Юра, мы всё проспали. Какие космические программы планируют в мире и что мешает России вернуть лидерство.

С момента полета первого космонавта Земли Юрия Гагарина на корабле «Восток» прошло 60 лет. Тогда СССР занимал лидирующее место в космонавтике и соревновался в космосе с США. Сейчас американцы исследуют Марс и планируют пилотируемые полеты к Луне, свои космические программы развивают Китай и Индия, а в России тем временем так и не появилась четкая космическая стратегия: участники отрасли тянут одеяло каждый на себя, контракты заключаются и тут же расторгаются, а лунная программа вообще оказалась под большим вопросом.

В космос сейчас летают или собираются полететь США, Россия, Китай и Индия. Европейские страны, Япония и Канада пока не созрели для собственных полетов и участвуют в международных программах. Их астронавты летают на МКС и планируют участвовать в американской лунной программе «Артемида».

В 2011 году США завершили программу Space Shuttle. С 12 апреля 1981 года было совершено 135 полетов на низкую орбиту. Последними важными задачами для орбитальных челноков было завершение строительства Международной космической станции и пятый полет для обслуживания орбитального телескопа «Хаббл». С 2011 по 2020 год все полеты людей на МКС проводились на российских кораблях «Союз», обычно по 4 пилотируемых старта в год. Но означает ли это, что Россия сохранила лидерство в пилотируемой космонавтике? Давайте разберемся.

Россия

Начиная с 1967 года для полетов людей в космос СССР, а потом Россия использует только один космический корабль – «Союз». Изначально он создавался для секретной советской лунной программы, но так ни разу не доставил людей к нашему естественному спутнику. В конце 60-х была серия полетов беспилотных кораблей к Луне по программе «Зонд», но высадка американцев 20 июля 1969 года на поверхность Луны заставила СССР прекратить подготовку отправки туда советских космонавтов. Советская космонавтика переключилась на создание низкоорбитальных пилотируемых станций («Салюты», «Алмазы», «Мир»), и корабль «Союз» в разных своих модификациях стал основным средством доставки космонавтов. Были разработки альтернативных транспортных систем, например, транспортный корабль снабжения (ТКС) или орбитальный челнок «Буран», но работа над ними была свернута, в первую очередь по экономическим причинам.

С 2009 года в России в РКК «Энергия» им. С. П. Королева создается новый пилотируемый корабль «Орел» (ранее назывался «Федерация»), но работы над ним затянулись, в том числе из-за неопределенности как с ракетой-носителем, которая будет для него использоваться, так и с целью его создания. В рамках Федеральной космической программы до 2025 года должно состояться три полета нового корабля с помощью РН «Ангара-А5П»: беспилотный на низкую орбиту (2023 г.), беспилотный к МКС (2024 г.) и с космонавтами на МКС (2025 г.). Сроки этих испытательных полетов несколько раз переносились. Дальнейшее использование корабля, например, будет ли он или его модификация использоваться для полетов к Луне, зависит от объемов финансирования на период 2025-2035 гг., в том числе на создание сверхтяжелой ракеты, необходимой для полетов дальше, чем низкая околоземная орбита.

Основная же деятельность России в пилотируемой космонавтике — это полеты пилотируемых кораблей «Союз» и грузовых кораблей «Прогресс» для снабжения российского сегмента Международной космической станции.

Для выведения на орбиту используется средняя ракета-носитель «Союз-2», потомок ракеты «Восток», которая вывела в 1961 году корабль «Восток» с Юрием Гагариным. Единственная разница в том, что с 2020 года все пилотируемые пуски могут осуществляться только с 31-й площадки космодрома Байконур. Площадка №1, так называемый «Гагаринский старт», требует капитального ремонта и была законсервирована в конце 2019 года.

С 2020 года летают два корабля «Союз» в рамках Федеральной космической программы и планируется каждый год запускать один «Союз» по коммерческому контракту с американской компанией Space Adventures. Такой корабль с одним профессиональным космонавтом-командиром будет доставлять двух космических туристов на МКС.

