США нужны знания и технологии
Виталий Егоров – об истории космического партнерства США и России
Тема космоса в последние дни не сходит с первых полос. Компания Илона Маска SpaceX впервые готова отправить людей на МКС (старт, первоначально намеченный на 27 мая, из-за неподходящих погодных условий перенесли на предпоследний день весны). В то же время глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин, периодически участвующий в словесных перепалках с американским предпринимателем, снова заявил о лунных амбициях России. Колонизация Луны, к которой некогда призывал чиновник, в ближайших планах не значится. Зато естественный спутник Земли видится в качестве полигона для отработки технологий «посадки и взлета с этой поверхности в безатмосферном режиме» (официально российская лунная программа должна стартовать в следующем году). Иногда, не зная контекста или просто его подзабыв, кажется, что исследовательский смысл космонавтики после десятилетий великодержавного соперничества в ней, наконец, вышел на первый план. Но не все так просто. Книга «Люди на Луне. Главные ответы» Виталия Егорова (выходит в издательстве «Альпина нон-фикшн») напоминает, как и за счет чего российская космическая индустрия выживала большую часть постсоветской истории, и почему теперь у нее все меньше точек соприкосновения с американской.
С момента зарождения советская и американская космонавтики развивались в атмосфере противостояния, и сегодня многие госчиновники России и США пытаются поддерживать прежний стереотип космической гонки. Хотя существенным фактором сохранения российского космического потенциала в 1990-е годы стали именно интересы США. Начиная с середины 1990-х годов космонавтики США и России развиваются в условиях тесного взаимовыгодного партнерства. Российская космонавтика получает деньги, а американская – технологии, компетенции, расширяет спектр доступных возможностей. Основы этого симбиоза были заложены именно в 1990-е.
Америкой двигал отнюдь не альтруизм, это был вполне конкретный политический, экономический и технологический интерес: Госдепу США требовалось сохранить российские ракетные компетенции в России, чтобы они не ушли в менее дружественные страны вроде Ирана или Северной Кореи. Развивающемуся в те годы американскому космическому бизнесу был нужен дешевый доступ в космос. NASA развивало проект долговременной орбитальной станции Freedom, и в этом процессе обозначились проблемы с малым опытом длительных полетов. Сказывалась долгая концентрация американской пилотируемой космонавтики на кратковременных полетах в программе Space Shuttle. Агентству были нужны советские знания и технологии, которыми в те годы русские охотно делились за весьма умеренную цену из-за тяжелого экономического состояния страны.
В 1991 году коммерческое подразделение российского космического ведомства «Главкосмос» подписало контракт с Индийским космический агентством (ISRO) на передачу технологии производства кислород-водородной третьей ступени на ракету GSLV, включая всю конструкторскую документацию. В 1992 году контракт был заблокирован по настоянию США, обеспокоенных распространением ракетных технологий в третьи страны. В 1993 году условия контракта изменили на поставки в Индию только конечной продукции – разгонных блоков и криогенного заправочного оборудования за $220 млн. Этот пример показал США, что находящаяся в тяжелом финансовом положении российская космонавтика готова распродавать ракетные технологии направо и налево, лишь бы платили. Тогда политики и чиновники США и поняли, что лучше финансировать русских самим и держать технологии в России.
Благодаря консенсусу в Белом доме, в США стартовало сразу несколько программ поддержки российской космонавтики.
В 1990-е Space Shuttle стали летать на станцию «Мир», за что Россия получила $400 млн, и началось строительство Международной космической станции. Boeing вместе с РКК «Энергия» и украинским «Южмашем» начал строительство плавучего космодрома SeaLaunch для коммерческих пусков ракет «Зенит». Российский производитель ракет «Протон» ГКНПЦ им. М. В. Хруничева открыл американское представительство International Launch Services и начал запускать с Байконура тяжелые геостационарные спутники западных коммерческих компаний.
В 1994 году подмосковное НПО «Энергомаш» заключило соглашение с американским двигателестроительным предприятием Pratt & Whitney для совместного участия в государственном конкурсе Evolved Expendable Launch Vehicle. Для реализации международного двигателестроительного проекта было создано совместное предприятие RD Amross. Новая компания обязалась поставлять российские двигатели компании Lockheed Martin, чтобы та могла создать новые ракеты для американских государственных программ.
