Перспективы развития космонавтики

Статья подготовлена Алексеем Фененко (Институт проблем международной безопасности РАН) для РСМД
Размышления о перспективах изучения космоса – неотъемлемый атрибут Дня космонавтики. Каждый апрель СМИ сообщают о достижениях космических держав и прорывных космических проектах. Но за фасадом юбилейных рапортов скрываются проблемы. Космические державы шаг за шагом отказываются от прошлых достижений.

Пилотируемые полеты на Луну не возобновились после 1972 г. США сворачивают программу пилотируемых полетов и исследования планет Солнечной системы. Россия после 1991 г. не реализовала ни одного успешного проекта по изучению дальнего космоса и постоянно откладывает сроки ввода в действие системы ГЛОНАСС. Другие космические державы (Китай, Индия, Евросоюз, Япония) сумели лишь частично повторить советские и американские достижения 1960-х годов. Мир как будто возвращается в 1957 год – к исходной точке изучения космического пространства.

Зачем нужен космос?

Неудача «космического проекта» не случайна. Ни для СССР, ни для США освоение космоса никогда не было самоцелью. В ходе «первой космической гонки» 1960-х годов Москва и Вашингтон решали в космосе набор прикладных военно-политических задач. После их завершения потребность в крупных космических проектах стала снижаться.

Идея выхода в ближний космос укрепилась в сознании советского и американского руководства примерно в конце 1940-х годов. К этому времени и США, и СССР стали разворачивать мощные системы противовоздушной обороны (ПВО). Прорвать их с помощью реактивной авиации было маловероятно. Оставался один путь – облететь системы ПВО потенциального противника с более высокого расстояния. Это расстояние постоянно увеличивалось, пока, наконец, не было доведено до ближнего космоса.

Другой причиной прорыва в космос стало создание обеими сверхдержавами межконтинентальных баллистических ракет (МБР). СССР отставал от США в области стратегической авиации. После Корейской войны (1950–1953 гг.) американцы сомневались в способности стратегических бомбардировщиков прорвать советскую систему ПВО. Возник запрос на создание оружия, гарантированно доставляющего ядерные боезаряды к американской или советской территории. Таким оружием стали МБР, а позднее – частично-орбитальные ракеты. Пилотируемые полеты в космос были призваны продемонстрировать способность СССР и США доставлять ядерное оружие в любую точку Земли.

Еще одна цель космической политики появилась после запуска искусственных спутников Земли. После 1958 г. американские и советские военные заинтересовались возможностью использовать спутники для наблюдения за стратегическими объектами противника. США и СССР начали создавать спутниковые системы навигации и связи, включая системы предупреждения о ракетном нападении (СПРН). На этой основе появилась вся современная инфраструктура космических телекоммуникаций.

«Лунная гонка» 1960-х годов стала вершиной развития советской и американской космических программ. Борясь за первенство в достижении Луны, СССР и США решали три военно-политические задачи. Первая – демонстрация противоположной стороне своего лидерства в области космических исследований. Вторая – проработка на базе лунных программ вариантов «космического оружия» для нейтрализации ракетно-ядерного потенциала оппонента. Третья – создание технологических заделов для будущих космических программ. Именно в ходе «борьбы за Луну» Москва разработала пилотируемые космические корабли типа «Союз», а Вашингтон – лунные модули типа «Аполлон», которые позднее послужили основой для системы многоразовых пилотируемых полетов «Спейс-Шаттл». Это и были основные достижения космических программ двух сверхдержав.

Послелунные перспективы

Завершение «лунной гонки» породило в СССР и США дискуссии о перспективах деятельности в космосе. В первой половине 1970-х годов появилось огромное количество аналитических записок и докладов о перспективах космических исследований. Выводы советских и американских ученых оказались неутешительными. Во-первых, была признана техническая неосуществимость в обозримой перспективе пилотируемых полетов в дальний космос. Современные космические корабли построены на основе математических расчетов, выполненных в конце XIX в. российским ученым К.Э. Циолковским. Для совершения пилотируемых полетов на отдаленные расстояния требуются иные, пока не открытые, математические решения.

Во-вторых, «лунная программа» была признана пределом технических возможностей обеих сверхдержав. Модули типа «Аполлон» и, тем более, корабли типа «Союз» технически не пригодны для совершения полетов даже к ближайшим планетам Солнечной системы (Марсу и Венере), не говоря уже о газовых «планетах-гигантах».

В-третьих, была признана техническая невозможность создания полноценного «космического оружия». СССР и США могли использовать в военных целях развернутые в космосе информационные системы. Но создать перехватчики, поражающие баллистические ракеты в космическом пространстве, или боевые орбитальные станции на существующем технологическом уровне было невозможно.

В-четвертых, большинство космических проектов было признано нерентабельными. Теоретически возможно продолжение пилотируемых полетов на Луну. Но извлеченная из них выгода не окупит финансовых затрат. Можно запускать зонды в дальний космос, отрабатывая технологии поражения космических объектов. Но систему ПРО дешевле развивать, совершенствуя системы наземного или морского базирования – «очень высокие зенитки». Гипотетически СССР и США могли провести мобилизацию ресурсов и организовать пилотируемый полет к Марсу. Но экономические и военные дивиденды от марсианского проекта будут столь же малы, как и от полета на Луну.

В 1980-х годах дискуссии прошли по второму кругу. Запуск в 1981 г. многоразовой системы «Спейс-Шаттл» породил в Вашингтоне надежды на достижение военно-космического превосходства. В 1983 г. администрация Рональда Рейгана провозгласила концепцию Стратегической оборонной инициативы (СОИ). Речь шла о создании полномасштабной системы ПРО космического базирования, предназначенной для поражения советских МБР. Основной упор в рамках программы СОИ предполагалось сделать на прорывные технологии: боевые лазеры и электромагнитные ускорители частиц.

Однако реализация программы СОИ оказалась невозможной. И дело не только в отсутствии технического потенциала для «прорывных технологий». НАСА в 1984 г. заявило о намерении создать первую орбитальную станцию «Freedom». Через два года стало понятно, что США не могут справиться с этой задачей даже совместно с Европейским космическим агентством (ЕКА) и Японией. На этом фоне запуск орбитальной станции «Мир» (1986 г.) и испытание системы «Буран-Энергия» (1988 г.) выглядели как успех советской космонавтики. Ни у США, ни у СССР не было технического потенциала для достижения реализуемого превосходства в космосе.

Рентабельность без прорывов

На этом фоне космические державы начали перестройку своих космических программ. Приоритетной становилась рентабельность космических проектов. Первый шаг в этом направлении был сделан НАСА. Закон о спутниковой связи (1962 г.) постановил оставить все спутники связи в компетенции Федеральной комиссии связи США, но допустить коммерческие компании к услугам, предоставляемым спутниковой группировкой. В 1965 г. США и страны Европейского сообщества запустили первый коммерческий спутник связи «Early Bird». В 1970-х годах возник рынок космических услуг, прежде всего – оцифровки данных и систем связи. В 1991 г. ведущие американские и западноевропейские компании создали международный консорциум космической связи «Global Star». Он обладает собственной спутниковой группировкой и допускает других коммерческих пользователей к приобретению предоставляемых ею услуг.

Другим направлением коммерческой деятельности в космосе стало дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ). Речь идет о наблюдении поверхности Земли авиационными и космическими средствами, оснащенными различными видами съемочной аппаратуры. Первоначально ДЗЗ вызывало сопротивление ряда стран, включая Советский Союз. Однако в 1986 г. Генеральная Ассамблея ООН выработала компромисс: космическим державам разрешалось свободное проведение ДЗЗ в обмен на беспрепятственный доступ некосмических стран к результатам зондирования по доступным ценам. С развитием Интернета возник рынок данных и карт, полученных посредством технологий ДЗЗ.

Коммерциализация спутниковой связи потребовала реконструкции космических программ. ЕКА еще в 1975 г. стало создавать поколение легких ракетоносителей «Ариан» для коммерческих запусков спутников. НАСА провело коммерциализацию запусков спутников в рамках «Национальной космической политики США» (1992 г.). В начале 1990-х годов приватизацию осуществил и «Роскосмос», создав серию совместных предприятий с партнерами из стран ЕС и США. Перспективным направлением оказалась реализация советско-американского Договора СНВ-1 (1991 г.). Именно он позволил преобразовать советские МБР SS-19 в ракетоносители «Стрела» и «Рокот».

