Слишком тяжелые ракеты
Путь на орбиту и дальше – к Луне и соседним планетам – начинается с носителей, способных отправить десятки и даже сотни тонн за пределы земного тяготения. В золотую эру ракетостроения, 1950–1970-е годы, такие проекты были приоритетными: СССР и США боролись за первенство в освоении космоса. К сожалению, советские конкуренты американскому «Сатурну-5», возившему астронавтов на Луну, до практической реализации так и не дожили.
Н1 – проект С. П. Королёва (и его преемника В. П. Мишина после смерти главного конструктора в 1966-м) – известен довольно широко: ракета была построена и четыре раза выходила на летные испытания (все оказались неудачными). Она же должна была стать платформой для сборки тяжелого межпланетного корабля: вывозить на орбиту Земли комплектующие, которые затем собирались бы в единую конструкцию и отправлялись к Марсу, Венере и другим планетам.
Катапульта к звездам: какие из новых технологий помогут осваивать космос в XXI веке
Меньше известен проект конструктора В. Н. Челомея, предлагавшего альтернативный подход. Его детище УР-700 – более простой носитель, который мог стать мощнее, чем Н1, и позволял летать к Луне без дополнительных манипуляций на орбите. Некоторые эксперты полагают, что, если бы удалось построить именно эту ракету, у СССР появился бы шанс на соперничество с США в лунной гонке. Но УР-700 так и остался на бумаге: руководство страны поддерживало детище Королёва, а после череды неудач лунные амбиции пошли на спад.
К слову, подобная история случилась и в США. Альтернативой «Сатурну-5» должна была стать Nova. Согласно проекту 1959 года, эта ракета предполагалась как «простое и мощное» решение, способное доставлять на околоземную орбиту до 450 т груза в одной из модификаций (современные сверхтяжи вывозят до 150 т), а оттуда запускать миссии к Луне с посадкой на поверхность без промежуточной орбиты. Программа столкнулась с бюджетными ограничениями, а в 1962-м американцы отдали предпочтение механике стыковки на орбите спутника.
Примерно тогда же, в начале 1960-х, был предложен проект Sea Dragon («Морской дракон») – гигантской ракеты-носителя высотой 150 м и диаметром 23 м с заявленной грузоподъемностью 550 т. По некоторым источникам, обе ступени могли стать возвращаемыми с возможностью переиспользования. Надо ли говорить, что столь амбициозную задумку не удалось воплотить. Но она получила своего «идейного наследника»: современный Starship как раз имеет две возвращаемые ступени и потенциально рекордную грузоподъемность. Впрочем, куда более скромную: до 200 т при размерах примерно 140–150 м в высоту (в новой версии V3, которая пока не летала) и 9 м в диаметре.
Взрывы до самых звезд
В конце 1950-х американские конструкторы выдвинули необычную идею для потенциально межзвездных кораблей. Вместо того чтобы строить сложную систему двигателей, авторы проекта «Орион» (Project Orion) предложили толкать конструкцию с помощью ядерных взрывов.
В теории работать это должно было так: с кормы выбрасывается ядерная боеголовка и почти сразу детонирует. Взрывная волна бьет в щит корабля, который с помощью специальных амортизаторов смягчает импульс для основного отсека, и вся конструкция разгоняется. Это повторяется сотни и даже тысячи раз. Для торможения – все то же самое, но развернувшись кормой вперед.
В 1959-м даже провели ряд летных испытаний: модель с помощью химических взрывов удалось поднять на 50–100 м (по данным разных источников). На бумаге было разработано несколько версий корабля: для выхода на орбиту Земли, межпланетных и межзвездных перелетов. Но в 1963-м США, СССР и Великобритания подписали Договор о частичном запрещении ядерных испытаний, который ограничивал в том числе подобные эксперименты, и в 1965-м проект был закрыт.
Самолет Stratolaunch
Stratolaunch/Keystone Press Agency/Global Loock PressКосмоплан (не) выходит на орбиту
Противоположным концепции сверхтяжелых ракет подходом можно считать космопланы – устройства, способные выводить на орбиту на порядки меньше груза, зато намного чаще за счет регулярного переиспользования. Один из первых таких проектов также корнями уходит в 1960-е: его предложила британская British Aircraft Corporation.
Концепт представлял собой нечто среднее между ракетой и космопланом, вернее тремя планерами, на старте соединенными в единую конструкцию. Предполагалось, что они будут взлетать в связке, после чего две секции отделяются и идут на посадку, а одна выходит на орбитальную траекторию. Реализация была полностью просчитана, однако авторы не смогли получить финансирование даже на летные испытания. По слухам, позднее часть команды перебралась в США работать над проектом космического шаттла (англ. «челнок»).
Чем зарабатывает и как будет развиваться частный космический сектор
И про Shuttle, и про его советский аналог «Буран», летавший лишь раз в автономном режиме, известно многое, поэтому остановимся на других подобных проектах. В 1980–1990-х в Штатах велись сразу две большие разработки: X-30 NASP и X-33 VentureStar. Несмотря на частично схожие названия, они предполагали принципиально разные подходы к выходу на орбиту и разрабатывались разными компаниями.
