Ступени в небо: как российская космонавтика планирует вернуть лидирующие позиции

Содержание:

• С чего начался «Восточный»
• Перспективы «Байтерека»
• Больше не единственный
• С МКС на РОС
• Орбитальные группировки
• Освоение Луны, изучение Солнца
• На чем полетим

С чего начался «Восточный»

Одна из задач корпорации – максимальное выведение всех процессов, связанных с космосом, из-за рубежа и сосредоточение их на территории России. Тренд не новый – ему не два и даже не десять лет. Еще в середине 1990-х на Дальнем Востоке был построен космодром «Свободный». С него в перспективе предполагалось запускать в том числе тяжелую «Ангару» – планы по разработке этого семейства ракет тоже корнями уходят в 1990-е. В общей сложности со «Свободного» было совершено пять пусков ракет легкого класса «Старт-1», после чего в 2007-м площадку расформировали.

"Ангара" летит с "Амура": почему предстоящий ракетный запуск важен для российской космонавтики

Вместо этого было принято решение о строительстве космодрома «Восточный» – там же, на Дальнем Востоке. Впервые ракету с него запустили спустя девять лет, в 2016-м. Этот год можно считать важной вехой в развитии отечественной космонавтики. Проект «Восточного» сразу предполагал возможность запуска носителей по крайней мере трех типов. Прежде всего это «Союзы» средней тяжести – основные «рабочие лошадки», на которых летают пилотируемые корабли и грузовики на Международную космическую станцию (МКС), – а также различные спутники, которые нужно выводить на околоземную орбиту. Из 19 российских запусков 2023 года семнадцать – именно «Союзы», причем два – пилотируемые. Три корабля улетели с площадки 1С «Восточного» (непилотируемые), остальные – с «Байконура» либо «Плесецка».

Во вторую очередь строительства космодрома была заложена площадка для ракет тяжелого класса. Это не «Протоны-М», единственные российские «грузовики», эксплуатируемые сегодня, а перспективная разработка-долгострой «Ангара-А5», которая «переехала» со «Свободного». Именно такая конфигурация ракеты и площадки была успешно отработана 11 апреля, причем заложенную в 2019-м стартовую зону 1А использовали впервые. Наконец, третья очередь – пока существующая только в проекте перспективная площадка для пусков «Амур-СПГ» – ракеты среднего класса с многоразовой первой ступенью.

Может сложиться впечатление, что «Восточный» создает дублирование, ведь ракеты-носители в космос отправляют и с «Плесецка», и с «Байконура». К тому же с ними налажены логистические и – в случае с казахстанской площадкой – политические отношения. Но все не так просто. Более того, у «Роскосмоса» есть четкая отсечка – 2028 год, после чего «Байконур» России может уже не понадобиться.

Альтернативы «Восточному»

Помимо «Восточного» на территории нашей страны находится и самый северный космодром в мире – «Плесецк» в Архангельской области. Он приспособлен для запусков современных ракет-носителей, но имеет два серьезных ограничения. Во-первых, это военный космодром в ведомстве Минобороны, что может ограничить гражданские запуски. Во-вторых, расположение в стороне от экватора требует существенно больше топлива для пусков и автоматически снижает объем полезной нагрузки.

На Дальнем Востоке стоит «Морской старт» – плавучая платформа, откуда с 1999 по 2009 год американо-российско-украинский консорциум совершал запуски ракеты «Зенит». Проект оказался нерентабельным и в итоге отошел российской компании S7. Она рассчитывала продолжать запускать «Зениты», но санкции 2014 года поставили на затее крест. В результате платформа сейчас на причале во Владивостоке ждет дальнейшей судьбы – модернизации под перспективные российские ракеты, перепродажи либо утилизации.

