Взлёт 2009 08-09

ППТС космический тандем будущего

Официальные представители Федерального космического агентства РФ полагают, что будущее пилотируемой космонавтики России неразрывно связано с решением триединой задачи — строительством космодрома «Восточный», созданием корабля Перспективной пилотируемой транспортной системы (ППТС) и новой ракеты-носителя для него. И если рождение «Восточного» юридически состоялось еще 6 ноября 2007 г., то концепция нового пилотируемого корабля и носителя была сформирована лишь недавно. 19 марта этого года Роскосмос объявил самарский ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» победителем в конкурсе на эскизное проектирование «Ракеты-носителя среднего класса повышенной грузоподъемности» (РН СКПГ, шифр «Русь-М»). А 6 апреля тендер на создание ППТС выиграла РКК «Энергия» им. С.П. Королева». ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, принимавший участие в обоих тендерах, в «группу финалистов» не вошел.

Оценивая в целом концепцию ППТС и РН СКПГ, надо признать ее «умеренно консервативной». В самом деле, в основу технического облика корабля и носителя положены проверенные решения, вплоть до использования готовых элементов, и не самые высокие удельные характеристики.

В этом отношении особенно характерен проект новой РН, предварительная компоновка которой была создана совместными усилиями РКК «Энергия», «ЦСКБ-Прогресс» и ГРЦ «КБ им. В.П. Макеева». Основными требованиями к носителю пилотируемого корабля были высокая надежность, а также способность безопасного выхода из нештатных ситуаций. Исходя из этих постулатов, для ракеты выбрана двухступенчатая тандемная схема. В основу первой ступени положен универсальный ракетный блок (УРБ), оснащенный одним кислородно-керосиновым двигателем РД-180 разработки химкинского НПО «Энергомаш», который уже несколько лет эксплуатируется на американских ракетах семейства «Атлас-5». Связка из трех УРБ, собственно, и образует первую ступень ракеты «Русь-М». Вторая, криогенная, ступень должна оснащаться четырьмя кислородно-водородными двигателями РД-0146, создаваемыми в воронежском КБХА. Габариты ракетных блоков, имеющих единый диаметр 3,8 м, выбраны из условия транспортировки по железной дороге.

Ориентировочная стартовая масса РН «Русь-М» составляет около 700 т, а максимальная масса полезного груза, выводимого на низкую орбиту в беспилотном варианте, превышает 23 т. Согласно требованиям Роскосмоса, конструкция ракеты должна обеспечивать возможность создания на базе УРБ носителей тяжелого (с грузоподъемностью 30–50 т) и сверхтяжелого (свыше 100 т) классов. Впрочем, описанный облик «Русь-М» является сугубо предварительным и может быть изменен в ходе эскизного проектирования, которое должно быть завершено в 2010 г. В частности, заданием Роскосмоса предусмотрена проработка вариантов использования в первой ступени носителя нового двигателя РД-0163 разработки КБХА или кислородно-водородных ЖРД большой тяги.

Ряд экспертов подвергают критике консерватизм технических решений проекта «Русь-М», небезосновательно указывая на то, что концепции одноразовых РН, составленных из унифицированных ракетных блоков-модулей, насчитывается уже три десятка лет. Тем не менее, надо иметь в виду, что реальное изделие ракетной техники — это плод компромисса между желаемым и возможным. Учитывая состояние ракетно-космической отрасли России, а также экономическую ситуацию, надо признать, что «умеренность и осторожность» проекта — выбор оправданный. Если не единственно возможный.

Пока эксперты спорят, исполнители проекта занимаются делом. «ЦСКБ-Прогресс» развернул проектирование, готовит производственную площадку и планирует набор молодых специалистов. Ответственность за проект поделена между участниками «триумвирата» следующим образом. РКК «Энергия» отвечает за пилотируемый ракетно-космический комплекс в целом, «ЦСКБ-Прогресс» является головным разработчиком РН и ее второй ступени, а также отвечает за обеспечение запусков автоматических КА. Что касается ГРЦ «КБ им. В.П. Макеева», то за ним закреплено проектирование первой ступени. Не исключено, что на стадии производства, в части изготовления двигателей и корпусных отсеков, к проекту подключится и «проигравший» Центр им. Хруничева.

Участники кооперации уже обсуждают рабочие вопросы проекта. В частности, этому было посвящено научно-техническое совещание предприятий-исполнителей, прошедшее 8 июля в «ЦСКБ-Прогресс». Как сообщалось на сайте самарского предприятия, «целью совещания было разрешение вопросов, связанных с организацией и взаимодействием участников кооперации при разработке эскизного проекта по космическому ракетному комплексу повышенной грузоподъемности нового поколения». На совещании с докладами выступили представители «ЦСКБ-Прогресс», РКК «Энергия», ГРЦ «КБ им. В.П. Макеева», ЦЭНКИ и других соисполнителей по проекту. Итогом совещания стало согласование графика работ по созданию эскизного проекта. Очевидно, что этот график будет достаточно напряженным, поскольку начало летно-конструкторских испытаний нового носителя планируется на 2015 г., а первый пилотируемый пуск — на 2018-й. Главное, чтобы финансирование было достаточным и ритмичным. Пока же на «бумажную» стадию эскизного проектирования выделено примерно 350–375 млн рублей (порядка 11–12 млн долл.), из которых 145 млн — на этот год.

