Ракетный маневр: как русские покорят космос

В стремлении подтвердить звание «Русской SpaceX» компания S7 Space форсирует создание собственных космических ракет-носителей и корабля нового поколения.

Российскую космонавтику часто критикуют за медлительность и неповоротливость. Огромная государственная структура Роскосмоса, включающая множество предприятий и компаний, плохо адаптируется к постоянным изменениям конъюнктуры и работе в современном, коммерческом ритме. И все чаще приходится слышать о том, что стране «нужен свой Илон Маск» — конечно, не сам миллиардер, а структура, нечто вроде его компании SpaceX, нестандартные решения и стремительный темп которой в корне изменили расклад сил в области космических запусков.

С 2017 года кандидат в «русский SpaceX» объявился: эту роль примеряет на себя S7 Space, с которой связывают едва ли не все еще теплящиеся надежды на развитие отечественной частной космонавтики. Однако положение компании нельзя назвать безоблачным. Лишь в мае 2018 года S7 Space завершила приобретение плавучего космодрома «Морской старт», потратив около 150 млн долл.; еще 25 млн в год будет стоить его обслуживание. А между тем возвращать эти инвестиции пока неоткуда: ракет-носителей для того, чтобы начать запуски в ближайшее время, нет.

«Морской старт» рассчитан на использование двухступенчатых ракет «Зенит». Продукт тесного сотрудничества аэрокосмических предприятий России и Украины считается одним из самых удачных из современных носителей, эти ракеты способны к полностью автоматизированному запуску. Однако в силу политической обстановки их совместное производство двумя странами практически невозможно, и S7 Space оказывается в непростой ситуации с перспективой еще одной заморозки уникального космодрома, простаивающего уже не первый год. Однако такой вариант, видимо, в компании предвидели и, невзирая на трудности, рассчитывают совершить серьезный рывок уже в течение ближайших трех лет.

Своя ракета

Именно в силу трудностей с созданием новых российско-украинских «Зенитов» в 2016 году Роскосмос запустил программу разработки ракеты-носителя среднего класса «Союз-5», способной выводить на низкую околоземную орбиту до 17 т полезной нагрузки. По сути, она должна стать видоизмененной и модернизированной версией «Зенита», созданной исключительно из российских комплектующих. Например, на первой ступени планируется установить двигатель РД-171МВ производства НПО «Энергомаш» — модификацию «зенитного» РД-171, оснащенную российской системой регулирования и дополнительной защитой от возгораний. Двигатели РД-0124А на второй ступени «Союза-5» заменят РД-120, производящиеся украинским «Южмашем».

На разработку ракеты Роскосмос отводит восемь лет, и по плану коммерческая эксплуатация ракеты начнется в 2024 году. Но S7 Space такие сроки не подходят: компании столь долгое ожидание просто не по карману, и пуски с «Морского старта» должны начаться уже в 2022-м. Не слишком устраивает и сам «Союз-5» — считается, что уже к моменту старта заложенный Роскосмосом носитель морально устареет и вряд ли станет серьезным соперником основных игроков на рынке коммерческой космонавтики. Поэтому в S7 Space совершили необычный маневр, договорившись о получении эскизного проекта «Союза-5», на основе которого компания создаст свою «ракету последнего поколения».

Комментируя этот шаг для «ПМ», генеральный директор S7 Space Сергей Сопов добавляет: «Чтобы ракету можно было назвать последним поколением, она должна отвечать как минимум двум требованиям — это многоразовость и автоматизированный запуск». Решить данную задачу для S7 Space взялся один из лучших конструкторов в России Игорь Радугин. Выходец из РКК «Энергия», он занял в компании должность генерального конструктора средств выведения, сменив «Союз-5» сразу на «Союз-7».

От 5 до 7

На основе «Союза-5» в S7 Space будут созданы две ракеты последнего поколения: «Союз-7» для наземных стартов и «Союз-7 SL», модернизированная для запусков с «Морского старта». Однако главным дополнением эскизного проекта станет внедрение элементов многоразового использования — и задача эта в нашем случае совсем не так проста. Так, многоразовая первая ступень SpaceX Falcon 9 приземляется, подтормаживая и управляясь несколькими двигателями Merlin.

Но разрабатываемый для первых ступеней «Союза-5» и «Союза-7» РД-171МВ — потомок мощнейшего из жидкостных двигателей РД-170 — отличается куда более высокой тягой. Его сила облегчает взлет, но не позволяет действовать плавно при торможении. По словам разработчиков S7, «резкое включение такого мощного двигателя при попытке затормозить с гиперзвуковой скорости неизбежно приведет к деформации корпуса».