Перспективы «Байтерека»

Космодромом «Байконур», согласно подписанному между Россией и Казахстаном договору, наша страна может пользоваться до 2050-го. Стоит это $115 млн в год. Есть и совместные проекты, из которых наиболее несчастливый – космический ракетный комплекс «Байтерек». В этом году проекту исполняется 20 лет, но после нескольких переработок он пока так и не претворен в жизнь.

Виктор Добровольский: "На рационах для космонавтов мы не экономим"

Изначально комплекс разрабатывали для перехода с токсичных «Протонов» на ракеты с более экологичным топливом. Вопрос был особенно актуален для Казахстана, на чьей территории случались аварии с розливом очень ядовитого топлива ракеты – гептила. Альтернативой должна была стать заправляемая керосиновым топливом тяжелая «Ангара-А5» (которая, таким образом, за время разработки сменила три «порта приписки»: «Свободный», «Байконур» и, наконец, «Восточный»). С «Байконуром» не сложилось потому, что стоимость ракеты выросла и затянулись сроки.

В первой половине 2010-х было решено переориентировать «Байтерек» на использование ракет-носителей «Зенит» украинского производства. К тому же под них проще модифицировать имеющиеся площадки. С этими планами пришлось попрощаться в 2014-м, после чего проект был снова переписан – под перспективный российский носитель «Союз-5», или «Иртыш». Это среднетяжелая ракета полностью на российских компонентах, с экологически чистым топливом и возможностью относительно простой модификации уже существующих пусковых площадок. «Союз-5» до сих пор находится в разработке. По последним данным, он может полететь в конце следующего года.

В День космонавтики стало известно, что сотрудничество по проекту «Байтерек» после паузы последних лет продолжится. Были утверждены изменения в соответствующем соглашении. Согласно им, с 2025 по 2027 год с ракетного комплекса в рамках летных испытаний должно состояться минимум три полета ракеты-носителя «Союз-5». Казахстанская сторона, в свою очередь, сообщила, что ввод в эксплуатацию «Байтерека» запланирован на 2028-й.

Больше не единственный

Активность Казахстана именно сейчас объяснить легко: в следующие несколько лет он может оказаться вообще без запусков. Начиная с 2016 года Россия часть полетов вместо «Байконура» осуществляет с «Восточного» – там как раз есть стартовый стол под «Союзы».

С 2019-го на казахстанском космодроме не используется «Гагаринский старт», или площадка № 1, которая приспособлена под определенные модификации «Союзов» с украинскими компонентами. Были планы по ее модернизации, но сейчас проект заморожен из-за нехватки финансирования и политической ситуации (предполагалось в том числе участие ОАЭ). Таким образом, у нас на «Байконуре» остается единственная площадка № 31, откуда пока запускается основная часть российских ракет – «Союзов-2», относящихся к семейству «Р-7» («семерок»).

Россия постепенно переводит часть запусков на космодром «Восточный», но остаются пилотируемые полеты, для которых сменить площадку просто так не получится. Отправлять «Союзы» с космонавтами на борту с «Восточного» нельзя: из-за траектории движения МКС выход на нужную орбиту подвергает экипаж риску в случае аварии ракеты-носителя оказаться в водах Тихого океана или Охотского моря. А на «Восточном» нет соответствующей системы аварийного спасения.

До недавнего времени «Байконур» являлся единственной площадкой, откуда Россия (а также все остальные страны, не считая Китая) могла запускать людей в космос – на МКС. В США не было пилотируемых пусков с 2011 года, когда закончилась программа «Шаттл», но начиная с 2020-го американская корпорация SpaceX начала пилотируемые полеты Crew Dragon, и зависимость западных стран от российско-казахстанского тандема заметно снизилась. В перспективе следующих четырех-пяти лет Казахстан рискует потерять и Россию.

Обратно за лунной водой: "Луна-25" летит проводить перспективные исследования

К концу десятилетия, по крайней мере по планам «Роскосмоса», должны состояться сразу три крупных российских проекта. Во-первых, «Ангара-А5» отработает полеты в нескольких вариантах, в том числе «А5М» (модифицированная) и «А5П» (пилотируемая).