Американская глобальная система «Navstar GPS», спутниковое телевидение и космический Интернет создали глобальное информационное пространство. Однако телекоммуникационный скачок 1990-х не был революционным. Технологический потенциал для него был заложен еще в 1950-х годах. Дальнейшее развитие телекоммуникаций также не требует технологических прорывов: достаточно совершенствовать существующие спутники и выводить их на околоземные орбиты.

«Вторая космическая гонка»

Толчком к новому космическому соперничеству стали успехи КНР – единственной космической державы, не участвующей в проекте международной космической станции (МКС). В 2003 г. Пекин вывел на орбиту автоматический грузовой космический корабль, а затем совершил первый пилотируемый космический полет. Последнее означало демонстрацию возможности Китая доставить ядерный боезаряд на межконтинентальную дальность. Достижения КНР послужили катализатором для космических программ других стран: от Индии и Бразилии до Новой Зеландии и Ирана.

Успехи КНР вызвали нервную реакцию Вашингтона. 14 января 2004 г. администрация Джорджа Буша-младшего обнародовала новую программу космических исследований: ускоренное изучение планет Солнечной системы и организация пилотируемых полетов на Луну и Марс. Вслед за США крупные космические программы выдвинули Россия, ЕКА, Китай и Япония. Эксперты заговорили о начале «второй гонки» по аналогии с советско-американским соперничеством 1960-х годов.

На протяжении нескольких лет космические державы пытались действовать в духе 1960-х годов. Между ними началось напряженное соперничество за изучение поверхности Луны, Марса, Венеры, Меркурия, газовых планет и даже Солнца. В ближнем космосе Россия возобновила прерванное в 1995 г. развертывание системы ГЛОНАСС. Другие страны также выдвинули проекты создания систем «Галилео» (ЕКА), «Бэйдоу» (Китай), «Quazi-Zenith» (Япония), IRNSS (Индия). Соперничество дополнялось военными программами: от проектов администрации Дж. Буша-младшего по созданию космического эшелона ПРО до американских и китайских испытаний противоспутникового оружия.

Но к началу 2010-х годов ситуация изменилась. Еще 1 июня 2009 г. администрация Б. Обамы создала Комиссию по изучению состояния пилотируемой космонавтики («Human Space Flight Plans Committee») во главе с экс-директором компании «Локхид Мартин» Норманном Огустином. В октябре 2009 г. комиссия Огустина пришла к следующим выводам: 1) совершение полетов дальше орбит Земли потребует расширения финансирования; 2) временной разрыв между завершением программы «Спейс-Шаттл» и началом запуска новых кораблей типа «Орион» составит минимум семь лет. На базе рекомендаций комиссии Огустина администрация Б. Обамы в 2011 г. свернула программу «Спейс-Шаттл» и заморозила программу «Созвездие».

Россия также пережила серию космических неудач. 5 декабря 2010 г. при старте ракетоносителя «Протон-М» погибли три спутника системы «ГЛОНАСС». 18 августа 2011 г. состоялся неудачный старт спутника системы ГЛОНАСС «Экспресс-АМ4». 24 августа произошла авария при запуске транспортного корабля «Прогресс М-12М». Ситуация усугубилась после гибели 9 ноября того же года автоматической марсианской станции «Фобос-грунт». В декабре 2011 г. президент России Д.А. Медведев поручил вице-премьеру Д.О. Рогозину провести ревизию работы «Роскосмоса».

На этом фоне иначе стали смотреться и успехи «космических новичков». КНР совершила пилотируемый полет и запустила зонд для изучения лунной поверхности. Индия вывела группировку спутников на полярные орбиты и также запустила лунный зонд. ЕКА создало небольшие аппараты для картографирования поверхности Луны, Марса и Венеры. Но все это – дублирование советских и американских достижений примерно 1966 или 1970 г. Ни одна из этих стран пока не вышла даже на второй этап советско-американских исследований: создание орбитальных станций и/или организация многоразовых пилотируемых космических полетов.

Трудные перспективы

В действительности «вторая космическая гонка» была, скорее, политической имитацией, чем реальной борьбой. Ведущие космические державы не сумели даже повторить свои успехи полувековой давности. США не смогли воссоздать лунный модуль «Аполлон» и повторить пилотируемый полет на Луну. Россия не построила аналог советского лунохода и аппаратов типа «Марс» и «Венера», которые картографировали обе планеты в начале 1970-х годов. Американцы так и не сумели самостоятельно построить ни одну пилотируемую орбитальную станцию. Россия не достроила разработанную еще в СССР систему ГЛОНАСС и не создала аналог станции «Мир». Достижения обеих держав ограничились «остаточным ресурсом»: Россия продолжает пилотируемые космические полеты на кораблях типа «Союз», а США занимаются изучением дальнего космоса посредством совершенствования созданных в 1970-х годах автоматических станций типа «Пионер» и «Вояджер». Россия и США остаются при этом единственными странами, обладающими полным спектром космических исследований.

За этим скрываются глубокие проблемы. Космический прорыв 1960-х годов стал возможен по двум причинам. Первая – широкое внедрение в советскую и американскую школу естественных и точных наук. Вторая – финансирование государством крупных проектов, которые не дают немедленных результатов. При всем внешнем различии СССР и США следовали до середины 1970-х годов этой модели.

Сегодня эти условия перестают действовать. Современные демократические государства все менее способны к мобилизации ресурсов. Преобладают гигантские бюрократические системы, которые неизбежно делятся на влиятельные «группы интересов». Важнейшее условие деятельности таких групп – извлечение быстрой прибыли. Немаловажную роль играет и повышенная чувствительность электората к уровню потребления. Нынешний избиратель, в отличие от избирателя 1930–1940-х годов, не готов терпеть неудобства ради абстрактных космических проектов.

Другая проблема – изменение качества образования. Ученые фиксируют, что за минувшие тридцать лет и в США, и в России, и особенно в странах ЕС упал уровень преподавания естественных наук. На смену традиционным лекционным и семинарским занятиям приходят «игровые методики» и «обучение навыкам». Результат не заставляет себя ждать. Физики с тревогой отмечают, что за последние пятьдесят лет в мире не было крупных открытий в области естественных наук.

В современном мире происходит настоящий «реванш мистицизма». На смену рациональному познанию Нового времени приходит широкое внедрение мистических или религиозно-мистических подходов. В 1960-х годах литературой массового чтения была научная фантастика. Сегодня в транспорте чаще читают творения «отцов церкви» или романы о возвращении человечества к временам Средневековья. Американские ученые полушутя-полусерьезно отмечают: через два–три поколения в массовом сознании могут воскреснуть представления о том, что Земля плоская.

Возникает двойственная проблема. Космические державы не имеют четко поставленных задач в космосе. Наука, способная к новым космическим прорывам, теряет потенциал для создания новых импульсов. Познание космоса все больше ограничивается непилотируемыми полетами в ближний космос. Сумеет ли человечество в ближайшие сто лет удержать хотя бы этот достигнутый в прошлом веке рубеж?

Постскриптум. В I веке до нашей эры античные мореходы огибали Африку, достигали Исландии, Гренландии и Индии. В III веке плаванье ограничивалось прибрежными водами. А еще через три–четыре века ладьи викингов в лучшем случае доплывали до Исландии и Британских островов. Зато иллюстрации на пергаменте изображали рыцарей, плывущих в ладьях к «островам блаженных» и землям с чудовищами…

Полная версия статьи с мультимедиа (фото, видео).

Приветствуем Вас с южного полюса Луны. Именно здесь в ближайшее время развернется строительство российской космической базы. Отсюда прямая видимость Земли, а значит хорошая связь. Ровная поверхность – это удобные условия для посадки. Вечный полярный день, как возможность получать энергию посредством солнечных батарей. И самое главное – в полярных кратерах обнаружен лед, а это вода и топливо для пилотируемых кораблей. Конечно, сейчас за моей спиной фантазия режиссера, но русская станция на Луне – реальный проект и его воплощение всего лишь вопрос времени. Космическая программа сегодня — это не просто план на бумаге, а вполне земная работа. Ее уже и увидеть можно, и, как говорят, прикоснуться к звездной технике руками.

Июль 2014 года. В Плесецке стартовала ракетоноситель «Ангара-1».

Юрий Власов, и. о. генерального директора Объединенной Ракетно-космической корпорации: «Россия решила независимость доступа в космос».

Эта «крошка» в стартовой массе — 149 тонн. И хотя помимо своего веса она может вывести на орбиту только две тонны груза, именно ей прочат будущее нашей космонавтики. Уже скоро «Ангара» заменит советский ракетоноситель «Протон» – гиганта весом в 7 раз больше. Александр Медведев придумал, как, не вкладывая деньги в новую пусковую установку и доработав только часть ракеты, сделать из нее универсальный конструктор, который можно будет подстраивать под новые задачи русской космонавтики.

