Ненужная мощь: сверхтяжёлые ракеты России

Новая гонка

Луна вновь стала главной целью для человечества: по крайней мере, если говорить о космических полетах. Еще в 2017 году Дональд Трамп подписал «Директиву № 1», в которой говорилось, что флаг США должен быть вновь водружен на поверхности Луны в 2020-х. При этом идея лететь на Марс осталась в прошлом. Ну, или как минимум была отодвинута на очень неопределенный срок.

Пилотируемая космонавтика – вещь фантастически дорогая и, чаще всего, с практической стороны бессмысленная. Автоматические планетоходы справятся с исследованием Марса или Луны лучше человека. Они не привязаны к ограничениям нашего организма, и для их запуска не нужно создавать дорогостоящие системы и подсистемы, которые бы гарантировали безопасность астронавта на орбите или на поверхности планеты или спутника.

Если попытаться оценить расходы, новая программа освоения Луны может обойтись более чем в $200 млрд. Это означает лишь одно: «частники» сами по себе никогда не организуют пилотируемый полет с высадкой на Луне или на Марсе. Что же касается государств, то реализовать что-то подобное смогут лишь китайцы или американцы. Или же освоение Луны станет неким коллективным проектом, наподобие окололунной орбитальной станции Lunar Orbital Platform-Gateway. Ее, напомним, хотят построить в 2020-х: это будут делать одновременно с постепенным отказом от МКС. Срок ее существования на орбите не вечен: эксперты считают, что станция просуществует примерно до середины следующего десятилетия. Потом в ней отпадет всякий смысл: поддерживать старую станцию «на плаву» будет себе дороже.

Полеты во сне и в никуда

Еще недавно «Роскосмос» был мировым лидером по числу ракетно-космических запусков, а корабли «Союз» – единственным способом для астронавтов США добраться до МКС. Американский «Спейс шаттл» оказался слишком дорог, и его вывели из эксплуатации еще в 2011 году. С тех пор и россияне, и американцы, и европейцы летают только на «Союзах». Альтернативы им не будет вплоть до ввода в строй американских космических кораблей Crew Dragon и CST-100. Ждать осталось не долго: их хотят начать запускать с людьми на борту в конце 2019 – начале 2020 года.

А когда МКС выведут из эксплуатации, летать «Союзам» будет просто некуда. Причина в том, что Запад нацелился на вышеупомянутую Lunar Orbital Platform-Gateway, а участие России в этом проекте пока под вопросом. Чтобы оказаться в нем, согласно условиям, России нужно перейти на западные технические стандарты, в том числе – на американские скафандры. «Роскосмос» к этому оказался не готов – все-таки дополнительные траты и потеря имиджа.

Если исключить сотрудничество в рамках программы Lunar Orbital Platform-Gateway, то из декларируемых целей для российской космонавтики осталась только поверхность Луны, с полетом на которую все обстоит очень интересно. Проблема номер один – ракеты для этого пока просто нет. В линейке наших ракет-носителей есть легкие и средние ракеты, тяжелый «Протон-М» (от которого отказываются из-за токсичного топлива – гептила) и тяжелая «Ангара». Но сверхтяжелого носителя, на котором можно отправиться к спутнику нашей планеты, нет.

С кораблями немного проще. В теории для полета на Луну можно использовать космический корабль «Союз». Собственно говоря, именно для этого его в 1962 году и начали разрабатывать. Напомним, что еще в 60-е для полета на Луну хотели применить сверхтяжелый носитель Н-1 – одну из самых мощных ракет в российской истории. На низкую опорную орбиту (НОО) Н-1 могла вывести более 100 т груза, а при полете к Луне – более 5 т. Для сравнения, самая мощная ракета современности – Falcon Heavy – может вывести на НОО до 63 т. Правда, у Saturn V, на которой американцы отправились на Луну, показатели были еще выше. Все четыре запуска в рамках программы Н-1 провалились, и проект закрыли. В 90-е ушел в небытие проект «Энергия – Буран», так что страна осталась без сверхтяжелого носителя.