Во-вторых, намечено окончание разработки еще одного российского долгостроя – перспективного пилотируемого транспортного корабля нового поколения (ПТК НП), ранее известного как «Федерация» и «Орел», который создается вот уже 15 лет. Изначально он задумывался в качестве транспорта до Луны и обратно, но приоритеты поменялись, и ПТК НП, как и корабль «Союз» (запускается ракетами «Союз-2.1а» с «Байконура»), должен будет доставлять космонавтов на орбиту.

Корабль нового поколения сразу разрабатывался под тяжелую «Ангару», а значит, и летать сможет с территории России – на Байконуре-то площадки под нее так и не появилось. Первые полеты ПТК НП, как предполагается, должны состояться в 2028 году. Этот же срок после запуска «Ангары» 11 апреля назвал глава корпорации «Роскосмос» Юрий Борисов. Раньше инфраструктура не была готова, но теперь есть и новая площадка «Восточного», и уверенно проходящая испытательные пуски «Ангара».

С МКС на РОС

Остается вопрос: как же быть с рисками для космонавтов, из-за которых их нельзя отправлять в космос с «Восточного» уже сегодня – на «Союзах»? Ответом на него станет третий проект – Российская орбитальная станция (РОС). В начале апреля «Роскосмос» утвердил ее эскизный проект и обозначил сроки развертывания. В 2027 году должны начаться выведение станции на орбиту и ее сборка, весь процесс предположительно займет пять лет – до 2032-го. А в 2028-м, согласно продленному соглашению, Россия выйдет из проекта Международной космической станции, которая, судя по всему, доживает последние годы.

Отличием РОС от МКС станет наклонение орбиты: оно составит 97 градусов (против 52 у МКС). То есть летать российская станция будет по более широкой амплитуде. За счет этого у «Роскосмоса» появится возможность запускать корабли с космодрома «Восточный» таким образом, чтобы их траектория не проходила над водными территориями. Соответственно, спасать экипаж в случае нештатных ситуаций будет проще. Выводить станцию на орбиту станут ракеты семейства «Ангара». Вероятно, модифицированная «А5М» или перспективная «А5В», которые будут отличаться большей грузоподъемностью за счет доработанных двигателей.

Орбитальные группировки

Интересы нашей страны на околоземной орбите не ограничиваются, конечно, только одной станцией. Однако директор Института космических исследований (ИКИ) РАН Анатолий Петрукович предостерегает: «Надо четко выбирать приоритеты, потому что денег ограниченное количество. У нас объективно нет таких возможностей, как у США или Китая». Определив приоритеты, нужно достигать результатов.

Наиболее явный приоритет для «Роскосмоса» в практической плоскости сегодня – выведение на орбиту Земли спутников. В феврале Юрий Борисов поставил задачу: поднять производительность с нынешних 40 до минимум 250 единиц ежегодно. К 2030-му орбитальная группировка должна составить тысячу спутников, а к 2036-му – две тысячи.

Примерно столько же спутников – более полутора тысяч – на сегодняшний день запустила одна только корпорация SpaceX в рамках проекта Starlink. В общей сложности, по разным оценкам, на орбите сейчас находится от пяти до 11 тысяч аппаратов разных стран – как работающих, так и выведенных из эксплуатации.

У России, не считая военных и единичных спутников, можно выделить две значимые орбитальные группировки: ГЛОНАСС и «Гонец». «ГЛОНАСС – один из успешных проектов, о котором мало кто вспоминает, хотя пользуемся этой системой мы почти каждый день, – замечает Анатолий Петрукович. – Она была разработана почти одновременно с американской GPS (чуть позже) и работает уже больше 20 лет».

