Наш ответ Маску! Когда появится российский многоразовый космический грузовик?⁠⁠

Илон Маск упорно доказывает миру: будущее за возвращаемыми кораблями и ступенями ракет. Чем ответит Россия? Об этом “РГ” говорит с председателем совета директоров компании “Многоразовые транспортные космические системы” Сергеем Соповым.

Сергей Алексеевич, вы тоже считаете, что космос обязательно должен быть “многоразовым”?

Сергей Сопов: Космос должен быть в первую очередь доступным. И в этом смысле многоразовость космических систем играет очень важную роль в снижении себестоимости космических услуг. Прежде всего пусковых. Одноразовая ракета и одноразовый космический корабль, так же “эффективны”, как одноразовый самолет. Создавать что-то одноразовое сегодня – это даже не топтание на месте. Это дорога вспять.

В свое время и наш “Буран”, и американские шаттлы стали мощным технологическим рывком вперед. Да, эти многоразовые системы оказались не оптимальными, супердорогими. Но американцы сделали выводы и пошли дальше. В итоге они уже имеют (или в ближайшее время получат, если говорить о ракетах-носителях) дешевую многоразовую транспортную космическую систему. Тот же Маск, со своими нестандартными решениями, реализовал ракетно-динамическую схему посадки первой ступени.

Мы также рассматривали такой вариант, но считали, что это невозможно из-за высокого нагрева ступени за счет аэродинамического торможения. Поэтому выбор остановили на спасении ступени с использованием парашюта или же самолетной схемы посадки. В результате на первой ступени появлялись крылья. Маск сделал невозможное. А мы спустили в никуда технологические достижения, которыми можно было бы и сейчас гордиться.

И технологии “Бурана”, и планы спасения боковых блоков сверхтяжелой ракеты “Энергия”?

Сергей Сопов: К сожалению, это так. Я принимал участие в создании советской многоразовой космической системы 1К11К25 – ракеты “Энергия”. Помню тот труд, достигнутый уровень технологий и сложность решаемых задач. Это сейчас для нас все неимоверно трудно. Мы давно отвыкли от решения таких трудных задач, поэтому и смотрим на Илона Маска как на чудотворца. Вместе с тем для нас, как технических грамотных специалистов, за плечами которых вся история советской космонавтики, в вопросе многоразовости ничего нового нет.

А что есть “старого”?

Сергей Сопов: Решение заключается в первую очередь в многократном ресурсе двигателей, разработке специальной системы управления, создании простой системы послеполетного обслуживания для подготовки к повторному использованию ступени ракеты и корабля, их ремонтопригодности в условиях космодрома. И такие технические решения были реализованы на первой ступени “Энергии”, унифицированной с первой ступенью ракеты “Зенит“: системы не имели одноразовых элементов, кроме клапанов и агрегатов, срабатывающих в аварийном режиме, а также одноразовой системы запуска двигателя. Все соединения внутри были разборными, что в случае многократного применения обеспечивало эксплуатацию и послеполетное обслуживание, замену вышедших из строя узлов.

Конструкция блока ракеты должна была обеспечить 10 циклов подготовки и проведения пуска-посадки, послеполетного обслуживания в условиях космодрома. С момента первого полета “Зенита” прошло почти 35 лет. К чему мы пришли? Сегодня все агрегаты и системы российских ракет, кроме некоторых типов двигателей, одноразовые. То есть не подлежащие повторному использованию.

Корабль, и это наше новшество, будет на 58 процентов изготовлен из композитных материалов. Это позволит существенно уменьшить его вес.

Многие эксперты считают: с разработкой многоразового корабля мы опоздали лет на двадцать. Согласны?

Сергей Сопов: Это очевидно. Если мы сейчас не сдвинемся с точки, то опоздаем еще больше. Космический корабль “Орел”, который еще недавно назывался “Федерация”, делают уже одиннадцатый год. Но пока кроме макета показать нечего. На днях “Роскосмос” объявил стоимость серийного корабля – 8 млрд рублей, указав при этом, что исполнитель работ еще не выбран. Не знаю, может, и нам принять участие в конкурсе?