Александр Медведев, первый заместитель генерального директора ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева», главный конструктор ракетоносителя «Ангара»: «Если Вам необходима ракета легкого класса, Вы используете один модуль. Среднего класса – 3 модуля, тяжелого – 5 модулей. Ни одно семейство в мире, ни существующее, ни даже планируемое, мы об этом знаем, поскольку это всё публикуется, не заточено на то, чтобы охватывать рынок в таком широком диапазоне: от самого легкого до самого тяжелого».

Зимой того же 2014 года стало ясно – полет русских космонавтов на Луну увидит еще наше поколение. «Ангара» под номером 7 уже сможет поднять с Земли 50 тонн. То есть оборудование для лунной базы и сам корабль с астронавтами. Над этой задачей сейчас работают в ракетно–космической корпорации. «Энергия» – это там, где трудился именитый конструктор Королев, тут же собирали первый искусственный спутник земли, «Восток» для полета Гагарина и до сих пор производят корабли «Союз».

Михаил Решетников, специалист РКК «Энергия»: «Перед вами бытовой отсек ТП Союз».

С названием нового пилотируемого корабля для полетов на Луну пока еще не определились, но уже ясно – через 3 года космическая машина будет готова к испытанию, а в 2021- м ее отправят бороздить просторы Вселенной.

Михаил Решетников, специалист РКК «Энергия»: «Точность посадки нового аппарата в 4 раза лучше. Она составляет 5-7 км. В связи с чем можно использовать полигоны на территории РФ».

Ракетоноситель, пилотируемый корабль… но первыми на Луну, конечно, отправят роботов.

Владимир Долгополов, главный конструктор по лунной программе «НПО имени С.А. Лавочкина»: «Вот здесь можно сказать, что у нас почти что в цехе лунная база».

В 65-м Владимир Долгополов начинал с «Луны-5» — станции, которая должна была первой попасть туда, где еще не ступала нога человека. Теперь на его роботов возложена задача не менее ответственная.

Владимир Долгополов, главный конструктор по лунной программе «НПО имени С.А. Лавочкина»: «Наши станции, как раз, предполагается, что первыми, кто подтвердят. А значит и всю концепцию возможности построения лунных баз, потом обитаемых».

Но, чем ближе к Луне, тем всё больше кажется — а ведь мы уже однажды это проходили!

Джон Кеннеди, президент США 1961-1963 гг.: «Мы собираемся полететь на Луну в этом десятилетии и решить другие задачи не потому, что это легко, а потому, что это трудно».

1961 год. Президент США Джон Кеннеди произносит знаменитую речь, которую потом назовут не иначе, как лунной. Перед Америкой будут поставлены по–настоящему космические цели – отправить первого человека на естественный спутник Земли. Спустя три года официально лунная программа стартует и в Советском Союзе.

Алексей Леонов, космонавт, дважды Герой Советского Союза: «В 64 году состоялось решение, лично подписано Хрущевым, которое предусматривало создание корабля для облета, второе — носитель, третье – облет и посадка. До 68 года».

Александр Леонов должен был стать одним из тех командиров, чей экипаж облетит и сядет на Луну. И хотя после испытания пяти кораблей у героя Советского Союза были все шансы, после смерти главного конструктора Королева никто из руководства не решился пойти на такой рискованный шаг.

Алексей Леонов, космонавт, дважды Герой Советского Союза: «Мы уже вдвоем с Юрой Гагариным в Политбюро обращались – давайте шестой корабль используем в пилотируемом варианте с облетом Луны. А здесь уже 68 год — Френк Борман облетел Луну. Политбюро постановило: ну, раз они облетели Луну, зачем нам этим заниматься».

И хотя американцы объявят себя победителями в той луной гонке, советская космонавтика добьётся почти тех же результатов, только потратит раз в двадцать меньше денег.

Владимир Долгополов, главный конструктор космических аппаратов «Луна-глоб» и «Луна-ресурс»: «Три раза мы привозили грунт в сумме около килограмма. Американцы привезли примерно 300 кг. И их грунт абсолютно совпадал с нашим, то есть ничего нового. Наши луноходы проходили: один 10 км, другой 40 км. И картинка была одна и та же. Поэтому сказали: хватит, надоело одно и то же».

Тогда зачем спустя столько лет китайское космическое агентство посадило свой лунный аппарат, а сейчас планирует отправить на спутник Земли космонавтов? У Индии и Европы тоже к Луне интерес. А американцы готовятся выпустить чудовище, способное утянут в Космос 70 тонн полезного груза.

Александр Медведев, первый заместитель гендиректора ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева», главный конструктор ракетоносителя «Ангара»: «Кстати, милая деталь, я недавно разговаривал с генеральным директором РРК «Энергия». Он с иронией так рассказывал: когда он вернулся из Америки, к Солнцеву (то есть к нему) обращаются: а у вас там нечего запустить на ней? Потому что они сами понимают, что создав такую ракету сверх, супер, для нее особых задач не будет! Ну, прилететь на Луну, базы построить».

И хотя современной науке стало известно – на Луне все же есть вода. А значит, можно строить базы для космонавтов. Но только ли желание жить и работать – вдохновляет мировые державы на очередные звездные войны за место на Луне?

Лев Зелёный, директор Института космических исследований РАН: «Таких областей не так и много. Поэтому каждая из них вызывает интерес. И начать осваивать, приземлиться на ней, ну, той стране, которая это сделает первой, будет приоритет».

Лунная база может даже заменить орбитальную космическую станцию. А еще стать стартовой площадкой для полетов в неизведанное пространство дальнего Космоса. Помните, еще в 60-х, задумчиво вглядываясь в звезды, Владимир Трошин пел: «…На Марсе будут яблони цвести».

Тогда же стране обещали – в 80-х советский человек будет первым на Красной планете. Только спустя годы теорию о том, есть ли жизнь на Марсе, по-прежнему проверяют с Земли.

Отрывок из научного-фантастического фильма «Марс-68»: «Сейчас на Марс отправляется очередная партия землян. Личинки кукурузного мотылька и невидимые черви».

И мало, кто знает — все эти годы ученые не оставляли попыток забраться в самый Дальний Космос. О том, что СССР не только мечтал, но и работал над тем, как попасть на Красную планету, есть очевидное доказательство. Это, конечно, макет. Сам «Марсоход» пытались доставить на планету, но, увы, неудачно. А создан он в начале 80-х.

В Институте космических исследований совместно с европейскими учеными уже работают над программой «Экзомарс». К запуску готовят большой аппарат. О полете человека на Красную планету, конечно, думают, но только это еще сложнее, чем попасть на Луну.

Лев Зелёный, директор Института космических исследований РАН: «До Луны лететь всего 3 дня и можно как-то подстраховаться от опасного влияния Солнца, солнечных вспышек. До Марса лететь 11 месяцев».

Получается, у российской космонавтики есть по крайне мере два пути: строить базу на Луне или сразу отправиться к Марсу. Остается только определиться, задачи-то государственной важности.

Лев Зелёный, директор Института космических исследований РАН: «Я думаю, что как только мы примем решение, отсчитайте 15 лет, тогда мы полетим на Марс».

И хотя сейчас сложно представить приземление нашего астронавта на далекой Красной планете. Но ведь каких-то пару десятков лет назад мы и подумать не могли, что телефон может быть мобильным, автомобилем способен управлять автомат, а интернет было словом непонятным и почти ругательным. Так что, может, наши конструкторы, ученые, инженеры не зря мечтают, и на Марсе уже скоро точно яблони зацветут.

Шесть космических проблем освоения космоса

Человечество ведет свое начало из Африки. Но мы не остались там, не все из нас — тысячи лет наши предки расселялись по континенту, а после покинули его. И когда они пришли к морю, то построили лодки и поплыли через огромные расстояния к островам, о существовании которых знать не могли. Почему? Возможно, по той же причине мы смотрим на Луну и на звезды и задаемся вопросом: а что там? Можем ли мы туда попасть? Ведь таковы мы, люди.

Космос, конечно, бесконечно более враждебный для людей, чем поверхность моря; покинуть земную гравитацию сложнее и дороже, чем оттолкнуться от берега. Те первые лодки были передовыми технологиями своего времени. Мореплаватели тщательно планировали свои дорогие, опасные путешествия, и многие из них погибли, пытаясь выяснить, что там за горизонтом. Почему мы тогда продолжаем?