Кроме того, РД-171 использует химическое зажигание: кислород-керосиновую смесь воспламеняет небольшое количество самовозгорающегося топлива, заранее залитое в трубки двигателя, что сильно затрудняет его повторный запуск. Поэтому конструкторы Роскосмоса прорабатывают даже «самолетный» вариант посадки первой ступени с использованием выдвижного крыла и шасси. Минусы этой схемы — в достаточно большой массе, которая сильно снижает доступную ракете полезную нагрузку. Зато она идеальна для посадки на специально оборудованной полосе космодрома или даже аэродрома, особенно если альтернативой ей будет поиск и доставка стартовавшей с Байконура ступени из степей Казахстана или алтайских предгорий.

В случае «Морского старта» этих проблем нет: ступень в любом случае будет приземляться в воду. Поэтому разработчики «Союза-7 SL» делают ставку на торможение парашютами при дополнительной поддержке твердотопливных ракетных двигателей, которые будут срабатывать в самый последний момент, на высоте 30−50 м, обеспечивая мягкую посадку.

Такую схему собирались использовать для мягкой посадки многоразового блока А ракеты советской системы «Энергия — Буран», над которой еще в 1980-х работал нынешний конструктор S7 Игорь Радугин. Скорее всего, основные технические идеи будут взяты именно оттуда. В самом деле, такая система мягкой посадки должна занять не более 20% массы первой ступени. У Falcon 9 на нее приходится 30%, что дает надежду на то, что «Союз-7 SL» сможет брать больше полезной нагрузки, а запуски станут дешевле. На подготовку возвращаемой ступени к повторному запуску в S7 Space отводят две недели. Это больше, чем у SpaceX, но в настоящее время и этот срок кажется для российской космонавтики чем-то невероятным.

Свой корабль

Чтобы стать «российским Илоном Маском», мало работать с коммерческими заказами, нужны еще и контракты на грузовое снабжение МКС. А получить их можно, лишь имея действующий космический корабль, желательно возвращаемый, которого у Роскосмоса нет до сих пор. Все, предназначенное к спуску на Землю, космонавтам сегодня приходится «утрамбовывать» в тесный спускаемый модуль пилотируемого корабля «Союз» или передавать для отправки многоразовыми «грузовиками» SpaceX Dragon того же Илона Маска.

В S7 Space этим направлением занимается еще один выходец из РКК «Энергия» Николай Брюханов, назначенный главным конструктором по орбитальным космическим средствам. Создатель проекта космического корабля «Клипер» оставил работу в Роскосмосе по возрасту, но в S7 Space, видимо, нашел задачи, которыми с удовольствием занялся вместо почетного отдыха.

В основу будущего «грузовика» S7 Space ляжет другой проект Николая Брюханова, разработанный по программе создания пилотируемого корабля нового поколения «Федерация». К сожалению, сам проект превратился в один из многочисленных долгостроев российской космонавтики: его создание было начато в 2009 году, но не закончено и сегодня. В идеале его первый непилотируемый полет должен был состояться в 2022 году, а с экипажем — в 2024-м. Судя по нынешнему состоянию дел, это вряд ли случится. Зато новую жизнь «Федерация» может получить в сфере частной космонавтики.

От «Федерации» корабль S7 Space заимствует прежде всего композитный клееный корпус. Роскосмос демонстрировал уникальную разработку еще в 2013 году, однако из-за международных санкций приобрести за рубежом композитные компоненты для его сборки стало невозможно, а наладить собственное производство пока не под силу. S7 Space под санкциями не находится и сможет просто заказать изготовление корпуса на одном из авиапредприятий Германии.

Зато системы стыковки, по счастью, до сих пор остаются одним из коньков именно отечественной космонавтики, поэтому в S7 Space планируют приобрести «Курс-А» в России, у НПП «Энергия». Причем для самого первого полета «Курс» может и не понадобиться. У коммерческой компании нет возможностей вольготно расходовать время и ресурсы, и пробный запуск должен стать исключительно показательным — для демонстрации будущих возможностей корабля (и самой S7 Space) — еще до установки стыковочного узла. Лишь затем начнется процесс государственной сертификации и доработки для снабжения МКС.

До 2020-го

Впрочем, и свой корабль, и своя ракета — дело хоть и близкого, но будущего для S7 Space. Пока же компании важнее как можно скорей начать коммерческие запуски с «Морского старта» с теми «Зенитами», которые удастся получить. Двигатели, разгонные блоки, система управления закупаются в России, сами ступени — на Украине, а производство носителей передвигается ближе к месту старта, в США, куда доставляют полуготовые «пакеты» для сборки. Это слегка (по оценкам S7 Space, на 2−4%) повышает стоимость запуска, однако дает, пожалуй, единственную реальную возможность провести первый старт уже в конце 2019 года.