Породить «монстра»

Но выход нашелся! Воскрешать Н-1 никто не собирается, вместо этого «Роскосмос» хочет получить новую ракету – в октябре 2019 года стало известно, что участники научно-технического совета, прошедшего в ракетно-космическом центре «Прогресс», одобрили эскизный проект ракеты сверхтяжелого класса. Конкретный тип ракеты не называется, а это важно. В России за последние несколько лет появилось сразу несколько проектов сверхтяжелых ракет. Вероятно, речь шла о ракете «Енисей». В ее основе лежит то, что раньше называлось «Феникс», потом «Союз-5», а еще позже – «Иртыш». Принципиально ничего не поменялось: по сути, это все та же разрабатываемая «Энергией» ракета средней дальности, которая есть не что иное, как «русифицированная» версия советского «Зенита», который выпускало украинское предприятие «Южмаш». По понятным причинам закупать «Зенит» Россия уже не может, а менять старые советские «Союзы» на что-то нужно.

В широком смысле «Иртыш» – самая обычная ракета, которая, как его предок, уже давно не является чем-то революционным. Двухступенчатый носитель строится вокруг советского двигателя РД-171, точнее – его модификации РД-171МВ. Топливо – керосин, в роли окислителя выступает жидкий кислород. Когда «Иртыш» построят, на Западе уже начнут эксплуатировать потенциально более совершенные метановые двигатели, такие как BE-4 от Blue Origin. В теории они дешевле, надежней и долговечней керосиновых. Это важно, ведь двигатели хотят использовать не один раз. К слову, Blue Origin вовсю работает над многоразовой ракетой New Glenn.

Макет аппарата «Луна-Глоб». Фото: ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина», life.ru

Что касается «Енисея», то эксперты видят его «связкой» множества «Иртышей». Если быть точнее, первая ступень сверхтяжа должна стать системой из пяти-шести первых ступеней ракет этого типа. Вторая будет единым блоком с жидкостным двигателем РД-171МВ или РД-180. Третью могут взять от «Ангары». Согласно данным из открытых источников, на ней могут установить два жидкостных ракетных двигателя РД-0146 или РД-0150. Также для носителя могут использовать кислородно-водородный межорбитальный буксир (или разгонный блок).

В 2018 году появились сведения о возможности оснащения всех трех ступеней носителя кислородно-метановыми двигателями – глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин тогда даже поручил проработать этот вариант. Но российские ракетостроители не имеют сейчас рабочего метанового двигателя, а про ранее названные проекты, такие как РД-169, давно ничего не слышно. Скорее всего, если «Енисей» и появится, он будет использовать модернизированные советские керосиновые двигатели. Такие, как упомянутый выше РД-171МВ.

Кроме маршевых двигателей, активно рассматривают возможность оснащения ракеты ускорителями. Есть здесь и экзотичные предложения. В январе 2019 года агентство «РИА Новости» сообщило, что для первой ступени «Енисея» с высокой долей вероятности применят твердотопливные ускорители. Иными словами, ракета будет чем-то напоминать «Спейс шаттл», где в качестве боковых ускорителей использовали так называемый Solid Rocket Booster. Он, кстати, до сих пор остается самым мощным ракетным двигателем из всех, когда-либо существовавших. Каждый такой ускоритель имеет длину 45,5 м, диаметр 3,7 м и стартовую массу 580 т. Из этой массы 499 т приходится на твердое топливо, остальное – на конструкции.

Над «Доном» угрюмым

Сложно вообразить, в какую сумму все это выльется для бюджета страны и каких усилий потребует, тем более что «Енисей» – это только начало. В феврале текущего года стало известно, что на базе пока еще не существующего «Енисея» хотят разработать еще более мощную ракету «Дон». По сумме качеств она должна стать мощнейшей ракетой во всей русской истории, превзойдя по всем показателям даже «Энергию–Буран» и Н-1.

С технической точки зрения «Дон» станет «Енисеем», к которому добавят еще одну ступень. Это, если верить источникам, позволит увеличить массу выводимой на низкую опорную орбиту нагрузки со 100 до 130 т. На лунную орбиту «Дон» якобы сможет доставить 32 т грузов.

В апреле 2019 года глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин поделился конкретными данными по новым ракетам. «Первая ракета имеет стартовую массу 3167 тонн и способна доставить на низкую околоземную орбиту полезный груз массой не менее 100 тонн, на геостационарную орбиту – 26 тонн, к Луне – 27 тонн. Вторая, более мощная ракета, имеет показатели, соответственно, 3281 тонна, 140 тонн, 29,5 тонны и 33 тонны», – сообщил чиновник, комментируя, соответственно, «Енисей» и «Дон». Этого более чем достаточно для полноценной экспедиции к Луне и высадки на ее поверхность. У самой мощной американской ракеты обозримого будущего – Space Launch System – показатели схожи: в зависимости от модификации она сможет доставить к спутнику нашей планеты 35–45 т полезной нагрузки.