Проект обеспечения спутниковой связи «Гонец» и того старше: первые аппараты были запущены еще в 1996–1997 годах. Нынешнее поколение «Гонец М» запускается с 2010-го, а в 2027–2029 годах планируется развернуть новую группировку, в которой должно быть почти 30 аппаратов.

Нельзя забывать и о «Сфере» – наверное, наиболее амбициозном федеральном спутниковом проекте «Роскосмоса», который реализуется ведущим российским производителем спутников связи АО «Решетнёв» (ранее – «Информационные спутниковые системы им. М.Ф. Решетнёва»). Он объединит целую плеяду аппаратов разного формата: связи, дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), обеспечения интернетом и др. «Это интегральный проект. Там все должно быть связано: прикладная задача на обеспечение связи гражданского сектора, оперативная связь для спутников дистанционного зондирования…», – объясняет Анатолий Петрукович. Как в итоге будет выглядеть «Сфера», до конца неясно. Вероятно, в нее войдут спутники «Гонец», а также многие другие аппараты связи: «Экспресс», «Ямал», «Скиф» и т. д.

Удивительное вероятное: какие технологические и научные открытия нас ждут в 2024 году

Большая группировка низкоорбитальных аппаратов «Сферы», объединенных в единую систему, сможет обеспечить связь и интернет-покрытие на значительной территории России и мира. В нее войдет более 250 аппаратов «Марафон-IoT», предназначенных для систем интернета вещей, – «Решетнёв» наладит под них новое конвейерное производство. Первые пять таких спутников компания планирует выпустить до следующего года, еще 44 – до 2026-го. В феврале на орбиту должен был полететь прототип, но отправку отложили для проверки корректности работы ПО.

Наконец, в «Сферу» будут включены группировки ДЗЗ. 136 спутников «Грифон» займутся отслеживанием природных и техногенных катастроф, регулированием транспортных потоков и различным мониторингом. Около сотни аппаратов «Беркут» – высокодетализированной съемкой поверхности планеты.

Таким образом, в общей сложности одна только «Сфера» будет насчитывать от нескольких сотен до более тысячи спутников. Пока из них запущен только один (если не считать «Гонцов») – демонстратор «Скиф-Д» в октябре 2022 года.

Космические двигатели

Говоря о российской космонавтике, нельзя не упомянуть отечественные ракетные двигатели, благодаря которым и осуществляются все наши и некоторые зарубежные выводы в космос. Бесспорный лидер и главный герой здесь – НПО «Энергомаш», где производят двигатели всемирно известного семейства «РД».

На двигателях «РД-180» летает, в частности, одна из ведущих американских ракет-носителей – Atlas V, на которой запускались в том числе космические миссии NASA к Марсу и Плутону.

В основе всех ступеней «Ангары» используются «РД-191» – модифицированная версия также широко известного «РД-171» (на нем летали «Энергии» и «Зениты»). «Энергомаш» продолжает их доработку: «Ангара-А5М» должна получить более высокую грузоподъемность за счет новой версии двигателя, а в «Ангаре-А5В» будет водородная третья ступень, которая еще сильнее повысит грузоподъемность ракеты.

Освоение Луны, изучение Солнца

Не последнюю роль в будущем российской космонавтики играют научные миссии, значительную часть которых готовит НПО им. С.А. Лавочкина. Один из постоянных проектов предприятия – разработка космических обсерваторий серии «Спектр». Ранее уже были запущены «Спектр-Р» и «Спектр-РГ», теперь же разрабатывается новый исследовательский комплекс в ультрафиолетовом диапазоне «Спектр-УФ».

Директор ИКИ РАН Анатолий Петрукович помимо «Спектра-УФ» упоминает спутники, предназначенные для наблюдения за Солнцем и мониторинга солнечного ветра. «Они должны обеспечить нас независимым прогнозом космической погоды с точки зрения солнечной активности на Земле. Это очень важный, но в то же время относительно простой, реализуемый проект», – уверен эксперт.

