса, предполагавшую, что целью человечества станут полеты на Луну, Марс и, в конце концов, еще дальше. Тогдашний президент США Джордж Буш мл. инициировал запуск амбициозной программы «Созвездие» (Constellation). Если бы она не была свернута и оставалась в рамках запланированного графика, сейчас до возвращения людей на Луну оставалось бы четыре года. Однако в 2010 году новый президент США Барак Обама закрыл программу. Этому решению предшествовал период финансовых и технических проблем. В частности, разработка сверхтяжелой ракеты «Арес 5» столкнулась с серьезным отставанием от графика. Теперь Луна (во всяком случае, операции на ее поверхности) вычеркнуты из стратегии НАСА. Проект новой сверхтяжелой ракеты-носителя SLS пришел на смену «Аресу 5» – и, как оптимистично отмечает ASAP, он обошелся без технических проблем, которые привели к существенному замедлению работы над его предшественником.

Вся программа перспективных пилотируемых полетов, по мнению ASAP, также пока не выбилась из графика. Эти заявления, однако, во многом лукавы: в отличие от «Созвездия», которое устанавливало четкие цели и сроки, новая стратегия НАСА очень неконкретна. В результате ее реализации люди должны будут посетить Марс в 2030-х годах, и это единственное, что можно сказать наверняка.

Любопытно, что на официальных картинках НАСА центральный модуль ракеты SLS изображается белым, хотя его не планируется покрывать краской и, таким образом, он будет иметь тот же цвет, что и сбрасываемые топливные баки шаттлов. По мнению некоторых членов команды SLS, делается это для того, чтобы ракета лишний раз не ассоциировалась с отмененным «Аресом 5». Сейчас проект SLS вступил в фазу Критического анализа проекта (CDR, Critical Design Review). На этом этапе специалисты проверяют эффективность и реализуемость всех выбранных технических решений. Таким образом, разработка SLS уже ушла дальше, чем разработка «Ареса 5».

Озабоченность ASAP вызывает расписание пусков SLS, для которой пока не нашлось «твердых» полезных нагрузок помимо корабля «Орион». Как говорилось не раз, НАСА необходимо обеспечить ежегодные пуски ракеты, чтобы удержать стоимость содержания инфраструктуры на приемлемом уровне. Кроме того, существуют опасения технического характера, связанные с накоплением водорода перед включением двигателей RS-25. Эту проблему еще предстоит решить. Сейчас идет работа над системой выжигания лишнего водорода (ROFIs, Radial Outward Firing Initiators).

Намного больше сомнений остается у экспертов насчет корабля «Орион». Во-первых, эксперты хотят, чтобы НАСА обеспечило возможность эвакуации астронавтов в течение двух часов после посадки (как штатной, так и нештатной), независимо от возможного волнения на море. Реализовать это дорого и непросто. Во-вторых, анализ данных, собранных во время испытательного запуска спускаемого аппарата «Ориона» в 2014 году (EFT-1), выявил некоторые технические проблемы. Сейчас обсуждается возможность замены монолитного теплозащитного покрытия на блочное, однако решение пока не принято. В-третьих, во время EFT-1 воздействие микрометеоритов и частиц мусора на спускаемый аппарат оказалось выше, чем ожидалось. Специалисты обдумывают эту проблему. В-четвертых, инженеры анализируют риск возникновения неустойчивости аппарата во время снижения в атмосфере в случае отказа одного из трех парашютов. В рамках этой работы 26 августа планируется провести сброс «Ориона» с вертолета.

В заключение ASAP указывает на то, что все имеющиеся сложности в перспективных пилотируемых проектах – технически разрешимые. Однако в сумме они провоцируют серьезные опасения насчет того, что первый пуск ракеты SLS с кораблем «Орион» удастся осуществить в запланированный срок, т. е. в 2018 году.

Обсудить