США

С 2011 года до мая 2020 года американцы не летали в космос на своих кораблях, но их пилотируемая программа сегодня самая насыщенная и амбициозная. NASA является главным интегратором на МКС, и американский сегмент намного превосходит по объемам российский, в том числе за счет двух лабораторных модулей партнеров: европейского Columbus и японского Kibo.

Завершив использование шаттлов, NASA провела конкурс среди подрядчиков по проектам грузовых и пилотируемых кораблей для снабжения МКС. Теперь для доставки грузов используются грузовые корабли Cygnus и Dragon (с 2020 года Cargo Dragon), в ближайшее время начнется использование крылатого грузового корабля Dream Chaser.

С мая 2020 года NASA доставляет астронавтов на пилотируемом корабле Crew Dragon, созданном компанией SpaceX. Второй пилотируемый корабль Starliner корпорации «Боинг» сейчас проходит летные испытания, прежде чем будет летать с астронавтами на станцию.

Третий пилотируемый корабль Orion, созданный корпорацией Lockheed Martin, будет использоваться для полетов к Луне с помощью сверхтяжелой ракеты-носителя Space Launch System (SLS) корпорации «Боинг».

Дональд Трамп, будучи президентом, запустил новую лунную программу «Артемида», и если администрация Джо Байдена ее не отменит, должно состояться минимум три полета к Луне. Первый, беспилотный, с помощью уже готовых ракеты и корабля должен состояться либо осенью этого года, либо в 2022 году, а затем два пилотируемых – сначала облет Луны, а затем высадка двух астронавтов на поверхность нашего спутника.

Параллельно программе «Артемида» NASA совместно с Европой, Японией и Канадой проектирует окололунную посещаемую станцию Gateway. Первые два модуля станции будут отправлены к Луне в 2023 году с помощью тяжелой ракеты Falcon Heavy компании SpaceX.

Особняком в США стоит частная Space Exploration Technologies Corporation (SpaceX) Илона Маска. И хотя ее основная деятельность по пилотируемой космонавтике — это снабжение МКС, у компании есть свои собственные планы. NASA покупает у SpaceX не сами корабли, а услугу по доставке людей на МКС, поэтому компания вольна использовать корабли по своему усмотрению, а именно - для коммерческих полетов в космос. Первые два контракта - это автономный полет Crew Dragon с четырьмя частными астронавтами осенью этого года (миссия Inspiration4) на три дня, и полет к МКС четырех частных астронавтов для компании Axiom Space в начале 2022 года.

Но важнейшей инициативой SpaceX, несомненно, является создание многоразовой сверхтяжелой ракеты-носителя Starship.

SpaceX-Starship-Mk1-17

Ракета будет состоять из двух частей: первой многоразовой ступени Super Heavy и второй многоразовой ступени и одновременно космического корабля Starship (так называется также вся ракета в сборе), которые смогут доставлять на орбиту 150 тонн и возвращать на Землю 50 тонн грузов. Общая длина конструкции — 120 м, диаметр — 9 м.

Летать Starship будет с помощью кислородно-метановых ракетных двигателей Raptor. После выведения на орбиту второй ступени Starship первая ступень будет возвращаться на стартовую площадку и мягко приземляться на шесть опор. Для возвращения на Землю Starship будет использовать аэродинамическое торможение в атмосфере корпусом и подвижными аэродинамическими рулями-крыльями, и садиться вертикально на реактивных двигателях.

SpaceX проектирует сверхтяжелую ракету за свой счет, но у компании уже есть два контракта на ее использование. Японский миллиардер Юсаку Маэдзава заплатил аванс за полет вокруг Луны в 2023-24 годах в рамках проекта DearMoon (dearmoon.earth). Японец купил весь полет, но будет не один, а в составе экипажа ориентировочно из 12 человек. Также SpaceX получила контракт первого этапа для использования РН Starship для доставки грузов на поверхность Луны для NASA. У компании есть два конкурента: Blue Origin и Dynetics. На следующем этапе из трех компаний останется две или одна.