Можно было бы поговорить о бесчисленных технологиях, от небольших продуктов для удобства до открытий, которые позволили предотвратить массу смертельных случаев или спасти кучу жизней больных и раненых.

Можно было бы поговорить о том, что не стоит нам всем отсиживаться на одной планетке, ожидая хорошего удара метеорита, чтобы присоединиться к нелетающим динозаврам. И вы заметили, как меняется погода?

Можно было бы поговорить о том, что всем нам легко и приятно работать над проектом, который не включает убийство себе подобных, который помогает нам понять нашу родную планету, искать способы жить и, что особенно важно, выживать на ней.

Можно было бы поговорить о том, что убраться из Солнечной системы подальше — весьма неплохой план, если человечеству повезет выжить в следующие 5,5 миллиарда лет и Солнце расширится достаточно, чтобы поджарить Землю.

Можно было бы поговорить обо всем этом: о причинах, по которым мы должны найти способ поселиться подальше от этой планеты, построить космические станции и лунные базы, города на Марсе и поселения на спутниках Юпитера. Все эти причины приведут нас к тому, что мы посмотрим на звезды за пределами нашего Солнца и скажем: можем ли мы добраться туда? Будем ли?

Это огромный, сложный, почти невозможный проект. Но когда это останавливало людей? Мы родились на Земле. Останемся ли мы здесь? Нет, конечно.

Проблема: взлет. Преодолеть гравитацию

Отрыв от Земли похож на развод: хочется побыстрее и чтобы багажа поменьше. Но мощные силы выступают против — особенно гравитация. Если объект на поверхности Земли хочет свободно летать, ему нужно оторваться со скоростью, превышающей 35 000 км/ч.

Это выливается в серьезный «упс» в денежном эквиваленте. Чтобы просто запустить марсоход «Кьюриосити», понадобилось 200 миллионов долларов, одна десятая бюджета миссии, и любой экипаж миссии будет отягощен оборудованием, необходимым для поддержания жизни. Композитные материалы вроде сплавов экзотических металлов могут снизить вес; добавьте к ним более эффективное и мощное топливо и получите нужное ускорение.

Но лучшим способом сэкономить денег будет возможность повторного использования ракеты. «Чем выше число рейсов, тем выше будет экономическая отдача, — говорит Лес Джонсон, технический ассистент Advanced Concepts Office NASA. — Это путь к резкому снижению стоимости». SpaceX пытается сделать свою ракету Falcon 9, к примеру, многоразовой. Чем чаще вы летаете в космос, тем дешевле это выходит.

Проблема: тяга. Мы слишком медленные

Лететь через космос просто. В конце концов, это вакуум; ничто не будет вас тормозить. Но как разогнаться? Вот это-то сложно. Чем больше масса объекта, тем большую силу нужно приложить для его движения — а ракеты весьма массивны. Химическое топливо хорошо подходит для первого толчка, но драгоценный керосин сгорит в считанные минуты. После этого путь к спутникам Юпитера займет пять-семь лет. Но это долго. Нам нужна революция в способах космического движения.

Проблема: космический мусор. Там, наверху — минное поле

Поздравляем! Вы успешно запустили ракету на орбиту. Но прежде чем вы прорветесь во внешний космос, к вам с тыла зайдет парочка старых спутников, изображающих кометы, и попытается протаранить топливный бак. И нет больше ракеты.

Это проблема космического мусора, и она весьма актуальна. Американская сеть космического наблюдения смотрит за 17 000 объектов — каждый размером с футбольный мяч — которые носятся вокруг Земли на скорости свыше 35 000 км/ч; если считать с кусками до 10 сантиметров в диаметре, обломков будет свыше 500 000. Крышки от фотоаппаратов, пятна краски — все это может создать пробоину в критической системе.

Мощные щиты — слои металла и кевлара — могут защитить от крошечных кусочков, но ничто не спасет вас от целого спутника. 4000 таких вращается вокруг Земли, большая часть из них уже отработали свое. Центр управления полетами выбирает наименее опасные маршруты, но отслеживание не идеально.

Снять спутники с орбиты нереально — потребуется целая миссия, чтобы захватить хотя бы один. Так что отныне все спутники должны самостоятельно сходить с орбиты. Они будут отрабатывать лишнее топливо, потом используют ускорители или солнечные паруса, чтобы сойти с орбиты и сгореть в атмосфере. Включайте программу отработки в 90% новых пусков либо получите синдром Кесслера: одно столкновение приведет ко множеству других, которые постепенно вовлекут весь орбитальный мусор, и тогда никто не сможет летать вообще. Возможно, пройдет век, прежде чем угроза станет неотвратимой, или намного меньше, если развернется война в космосе. Если кто-то начнет сбивать вражеские спутники, «это будет катастрофа», считает Хольгер Крэг, глава отдела космического мусора в Европейском космическом агентстве. Мир во всем мире необходим для светлого будущего космических путешествий.

Проблема: навигация. В космосе нет GPS

Deep Space Network, коллекция антенн в Калифорнии, Австралии и Испании — это единственный инструмент навигации в космосе. Начиная студенческими зондами и заканчивая «Новыми горизонтами», летящим через пояс Койпера, все полагается на работу этой сети. Сверхточные атомные часы определяют, сколько необходимо сигналу, чтобы добраться от сети до космического аппарата и обратно, и навигаторы используют это для определения положения аппарата.

Но по мере роста числа миссий, сеть становится перегруженной. Коммутатор часто забит. NASA спешно работает, чтобы облегчить нагрузку. Атомные часы на самих аппаратах сократят время передачи вдвое, позволив определять расстояния с помощью односторонней связи. Лазеры с повышенной пропускной способностью смогут обрабатывать большие пакеты данных, вроде фотографий или видео.

Но чем дальше ракеты уходят от Земли, тем менее надежными оказываются эти методы. Конечно, радиоволны движутся со скоростью света, но передачи в глубокий космос по-прежнему занимают часы. И звезды могут рассказать вам, куда идти, но они слишком далеки, чтобы сказать вам, где вы находитесь. Для будущих миссий эксперт по навигации в глубоком космосе Джозеф Гвинн хочет спроектировать автономную систему, которая будет собирать изображения целевых и ближайших объектов и использовать их относительное местоположение для триангуляции координат космического аппарата — без необходимости в наземном контроле. «Это будет как GPS на Земле, — говорит Гвинн. — Вы помещаете GPS-приемник в свой автомобиль, и проблема решена». Он называет это системой позиционирования глубокого космоса — DPS, если коротко.

Проблема: космос большой. Варп-двигателей пока не существует

Самый быстрый объект, который люди когда-либо строили, это зонд Helios 2. Сейчас он мертв, но если бы звук мог распространяться в космосе, вы услышали бы, как он свистит, проносясь мимо Солнца на скорости свыше 252 000 км/ч. Это в 100 раз быстрее пули, но даже двигаясь на такой скорости, вам потребовалось бы 19 000 лет, чтобы достичь ближайшего соседа Земли по звездам. Никто пока даже и не думает отправляться так далеко, потому что единственное, что можно встретить за такое время, — смерть от старости.

Чтобы победить время, потребуется много энергии. Возможно, придется разрабатывать Юпитер в поисках гелия-3 для поддержки ядерного синтеза — при условии, что вы построили нормальные термоядерные двигатели. Аннигиляция вещества и антивещества даст больший выхлоп, но контролировать этот процесс весьма сложно. «Вряд ли вы стали бы делать это на Земле, — говорит Лес Джонсон, работающий над сумасшедшими космическими идеями. — В космосе — да, так что если что-то пойдет не так, вы не уничтожите континент». Как насчет солнечной энергии? Все, что нужно, это парус размером с небольшое государство.

Гораздо более элегантно было бы взломать исходный код Вселенной — с помощью физики. Теоретический двигатель Алькубьерре мог бы сжимать пространство перед кораблем и расширять позади, чтобы материал между — там, где ваш корабль — эффективно двигался быстрее света.

Впрочем, легко сказать, но трудно сделать. Человечеству потребуется несколько эйнштейнов, работающих в масштабах Большого адронного коллайдера, чтобы увязать все теоретические выкладки. Вполне возможно, что однажды мы сделаем открытие, которое все изменит. Но никто не будет делать ставку на случайность. Потому что моменты открытия требуют финансирования. Но лишних денег у физиков сферы элементарных частиц и у NASA нет.