Существенно большие средства-около 800 млн рублей (порядка 25 млн долл.) — должна получить РКК «Энергия» на проектирование корабля ППТС. Правда, и технический риск, и некоторая новизна этого проекта выше, чем принятые для носителя «Русь-М». Строго говоря, достаточно консервативна общая компоновка ППТС, выполненная по традиционной схеме «капсульного» корабля, по которой созданы, например, такие аппараты, как «Восток», «Союз», «Аполлон», «Джемини», «Шэньчжоу» и ряд других. После конкурса на многоразовый корабль «Клипер» (2005–2006 гг.) космическая общественность ожидала более радикального изменения «экстерьера» ППТС. Но РКК «Энергия», рассмотрев в ходе предварительных исследований схемы с несущим корпусом, крылатые аппараты, а также космические корабли — «трансформеры» (с раскладывающимся крылом), остановила свой выбор на более простой капсульной концепции. Конкурент «Энергии» — Центр Хруничева — также не стал «оригинальничать», предложив на конкурс несколько вариантов ППТС, являющихся развитием конструкторских идей Транспортного корабля снабжения ТКС орбитального пилотируемого комплекса «Алмаз» (1970–1980 гг.).

Впрочем, выбор схемы был обусловлен не только техническими пристрастиями проектантов. Согласно требованиям Роскосмоса, в состав ППТС должны входить несколько различных модификаций кораблей:

— низкоорбитальная, с экипажем до шести человек и грузом до 500 кг — для полетов к МКС;

— коммерческая — для полетов до четырех «космических туристов»;

— для полетов к Луне путем доставки экипажа из четырех человек и 100 кг груза на окололунную орбитальную станцию;

— «автономная» — для работы вне состава орбитальной станции, инспекции и ремонта КА, проведения научных исследований и сбора космического мусора;

— беспилотная грузовозвращающая — для доставки на орбитальную станцию до 2000 кг и возвращения на Землю до 500 кг груза.

Представители «Энергии» считают, что реализовать все эти варианты, да еще и с учетом того, что в перспективе ППТС может войти в состав марсианского экспедиционного комплекса, в рамках концепции, отличной от капсульной, было бы затруднительно.

Одержавший победу в конкурсе корабль «Энергии» выполнен по двухмодульной компоновке. Он состоит из конического возвращаемого отсека экипажа и цилиндрического приборно-агрегатного отсека, в котором размещаются двигательная установка и ряд служебных систем. Стартовая масса «околоземной» модификации составляет примерно 12,5-12,7 т, тогда как «лунный» вариант «подрастет» до 16,5 т — в основном за счет увеличения запасов топлива в приборно-агрегатном отсеке. Первой изюминкой корабля, заставляющей говорить о его новизне, является многоразовое — до десяти раз — использование возвращаемого аппарата. Но не это главное! Самой интересной особенностью проекта, вызывающей наиболее жаркие споры, является реактивная беспарашютная посадка. В основании модуля экипажа размещены 12 твердотопливных ракетных двигателей, оснащенных системой управления вектором тяги. Двигатели, включаясь на высоте порядка 1500 м должны обеспечить гашение остаточной скорости и мягкую посадку на амортизационные опоры. Эта посадочная система призвана обеспечить резкое повышение точности приземления, что в свою очередь должно привести к сокращению затрат на поисково-спасательные операции. Но, прежде всего, она должна обеспечить безопасную посадку корабля с экипажем в ограниченное число пригодных районов на территории России.

У «ракетного приземления» много противников, в т. ч. и среди космонавтов. Возможно, здесь есть элемент психологической привязанности к привычным парашютам. Но абсолютная надежность беспарашютной системы и правда вызывает определенные сомнения, да и в нештатных случаях, к примеру, двигатели, по-видимому, не способны обеспечивать безопасную посадку в лесистых районах и на пересеченной местности. Поэтому специалисты полагают, что возвращаемый аппарат должен оснащаться отделяемой спасаемой кабиной с автономной парашютной системой аварийного спасения и двигателями мягкой посадки. Так стоит ли «огород городить», тем более, что затраты массы на такие решения весьма велики? Не исключено, что в ходе эскизного проектирования (окончание его запланировано на июнь 2010 г.), проект «Энергии» претерпит существенные изменения, направленные на упрощение и повышение надежности нового корабля.

Критиков проектов нового корабля и перспективной ракеты понять можно: всегда хочется получить в свое распоряжение все самое лучшее. Но обычно «лучшее — враг хорошего». Неплохо уже то, что у российской пилотируемой космонавтики появились новые перспективы.