X-30 NASP (National Aero-Space Plane – «Национальный аэрокосмический самолет») – детище 1980-х, который создавался как реактивный самолет для околовоенных задач с возможностью выхода на орбиту. X-33 VentureStar прорабатывался уже в середине 1990-х компанией Lockheed Martin как именно орбитальный носитель. Стартовавшие с разницей в десятилетие, они и закончились так же – в начале 1990-х и 2000-х соответственно, так и не добравшись до летных испытаний (X-33 был разработан в виде уменьшенной модели-демонстратора). Спустя еще 10 лет завершилась запущенная в 1981-м программа Space Shuttle, после чего космопланы окончательно уступили место возвращаемым ракетам SpaceX.
Впрочем, нельзя не упомянуть еще один любопытный гибрид Stratolaunch, разрабатываемый с 2010-х. Это гигантский двухфюзеляжный самолет, изначально задуманный как платформа для запуска ракет в космос. Сначала носитель доставляют на определенную высоту, где он отцепляется от самолета и запускает собственные двигатели для выхода на орбиту. После череды тестов, включая летные испытания, и перепродажи компании в начале 2020-х было решено перепрофилировать Stratolaunch под запуски гиперзвуковых самолетов, не предназначенных для орбиты.
Шпионские корни МКС
В 1960-х, на заре космонавтики, орбита рассматривалась не только с гражданско-научных, но и с военных позиций. Что породило такие проекты, как американский Manned Orbital Laboratory («Обитаемая орбитальная лаборатория», MOL) и советский «Алмаз». Станции должны были стать шпионскими форпостами двух стран, позволяющими наблюдать друг за другом из космоса. MOL свернули в связи с развитием автоматизированных спутников, а вот СССР несколько станций запустил. В том числе миссии «Салют-3» и «Салют-5», которые принимали на своем борту несколько экипажей советских космонавтов. В 1978-м пилотируемая программа «Алмаз» была закрыта.
Но именно она стала ядром советских станций и позднее МКС. Если говорить точнее, в их основу лег функционально-грузовой блок (ФГБ), который был частью транспортного корабля снабжения – одного из ключевых элементов программы. Четыре из шести модулей станции «Мир» созданы именно на базе ФГБ. Он же должен был стать основой «Мира-2», но проект перешел под финансирование США и превратился в МКС. Тем не менее первый модуль станции, «Заря», а также запущенный в 2021-м модуль «Наука» являются, по сути, теми же самыми ФГБ, которые были разработаны в 1960-х в СССР.
Штаты тоже не с нуля проектировали собственные отсеки МКС. В 1984-м администрация президента Рейгана анонсировала Space Station Freedom (космическая станция «Свобода») – орбитальную базу для присутствия на орбите и научных исследований, а в перспективе – для ремонта спутников и запуска межпланетных миссий. В течение девяти лет проект постепенно реализовывался, но при этом терял бюджет и, как следствие, функциональные возможности. В итоге в 1993-м его полностью отменили, а позднее часть изготовленного оборудования была использована при создании МКС. Что-то, например, легло в основу лабораторного модуля «Дестини» (Destiny) и некоторых узловых сегментов станции.
Европа также приложила руку к этому «конструктору». В 1985–1991 годах ESA (Европейское космическое агентство) разрабатывало проект Columbus («Коламбус») – трехмодульную конструкцию, состоящую из двух частично обитаемых лабораторий и платформы дистанционного зондирования. Как обычно, финансирование было урезано, в первой половине 1990-х работы над двумя модулями из трех прекратили, ну а лаборатория «Коламбус» тоже стала частью МКС – ее в 2008-м пристыковали к американскому сегменту.
Работы по созданию автоматической орбитальной станции «Алмаз»
РИА НовостиДолгий путь тайконавтов
Китай стремился не отстать от двух мировых лидеров космической гонки. Первые полеты тайконавтов (китайские космонавты) прорабатывались еще в 1960-х в рамках программы «Проект 714». Во второй половине десятилетия была запущена активная подготовка: создан Институт космической медицины и инженерии, началось проектирование корабля «Шугуан» («Рассвет»), а в 1970-м успешно запущен первый китайский спутник.
В апреле 1971 года был проведен отбор 19 космонавтов среди почти 2000 претендентов. Но из-за политических и экономических проблем в стране финансирование фактически прекратилось. Тайконавты так и не успели приступить к летным испытаниям, а сам «Проект 714» был свернут. Его наработки пригодились лишь спустя 30 с лишним лет, когда в начале 2000-х Китай все же запустил свою пилотируемую программу, к сегодняшнему дню став одной из трех ведущих мировых держав в этой сфере.
От «Созвездия» к Луне
После завершения в 1972-м лунной программы «Аполлон» американцы не единожды предпринимали попытки вернуться на спутник Земли. В 2004 году с таким призывом выступил президент Джордж Буш – младший, после чего в 2005-м стартовал проект Constellation («Созвездие»).