Китай

Первый китайский космонавт Ян Ливэй стартовал в космос в 2003 году на пилотируемом корабле «Шеньджоу-5». С того момента китайская пилотируема программа последовательно развивается, повторяя важнейшие шаги программ СССР и США.

После нескольких автономных полетов китайских космонавтов на низкой орбите работали две небольшие посещаемые станции «Тяньгунь-1» и «Тяньгунь-2». Космонавты могут провести там максимум месяц. Разработав тяжелую ракету «Чанчжэн-5» («Великий поход-5»), Китай начинает строительство многомодульной орбитальной станции, базовый модуль которой должен стартовать в космос уже в апреле.

В 2021 году началась разработка сверхтяжелой ракеты «Чанчжэн-9», которая должна будет доставить людей на Луну уже к концу десятилетия.

Запуск китайского корабля "Чанчжэн-2"

Первый пуск «Чанчжэн-9» должен состояться в 2030 году. Сверхтяжелая ракета стартовой массой около 4000 тонн сможет вывести 140 тонн на низкую околоземную орбиту или более 50 тонн на окололунную орбиту. В конструкции «Чанчжэн-9» планируется использовать кислородно-керосиновые двигатели для первой ступени и кислородно-водородные для второй. Возможно, ракета будет частично многоразовой.

Индия

Индийская организация космических исследований создает собственный пилотируемый корабль Gaganyaan, первый полет которого с людьми планируется на 2022 год.

Gaganyaan

Уже собран первый отряд космонавтов, имена которых держатся в секрете, но известно, что они прошли курс общекосмической подготовки в Центре подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина в Звёздном городке.

Что дальше?

Космонавтика к началу XXI века стала очень консервативной сферой. Её назначение можно разделить на несколько составляющих:

1. Прагматичный космос:

• спутники дистанционного зондирования Земли, которые используются для фотографирования или радиолокации поверхности планеты для военных и бытовых целей;
• телекоммуникационные спутники – обеспечивают связь, телевидение и интернет там, где это сложно сделать другими способами;
• метеорологические спутники (прогнозы погоды нужны военным, ученым и обычным гражданам);
• навигационные спутники (GPS, ГЛОНАСС, «Бэйдоу»).

Страны или крупные компании постепенно развивают свои спутниковые группировки или средства выведения (ракеты), чтобы выполнять оборонные задачи или развивать бизнес и получать прибыль. Бюджет на космическую деятельность растет, но не революционно, а постепенно.

2. Научный космос:

• орбитальные аппараты для дистанционного изучения планет (в том числе и Земли);
• орбитальные телескопы, которые в разных диапазонах изучают Вселенную (особенно важны для тех излучений, для которых атмосфера Земли непрозрачна);
• автоматические посадочные аппараты и роверы, которые изучают поверхность планет, спутников и астероидов;
• пилотируемые корабли, станции и биологические спутники (изучают действие условий космического полета на живые организмы). Одновременно люди могут обслуживать космические объекты, например, дооснащать орбитальные телескопы или монтировать новое сложное научное оборудование снаружи космической станции.

Научные автоматические космические программы расширяют горизонт наших знаний о Вселенной и Солнечной системе, но влияния на развитие современной космонавтики практически не оказывают. Планы на научные космические аппараты принимаются на большой срок. Как пример, российская программа космических телескопов «Спектр», на частичное воплощение которой ушли десятилетия. Или американский телескоп «Джеймс Уэбб», который проектируется с 1997 года. Его бюджет вырос с $500 млн до почти $10 млрд, пуск пока намечен на осень 2021 года.

3. «Космос мечты» - то, что не приносит близкой коммерческой пользы или очевидных научных данных, но почему-то вдохновляет людей.