Проблема: Земля только одна. Не смело вперед, а смело остаемся

Пару десятилетий назад фантаст Ким Стэнли Робинсон набросал будущую утопию на Марсе, построенную учеными перенаселенной и задыхающейся Земли. Его трилогия о Марсе показала убедительный повод колонизации Солнечной системы. Но на самом деле зачем, если не ради науки, нам двигаться в космос?

Жажда исследований таится у нас в душе — о таком манифесте многие из нас слышали и не раз. Но ученые давно выросли из шинели мореплавателей. «Терминология первооткрывателей была популярна 20-30 лет назад, — говорит Хайди Хаммел, которая занимается расстановкой приоритетов исследований в NASA. С тех пор, как зонд «Новые горизонты» пролетел мимо Плутона в прошлом июле, «мы исследовали каждый образец среды в Солнечной системе хотя бы раз», говорит она. Люди, конечно, могут копаться в песочнице и изучать геологию далеких миров, но поскольку этим занимаются роботы, нет нужды.

А как же жажда исследований? Истории видней. Западная экспансия была тяжелым отъемом земель, и великих исследователей тогда вели по большей части ресурсы или сокровища. Тяга к странствиям у человека проявляется сильнее всего лишь на политическом или экономическом фоне. Конечно, надвигающееся уничтожение Земли может обеспечить некоторые стимулы. Ресурсы планеты истощаются — и разработка астероидов уже не кажется бессмысленной. Изменяется климат — и космос уже кажется чуточку милее.

Конечно, в такой перспективе нет ничего хорошего. «Появляется нравственная угроза, — говорит Робинсон. — Люди думают, что если мы испоганили Землю, мы всегда можем отправиться к Марсу или к звездам. Это губительно». Насколько нам известно, Земля остается единственным пригодным для жизни местом во Вселенной. Если мы покинем эту планету, сделать это придется не по прихоти, а по необходимости.

Перспективы развития российской космонавтики

Отечественных космонавтов стоит готовить не для работы на МКС, а для экспедиций на Луну и Марс. Так считает заместитель начальника Центра подготовки космонавтики (ЦПК) по научной работе Борис Крючков. По его словам, существующая сегодня в России система отбора и подготовки космонавтов не в состоянии обеспечить должного уровня развития пилотируемой космонавтики. Главными задачами развития российской пилотируемой космонавтики до 2020 года являются эксперименты и исследования, проводимые на отечественном сегменте МКС, а также разработка новой системы транспортно-технического обеспечения на основе космического пилотируемого корабля нового поколения.

В то же время наша страна должна эффективно осваивать околоземное пространство и заниматься реализацией программы по освоению естественного спутника Земли и отрабатывать основные технологии для подготовки пилотируемого полета к Марсу и другим планетам нашей Солнечной системы. Очевидно, что развитие российской пилотируемой космонавтики в данном направлении не может являться полноценным без изменения существующей в РФ системы подготовки и отбора космонавтов, так как она предъявляет новые требования к задачам, используемым техническим средствам и условиям проведения подготовки и отбора.
Развитие пилотируемой космонавтики должно вестись именно в ключе стоящих перед нами перспективных задач. Одним из основных элементов развития и модернизации ЦПК должно стать создание современного научно-технического комплекса подготовки космонавтов, а также создание необходимой инфраструктуры, организация и проведение опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ для развития пилотируемых полетов. Также очень большое значение будет иметь и подготовка квалифицированного персонала самого ЦПК, полагает Борис Крючков.

Перспективы развития российской космонавтики стали предметом встречи российского вице-премьера Дмитрия Рогозина, курирующего вопросы развития ОПК, и руководства Роскосмоса, состоявшейся 23 сентября 2014 года. После того, как в нашей стране решили возобновить программу, направленную на освоение Луны, российские власти определились с началом ее активной фазы. По словам Олега Остапенко, занимающего пост главы Роскосмоса, полномасштабное освоение Луны Россией начнется в конце 20-х начале 30-х годов. В целом же на изучение космоса правительство готово предоставить 321 миллиард рублей до 2025 года, сообщил вице-премьер Дмитрий Рогозин.
В оформленном виде, по словам Остапенко, новый проект российской Федеральной космической программы на 2016-2025 годы будет в ближайшее время согласован с правительством. По его словам, программа практически полностью закончила процесс согласования. Об этом он рассказал журналистам на совещании в Центре подготовки космонавтов. Новая российская программа предусматривает, в частности, разработку ракеты-носителя сверхтяжелого класса, активное освоение естественного спутника Земли, создание робота-космонавта, который будет оказывать помощь экипажу МКС во время совершения выходов в открытый космос.

По информации РИА «Новости», часть из названной суммы будет направлена на разработку новых модулей для МКС, а также на развитие нового российского автоматического космического аппарата под названием «ОКА-Т». «ОКА-Т» — это автономный технологический модуль, планируемая многоцелевая космическая лаборатория, которая войдет в состав российского сегмента МКС. При этом модуль сможет работать в космосе отдельно от станции. Время от времени он будет осуществлять стыковку с МКС, экипаж которой возьмет на себя функции по заправке, обслуживанию находящейся на борту научной аппаратуры и другим операциям.

По словам заместителя председателя правительства, аппарат «ОКА-Т» предназначен для решения научных задач в условиях голубого вакуума. На данный момент времени все космические эксперименты на борту МКС осуществляются в соответствии с долгосрочной российской программой научно-прикладных исследований. Среди данных экспериментов — исследования химических и физических процессов, а также материалов в условиях их нахождения в космосе. Также, как отметил Рогозин, реализуются и запланированы исследования нашей планеты из космоса, биотехнологии, космическая биология, технологии освоения космоса. Много всего запланировано и реализуется, отметил Рогозин, подчеркнув, что сегодня государство выделяет на космические исследования значительные средства.
Также на совещании по развитию российской космонавтики Рогозин поставил вопрос о целесообразности развития пилотируемой космонавтики в аспекте Международной космической станции. Российский вице-премьер обратил внимание на текущую геополитическую ситуацию, отметив, что РФ должна быть максимально прагматичной в текущих реалиях. Ранее Дмитрий Рогозин уже говорил о том, что после 2020 года Россия может сосредоточить свои усилия на более перспективных космических проектах, чем МКС, обратив свое внимание на создание сугубо национальных проектов.
Возможное прекращение международного сотрудничества в рамках проекта МКС может произойти между 2020 и 2028 годами. Отечественная космическая промышленность готовится к такому развитию ситуации. РКК «Энергия» ранее уже выступала с предложением по разработке самостоятельного российского проекта орбитальной базы, расположенной на низкой околоземной орбите с применением трех российских модулей из состава МКС — двух научно-энергетических и одного узлового. Такая база может понадобиться в рамках создания на орбите космического порта. Без наличия такого порта трудно думать об освоении Солнечной системы и имеющихся в ней ресурсов. В перспективе на такой базе может быть налажен процесс сборки и обслуживания различных межпланетных космических комплексов. Кто-то скажет, что это дела далекого будущего, но специалисты РКК «Энергия» просто обязаны смотреть на десятилетия вперед, для того чтобы точнее определять вектор развития российской космонавтики.

В этом плане важное значение приобретает корабль-модуль «ОКА-Т», который должен появиться в составе инфраструктуры МКС в недалеком будущем. Этот свободно летающий на некотором удалении от станции технологический корабль планируется отправить в космос в 2018 году. «ОКА-Т» станет прообразом первого промышленного цеха, размещенного на орбите Земли. На борту корабля планируется осуществлять разнообразные научные исследования и получать новые материалы (в том числе и лекарственные средства), обладающие такими свойствами, добиться которых на Земле невозможно. На самой МКС наладить такое производство не представляется возможным по причине постоянных вибраций и наличия микрогравитации. В то же время на свободно летающем беспилотном корабле-модуле «ОКА-Т» условия для этого будут идеальными. Раз в 6 месяцев такой корабль будет осуществлять стыковку с МКС для проведения технического обслуживания и погрузки/выгрузки сырья и готовой продукции.
Источники информации:

Космос

Космонавтика как наука, а затем и как практическая отрасль, сформировалась в середине XX века. Но этому предшествовала увлекательная история рождения и развития идеи полета в космос, начало которой положила фантазия, и только затем появились первые теоретические работы и эксперименты. Так, первоначально в мечтах человека полет в космические просторы осуществлялся с помощью сказочных средств или сил природы (смерчей, ураганов). Ближе к XX веку для этих целей в описаниях фантастов уже присутствовали технические средства — воздушные шары, сверхмощные пушки и, наконец, ракетные двигатели и собственно ракеты.

Не одно поколение молодых романтиков выросло на произведениях Ж. Верна, Г. Уэллса, А. Толстого, А. Казанцева, основой которых было описание космических путешествий.

