Утюг на орбите: Новый, русский

Предком «Клипера» можно назвать предложенный в 1976 году ранний бескрылый вариант «Бурана», который предлагалось сажать вертикально на парашютах и двигателях мягкой посадки. В меньшей степени прототипом для «Клипера» был одноместный «Лапоток» (ПКА, планирующий космический аппарат) — ракетоплан, разработанный по просьбе Сергея Королева (и им же названный) в ОКБ-256 Павла Цыбина в конце 1950-х. Сходство с «Клипером» особенно заметно при сложенных перед входом в атмосферу крыльях «Лапотка».

В некоторой степени прототипом «Клипера» можно считать и прорабатывавшийся в середине 1980-х годов на «Энергии» посадочный марсианский «Экспедиционный аппарат», который должен был садиться аналогично — с парашютом в горизонтальном положении.

Собственная же история «Клипера» начинается с 1990—1991 годов, когда в распадающемся СССР предложили весьма оригинальную «утюгообразную» конфигурацию возвращаемого аппарата типа «несущий корпус». Она выгодно отличалась от прочих аналогов более высоким отношением объема к общей площади корпуса, в частности, за счет отсутствия аэродинамических несущих поверхностей. Это давало возможность проектантам обеспечить одновременно и рациональную внутреннюю компоновку, и высокое массовое совершенство при приемлемом аэродинамическом качестве. А отсутствие выпирающих наружу крыльев и хвостов упрощает маневрирование (из-за меньшего момента инерции), стыковку и проведение работ на корпусе корабля в открытом космосе.

Более высокое аэродинамическое качество на гиперзвуке (0,6−1,8 по сравнению с 0,25−0,3 у «фары» возвращаемого аппарата корабля «Союз») позволяет в 2,5 раза снизить перегрузки при спуске «утюга» с орбиты, а также совершать боковой маневр на 500−600 км. Последнее дает возможность чаще попадать в существующие районы посадки. «Фарам» же присущи слабенькие возможности бокового маневра (не более 60−80 км), и, соответственно, нет реальной возможности выбора альтернативного района посадки при нештатном спуске.

В 1995 году РКК «Энергия» выпустила техпредложение по 3,5-тонному беспилотному мини-кораблю, с 1,5-тонным возвращаемым аппаратом, в котором сейчас легко угадываются «клиперные» формы. Запуск предполагался на ракете-носителе (РН) «Циклон-2» или «Квант». (Последняя — малоизвестная широкой публике кислородно-керосиновая РН легкого класса, спроектированная в середине 1990-х в той же «Энергии» на волне всеобщего «низкоорбитального» энтузиазма. После спада последнего, а также появления конверсионных РН «Днепр», «Рокот» и «Стрела», «Квант» построен не был.) Основные задачи «мини» — отработка схемы возвращаемого аппарата и микрогравитационные исследования, которые обычно проводятся на МКС или космических аппаратах типа «Фотон». Сейчас «мини-Клиперу» можно было бы предложить и новые роли, например мини-грузовика для доставки и возвращения грузов с МКС. Другой его задачей могла бы стать оперативная коммерческая высокодетальная фотосъемка Земли, а носителем мог бы стать вышеупомянутый сравнительно недорогой «Днепр».

Так что анонсированный «Клипер» имел под собой основательно проработанную десятилетия назад базу. При внимательном взгляде на компоновочную схему «Клипера» можно отметить знакомые элементы, позаимствованные у «Союза». Это, в частности, обновленные и доработанные бытовой отсек с агрегатами системы жизнеобеспечения, элементы двигательной установки, систем стыковки, энергоснабжения, спасения и радиосвязи. Вероятно, поэтому и приходит некое ощущение как весьма приличного уровня проработки, так и реальности проекта «Клипер», находящегося, как всем понятно, на самой ранней стадии разработки. Новыми по сравнению с «Союзом ТМА» стали аэродинамические органы управления и посадочное устройство, что вызвано заметным отличием формы спускаемого аппарата.