Революция, которую проспали

Когда новые страны включаются в космическую деятельность, они лишь увеличивают общее финансирование космонавтики и добиваются прикладных целей, например, занимаются оптической разведкой или телекоммуникационными услугами или добиваются условного престижа, когда небольшая страна отправляет крошечный наноспутник, часто сделанный из иностранных комплектующих и запущенный на чужой ракете.

Говорить о прорывах можно только там, где сосредоточен большой опыт полетов, есть высококвалифицированные специалисты, необходимая научно-техническая база и достаточное финансирование не только на разработку, но и на дальнейшую покупку продукта (попросту говоря, наличие рынка). Успех «гаражных стартапов» в информационных технологиях пока неповторим в космической деятельности.

Но революция случилась и, как часто бывает, её проспали.

О многоразовости для ракетно-космической техники говорят давно, было много попыток сделать частично многоразовые системы для вывода полезных нагрузок на орбиту. Технически максимально успешными были системы орбитальных самолетов: Space Shuttle и «Энергия-Буран». Последнюю свернули по экономическим причинам. А шаттлы, с начала эксплуатации которых прошло ровно 40 лет, оказались дорогими в обслуживании и недостаточно надежными (на 135 успешных космических миссий пришлось две катастрофы, в которых разрушились два шаттла и погибли 14 астронавтов).

Когда основатель компании SpaceX Илон Маск публично объявил о планах делать частично многоразовые ракеты, профессиональное сообщество отнеслось к этому скептически. Когда с 2016 года первые ступени ракет-носителей Falcon-9 начали мягко садиться на стартовую площадку, а потом на морские баржи, множество экспертов подвергало сомнению экономическую эффективность повторного использования первых ступеней ракет. Когда SpaceX с помощью частично многоразовой Falcon-9 вытеснила с коммерческого рынка запусков российские «Протоны-М», европейскую «Ариан-5» и американский «Атлас-5», стало понятно, что ракетостроение и рынок орбитальных запусков никогда не будут прежними.

Успех Илона Маска скрывался в том числе в слабости конкурентов. Европа долго согласовывала проект новой ракеты-носителя «Ариан-6» между странами участницами, чтобы никого не обидеть из подрядчиков, и оказалось, что за время, пока ракету проектировали, она устарела до первого своего полета.

Главный конкурент SpaceX ULA, создавая свою новую одноразовую ракету «Вулкан», отказался от борьбы на гражданском рынке, сосредоточившись на военных заказах, где стоимость пуска не является определяющей.

Роскосмос долго критиковал работу SpaceX и начал в 2018 году создание двухступенчатой ракеты-носителя «Союз-5», в основном повторяющую советскую ракету «Зенит», производство которой после распада СССР осталось в Украине. Но и он начал в 2020 году эскизные работы по созданию новой частично многоразовой ракеты «Амур-СПГ», внешне похожей на Falcon 9.

Ракета Амур-СПГ (в проекте)

Похожая ситуация сложилась с низкоорбитальными спутниковыми группировками для высокоскоростного широкополосного доступа интернета. Очень многие компании планировали заняться этим бизнесом, но именно SpaceX первой начала разворачивать спутниковую группировку Starlink, используя собственные ракеты. Производство космических аппаратов происходит со скоростью больше, чем у любой другой компании. На орбите сейчас находится 1378 спутников, это уже самая крупная группировка однотипных спутников за всю историю человечества, но на первом этапе планируется 12000 аппаратов.

Если попробовать проанализировать, в чём заключается успех SpaceX, то крупными штрихами это благоприятная среда в США, возможность экспериментировать и менять решения, роскошь, недоступная крупным забюрократизированным корпорациям, будь то ULA, Роскосмос или Arianespace.

И в восприятии людей SpaceX не просто компания, которая выводит космические аппараты на орбиту или планирует предоставить доступ к интернету, а организация, которая кроме прагматического космоса замахнулась на «Космос мечты» - экспансию человечества в космическое пространство. Так получилось, что к шестидесятилетию полета Юрия Гагарина не государственные агентства или корпорации обещают людям ту мечту, что принес полет первого космонавта, а частная компания SpaceX.