Все изложенное фантастами будоражило умы ученых. Так, К.Э. Циолковский говорил: «Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчет». Публикация в начале XX века теоретических работ пионеров космонавтики К.Э. Циолковского, Ф.А. Цандера, Ю.В. Кондратюка, Р.Х. Годдарда, Г. Гансвиндта, Р. Эно-Пельтри, Г. Оберта, В. Гомана в какой-то мере ограничивала полет фантазии, но в то же время вызвала к жизни новые направления в науке — появились попытки определить,что может дать космонавтика обществу и как она на него влияет.

Циолковский и конструктор первой советской жидкостной ракеты ГИРД-09 М.К. Тихонравов

Надо сказать,что идея соединить космическое и земное направления человеческой деятельности принадлежит основателю теоретической космонавтики К.Э. Циолковскому. Когда ученый говорил: «Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели», он не выдвигал альтернативы — либо Земля, либо космос. Циолковский никогда не считал выход в космос следствием какой-то безысходности жизни на Земле. Напротив, он говорил о рациональном преобразовании природы нашей планеты силой разума. Люди, утверждал ученый, «изменят поверхность Земли, ее океаны, атмосферу, растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах Солнечной системы, как на самой Земле, которая еще неопределенно долгое время будет оставаться жилищем человечества».

В СССР начало практических работ по космическим программам связано с именами С.П. Королева и М.К. Тихонравова. В начале 1945 г. М.К. Тихонравов организовал группу специалистов РНИИ по разработке проекта пилотируемого высотного ракетного аппарата (кабины с двумя космонавтами) для исследова-ния верхних слоев атмосферы. В группу вошли Н.Г. Чернышев, П.И. Иванов, В.Н. Галковский, Г.М. Москаленко и др. Проект было решено создавать на базе одноступенчатой жидкостной ракеты, рассчитанной для вертикального полета на высоту до 200 км.

Группа организаторов ГИРД во главе с С.П. Королевым и Ф.А. Цандером, автором конструкций ряда опытных двигателей для ракет

Этот проект (он получил название ВР-190) предусматривал решение следующих задач:

  • исследование условий невесомости в кратковременном свободном полете человека в герметичной кабине;
  • изучение движения центра масс кабины и ее движения около центра масс после отделения от ракеты-носителя;
  • получение данных о верхних слоях атмосферы; проверка работоспособности систем (разделения, спуска, стабилизации, приземления и др.),входящих в конструкцию высотной кабины.

В проекте ВР-190 впервые были предложены следующие решения, нашедшие применение в современных КА:

  • парашютная система спуска, тормозной ракетный двигатель мягкой посадки, система разделения с применением пироболтов;
  • электроконтактная штанга для упредительного зажигания двигателя мягкой посадки, бескатапультная герметичная кабина с системой обеспечения жизнедеятельности;
  • система стабилизации кабины за пределами плотных слоев атмосферы с применением сопел малой тяги.

В целом проект ВР-190 представлял собой комплекс новых технических решений и концепций, подтвержденных теперь ходом развития отечественной и зарубежной ракетно-космической техники. В 1946 г. материалы проекта ВР-190 были доложены М.К. Ти-хонравовым И.В. Сталину. С 1947 г. Тихонравов со своей группой работает над идеей ракетного пакета и в конце 1940-х — начале 1950-х гг. показывает возможность получения первой космической скорости и запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ) при помощи разрабатывавшейся в то время в стране ракетной базы. В 1950-1953 гг. усилия сотрудников группы М.К. Тихонравова были направлены на изучение проблем создания составных ракет-носителей и искусственных спутников.

В докладе Правительству в 1954 г. о возможности разработки ИСЗ С.П. Королев писал: «По вашему указанию представляю докладную записку тов. Тихонравова М.К. «Об искусственном спутнике Земли…». В отчете о научной деятельности за 1954 г. С.П. Королев отмечал: «Мы полагали бы возможным провести эскизную разработку проекта самого ИСЗ с учетом ведущихся работ (особенно заслуживают внимания работы М.К. Тихонравова…)».

Развернулись работы по подготовке запуска первого ИСЗ ПС-1. Был создан первый Совет главных конструкторов во главе с С.П. Ко-ролевым, который в дальнейшем и осуществлял руководство кос-мической программой СССР, ставшего мировым лидером в освое-нии космоса. Созданное под руководством С.П. Королева ОКБ-1 -ЦКБЭМ — НПО «Энергия» стало с начала 1950-х гг. центром косми-ческой науки и промышленности в СССР.

Космонавтика уникальна тем, что многое предсказанное сначала фантастами, а затем учеными свершилось воистину с космической скоростью. Всего сорок с небольшим лет прошло со дня запуска пер-вого искусственного спутника Земли, 4 октября 1957 г., а история космонавтики уже содержит серии замечательных достижений, полученных первоначально СССР и США, а затем и другими кос-мическими державами.

Уже многие тысячи спутников летают на орбитах вокруг Земли, аппараты достигли поверхности Луны, Венеры, Марса; научная аппаратура посылалась к Юпитеру, Меркурию, Сатурну для получения знаний об этих удаленных планетах Солнечной системы.

Триумфом космонавтики стал запуск 12 апреля 1961 г. первого человека в космос — Ю.А. Гагарина. Затем — групповой полет, выход человека в космос, создание орбитальных станций «Салют», «Мир»… СССР на долгое время стал ведущей страной в мире по пи-лотируемым программам.

Показательной является тенденция перехода от запуска одиночных КА для решения в первую очередь военных задач к созданию крупномасштабных космических систем в интересах решения широкого спектра задач (в том числе социально-экономических и научных) и к интеграции космических отраслей различных стран.

Чего же достигла космическая наука в XX веке? Для сообщения ракетам-носителям космических скоростей разработаны мощные жидкостные ракетные двигатели. В этой области особенно велика заслуга В.П. Глушко. Создание таких двигателей стало возможным благодаря реализации новых научных идей и схем, практически исключающих потери на привод турбонасосных агрегатов. Разработка ракет-носителей и жидкостных ракетных двигателей способствовала развитию термо-, гидро- и газодинамики, теории теплопередачи и прочности, металлургии высокопрочных и жаростойких материалов, химии топлив, измерительной техники, вакуумной и плазменной технологии. Дальнейшее развитие получили твердотопливные и другие типы ракетных двигателей.

Задачи, которые возникали при подготовке и реализации космических полетов, послужили толчком для интенсивного развития и таких общенаучных дисциплин, как небесная и теоретическая механика. Широкое использование новых математических методов и создание совершенных вычислительных машин позволило решать самые сложные задачи проектирования орбит космических аппаратов и управления ими в процессе полета, и в результате возникла новая научная дисциплина — динамика космического полета.

Конструкторские бюро, возглавлявшиеся Н.А. Пилюгиным и В.И. Кузнецовым, создали уникальные системы управления ракетно-космической техникой,обладающие высокой надежностью.

В это же время В.П. Глушко, A.M. Исаев создали передовую в мире школу практического ракетного двигателестроения. А теоретические основы этой школы были заложены еще в 1930-е гг.,на заре отечественного ракетостроения. И сейчас передовые позиции России в этой области сохраняются.

Генеральный конструктор В.Н. Челомей

Благодаря напряженному творческому труду конструкторских бюро под руководством В.М. Мясищева, В.Н. Челомея, Д.А. Полухина были выполнены работы по созданию крупногабаритных особо прочных оболочек. Это стало основой создания мощных межконтинентальных ракет УР-200, УР-500, УР-700,а затем и пилотируемых станций «Салют», «Алмаз», «Мир», моду лей двадцатитонно-го класса «Квант», «Кристалл», «Природа», «Спектр», современных модулей для Международной космической станции (МКС) «Заря» и «Звезда», ракет-носителей семейства «Протон». Творческое со-трудничество конструкторов этих конструкторских бюро и машиностроительного завода им. М.В. Хруничева позволило к началу XXI века создать семейство носителей «Ангара», комплекс малых космических аппаратов и изготовить модули МКС. Объединение КБ и завода и реструктуризация этих подразделений дали возможность создать крупнейшую в России корпорацию — Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева.

Большая работа по созданию ракет-носителей на базе баллистических ракет была выполнена в КБ «Южное», возглавлявшимся М.К. Янгелем. Надежность этих ракет-носителей легкого класса не знает аналогов в мировой космонавтике. В этом же КБ под руководством В.Ф. Уткина была создана ракета-носитель среднего класса «Зенит» — представитель второго поколения ракет-носителей.