И пока мы делаем первые шаги, в США практически готовы два новых космических корабля для околоземных полетов – Dragon Crew и Starliner. Несколько затянулось, но идет к завершению создание корабля, способного отправить человека к Луне – Orion.

Говорят, нашим ответом американскому грузовику Dragon может стать многоразовый корабль “Арго”, который разрабатывает ваша команда?

Сергей Сопов: Я бы не стал называть его “ответом”. Скорее “Арго” сыграет роль некого стенда для отработки новых технологий, которые в последующем будут реализованы в новой и более совершенной версии корабля. Приведу некоторые технические данные корабля, над которым мы сейчас работаем. Объем грузового отсека – 11 куб. м. Диаметр – 4,1 м. Высота – 5,6 м. Полная масса корабля – 11,5 тонны.

Аппарат сможет доставлять на орбиту 2 тонны груза и спускать на Землю 1 тонну. Последнее – очень важно. Сейчас у России нет возможностей возвращать на Землю такую массу грузов, а это серьезный фактор для развития промышленного производства в космосе. Корабль сможет находиться в составе околоземной станции до 300 суток, в автономном полете – месяц.

Его можно будет использовать для проведения исследований на борту, выполнения прикладных задач с возможностью возвращения оборудования и грузов на Землю. И, собственно, о многоразовости: корабль будет взлетать и возвращаться не менее 20 раз.

А что за оригинальная схема посадки “Арго”. В чем фишка?

Сергей Сопов: Главная, как вы сказали, “фишка” – в выдвижном лобовом теплозащитном экране, амортизирующим и гасящим часть ударной нагрузки. Спуск с орбиты будет проходить по баллистической схеме с аэродинамическим торможением, а на заключительном участке – торможением с использованием посадочных двигателей. Они включаются на высоте 250 м, а на высоте 100 метров выдвигается посадочный щит.

Основное назначение корабля – снабжение орбитальной пилотируемой станции. Экспериментальную отработку конструкции мы планируем провести на ракете-носителе “Союз-2.1б”. Рассчитываем, что корабль будет готов к первому полету в 2024 году.

Какая ракета разрабатывается как составная часть многоразовой транспортной системы?

Сергей Сопов: Конечно, корабль создается не сам по себе. Он станет частью многоразовой транспортной космической системы. Пока мы не видим возможного носителя, который мог бы логично вписаться в наши требования и обеспечить в 2024 году начало летных испытаний “Арго”. Поэтому вынуждены были адаптировать проект под существующую ракету “Союз-2.1б”. Применение современных композитных материалов в конструкции корабля позволило уложиться в необходимые параметры по весу.

А затем мы бы хотели перейти к использованию ракеты-носителя с многоразовой первой ступенью. По перспективному носителю сейчас работаем с предприятиями “Роскосмоса”. Тут, конечно, надо точно понимать: цель создания ракеты с многоразовой первой ступенью – это максимальная экономическая эффективность принятых технических решений.

К сожалению, простых решений уже нет. И причина – исключительно в применяемых материалах и устаревших технологиях. Скажем, они не позволяют нам существенно, примерно в 2 раза, снизить вес конструкции ракеты. А это тянет за собой необходимость использования разгонного блока – по существу третьей ступени, что удорожает общую стоимость носителя на 10-14 млн долларов.

За рубежом пошли другим путем: вместо разгонных блоков используют вторые ступени с возможностью многократного включения двигателей?

Сергей Сопов: И правильно. Это, кстати, одно из наших требований к “Роскосмосу” по перспективной ракете – уйти от использования разгонных блоков. Но для этого нужно иметь конструктивное совершенство второй ступени в районе 25-30 и двигатель многократного включения не менее 3 раз в полете .