По условиям контракта американская сторона выплачивала $20 млн на разработку двигателя и обязалась заказать 100 двигателей примерно за $1 млрд, т. е. по цене $10 млн за штуку. РД-180 создали на базе более мощного двигателя РД-170 / 171, который использовался в советской сверхтяжелой ракете «Энергия» и в советских, а позже украинских ракетах среднего класса «Зенит». На двигателях РД-170 / 171 четыре камеры сгорания, а на РД-180 – две. Всего с 1999 до 2019 год на российских двигателях стартовали более ста американских ракет по программам NASA, Пентагона и коммерческим заказам. Причем российским двигателям NASA доверяло такие ответственные запуски, как отправка марсохода Curiosity, межзвездного зонда New Horizons, исследователя Юпитера Juno («Джуно»), добытчика астероидного грунта OSIRIS-REx и другие. Двигатели РД-180 показали высокую надежность: за 103 пуска произошел всего один небольшой сбой, который не привел к аварии. На этих двигателях предполагаются запуски пилотируемых космических кораблей Starliner компании Boeing. И хотя уже несколько лет американские предприятия разрабатывают замену РД-180, ясно, что планы отказаться от них продиктованы не техническими, а политическими соображениями.
В 2015 году компания Orbital заключила контракт на двигатели РД-181, которые базируются на той же технологии, но имеют одну камеру сгорания. От самостоятельного производства РД-180 Pratt & Whitney отказались по экономическим причинам. Российское НПО «Энергомаш» показало себя надежным партнером, который поставлял двигатели качественно и в срок. Американцам же потребовалось бы с нуля строить производство и испытательные комплексы, для таких мощных двигателей затраты составили бы сотни миллионов долларов. До российско-американского политического обострения 2014 года в этих затратах не было никакого смысла, а после не осталось никакой возможности участия российских специалистов в этой работе. В результате США вложили те же сотни миллионов, но в создание собственных двигателей, способных заменить РД-180: Raptor компании SpaceX, BE-4 компании Blue Origin и AR-1 компании Aerojet Rocketdyne.
Кроме того, с 1990-х годов по той же программе Evolved Expendable Launch Vehicle были созданы средние и тяжелые ракеты серии Delta IV, которые летали на кислород-водородных двигателях RS-68 американского производства.
Сейчас в государственном конкурсе на замену российского двигателя побеждает кислород-метановый BE-4, который можно использовать многократно. Пара двигателей BE-4 должна занять место на первой ступени ракеты Vulcan компании Lockheed Martin. Vulcan заменит Atlas V в 2020-е годы, пока же часть американских ракет продолжит летать на российских двигателях.
Таким образом, РД-180 действительно одни из лучших ракетных двигателей в мире, и их приобретение стало большим выигрышем американской космонавтики. Однако производители США ни в 1973 году (последний запуск ракеты с двигателями F-1), ни в 1998-м (начало эксплуатации RS-68), ни в 2017-м (начало испытаний BE-4) не утратили возможностей разработки и производства собственных ракетных двигателей.
После закрытия программы Apollo в 1970-е годы, американское космическое агентство NASA сконцентрировало усилия на околоземной программе космических челноков Space Shuttle. Огромные многоразовые ракетопланы воспринимались как магистральное направление космонавтики, которое снизит стоимость выведения грузов, позволит обслуживать космические аппараты на орбите, запускать десятки людей в космос.
На практике все оказалось не так радужно: стоимость межполетного обслуживания съедала все выгоды многоразовости, космические корабли оказались самыми дорогими за всю историю космонавтики. Отсутствие системы аварийного спасения на старте и посадке привело к жертвам в двух авариях 1986 и 2003 годов. Потребности в доставке грузов в космос оказались в несколько раз ниже, чем ожидалось.
И все же Space Shuttle достойно послужили космосу и науке: вывели космические телескопы Hubble и Chandra, провели ремонт и неоднократное сервисное обслуживание Hubble; обеспечили 135 пилотируемых полетов с 350 астронавтами, многие из которых летали по несколько раз; позволили испытать огромное количество технических решений, провести биологические и физические эксперименты и многое другое. Однако в 1990-е в NASA осознали, что американская космонавтика серьезно отстает в опыте и технологиях длительного пребывания человека в космосе. В 1996 году, когда российский космонавт провел 437 суток в космосе на станции «Мир», американским рекордом было пребывание в космосе третьего экипажа Skylab в течение 84 суток в 1973 году. Рекорд длительности Space Shuttle составлял на тот момент 16 дней.
К концу 1980-х NASA начало развивать проект большой многомодульной космической станции Freedom. После включения в проект Японии, Канады, Евросоюза и России сформировалась идея Международной космической станции, сборка которой началась в 1998 году. Сумев опереться на опыт России в разработке долговременных орбитальных станций, NASA достигло серьезного прогресса в этом направлении. Станция успешно строилась общими силами, и к середине 2000-х годов NASA стало ясно, что нужна новая амбициозная цель. Так родилась программа Constellation («Созвездие»), поддержанная администрацией президента Джорджа Буша–младшего.
Освоение опыта длительного пребывания в космосе и технологии сверхтяжелых ракетных носителей недвусмысленно указывало, куда двигаться дальше – на Луну и Марс.