За четыре десятилетия существенно возросли возможности сис-тем управления ракет-носителей и космических аппаратов. Если в 1957-1958 гг. при выведении искусственных спутников на орбиту вокруг Земли доспускалась ошибка в несколько десятков километров, то к середине 1960-х гг. точность систем управления была уже столь высока, что позволила космическому аппарату, запущенному на Луну, совершить посадку на ее поверхности с отклонением от намеченной точки всего на 5 км. Системы управления конструкции Н.А. Пилюгина были одними из лучших в мире.

Большие достижения космонавтики в области космической связи, телевещания, ретрансляции и навигации, переход к высокоскоростным линиям позволили уже в 1965 г. передать на Землю фотографии планеты Марс с расстояния, превышающего 200 млн км, а в 1980 г. изображение Сатурна было передано на Землю с расстояния около 1,5 млрд км. Научно-производственное объединение прикладной механики, многие годы возглавлявшееся М.Ф. Решетневым, первоначально было создано как филиал ОКБ С.П. Королева; это НПО — один из мировых лидеров по разработке космических аппаратов такого назначения.

Создаются спутниковые системы связи, охватывающие практически все страны мира и обеспечивающие двустороннюю оперативную связь с любыми абонентами. Этот вид связи оказался самым надежным и становится все более выгодным. Системы ретрансляции позволяют осуществлять управление космическими группировками с одного пункта на Земле. Созданы и эксплуатируются спутниковые навигационные системы. Без этих систем уже не мыслится сегодня использование современных транспортных средств — торговых судов, самолетов гражданской авиации, военной техники и др.

Произошли качественные изменения и в области пилотируемых полетов. Способность успешно работать вне космического корабля впервые была доказана советскими космонавтами в 1960-1970-х гг., а в 1980-1990-х гг. была продемонстрирована способность человека жить и работать в условиях невесомости в течение года. Во время полетов было проведено также большое число экспериментов — технических, геофизических и астрономических.

С.П. Королев с первым отрядом космонавтов

Важнейшими являются исследования в области космической медицины и систем жизнеобеспечения. Необходимо глубоко изучить человека и средства жизнеобеспечения тем чтобы определить, что можно поручить человеку в космосе, особенно при продолжительном космическом полете.

А.И. Киселев с космонавтами перед отлетом на космодром «Байконур»

Одним из первых космических экспериментов было фотографирование Земли, показавшее, как много могут дать наблюдения из космоса для открытия и разумного использования природных ресурсов. Задачи по разработке комплексов фото- и оптикоэлектронного зондирования земли, картографирования, исследования природных ресурсов, экологического мониторинга, а также по созданию ракет-носителей среднего класса на базе ракет Р-7А выполняет бывший филиал № 3 ОКБ, преобразованный сначала в ЦСКБ, а сегодня в ГРНПЦ «ЦСКБ — Прогресс» во главе с Д.И. Козловым.

В 1967 г. в ходе автоматической стыковки двух беспилотных искусственных спутников Земли «Космос-186» и «Космос-188» была решена крупнейшая научно-техническая проблема встречи и стыковки КА в космосе, позволившая в сравнительно короткие сроки создать первую орбитальную станцию (СССР) и выбрать наиболее рациональную схему полета космических кораблей к Луне с высадкой землян на ее поверхность (США). В 1981 г. был совершен первый полет многоразовой транспортной космической системы «Спейс Шаттл» (США), а в 1991 г. стартовала отечественная система «Энергия» — «Буран».

В целом решение разнообразных задач исследования космоса — от запусков искусственных спутников Земли до запусков межпланетных космических аппаратов и пилотируемых кораблей и станций — дало много бесценной научной информации о Вселенной и планетах Солнечной системы и значительно способствовало техническому прогрессу человечества. Спутники Земли совместно с зонди-рующими ракетами позволили получить детальные данные об околоземном космическом пространстве. Так, при помощи первых искусственных спутников были обнаружены радиационные пояса, в ходе их исследования было глубже изучено взаимодействие Земли с заряженными частицами, испускаемыми Солнцем. Межпланетные космические полеты помогли нам глубже понять природу многих планетарных явлений — солнечного ветра, солнечных бурь, метеоритных дождей и др.

Космические аппараты, запущенные к Луне, передали снимки ее поверхности, сфотографировал и в том числе и ее невидимую с Земли сторону с разрешающей способностью, значительно превосходящей возможности земных средств. Были взяты пробы лунного грун-та, а также доставлены на лунную поверхность автоматические самоходные аппараты «Луноход-1» и «Луноход-2».

Автоматические космические аппараты дали возможность получить дополнительную информацию о форме и гравитационном поле Земли, уточнить тонкие детали формы Земли и ее магнитного поля. Искусственные спутники помогли получить более точные данные о массе, форме и орбите Луны. Массы Венеры и Марса также были уточнены с помощью наблюдений траекторий полетов космических аппаратов.

Большой вклад в развитие передовой техники внесли проектирование, изготовление и эксплуатация очень сложных космических систем. Автоматические космические аппараты, посылаемые к планетам, являются, по сути дела, роботами, управляемыми с Земли посредством радиокоманд. Необходимость разработки надежных систем для решения задач такого рода привела к более совершенному пониманию проблемы анализа и синтеза различных сложных технических систем. Такие системы находят применение как в космических исследованиях, так и во многих других областях человеческой деятельности. Требования космонавтики обусловили необходимость конструирования комплексных автоматических устройств при жестких ограничениях, вызванных грузоподъемностью ракет-носителей и условиями космического пространства, что явилось дополнительным стимулом для быстрого совершенствования автома-тики и микроэлектроники.

В выполнение этих программ большой вклад внесли КБ, руководимые Г.Н. Бабакиным, Г.Я. Гуськовым, В.М. Ковтуненко, Д.И. Козловым, Н.Н. Шереметьевским и др. Космонавтика вызвала к жизни новое направление в технике и строительстве — космодромостроение. Родоначальниками этого направления у нас в стране стали коллективы под руководством круп-ных ученых В.П. Бармина и В.Н. Соловьева. В настоящее время в мире функционирует более десятка космодромов с уникальными наземными автоматизированными комплексами, испытательными станциями и другими сложными средствами подготовки космических аппаратов и ракетносителей к пуску. Россия интенсивно осуществляет запуски с известных всему миру космодромов Байконур и Плесецк, а также проводит экспериментальные пуски с создаваемого на востоке страны космодрома Свободный.

Современные потребности в связи и дистанционном управлении на больших расстояниях привели к развитию высококачественных систем управления и контроля, которые способствовали развитию технических методов слежения за космическими аппаратами и измерения параметров их движения на межпланетных расстояниях, открыв новые области применения спутников. В современной космонавтике это одно из приоритетных направлений. Наземный авто-матизированный комплекс управления, разработанный М.С. Рязанским и Л.И. Гусевым, и сегодня обеспечивает функционирование орбитальной группировки России.

Развитие работ в области космической техники привело к созданию систем космического метеообеспечения, которые с требуемой периодичностью получают снимки облачного покрова Земли и ведут наблюдения в различных диапазонах спектра. Данные метеоспутников являются основой для составления оперативных прогнозов погоды, в первую очередь по большим регионам. В настоящее время практически все страны мира используют космические метеоданные.

Результаты, получаемые в области спутниковой геодезии, особен-но важны для решения военных задач, картирования природных ресурсов, повышения точности траекторных измерений, а также для изучения Земли. С использованием космических средств появляется уникальная возможность решения задач экологического мониторинга Земли и глобального контроля природных ресурсов. Результаты космических съемок оказались эффективным средством наблюдения за развитием посевов сельскохозяйственных культур, выявления заболеваний растительности, измерения некоторых почвенных факторов, состояния водной среды и т.д. Совокупность различных методов космической съемки обеспечивает практически достоверную, полную и детальную информацию о природных ресурсах и состоянии окружающей среды.

Помимо уже определившихся направлений, очевидно, будут развиваться и новые направления использования космической техники, например организация технологических производств, невозможных в земных условиях. Так, невесомость можно использовать для получения кристаллов полупроводниковых соединений. Такие кристаллы найдут применение в электронной промышленности для создания нового класса полупроводниковых приборов. В условиях не-весомости свободно парящий жидкий металл и другие материалы легко деформировать слабыми магнитными полями. Это открывает путь для получения слитков любой наперед заданной формы без их кристаллизации в изложницах, как это делается на Земле. Особенность таких слитков — почти полное отсутствие внутренних напряжений и высокая чистота.