Быстрее, выше, дальше: три направления конкуренции между космическими державами
Предполагалась следующая схема: ракета Ares I выводит на околоземную орбиту космический корабль Orion с астронавтами, более тяжелый носитель Ares V доставляет туда же лунный посадочный модуль Altair. «Орион» стыкуется с «Альтаиром» и направляется к Луне, где они снова разделяются: первый остается на орбите, второй, соответственно, прилуняется.
Проект просуществовал до 2010-го, не пережив административных проверок при президенте Обаме. От «Созвездия» остались только корабль Orion, разработанный компанией Lockheed Martin, и ракета-носитель SLS (Space Launch System). Собственно, именно «Орион», хоть и существенно измененный, в нынешнем апреле отправился в пилотируемый облет Луны в рамках миссии «Артемида-2».
Программа Artemis была утверждена в 2017-м и неоднократно менялась. Ранее она включала в себя проект лунной орбитальной станции (изначально Deep Space Gateway, затем Lunar Gateway или просто Gateway), которая должна была стать форпостом для астронавтов – лунных гостей. Теперь от нее отказались в пользу схемы, схожей с «Созвездием»: корабль и посадочный модуль запускаются отдельно на околоземную орбиту, где стыкуются и отправляются к Луне для облета и посадки соответственно.
Именно этому и будут посвящены 3-я и 4-я миссии «Артемиды». Третья должна состояться в 2027 году и включить в себя «репетицию»: отработку стыковки и расстыковки «Ориона» с одним или двумя посадочными модулями, их независимо друг от друга проектируют SpaceX и Blue Origin. Высадка астронавтов на поверхность спутника предполагается в 2028-м, в рамках четвертой миссии. Но состоится ли она, большой вопрос.
Смена приоритетов
Будущее ракеты SLS и корабля «Орион», по сути, главных компонентов «Артемиды-2», весьма неопределенно. Год назад администрация Дональда Трампа анонсировала очередные бюджетные сокращения, из-за которых космические разработки могут попасть под нож (как это уже сделано с проектом Gateway) ввиду экономической неэффективности. Вместо них на арену выйдут частные корпорации SpaceX, Blue Origin и другие.
Мяч, змея и свора робопсов: почему для покорения других планет нужны роверы новых конструкций
Это выглядит логично: SpaceX Starship фактически и строится как самостоятельная многофункциональная платформа. Лунный посадочный модуль, который проектирует компания, создают на основе второй ступени корабля-гиганта, а стартовать с Земли он будет силами собственного разгонного блока. Дальнейшие тесты Starship как раз и предполагают стыковку на орбите для дозаправки возвращаемых межпланетных миссий. И SLS, и «Орион» при такой конфигурации оказываются ненужными. Нет необходимости и в госфинансировании: SpaceX уже убедительно доказала, что умеет зарабатывать деньги на космосе лучше всех остальных.
Под угрозой закрытия проект орбитального корабля Boeing Starliner. После фиаско с запертыми на много месяцев на МКС астронавтами, которых пришлось спасать силами SpaceX, корпорация углубилась в доработку механизмов. Следующий пуск в беспилотном грузовом режиме должен состояться в апреле 2026-го или позднее. От его успеха зависит будущее всего проекта.
Под нож среди прочего попала и одна из самых амбициозных программ – Mars Sample Return («Возвращение образцов с Марса»). Марсоход Perseverance собрал и оставил на поверхности Красной планеты запечатанные образцы породы, которые NASA планировало подобрать и отправить на Землю в 2030-х. После многократных переоценок выяснилось, что задача слишком сложная и дорогая: на это может уйти более $11 млрд с доставкой груза не ранее 2040 года. Так что пробирки с пробами на Марсе остались ждать своего часа, который неизвестно когда наступит.
Что будет с венерианскими миссиями DAVINCI и VERITAS (оба названия – аббревиатуры), предсказать трудно. Бюджетные средства для NASA на изучение второй соседней планеты пока выделяются, но запуски состоятся не ранее 2030 года, то есть уже при новой администрации США, которая в очередной раз может пересмотреть приоритеты.
О российских космических программах мы сегодня говорим с осторожной надеждой. Исходя из актуальной национальной стратегии, 2025–2026 годы можно считать подготовительными, тогда как 2027–2028-й должны показать первые существенные результаты. Именно тогда ожидаются запуски модифицированной версии «Ангары» с космодрома Восточный, беспилотные испытания космического корабля нового поколения «Орёл» и начало строительства Российской орбитальной станции.
Пожалуй, единственная страна, которую как будто не затрагивают проблемы срыва и переноса запусков, – Китай. Начав с освоения земной орбиты и отправки автоматизированных миссий к Луне, КНР продолжает наращивать ракетный потенциал и готовится к созданию лунной станции в рамках совместного с Россией проекта. Но реализовывать его придется буквально с нуля: тут использовать наследие XX века не получится при всем желании.