И еще раз о России. Что там со сверхтяжелой ракетой?

В ОКБ-1, ставшем в дальнейшем НПО «Энергия», на протяжении десятилетий планировали межпланетные пилотируемые полеты. Для этого в 60-е разрабатывалась сверхтяжелая ракета Н1, а в 80-е - РН «Энергия». В 90-е разработки просто пылились в архиве, постепенно устаревая.

В 2014-15 годах при подготовке проекта Федеральной космической программы на 2016-2025 год РКК «Энергия» предложила включить туда создание сверхтяжелой ракеты-носителя для пилотируемой лунной программы. Но технический совет Роскосмоса рекомендовал обойтись без сверхтяжелой ракеты-носителя для полетов к Луне и сосредоточиться на проекте тяжелой ракеты-носителя «Ангара-А5В» с кислородно-водородной верхней ступенью.

Основной причиной отказа от сверхтяжелой ракеты-носителя, помимо ее высокой стоимости, было отсутствие каких-то дополнительных (помимо самих лунных кораблей), полезных нагрузок. Без такой ракеты, в случае реализации задуманного лунного плана с семейством РН «Ангара», вывести и собрать на орбите пилотируемый комплекс для облета Луны тоже было возможно: несколькими пусками ракет тяжелого класса.

Однако поскольку в дальнейшем рассматривалась возможность сборки межпланетного комплекса с лунным посадочным модулем, то полет без сверхтяжелого носителя был завязан на необходимость операций по стыковке на орбите. А это требовало уже не просто двух отдельных пусков, а наличия двух стартовых столов для «Ангары» на Восточном — чтобы модули межпланетного комплекса можно было запускать в одной плоскости орбиты с малым промежутком по времени. Таким образом, помимо самих РН «Ангара» по программе полетов к Луне планировалось создание двух стартовых столов — эту стратегию подтвердил 31 марта 2017 года экспертный совет коллегии Военно-промышленной комиссии под председательством Дмитрия Рогозина.

Но 22 мая 2017 года в Сочи в стратегии развития лунной программы России произошел неожиданный разворот. Владимир Путин решил отказаться от пилотируемого варианта РН «Ангара» и создать вместо нее другую ракету, кислородно-керосиновую «Союз-5», и перенести запуски на космодром Байконур (первый пуск с кораблем «Федерация» планировался в 2022 году). Было решено также отменить строительство второго пускового стола под «Ангару» на Восточном и вместо него создать стартовые сооружения для сверхтяжелой ракеты (позже получившей название «Енисей»), которую создадут РКК «Энергия» и РКЦ «Прогресс» на базе модулей ракеты «Союз-5». Новая ракета была обоснована развитием российской лунной программы – для чего и нужна ракета с грузоподъемностью более 100 тонн на низкую орбиту.

Дальше события развивались следующим образом:

1. 17 июля 2018 года, после вступления Дмитрия Рогозина в должность главы «Роскосмоса», был заключен государственный контракт с РКК «Энергия» на создание космического ракетного комплекса среднего класса с ракетой-носителем «Союз-5».

2. Во время визита Путина 6 сентября 2019 года на космодром Восточный Рогозин доложил, что пуск ПТК НП «Федерация» переносится с 2022 года на космодроме Байконур на 2023 год на космодроме Восточный. Теперь вместо ракеты-носителя «Союз-5» (второе название «Иртыш») будет вновь использоваться РН «Ангара-А5П».

3. В августе 2020 года уже бывший генеральный директор РКК «Энергия» Владимир Солнцев, предложивший проект ракеты-носителя «Союз-5» и сверхтяжелого «Енисея» был арестован по делу о хищении 1 млрд руб.