Еще одно направление снижения стоимости ракеты-носителя – многоразовый блок первой ступени. Главное наше требование, чтобы стоимость послеполетного обслуживания и повторного пуска была не дороже 15 процентов цены изготовления новой ракеты. С кораблем та же ситуация. Да, для этого нужно постараться. Но мы уверены, что технически это достижимо.

Стоимость выведения одного килограмма груза на корабле “Арго” с помощью многоразовой ракеты будет вдвое дешевле, чем сейчас.

Предполагается ли использовать “грузовик” при строительстве лунной станции?

Сергей Сопов: Конечно. Мы просчитываем возможность доставки грузов и к Луне. Не сразу, но в перспективе. Как и в перспективе видим корабль пилотируемым.

А кто будет делать “Арго”?

Сергей Сопов: В проект вовлечена широкая кооперация. Прежде всего это предприятия “Роскосмоса”. За двигатели отвечает КБХМ имени А.М. Исаева, систему обеспечения теплового режима – Центр Келдыша, систему управления – КБ “Марс”, систему электроснабжения, комплекс электро- и радиосистем – НПО ИТ. Наша компания разрабатывает и делает сам корпус корабля, систему посадки и разделения, обеспечивает итоговую сборку.

Вы говорите, что корабль будет готов к 2024 году. Это реальный срок? Спрашиваю, потому что слишком много скептиков, которые не очень в это верят.

Сергей Сопов: Срок реальный. Во-первых, на этом этапе мы создаем космический грузовик, а не пилотируемый корабль. Что значительно уменьшает объем экспериментальной отработки и количество разных согласований. Во-вторых, центральная проблема – изготовление легких и прочных элементов корпуса корабля. Для этого нужно было решить сложнейшую задачу – построить соответствующий завод.

Задача трудная, если учитывать, что ее решение увязывается с санкциями, ограничивающими передачу в Россию современных технологий и сырья. Но наше предприятие, созданное без участия государства, может официально получать необходимый доступ к этим технологиям и оборудованию. Поэтому в прошлом году мы организовали производство в особой экономической зоне Воронежа. Уже идет монтаж технологического оборудования первой очереди.

С кем будет конкурировать космическая транспортная система “Арго”?

Сергей Сопов: По нашим оценкам, с которыми согласились независимые эксперты, стоимость выведения одного килограмма груза на корабле “Арго” с помощью многоразовой ракеты будет вдвое дешевле, чем сейчас при использовании ракеты-носителя “Союз-2” и грузового корабля “Прогресс-МС”. Кроме того, многоразовый грузовик сам по себе будет эффективнее, чем “Прогресс-МС”. И дело даже не в том, что “Прогресс” не может возвращать грузы. Многоразовый грузовик – это новый этап в российской космонавтике.

Обслуживание десяти полетов “Арго” можно будет проводить непосредственно на космодроме, без транспортировки на завод. А через десять пусков корабль должен уйти на завод-изготовитель: на “тяжелый регламент”, когда проверяются весь корабль, все узлы и детали.

Мы исчерпали технологический запас, который оставило предыдущее поколение. Нужны новые материалы, сплавы, технологии, двигатели, нормы проектирования.

Признайтесь честно: а для Илона Маска вы конкуренты?

Сергей Сопов: Честно? Нет. Если мы сумеем сделать, что задумали, то, в лучшем для нас случае, мы к 2025 году будем иметь уровень технологий, как у Маска сегодня, а по средствам выведения будем отставать на 15-20 лет. Чтобы достичь конструктивного совершенства, как у Маска, нужно очень многое сделать. Нужны новые материалы, новые сплавы, новые технологии, новые, более совершенные и легкие двигатели.

Мы исчерпали технологический запас, который нам оставило предыдущее поколение, не сделав сами ничего. Нужны новые нормы проектирования по прочностным характеристикам.

Нужно внести изменения в некоторые законодательные акты. Так, есть механизмы концессии, частно-государственного партнерства, на которые мы опираемся. Но в отношении космических инициатив они толком не прописаны. Мы начинаем этот путь. И это лучше, чем сидеть и смотреть, как весь мир уходит вперед, а ты остаешься на месте.

