Ракетный маневр: как русские покорят космос

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.

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».

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.

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» (см. «ПМ» за июль 2006 года) 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» (см. «ПМ» за октябрь 2016 года). 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.