Программа Constellation предполагала создание транспортной инфраструктуры для достижения человеком Луны, которая открывала путь к дальнейшему движению на Марс. Для высадки астронавтов на Луну началась разработка межпланетного пилотируемого корабля Orion, новых ракет Ares 1 и Ares 5, лунного посадочного модуля Altair. Кроме этого началось создание новых лунных транспортных систем, скафандров, модульных жилых отсеков. В этот раз Америка собиралась на Луну надолго.
Все планы нарушил мировой финансовый кризис 2008 года. Новый президент Барак Обама пришел к власти под лозунгами выхода из кризиса и сокращения государственного долга. В эти обещания никак не укладывались требуемые $150 млрд на полет к Луне и дальше. В 2010 году программу Constellation исключили из бюджета NASA. Однако задача поиска амбициозной цели на будущее осталась, тем более что в 2011 году закрыли и программу Space Shuttle.
В том же году было решено продолжить разработку космического корабля Orion. Из двух ракет Ares оставили только большую, которая в уменьшенном варианте получила название Space Launch System (SLS), в остальном все осталось без изменений: удлиненные твердотопливные ускорители, кислород-водородный центральный блок на двигателях RS-25.
К тому времени NASA сделало ставку на коммерческие компании и международных партнеров для снабжения МКС. С конца 2011 года по настоящее время астронавты добираются до Международной космической станции на российских кораблях «Союз», а грузы привозят как российские «Прогрессы» и японские HTV, так и американские частные Dragon и Cygnus. Администрация же Обамы поддержала новый межпланетный проект Asteroid Redirect Mission (ARM).
ARM предполагал создание и запуск автоматической межпланетной станции повышенной мощности, которая смогла бы схватить и отбуксировать к Луне небольшой астероид. Этот астероид посетили бы астронавты в Orion, стартовав на SLS. Несмотря на новизну такой операции, она получила много критики из-за малой значимости для науки и техники. Единственным весомым аргументом была низкая стоимость в сравнении с Constellation, но SLS и Orion все равно оставались дорогими. Разработка системы SLS – Orion потребовала до $20 млрд, и тратить столько на 1–2 полета – слишком тяжело даже для бюджета NASA. Для сравнения: разработка и создание двух околоземных кораблей от SpaceX и Boeing обошлись в $5 млрд на двоих. Для SLS же так и не придумали значимых задач, кроме первого испытательного полета Orion к Луне в беспилотном режиме и запуска автоматической межпланетной станции для поиска жизни на спутнике Юпитера Европе.
Потребовалась смена власти в Белом доме, чтобы забыть, как страшный сон, полет на астероид и вернуться к лунным целям. Президент Дональд Трамп, избранный в конце 2016 года, сразу обозначил свой интерес, когда предложил в первый испытательный полет SLS и Orion отправить астронавтов к Луне. NASA подумало, но отказалось, зато начало разработки окололунной посещаемой станции Deep Space Gateway. В прежних планах ничего подобного не предусматривалось, и строительство такой станции противоречит цели высадки на Луну и строительства базы. Но администрация Трампа не сулила повышения финансирования на лунные программы, и даже шел разговор о дальнейших сокращениях. Поэтому проект окололунной станции – вынужденная мера, когда нет денег на новые разработки, но требуется выдать что-то амбициозное, способное загрузить работой новую дорогую ракету и корабль на десятилетие вперед. Строить модули станции научились на МКС, осталось только отправить их к Луне. Тем более что и прежним международным партнерам, в том числе Роскосмосу, эта идея понравилась, т. е. программа будет экономнее, чем единоличное освоение Луны.
Директива No 1, которую подписал Трамп 12 декабря 2017 года, в 45-ю годовщину посадки Apollo 17, провозглашает целью возвращение американцев на Луну. Позже объявили более амбициозную цель – посадку на Луну и выход первой женщины на поверхность естественного спутника Земли к концу 2024 года.
Для NASA это прежде всего означает увеличение финансирования на лунную программу. Вероятно, что создание станции Gateway останется в приоритетных целях США, но к ней добавится еще посадочный модуль. Будет ли это Altair или новая модификация, пока сложно говорить. Скорее всего, появится новый вариант, который будет предусматривать наличие постоянной окололунной станции в качестве промежуточной базы.
Поначалу Роскосмос подписал с NASA соглашение о совместной разработке Deep Space Gateway, но после смены главы госкорпорации отношение к проекту изменились. В 2018 году NASA объявило главной целью строительства окололунной станции «утверждение американского превосходства в окололунном пространстве». В нынешней политической ситуации такая цель не может быть поддержана российской стороной. Однако другие партнеры США по МКС готовы продолжать освоение Луны даже под таким лозунгом.
Остается только надеяться, что частные космические проекты позволят найти новый, неполитический смысл освоения Луны, который даст новые возможности не отдельным странам, а всему человечеству.