Вас поддерживает “Роскосмос”?

Сергей Сопов: Мы находимся в переговорном процессе с “Роскосмосом”, они в курсе нашего проекта. Плодотворно работаем с предприятиями отрасли. Естественно, мы бы хотели еще более активного и плотного сотрудничества. Не всегда наши мечты и надежды находят понимание со стороны госкорпорации.

А в это время

Американец Илон Маск намерен к 2050 году отправить на Марс миллион человек.

Илон Маск преподнес еще одну суперидею – к 2050 году отправить на Марс миллион человек.

Предполагается запускать по три ракеты каждый день и создать для колонизаторов “много рабочих мест”.Маск заявил, что надеется за 10 лет построить 1000 космических кораблей многоразового использования, которые SpaceX уже разрабатывает. Какой видит основную цель миллиардер-креативщик? “Должно быть так, чтобы полететь смог любой желающий, с кредитами для тех, у кого нет денег”, – его слова.

Кстати, впервые об амбициозном плане по колонизации Красной планеты Илон Маск рассказал еще четыре года назад, на конгрессе Международной астронавтической федерации. И о намерении создать марсианский город-миллионник, и запустить космические “электрички” между Землей и Марсом.

Мнения экспертов разделились. Кто-то откровенно называет это бредом. А кто-то, напротив, считает: проект абсолютно реальный, поскольку есть реальные источники финансирования.

Вот что сказал “РГ” Владимир Бугров, разработчик проектов экспедиции на Марс и Луну, ведущий конструктор по пилотируемым ракетно-космическим комплексам для высадки на Луну и “Энергия-Буран”:

– То, что Илон Маск собирается осуществить первые полеты на Марс, можно только приветствовать. Как мы уже видим, этот человек делает реальные вещи, а не просто рисует красивые космические перспективы. Проблема доставки на поверхность Марса миллионного города требует не только богатой фантазии, но и ответов на конкретные технические вопросы. И главный из них, какую массу необходимо вывести с Земли на околоземную орбиту, чтобы переселить на Марс миллион человек. В конце 50-х годов Вернер Фон Браун в своем проекте для отправки экспедиции из 70 человек на Марс предполагал собрать на околоземной орбите 38 000 тонн. Это и по сегодняшним меркам фантастика: условно говоря, по 500 т на человека.В 1962 году Сергей Королев, разрабатывая межпланетную программу, представил экспертной комиссии вполне реалистичный проект экспедиции на Марс, в котором для отправки 3 человек предполагалось собрать на орбите искусственного спутника Земли общий комплекс массой 500 т. Условно говоря, по 165 т на человека. И спустя годы эти данные сократить не удалось. Даже в проектах, ориентированных на многоразовые электрореактивные корабли.

Судя по видеоролику, который я видел в Сети, Маск может полететь на ЖРД Raptor с удельным импульсом 382 сек., и чтобы не тратить топливо на торможение у Марса, предполагает использовать аэродинамическое торможение в его атмосфере. Именно так строил свой проект экспедиции Королев в 1962 году. Увы, у нас в 1974 году были уничтожены не только металл и документация по проекту Королева, но и сама идея межпланетных полетов, то есть главное из наследия Циолковского и Королева. Так что сегодня можем радоваться за других.

Между тем

Основным барьером для пилотируемого полета на Марс ученые считают радиацию. Установлен годовой предел облучения, превысить который никто не имеет права: 500 миллизиверт. Есть и так называемый профессиональный лимит, или лимит за карьеру. Он не должен превышать 1 зиверт. Так вот если брать в среднем, то космонавт за полет на Марс получит примерно 1 зиверт, то есть выберет всю допустимую дозу. Правда, специалисты делают оговорку: это с учетом современных космических технологий и без учета невыясненного до конца влияния на здоровье тяжелых заряженных частиц. Вот почему медикам чрезвычайно важно знать, как реагируют на радиацию “критические” органы: кроветворная система, мозг, легкие, печень, почки…