Приведенная схема космического корабля сложилась не сразу. Только на третьем варианте появился у него подобный «союзовскому» бытовой отсек. Да и космонавты поначалу были развернуты лицом к стыковочному узлу. Конечно, так привычнее, однако желание повысить комфорт для экипажа, да и сделать корабль просто красивым, сделали свое дело. Теперь на «Клипер» не стыдно и самим посмотреть, и потенциальным заказчикам с пассажирами показать.

Многоразовое применение предусмотрено для большей части конструктивных элементов, арматуры и агрегатов возвращаемого аппарата — степень повторного применения его компонентов должна составить около 0,95. Исключение составляют парашютная система, двигатели мягкой посадки, элементы лобового теплозащитного щита и системы электропитания.

Основная задача космического корабля — безопасно спустить пассажиров с орбиты на Землю. А вот забросить его туда должна ракета-носитель. Установленный на макушке ракеты корабль с традиционно выдвинутой вперед башней двигательной установки системы аварийного спасения (САС) должен был стать частью ракетно-космического комплекса «Онега-Клипер» стартовой массой 390 т. Дотошный читатель заметит, что это лишь на четверть больше, чем у комплекса «Союз» (около 310 т), хотя корабль тяжелее вдвое! Такой качественный скачок — результат резко возросшего энергетического совершенства проектируемой ракеты-носителя «Онега», на которой планируется использовать новейшие двигатели и системы управления, а также водород как топливо на блоке третьей ступени.

Проект «Онега», успешно прошедший экспертизу и предзащиту, традиционно забуксовал на финансовой стадии. Поэтому к осени 2004 года «Клипер» достаточно прочно «пересел» на верхушку ракеты-носителя «Зенит-2», которая изначально проектировалась как вариант для пилотируемого корабля. Получившийся комплекс «Зенит-Клипер» стал отличаться от «зимнего» варианта отсутствием башнеподобной двигательной установки САС. Причина в том, что ускорившиеся дальнейшие проработки привели к появлению крылатого варианта «Клипера». От «обычного» бескрылого он отличается появлением на возвращаемом аппарате внешнего отсека с крылом, килями и самолетным шасси. Увеличившаяся при этом до 2000 км боковая дальность позволит «Клиперу-птичке» (в отличие от «Клипера-утюга») при нештатной ситуации садиться на аэродромы с любого орбитального витка. Тогда критерии безопасности для экипажа приблизятся к принятым в свое время для шаттлов и «Бурана». А это немаловажно в свете недавней катастрофы Columbia и перспектив туристского извоза.

Однако за все надо платить: переход на другой носитель и самолетные «довески» вызвали дефицит массы. Одним из путей его преодоления стало радикальное изменение схемы двигательной установки САС.

У автора, ракетчика по образованию, штатный сброс с ракеты-носителя «Союз» неиспользованной мощной двигательной установки системы аварийного спасения (ДУ САС) почти в заправленном состоянии вызывал чувство протеста. (Еще на заре пилотируемых полетов американские коллеги полностью вырабатывали ДУ САС корабля Mercury при его штатном выведении — значит, можно что-то сделать!) Интересный вариант наконец-то предложили и для «Клипера»: традиционный один большой ракетный двигатель твердого топлива в носу корабля заменили на восемь маленьких в корме. И после штатного отделения от ракеты-носителя они, включаясь попарно, смогут в четыре приема довывести корабль на опорную орбиту, не пугая экипаж и пассажиров огромными «САСовскими» перегрузками.

Появившиеся у крылатого варианта типично самолетные части потребовали участия в проекте ЦАГИ и серьезной авиафирмы. НПО «Молния», скатившееся (естественно, не по своей воле) с производства сложнейшего «Бурана» на скромненькие поршневые шестиместные самолетики, уже не смотрится. Поэтому к разработке нового «Клипера» привлекли ОАО «ОКБ СУХОГО» из одноименного холдинга, одним из немногих сохранившего технологический, интеллектуальный и финансовый потенциал.