Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Снижения срока самоокупаемости можно достичь за счет снижения стоимости эксплуатации, а возможно в случае создания полностью многоразовых систем. Такой проект был представлен АНПК МАПО «МиГ»имени А. И. Микояна. Он предусматривает создание двухступенчатой, полностью многоразовой авиационно-космической системы ( МиГАКС) горизонтального старта, состоящей из гиперзвукового самолета-разгонщика с комбинированной двигательной установкой (ТРД и ПВРД) и ракетной разгонно-орбитальной ступени с ЖРД. Взлетная масса системы – 4220 тонн, самолета-разгонщика – 254 тонны, а орбитального самолета – 166 тонн. Разделение ступеней происходит при скорости М=6. Масса выводимой на орбиту полезной нагрузки – 12 тонн, а возвращаемой – 7 тонн. Двухместный орбитальный аппарат при спуске может совершать аэродинамический маневр с боковым отклонением до 2000 км с приземлением на ВПП длиной от 3500 метров. Проект как бы продолжает многоразовый вариант «Спирали».

Между прочим, для разгона двухступенчатой системы с ВПП специалистами АНПК «МиГ» им. Микояна, ИВТАН и ЦАГИ была предложена оригинальная концепция. В ее основе эффект магнитной «подушки», используемый для движения высокоскоростных железнодорожных экспрессов. МиКАКС должен садиться и взлетать с «электромагнитной ВПП», позволяющей ускорить разгон при взлете и обеспечить торможение при посадке с помощью известного принципа взаимодействия движущегося тела с магнитным полем. Оборудованная линейными двигателями со сверхпроводящими магнитами ВПП позволит за 10-15 секунд осуществить взлет с полосы длиной 3-4 км носителя массой 200-700 тонн. При этом ускорение составит 2-30g, а скорость достигнет 300-500 м/с.

Наиболее оптимальным вариантом многоразовой космической системы был бы одноступенчатый ракетоплан. МКРпредставляет собой аппарат для выведения на орбиту полезного груза легкого и среднего классов с вертикальным стартом и горизонтальной посадкой типа американского SSTO. Проработку такого многоразового космического ракетоплана сделала РКК «Энергия». Внешне МКР напоминает орбитальный корабль «Буран», но гораздо больших размеров. Его стартовая масса составляет 1400 тонн («Буран» – 105 тонн). Экипаж – 3 человека. На ракетоплане установлены 7 трехкомпонентных ЖРД тягой по 250 тонн. Он способен доставлять на орбиту и возвращать на Землю полезный груз массой до 10 тонн. Проектирование ракетоплана рационально в том случае, если он обеспечит снижение удельной стоимости выведения полезного груза в 57 раз по сравнению с традиционными одноразовыми носителями. Проведенные в ЦНИИМаш параметрические расчеты и сравнительный анализ полностью многоразовых одно- и двухступенчатого носителей с различными двигателями показали, что при снижении сухой массы ЛА примерно на 30% по сравнению со «Спейс шаттлом» или системой «Энергия-Буран» одноступенчатый носитель грузоподъемностью 10-20 тонн должен иметь преимущества перед двухступенчатыми той же массы как по затратам на разработку, так и по удельной стоимости выведения.

Несмотря на столь пессимистический вывод проработки по одноступенчатым многоразовым транспортным космическим системам в нашей стране все-таки ведутся. Так, например, КБ «Салют» разработало предложения по носителю с вертикальным стартом и горизонтальной посадкой подобно американскому «VentureStar». Разработчик баллистических ракет с подводным стартом ОКБ имени В. П. Макеева в инициативном порядке представила проект легкой одноступенчатой ракеты «Корона» с вертикальным стартом и посадкой, аналогичный американскому аппарату «Дельта Клиппер», программа которого закрыта в недавнем прошлом.

Стоит отметить, что и по теме «Орёл» был выдвинут ряд проектов одноступенчатых воздушно-космических самолетов. Среди них были Ту-2000, МиГ-2000 и модификации крылатого аппарата «Нева» (Холдинговая компания «Ленинец»). МиГ-2000– одноступенчатый воздушно-космический самолет с взлетным весом 300 тонн, который должен выводить полезную нагрузку до 9 тонн на орбиту 200 км с наклонением 51°. После разгона ускорителем до М=0,8, ПВРД с дозвуковым горением обеспечивает дальнейший разгон до М=5. В качестве ракетного топлива должен использоваться переохлажденный (шугообразный) водород и жидкий кислород. При возращении был возможен боковой маневр до 3000 км. Однако предпочтение было отдано проекту Ту-2000, о котором уже рассказывалось в этой главе.

Впрочем, учитывая съежившийся космический бюджет России, которого не хватает и на текущие расходы, рассчитывать на бюджетные деньги при создании многоразовых космических транспортных систем не приходится. Нужны иные источники финансирования, а с этим, как известно, – тоже напряженка. Так что, все выводы, полученные в рамках темы «Орёл», относятся к тому «светлому будущему», которое когда-нибудь может быть наступит в России.

Потерпев неудачу с гиперзвуковым ракетопланом NASP, НАСА вернулось к концепции SSTO, но выбрало при этом совсем иную политику. Если прежде все разработки и на всех этапах велись исключительно по заказу НАСА и на ее деньги, то теперь НАСА объявляло цель исследований, а взявшиеся за это дело фирмы вели разработки и изготовление экспериментальных образцов на свой страх и риск и за свои деньги. На первых этапах работы бюджетные деньги составляют лишь небольшую часть затрат. Далее круг фирм-разработчиков сужается, а доля бюджетного финансирования возрастает, но никогда не достигает 100. Этот этап заканчивается изготовлением экспериментального аппарата-прототипа, на котором будут продемонстрированы правильность технических решений. Таким образом, ответственность за создание новой техники несет сама аэрокосмическая промышленность, а НАСА лишь стимулирует их и помогает своей экспериментальной базой. В случае успеха фирма сама будет изготавливать эксплуатационные образцы и использовать их для выведения коммерческих полезных нагрузок, получая при этом прибыль. НАСА же, в свою очередь, имеет право заказать этой фирме изготовление и поставку необходимого ей количества летных образцов.

Именно так произошло с программой RLV– создание носителя многоразового использования. В 1994 году НАСА объявило сразу два конкурса: один – на создание легкого носителя, а другой – на создание перспективной многоразовой транспортной космической системы. Первый получил временное название Х34, а второй – Х33. При этом НАСА в отличие от программы «Спейс Шаттл» ничем не ограничивало разработчиков, задав лишь весовой диапазон выводимых полезных нагрузок и необходимость спасения и повторного использования всех элементов системы. Причем, наиболее желательной, но необязательной была одноступенчатая схема носителя. Велась лишь оценка подходов к проектированию эксплуатационного образца RLV и определение ключевых технологий. В борьбу вступили несколько аэрокосмических фирм, и каждая из них предложила свою концепцию многоразового носителя. Так фирма «Макдоннел Дуглас» предложила вариант вертикального взлета и посадки по типу аппарата «Дельта-Клиппер», созданного этой же фирмой и проходившего испытания в первой половине 90-х годов. Фирма «Рокуэлл интернешнл» выступила с традиционным вариантом – крылатый носитель типа SSTO 70-х годов. Но и технологии, и технические решения также были традиционными, что плохо согласовывалось с перспективностью создаваемой системы.