Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Исследования по вопросам создания многоразовых воздушно-космических самолетов начались в Японии в конце 70-х годов. Для координации работ был создан Космический Центр в технополисе Цукуба. В качестве базового предварительно был принят вариант, предложенный Национальной аэрокосмической лабораторией (NAL), согласно которому предполагалось создание одноступенчатого воздушно-космического самолета с комбинированной двигательной установкой по типу американского NASP c выходом на летные испытания в 2006 году. Основной задачей этого летательного аппарата со стартовой массой 386 тонн является доставка экипажа из четырех человек и полезного груза массой 10 тонн на орбиту высотой 500 км. В исследованиях по этим проблемам приняли участие такие крупные японские промышленные корпорации как «Мицубиси», «Кавасаки» и «Фуджицу». Трудности, с которыми столкнулись японцы при создании гиперзвуковых летательных аппаратов, усугублялись низким уровнем развития японской аэрокосмической промышленности, например, в Японии не было аэродинамических труб. Поэтому к середине 80-х годов было решено переключиться на создание многоразового космического корабля, выводимого японской ракетой-носителем Н2 (стартовая масса – 260 тонн), а катастрофа «Челленджера» вынудило на первом этапе ограничиться беспилотным кораблем.

Этот корабль, названный НОРЕ( «Хоуп») ,предназначался для обслуживания японского модуля JEM орбитальной станции «Фридом». Стартовая масса «Хоуп» составляла 10 тонн, посадочная масса – 8 тонн, а вес выводимой в грузовом отсеке полезной нагрузки – 1 тонну. Длина крылатого аппарата 10 метров, размах крыльев – 9,2 метра. Стыковка с орбитальной станцией, а также посадка корабля на аэродром проходят в автоматическом режиме.

Однако по мере продвижения выяснилось, что стоимость доставки 1 кг полезного груза на орбиту на порядок выше, чем у шаттла. Чтобы хотя бы сравняться с шаттлом по этому показателю, необходимо было увеличить массу корабля до 20 тонн, а массу полезного груза – до 3,5 тонн. Но такой вес превышал возможности ракеты-носителя Н2. Пришлось увеличивать энергетику Н2 за счет увеличения количества твердотопливных ускорителей с 2 до 6.

В 90-х годах «Хоуп» был переименован в HTV– транспортный корабль, выводимый Н2. Уже были созданы и испытаны масштабные модели OREX, HYFLEX и ALFLEX. Аппарат OREXмассой 865 кг представлял собой конус диаметром 3,4 метра и высотой 1,46 метра. После выведения на орбиту 3 февраля 1994 годаракетой-носителем Н2 он получил название «Рюсей» («Метеор»). Основной задачей этого аппарата явилось испытание теплозащиты для транспортного корабля НОРЕ. Аппарат HYFLEXмассой 1054 кг имел форму несущего тела и был предназначен для исследования проблем входа в плотные слои атмосферы и испытания теплозащиты. Он был запущен 11 февраля 1996 годас космодрома Танегасима с помощью двухступенчатой твердотопливной ракеты-носителя J1, которая вывела его на суборбитальную траекторию. Аппарат успешно прошел все стадии полета и благополучно приводнился. Однако до прибытия спасателей оборвался поплавок, и он затонул. Аппарат ALFLEXмассой 680 кг сбрасывался с вертолета в течение 1996 года над австралийским полигоном Вумера и был предназначен для отработки автоматической посадки на земную поверхность.

Однако прошедшее в 1997 году сокращение расходной части японского бюджета оставило японский многоразовый корабль в подвешенном состоянии. Возникло предложение об отказе эксплуатационной версии 20-тонного корабля НОРЕ. Вместо него предполагается использовать модифицированный экспериментальный аппарат НОРЕХ, который сможет совершить до 7 полетов. Но в отличие от своего предшественника его назначение экспериментальные исследования проблем, связанных с созданием многоразовых транспортных космических систем. А обозначение HTV получил выводимый на орбиту ракетой Н2А одноразовый космический грузовик, предназначенный для полетов к международной космической станции.