Использование космических средств играет определяющую роль в создании единого информационного пространства России, обеспечении глобальности телекоммуникаций, особенно в период массового внедрения в стране сети Internet. Будущее в развитии Internet — это широкое использование высокоскоростных широкополосных космических каналов связи, ибо в XXI веке обладание и обмен информацией станет не менее важным, чем владение ядерным оружием.

Наша пилотируемая космонавтика нацелена на дальнейшее развитие науки, рациональное использование природных ресурсов Земли, решение задач экологического мониторинга суши и океана. Для этого необходимо создание пилотируемых средств как для полетов на околоземных орбитах, так и для осуществления вековой мечты человечества — полетов к другим планетам.

Возможность осуществления таких замыслов неразрывно связана с решением задач по созданию новых двигателей для полетов в космическом пространстве не требующих значительных запасов топлива, например ионных, фотонных, а также использующих природные силы — силу гравитации,торсионные поля и др.

Создание новых уникальных образцов ракетно-космической техники, а также методов космических исследований, проведение космических экспериментов на автоматических и пилотируемых кораблях и станциях в околоземном космосе, а также на орбитах планет Солнечной системы — благодатная почва объединения усилий ученых и конструкторов разных стран.

В начале XXI века в космическом полете находятся десятки тысяч объектов искусственного происхождения. В их число входят космические аппараты и фрагменты (последние ступени ракет-носителей, обтекатели, переходники и отделяющиеся детали).

Поэтому наряду с остро стоящей проблемой борьбы с загрязнени-ем нашей планеты встанет вопрос борьбы с засорением околоземного космического пространства. Уже в настоящее время одной из проблем является распределение частотного ресурса геостационарной орбиты вследствие ее насыщения К А различного назначения.

Успешным запуском в 1962 г. «Космоса-4» началось использование космоса в интересах обороны нашей страны. Эта задача решалась сначала НИИ-4 МО, а затем из его состава был выделен ЦНИИ-50 МО. Здесь обосновывалось создание космических систем военного и двойного назначения, в развитие которых определяющий вклад внесли известные военные ученые Т.И. Левин, Г.П. Мельников, И.В. Мещеряков, Ю.А. Мозжорин, П.Е. Эльясберг, И.И. Яцунский и др.

Общепризнано, что применение космических средств позволяет в 1,5-2 раза повысить эффективность действий вооруженных сил. Особенности ведения войн и вооруженных конфликтов кон-ца XX века показали,что роль космоса при решении задач воен-ного противостояния постоянно возрастает. Только космические средства разведки, навигации, связи обеспечивают возможность видения противника на всю глубину его обороны, глобальную связь, высокоточное оперативное определение координат любых объектов,что позволяет вести боевые действия практически «с ходу» на необорудованных в военном отношении территориях и удаленных театрах военных действий. Только использование космических средств позволит обеспечить защиту территорий от ракетно-ядерного нападения любого агрессора. Космос становится основой военного могущества каждого государства — это яркая тенденция нового тысячелетия.

В этих условиях необходимы новые подходы к разработке перспективных образцов ракетно-космической техники, коренным образом отличающихся от существующего поколения космических средств. Так, нынешнее поколение орбитальных средств — это в основном специализированное применение на базе герметичных конструкций, с привязкой к конкретным типам средств выведения. В новом тысячелетии необходимо создание многофункциональных космических аппаратов на базе негерметичных платформ модульной конструкции, разработка унифицированного ряда средств выведения с малозатратной высокоэффективной системой их эксплуатации. Только в этом случае, опираясь на созданный в ракетно-космической отрасли потенциал, Россия в XXI веке сможет значительно ускорить процесс развития своей экономики, обеспечить качественно новый уровень научных исследований, международного сотрудничества, решения социально-экономических проблем и задач укрепления обороноспособности страны, что в конечном счете укрепит ее позиции в мировом сообществе.

Решающую роль в создании российской ракетно-космической науки и техники играли и играют ведущие предприятия ракетно-космической отрасли: ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, РКК «Энергия», ЦСКБ, КБОМ, КБТМ и др. Руководство этой работой осуществляется Росавиакосмосом.

С.А. Афанасьев, А.И. Киселев, В.Н. Челомей, Л.А. Борисов

В настоящее время российская космонавтика переживает не лучшие дни. Резко снижено финансирование космических программ, ряд предприятий находятся в крайне тяжелом положении. Но российская космическая наука не стоит на месте. Даже в этих сложных условиях российские ученые проектируют космические системы XXI века.

За рубежом начало освоения космического пространства было положено запуском 1 февраля 1958 г. американского КА «Эксплорер-1». Возглавлял американскую космическую программу Вернер фон Браун, являвшийся до 1945 г. одним из ведущих специалистов в области ракетной техники в Германии, а затем работавший в США. Он создал на базе баллистической ракеты «Редстоун» ракету-носитель «Юпитер-С», с помощью которой и был запущен «Эксплорер-1».

20 февраля 1962 г. ракетой-носителем «Атлас», разработанной под руководством К. Боссарта, на орбиту был выведен космический корабль «Меркурий», пилотируемый первым астронавтом США Дж. Тленном. Однако все эти достижения не были полноценными, так как повторяли шаги, уже пройденные советской космонавтикой. Исходя из этого правительство США предприняло усилия, направленные на завоевание лидирующего положения в космической гонке. И в отдельных областях космической деятельности, на отдельных участках космического марафона им это удалось.

Так, США первыми в 1964 г. вывели КА на геостационарную орбиту. Но наибольшим успехом явилась доставка американских астронавтов к Луне на космическом корабле «Аполлон-11» и выход первых людей — Н. Армстронга и Э. Олдрина — на ее поверхность. Это достижение стало возможным благодаря разработке под руководством фон Брауна ракет-носителей типа «Сатурн», созданных в 1964-1967 гг. по программе «Аполлон».

РН «Сатурн» представляли собой семейство двух- и трехступенчатых носителей тяжелого и сверхтяжелого класса, базирующихся на использовании унифицированных блоков. Двухступенчатый вариант «Сатурн-1» позволял выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой 10,2 т, а трехступенчатый «Сатурн-5» — 139 т (47 т на траекторию полета к Луне).

Крупным достижением в развитии американской космической техники стало создание многоразовой космической системы «Спейс Шаттл» с орбитальной ступенью, обладающей аэродинамическим качеством, первый запуск которой состоялся в апреле 1981 г. И, несмотря на то что все возможности, обеспечиваемые многоразовостью, так и не были полностью использованы, безусловно, это был крупный (хотя и очень дорогостоящий) шаг вперед на пути освоения космоса.

Первые успехи СССР и США побудили некоторые страны к активизации своих усилий в космической деятельности. Американскими носителями были запущены первый английский КА «Ариэль-1» (1962 г.), первый канадский КА «Алуэт-1» (1962 г.), первый итальянский КА «Сан-Марко» (1964 г.). Однако запуски КА чужими носителями ставили страны — владельцы КА в зависимость от США. Поэтому начались работы по созданию собственных носителей. Наибольших успехов на этом поприще достигла Франция, уже в 1965 г. запустившая КА «А-1» собственным носителем «Диаман-А». В дальнейшем, развивая этот успех, Франция разработала семейство носителей «Ариан», являющееся одним из самых рентабельных.

Несомненным успехом мировой космонавтики было осуществление программы ЭПАС, заключительный этап которой — запуск и стыковка на орбите космических кораблей «Союз» и «Аполлон» — был осуществлен в июле 1975 г. Этот полет ознаменовал собой начало международных программ, которые успешно развивались в последнюю четверть XX века и несомненным успехом которых явились изготовление, запуск и сборка на орбите Международной космической станции. Особое значение приобрела международная кооперация в сфере космических услуг, где лидирующее место принадлежит ГКНПЦ им. М.В. Хруничева.

В этой книге авторы на основе своего многолетнего опыта работы в области проектирования и практического создания ракетно-космических систем, анализа и обобщения известных им разработок по космонавтике в России и за рубежом изложили свою точку зрения на развитие космонавтики в XXI веке. Ближайшее будущее определит, правы мы были или нет. Хотелось бы выразить благодарность за ценные советы по содержанию книги академикам РАН Н.А. Анфимову и А.А. Галееву, докторам технических наук Г.М. Тамковичу и В.В. Остроухову.

Авторы с благодарностью воспримут все замечания, предложения и критические статьи, которые, мы полагаем, последуют после издания книги и еще раз подтвердят, что проблемы космонавтики действительно актуальны и требуют пристального внимания ученых и практиков, а также всех тех, кто живет будущим.