 Перспективы развития космонавтики в 21 веке и роли России в программе МКС, а также международных проектов по освоению Луны и Марса представил президент-генеральный конструктор РКК «Энергия» Виталий Лопота в общероссийском научно-техническом журнале «Полёт» в статье «Космическая миссия поколений XXI века».
Объем мирового рынка космических услуг в настоящее время составляет более 300 миллиардов долларов в год. К сожалению, доля российской космонавтики на этом рынке незначительна, зато Россия занимает первое место в мире в секторе пусковых услуг, осуществляя больше всех запусков ракет-носителей (РН). Отечественная ракетно-космическая промышленность базируется на разработках С.П.Королёва и его последователей, которые создали признанные в мире эффективные и надежные средства доставки на околоземные орбиты и отлетные траектории, в том числе ракету Р-7 (великолепная «семерка»), разгонные блоки типа Д и ДМ, уникальную и непревзойденную до настоящего времени РН сверхтяжелого класса «Энергия», РН среднего класса «3eнит-3SL», используемую в коммерческих проектах «Морской старт» и «Наземный старт». При поддержке государства отрасль способна продолжать свои лучшие традиции и разрабатывать ракетно-космические технологии, опережающие мировой уровень. Многие идеи, рожденные и реализованные в России, в том числе в РКК «Энергия», являются пока самыми эффективными в области ракетостроения и космонавтики. Однако в силу известных причин российские ракетно-космические средства, системы и комплексы начинают уступать зарубежным аналогам по электронной элементной базе, современным материалам.
Отдельного внимания заслуживает отечественная пилотируемая космонавтика, которая является реальным полигоном отработки и испытаний многих научных идей и технологий. На сегодняшний день она развивается в рамках программы работ по Международной космической станции (МКС). Это самый дорогостоящий проект современности, на него уже потрачено около 120 миллиардов долларов. Теперь в нем определились новые тенденции использования средств транспортно-технического обеспечения (ТТО), в составе которых изначально предусматривались российские пилотируемые корабли «Союз ТМА», грузовые «Прогрессы М» и американские корабли «шаттл», а также европейские и японские грузовые корабли (ATV и HTV).
Завершение строительства российского сегмента (РС) МКС намечено на 2015-2016 г.с опозданием на пять лет по сравнению с первоначальным планом. Причина задержки кроется не только в недостаточном уровне финансирования, но и в дефиците новых исследовательских идей, которые было бы целесообразно реализовать в проекте (РС) МКС. На этот дефицит, конечно, оказывают негативное воздействие проблемы космического приборостроения. Приборостроительная промышленность в стране находится в сложном положении. Тем не менее, российские ученые и инженеры способны из лучшей элементной базы, которая есть в мире, создавать прекрасные приборы, системы, комплексы, а также делать выдающиеся открытия. В 2011 году прекращаются полеты «шаттлов», так как дороговизна программы и исчерпание полетных ресурсов этих кораблей не позволяют их использовать.
Тем не менее инфраструктура МКС будет формироваться и в предстоящем пятилетии, а страны–партнеры проекта уже практически пришли к решению эксплуатировать станцию до 2020 г. (американская сторона предлагает рассмотреть возможность эксплуатации МКС до 2028 г.). Основная нагрузка и ответственность по ТТО станции ляжет на российскую сторону, пока у США не появятся надежные ракетно-космические средства доставки людей и грузов на основе частно-государственного партнерства по программе COTS.Сегодня реальная ситуация складывается таким образом, что у России расширяется объем коммерческого участия в секторе пилотируемой космонавтики благодаря обладанию космическими средствами, способными стартовать с Земли практически в любых погодных условиях и работать на околоземной орбите до полугода. Эти благоприятные коммерческие перспективы охватывают период времени не менее 5–7 лет – новый американский пилотируемый корабль появится не раньше 2017–2018 гг. И они могут быть укреплены с выходом на эксплуатацию российского пилотируемого транспортного корабля нового поколения, летные испытания которого в беспилотном режиме должны начаться в 2015 г. на космодроме «Восточный».
Концепция программы космической деятельности в околоземном космосе предполагает, что по завершению в 2020 г. программы МКС окажется возможным дальнейшее развитие РС МКС с преобразованием его в орбитальный пилотируемый сборочно-эксплуатационный комплекс (ОПСЭК). Задачи этого комплекса: выполнение программ космических исследований, летная отработка российских пилотируемых транспортных кораблей нового поколения, создаваемых технологий, КА и систем будущего.
При этом до 2016-2017 гг. в состав РС МКС дополнительно к работающим модулям будут введены многоцелевой лабораторный модуль (начальная масса 20,7 т), узловой модуль (4 т), два научно-энергетических модуля (по 20 т), а также периодически обслуживаемый автономно летающий технологический КА (7,8 т). В составе средств ТТО сегмента и станции в целом будут использоваться пилотируемые корабли «Союз ТМА» и грузовые корабли «Прогресс М» новых серий (в 2015–2017 гг. на смену им придут пилотируемые транспортные корабли нового поколения и транспортная грузовая космическая система буксир-контейнер).