К слову, в конце 2024-го с «Восточного» должен будет отправиться один из подобных аппаратов – разработанный в Дальневосточном университете кубсат (стандартизированный спутник небольшого формата) для измерения солнечного излучения.

Также в планах лунные миссии. В прошлом году запуск «Луны-25» оказался неудачным: станция не смогла правильно прилуниться. «Следующие запуски – «Луна-26» и «Луна-27», – запланированные на 2027-й, должны обеспечить нас устойчивыми данными о спутнике Земли, – говорит Петрукович. – Это очень важно для выбора места посадки, создания карты Луны, которая понадобится позднее, в будущих проектах».

А будущие проекты весьма амбициозны. Среди них, например, строительство ядерной энергетической установки на лунной поверхности в сотрудничестве с Китаем. Как рассказал в начале марта глава «Роскосмоса», реализация проекта намечена на 2033–2035 годы. В целом же освоение Луны планируется в тесной связке с Поднебесной: в 2021-м было заключено соответствующее соглашение, которое предполагает в числе прочего совместное создание лунной орбитальной базы.

На чем полетим

Конечно, это далеко не все российские космические проекты, находящиеся в разработке. И если большая часть будет реализована, какими силами «Роскосмос» планирует выводить их на орбиту – неужели только «Ангарой»?

Небесная история: какие тайны хранят астероиды

Значительная часть пусков действительно ляжет на плечи ракет-носителей этого семейства. Их разработкой занимается ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. В частности, сегменты РОС, пилотируемые капсулы, различные тяжелые спутники и группировки будут выводиться на орбиту «Ангарой-А5», которая после 2025 года должна будет полностью сменить «Протон-М» (тоже разработанный Центром Хруничева). Не будем забывать и о легкой «Ангаре-1.2»: она уже трижды успешно летала с «Плесецка» и два раза вывела полезную нагрузку в интересах Минобороны.

Ведется разработка «Ангары-А5В» – ракеты, чья грузоподъемность позволит конкурировать со сверхтяжелыми носителями. Это особенно актуально в контексте заморозки «Енисея» – «сверхтяжа», который начал разрабатываться в 2017 году, но в 2021-м был заморожен из-за нехватки финансирования (перенаправленного на более значимые проекты). В 2025-м, обещает глава Минпромторга Денис Мантуров, будет профинансирован новый проект по созданию ракеты для полетов к Луне и Марсу, на него планируется выделить 600 млрд рублей. Тут стоит уточнить, что сверхтяжелая ракета-носитель используется преимущественно в двух сценариях: единовременный запуск большого количества спутников либо отправка миссий за пределы орбиты Земли, для которых требуется больше топлива.

Также «Роскосмос» и входящий в него профильный разработчик РКЦ «Прогресс» планируют развивать семейство «Р-7», сейчас представленное только «Союзами». Помимо того, что от самих «Союзов-2» корпорация в обозримой перспективе не откажется, так еще в семействе планируются два новых носителя – ракеты средней тяжести «Союз-5» и «Амур-СПГ». На последнюю «Роскосмос» делает определенную ставку: это должен быть носитель с возвращаемой первой ступенью – по аналогии с аппаратами SpaceX Falcon. В проект также планируется заложить модульность, за счет которой ракету средней тяжести можно будет превратить в сверхтяжелую, добавив несколько ускорителей.

Проектирование «Амура-СПГ» должно закончиться в этом году, а полетит она, согласно заявлениям «Роскосмоса», в 2030-м. И уже через два года, в 2026-м, на «Восточном» под нее должно начаться строительство пусковой площадки.

«Сейчас происходит плановое обновление тех космических средств, которые были созданы 20–30 лет назад и ранее. Это нужно, чтобы соответствовать мировым стандартам и продвигаться в космос: требуются современные ракеты, космические корабли, космическая станция… Технику нужно обновлять, и именно это сейчас происходит», – резюмирует Анатолий Петрукович.