Альтернативная космонавтика: новые ракеты-носители

Однако является ли Ares I лучшим способом для американцев сохранить свои позиции в космическом бизнесе? Может, проще не строить новую ракету с нуля, а использовать обкатанные компоненты «шаттловской» программы, водрузив поверх этой конструкции новый модуль с экипажем? Именно такой подход и предлагает группа «мятежных» инженеров NASA. Они разработали альтернативный проект под названием Jupiter Direct 2.0, который непосредственно базируется на испытанных компонентах старых челноков. Энтузиасты утверждают, что их ракета-носитель Jupiter 120 будет мощнее и дешевле, чем принятая к реализации ракета Ares I, и к тому же их носитель можно будет запустить уже в 2013 году, сократив интервал вынужденного бездействия, связанный со списанием последних челноков.

В прошлом году официальные лица NASA выпустили трехстраничный документ, в котором шаг за шагом подвергнуты критике те узловые положения проекта Jupiter Direct, которые не согласуются с официально принятой программой. Дискуссия переросла рамки одних только инженерных проблем. Высказанные оппозиционерами сомнения касательно профессионализма и объективности официального руководства NASA подрывают авторитет этого агентства.

Эти разборки пришлись на критические времена в жизни аэрокосмического агентства. Только что были продекларированы честолюбивые планы по новым перспективам эксплуатации МКС, по новым экспедициям на Луну и полету людей на Марс, и тут вдруг все это ставится под вопрос политическими изменениями в Вашингтоне, разразившимся экономическим кризисом и растущей напряженностью в отношениях с Россией. И политики, и влиятельные ученые рекомендуют продлить полеты космических челноков и при этом подгоняют NASA с разработкой ракеты Ares I.

Проект ракеты Ares I был впервые опубликован в 2005 году в докладе NASA о новой стратегии в космических исследованиях. Тогда же эта ракета получила кличку «Палка» из-за своих пропорций — большой длины при малой ширине. Доклад декларировал новые планы NASA, касающиеся будущих космических полетов с участием людей. Реализация этих планов подразумевала строительство пилотируемого космического корабля Orion, рассчитанного на 4−6 пассажиров. Для вывода его в космос и предназначалась ракета-носитель Ares I. На первом этапе она должна была доставить астронавтов на космическую станцию, исполняя таким образом функцию космического челнока. При полетах на Луну и других дальних экспедициях в дополнение к ракете Ares I должна была появиться еще одна ракета-носитель — Ares V. Ее испытания намечены на 2018 год. Этот мощный беспилотный аппарат должен выводить на орбиту крупные и массивные агрегаты, которые могут потребоваться для реализации дальних экспедиций. Согласно планам NASA, в ходе лунной экспедиции Ares I должен вывести на орбиту модуль Orion с астронавтами внутри. Ракета Ares V должна в свою очередь доставить на орбиту лунный посадочный модуль Altair и заправленную горючим ступень возвращения к Земле (EDS). Три состыкованные секции — Orion, Altair и EDS — обеспечивают широкие возможности для реализации расширенных лунных (и даже более дальних) миссий.

Вначале ракета Ares I выглядела вполне пристойно. Однако со временем NASA стало вносить в проект неожиданные изменения. Ради экономии денег главный двигатель верхней ступени, весьма мощный и многократно проверенный на «челноках», поменяли на двигатель с мощностью на 40% меньшей — J-2X. А чтобы скомпенсировать проигрыш в мощности, на первую ступень ракеты Ares I пришлось поставить не четыре (как у шаттлов), а пять твердотопливных бустеров. В результате возникла новая проблема — сильные вибрации, хорошо знакомые ракетчикам колебания силы тяги. Для их подавления потребовалось еще 6 т дополнительного оборудования, в результате чего полезная нагрузка ракеты снизилась на полтонны.

Сделав ставку на Ares I, NASA заявляет, что специалисты проанализировали сотни различных конфигураций, включая и ту, которая используется в Jupiter 120. Однако некоторые инженеры считают, что выбор проекта Ares I объясняется личной привязанностью, которую питают к нему руководитель NASA Майкл Гриффин и бывший глава отдела исследований Скотт Горовиц. И хотя Гриффин решительно отвергает критические высказывания в адрес NASA, недовольство в стенах агентства продолжает расти.