В 2024-2031 гг. в состав ОПСЭК будут введены три тяжелых модуля (по 40 т): универсальный модуль базовый и два научно-энергетических модуля вместо модулей меньшей размерности, отработавших ресурсы. Одновременно с работами по ОПСЭК возможны создание и эксплуатация специализированных КА, оснащенных ЯЭУ и электроракетной двигательной установкой (ЭРДУ), в том числе межорбитальных буксиров, для решения таких задач, как глобальная космическая связь, мониторинг Земли, очистка околоземных орбит от «космического мусора», защита Земли от астероидно-кометной угрозы.
Ракетно-космическая промышленность России хорошо освоила технологию преобразования энергии, выделяющейся при горении компонентов топлива, в кинетическую энергию реактивной струи ракеты. Но на сегодня это всего лишь технология «подскока», позволяющая осуществлять доставку людей и грузов на околоземную орбиту и в ближнее космическое пространство с последующим их возвращением на Землю, а также реализовывать единичные зондирующие выходы автоматических станций к другим планетам и границе Солнечной системы, посадку этих станций на поверхность спутников некоторых планет, перемещение по ним и доставку на Землю небольших по массе научных грузов.
Чтобы выйти на следующий уровень, нужен более емкий источник энергии на борту КА и более эффективные принципы перемещения КА в космосе. Наиболее эффективными здесь являются технологии космической ядерной энергетики, а именно относительно компактные бортовые ядерные энергетические установки (ЯЭУ) модульного исполнения.
Анализ перспективных задач космонавтики на ближайшие 20–40 лет приводит к следующему ряду мощностей модулей космических ЯЭУ: 0,15…0,50 МВт – обслуживание с околоземных орбит деятельности человечества на Земле, энергообеспечение космических и планетных баз, производственных инфраструктур на околоземной орбите, транспортировка автоматических КА и грузов на высокие околоземные орбиты, очистка геостационарных и других орбит от «космического мусора», 0,5…6 МВт – защита Земли от глобальных угроз, связанных с попаданием в нее астероидов и ядер комет, транспортировка грузов на Луну и к планетам, 24 МВт – полеты экспедиционных комплексов на Марс.
Концепция развития космической деятельности на Марсе и Луне исходит из целесообразности обеспечить достижение в период до 2040 г. дальних космических горизонтов. При этом предлагается приступить к решению задачи пилотируемых полетов к Марсу при возможном использовании Луны как одного из элементов создаваемой межпланетной инфраструктуры, в состав которой согласно предлагаемой концепции на лунной поверхности и на окололунных орбитах могут быть размещены средства для расширения деятельности человека на Луне и окололунном космическом пространстве, обеспечения космических полетов к планетам Солнечной системы и их спутникам.
Концепция марсианской программы базируется на научно-техническом и технологическом заделе и опыте работ по программам орбитальных станций «Салют», «Мир», МКС, а также на освоении технологий космической ядерной энергетики. Принцип модульности, отработанный на орбитальных околоземных станциях, позволяет уверенно строить планы по сборке пилотируемого межпланетного экспедиционного комплекса (МЭК) непосредственно на околоземной орбите. При этом наиболее рационально в перспективной программе использовать РН двух типов: среднего и сверхтяжелого классов. Суммарная стартовая масса МЭК, необходимого для полета на Марс, составит около 500 т при использовании ЯЭУ и ЭРДУ.
Модули МЭК будут доставляться с Земли и автоматически собираться на околоземной орбите. Участие космонавтов в сборке МЭК и его оснащении с проведением внекорабельной деятельности следует минимизировать, так как работы человека в экстремальных условиях орбитального полета связаны с повышенным риском и большими затратами. Поэтому желательно оптимизировать соотношение между интеллектуальными возможностями человека и возможностями автоматики (робототехники).Такая постановка задачи успешно реализуется в отечественной пилотируемой космонавтике. Российские пилотируемые корабли сегодня – это практически на 100 % автоматические средства. Человек лишь контролирует работу систем и вмешивается в управление полетом только при возникновении нерасчетной ситуации.
В соответствии с концепцией марсианской программы в состав МЭК будут входить: многоразовый межорбитальный буксир (120 т) с ЯЭУ и ЭРДУ; межпланетный корабль (300 т) с заправленными баками рабочего тела для межорбитального буксира; модуль складской (20 т); пилотируемый марсианский взлетно-посадочный комплекс (40 т) в аэродинамическом контейнере или грузовой посадочный комплекс (40 т) в аналогичном исполнении; пилотируемый корабль (12… 14 т) для доставки с Земли на МЭК экипажа и возвращения его с МЭК на Землю; кислородно-водородный разгонный блок (40 т) для сообщения пилотируемому кораблю необходимых импульсов скорости (в том числе при полете к МЭК).
Эта концепция также предусматривает поэтапное создание и эксплуатацию марсианской космической инфраструктуры в следующем составе: автоматические аппараты связи, навигации и мониторинга, размещаемые на околомарсианской орбите и поверхности планеты; марсианская база (50 т) первого этапа с пилотируемым и транспортным марсоходами, ЯЭУ, целевыми модулями и автоматическими агрегатами по добыче и переработке марсианских пород; марсианская орбитальная станция (40 т). |