4. 15 декабря 2020 года Рогозин в Facebook сообщил, что сверхтяжелая ракета-носитель должна создаваться на основе принципиально новых технических решений, однако в тот же день «Роскосмос» подписал с ракетно-космическим центром «Прогресс» контракт на проектирование космического ракетного комплекса сверхтяжелого класса «Енисей» на базе кислородно-керосиновых ракет «Союз-5». Стоимость контракта составила 1,47 млрд рублей.

5. 16 декабря 2020 года на заседании Совета по космосу Российской академии наук было принята рекомендация отложить создание сверхтяжелой ракеты для российской лунной программы из-за отсутствия полезных нагрузок для нее и слишком большой стоимости создания (оценивается Роскосмосом в 1 трлн рублей), и сосредоточиться на проекте тяжелой ракеты-носителя «Ангара-А5В» с многопусковой схемой полета к Луне. Но из-за отсутствия в планах второго стартового стола для семейства РН «Ангара» на космодроме Восточный специалистами будет разрабатываться сложная схема для полетов к Луне. Из-за ограничений по мощности ракет, вместо четырехместного корабля «Орел» (старое название «Федерация») для полетов к Луне планируется создание нового более легкого двухместного корабля «Орленок».

6. В феврале 2021 года глава РКЦ «Прогресс» Дмитрий Баранов сообщил о приостановке работ по созданию сверхтяжелой ракеты-носителя «Енисей», проектируемой в рамках российской лунной программы. Теперь вместо стартового стола для ракеты «Союз-5» и сверхтяжелой ракеты «Енисей» на космодроме Восточный в третьей очереди планируется строительство стартовых сооружений для многоразовой кислородно-метановой двухступенчатой ракеты-носителя «Амур-СПГ» (проектируется также в РКЦ «Прогресс»), внешне напоминающей РН Falcon 9 компании SpaceX. Для горючего планируется использовать сжиженный природный газ (СПГ).

7. К марту 2021 года организациями Роскосмоса был определен новый облик российской сверхтяжелой ракеты-носителя «Амур», которую после 2030 года планируют использовать для полетов на Луну – теперь она будет работать на кислородно-метановых двигателях, которые ранее в России не использовались на ракетах.

Все это может показаться полной чехардой, но суть вот в чем: в России две основных ракетных конструкторских школы, Космический центр им. М. В. Хруничева, который производит ракеты «Протон» и «Ангара», и РКК «Энергия» с РКЦ «Прогресс», которые предложили проект ракеты-носителя «Союз-5» и создания на ее основе сверхтяжелой ракеты «Енисей». В 2017 году Путин поддержал создание «Енисея».

Но столь сложный и амбициозный проект по оценкам должен был стоить не менее 1 трлн рублей за десятилетие. И если бы столь дорогая ракета и была бы создана, у России не было бы полезных нагрузок для неё, кроме нескольких полетов к Луне. Правительство не согласовало эту программу, и уже 2 ноября 2020 года Путин выступил с критикой Роскосмоса. Не получив финансирование на «Енисей», Роскосмос вынужден был объявить о переносе программы. Но чтобы это не выглядело как отказ от ракеты, о которой Рогозин рассказывал 4 года, было объявлено, что сверхтяж будет создан, но потом, с использованием новых технологий по многоразовости и с метановыми двигателями, теперь уже с названием «Амур». Получился круг, вновь вернулись для лунной программе к тяжелой ракете-носителю «Ангара». Но уже с потерей времени и одного из двух стартовых столов на космодроме Восточный.

Причина - отсутствие четкой космической стратегии в России и попытки перетягивания одеяла в отрасли. Помноженное на присущие государству бюрократические проволочки, это выглядело особенно сюрреалистично, когда сразу за подписанием контрактов шла отмена этих работ. В подобной ситуации никто не сможет сказать, сможет ли Россия отправить своих космонавтов к Луне даже в 30-е годы, учитывая, что Роскосмос отказался участвовать в создании международной окололунной станции Gateway.

Источник