Внешне аппарат НОРЕХнапоминает шаттл в миниатюре, но с двойным V–образным килем. Максимальный взлетный вес аппарата составляет 13,5 тонн, а посадочный вес – 11 тонн. Посадка его на ВПП длиной до 2 км производится в автоматическом режиме. А первый запуск его с помощью ракеты-носителя Н2А на одновитковую орбиту планируется на 2004 год. Японские специалисты надеются, что при удачном исходе можно будет перейти к проекту пилотируемого многоразового корабля. Правда появления такого проекта следует ожидать после 2004 года.

Практически все описанные выше схемы многоразовых космических кораблей имели традиционные двигательные установки, но ведь вплоть до высот порядка 60 км можно использовать атмосферный кислород в качестве окислителя. Для этого годились турбореактивные и прямоточные воздушно-реактивные двигатели. Однако дело осложнялось тем, что на тот момент, то есть на начало 80-х годов, скорости от М=5 до М=25 оказались неосвоенными. Скорость самых быстрых в мире самолетов МиГ25 и SR71 не превышала 3,5М, чуть больше была скорость у ракет с ПВРД, например, у «Бури» С. А. Лавочкина. Поэтому прежде, чем приступить к строительству воздушно-космических самолетов, использующих подъемную силу крыльев и атмосферный кислород, требовалось создать многорежимную двигательную установку, работающую во всем диапазоне скоростей, в том числе гиперзвуковых. С одной стороны это была задача чрезвычайной сложности, а с другой, ее решение сулило огромные выгоды. Исследования в этом направлении велись во многих странах таких, как США, СССР, Англия, Япония, ФРГ и другие.

В США работами теоретического и экспериментального характера занималось НАСА. Министерство обороны США, пытаясь опередить события, в начале 80-х годов поставило задачу создать военный воздушно-космический самолет с минимальным временем подготовки к старту, который бы мог вести разведку, инспекцию и даже перехват космических объектов потенциального противника, то есть СССР. Программа создания такого аппарата получила название TAV («Спейсплейн»). Впоследствии аппарат был назван АР. Для координации работ по нему было создано Управление авиационных систем AFSC. Фирмы, работавшие по контрактам Министерства обороны США, предложили различные схемы воздушно-космического самолета, например, «Крузер». Все они, естественно, были исключительно военными, имели экипаж 1-2 человека, а в качестве полезной нагрузки – только разведывательная аппаратура или боевые ракеты. Для выведения спутников или снабжения орбитальных станций они были непригодны.

НАСА также проводила исследования по выбору облика многоразового космического корабля, который бы пришел на смену шаттлу в XXI столетии. О проекте SSTO уже рассказывалось, но он имел традиционную двигательную установку и соответственно традиционный ракетный старт. Поэтому выигрыш в стоимости эксплуатации был невелик, а вот затраты на его создание огромны. Требовались новые подходы, например, через создание гиперзвуковых летательных аппаратов. Но для серьезных работ нужны были серьезные деньги, а они могли прийти только в случае объявления программы национальной задачей. В новогодние дни 1986 года Президент США Рональд Рейган в послании «О положении страны» объявил о создании национального аэрокосмического самолета ( NASP). НАСА тут же опубликовало требования к созданию и примерный облик аппарата, названного Х30. Он должен будет взлетать с обычного аэродрома, разгоняться до больших высот, используя атмосферный кислород, выходить на орбиту с помощью ЖРД, а после схода с орбиты совершать посадку на аэродром. В качестве топлива планировалось использовать водород. При этом на базе Х30 можно будет создать и гиперзвуковой пассажирский самолет, и носитель космических аппаратов, и боевой воздушно-космический самолет по программе СОИ, то есть программа АР (TAV) вошла целиком в программу NASP. Программа была рассчитана на 12-15 лет. Первый атмосферный полет должен был состояться в 1997 году, а первый выход на орбиту – в 1999 году.