Однако некоторые ветераны NASA, например бывший замдиректора Скотт Пейс, говорят, что многим молодым сотрудникам не хватает опыта для разработки новой техники. «Они умеют вести рядовые исследования и эксплуатировать уже имеющееся оборудование, — считает Пейс. — Это благодатная почва для больного честолюбия, и некоторым может показаться, что их решения остались недооцененными. Так случалось еще во времена проекта Apollo, и это приводило к жарким спорам. Сейчас компьютеры предоставляют инженерам новые возможности, так что теперь любой может провести достаточно убедительный анализ и так проработать свою конструкцию, как нам и не снилось в 1960-х».

Именно благодаря этим новым возможностям в NASA и сформировалась группа инженеров-«подпольщиков». Тем временем Стивен Метшан, бывший инженер и программист компании Boeing, анализировал с помощью программного обеспечения, созданного по контракту с NASA, характеристики различных конфигураций ракет и их стоимость. Его данные, которые он огласил на одной из аэрокосмических конференций в 2006 году, свидетельствовали, что решение наподобие пакетного бустера шаттла имеет явные преимущества перед ракетой Ares I.

Вскоре глава «подпольщиков» Росс Тирни и Метшан объединили свои усилия, к ним примкнули еще три независимых специалиста, и в соавторстве они создали 131-страничный документ, который в 2007 году был оглашен на заседании Американского института аэронавтики и астронавтики. С тех пор число сотрудников NASA, тайно симпатизирующих команде Jupiter Direct, выросло до 60 человек.

Между тем в проекте Jupiter Direct не содержится никаких революционных решений. По сути, это комбинация из деталей от нынешних космических программ. Модуль Orion и лунный посадочный модуль остаются без изменений, а одноступенчатая ракета Jupiter 120, которая должна заменить собой Ares I, — модифицированный внешний топливный бак шаттла с двумя двигателями RS-68. Эти надежные жидкотопливные двигатели используются сейчас в ракете Delta IV для вывода спутников на орбиту. Стартовый разгон обеспечивается двумя четырехсегментными твердотопливными бустерами, позаимствованными непосредственно от шаттла. «Этот аппарат сможет доставить на космическую станцию вдвое больше груза, чем Ares I», — говорит Метшан. Дальность действия Ares I ограничена лишь низкими околоземными орбитами, в то время как Jupiter 120 позволит направить Orion даже на траекторию облета Луны.

Для отработки экспедиции с посадкой на Луне потребуется пара небольших двухступенчатых ракет Jupiter 232. Одна из них забросит на орбиту Orion и лунный посадочный модуль Altair, другая — ступень возвращения на Землю. Первую ступень Jupiter 232 будут разгонять три двигателя RS-68, вторая будет приводиться в движение парой двигателей J-2X. Jupiter 232 менее силен, чем проектируемый в NASA Ares V, но Метшан утверждает, что две такие ракеты смогут забросить на Луну больше полезного груза, чем транспортники Ares. Сторонники Jupiter Direct полагают, что разработка обеих моделей Jupiter потянет на $13 млрд (против $25 млрд на Ares I и Ares V).

На пути к реализации проекта остались две серьезные технические проблемы — модификация внешнего топливного бака шаттла, чтобы он смог послужить в качестве корпуса ракеты, и сертификация двигателей RS-68 под использование на пилотируемом корабле. Сторонники Jupiter Direct уверены, что их система легко впишется в уже имеющуюся инфраструктуру. По расчетам Метшана, проект Jupiter Direct только на одних наземных эксплуатационных работах позволит экономить по $2 млрд в год.

Сторонники NASA считают, что навязанный им спор ведется не слишком честно — если проект Ares преодолевает все препятствия, сопутствующие выполнению любой реальной программы, то Jupiter Direct существует всего лишь на бумаге. Его авторы могут критиковать каждый компромисс, на который вынуждены идти разработчики NASA, в то время как их собственная концепция не подвергается никаким практическим испытаниям. В общем, споры продолжаются, а тем временем срок окончания службы шаттлов уже близок.