Но что же эти носители носят? И что будет выступать в качестве полезной нагрузки для российских сверхтяжелых ракет? Ответ на этот вопрос найти непросто. Россия пока не обладает космическим кораблем для полета на Луну и не имеет лунно-посадочного модуля. «Союз» для полета к Луне придется модернизировать, но поскольку корабль очень старый, тесный и маленький, на это вряд ли кто-то пойдет. Хотя в экстренной ситуации возможно и такое. Гипотетически, «Дон» и «Енисей» можно использовать для запуска перспективного многоразового космического корабля «Орел», который в России видят основным средством для полета к другим астрономическим объектам. Кроме этого, в теории ракеты должны уметь доставить на Луну посадочно-взлетный комплекс (ЛПВК) и 32-тонный модуль будущей лунной базы.

Однако их концепция хорошо понятна: «Дон» и «Енисей» будут очень сложными «многоэтажными» носителями из множества блоков. Чтобы представить себе внешний вид российского сверхтяжа, нужно вообразить уже введенную в эксплуатацию «Ангару-А5», а потом мысленно умножить ее в два-три раза. Но вокруг новых ракет все еще масса неопределенных моментов.

На фоне минималистичной Big Falcon Rocket Илона Маска наши «Енисей» и «Дон» будут выглядеть архаично. Но это проблема общая, а не только России: сейчас ни у кого нет таких технологий, как у SpaceX – ведущего мирового ракетостроителя, совершающего наибольшее число запусков в год.

«Космос мертв»

Если все получится, как заявляет «Роскосмос», то к концу 2020-х у России могут быть два сверхтяжелых носителя. Третьей по мощности российской ракетой должен стать «Ангара-А5В», которую сам Дмитрий Рогозин отнес к некоему «супертяжелому» классу. От обычной тяжелой «Ангары-А5» ее будет отличать дополнительная кислородно-водородная ступень, из-за чего грузоподъемность вырастает с 25,8 до 38 т. То есть версия А5В займет место между тяжелыми ракетами и сверхтяжелыми «Доном» и «Енисеем».

На фоне проблем космического ведомства такие планы не внушают уверенности. Главная сложность – банальное отсутствие средств. В федеральном бюджете есть раздел, посвященный «Роскосмосу». В прошлом году в нем была заложена сумма расходов 128 млрд рублей. При этом значительную часть доходов космическая индустрия формирует за счет заказов NASA, которое платит по $80 млн за одно место для астронавта на космическом корабле «Союз». В 2019 году США заплатили, как обычно. Несколько запусков на российских кораблях намечены на 2020 год и, возможно, на 2021-й. На этом все. Когда США начнут запускать свои корабли, платить за «Союзы» они не будут.

При этом еще в 2015 году «Известия» писали, что из Федеральной космической программы вычеркнуты такие программы, как «Создание лунного взлетно-посадочного комплекса», «Создание лунной орбитальной станции», «Создание лунной базы», «Создание лунного скафандра», «Создание системы робототехнического обеспечения на Луне». Это говорит о том, что деньги нужны на спасение других программ, в том числе «Ангары». И на все средств не хватит.

В октябре 2019 года стало известно, что запуск автоматической станции «Луна-25» могут отложить на год; ранее он был намечен на 2021-й. Этот запуск планировался как символический жест, который должен был обозначить возвращение России на Луну. По стоимости он ничто в сравнении с пилотируемым полетом, но и его снова перенесли. Возможно ли в таких условиях создать полноценный космический корабль и ракету для полета на Луну? Пусть даже это будет всего лишь модернизированный «Союз»? Сказать сложно. Ясно одно: несмотря на громкие заявления, де-факто Луна не входит в число реальных целей, которые российская космическая индустрия может достичь. По сути, она (индустрия) стала «утилитарно-прикладной», призванной обеспечивать несколько запусков военных спутников и еще несколько коммерческих запусков. Самостоятельно полет к Луне или Марсу в таких условиях не осуществить. Для этого понадобилось бы, как минимум, сотрудничество с Европой и США и доступ к западным инвестициям и технологиям, чего, вероятно, не будет в обозримой перспективе. Посему всерьез обсуждать будущее ракет «Дон» и «Енисей» в таких условиях затруднительно.

Покорение «дальнего космоса» возможно лишь при условии интеграции России в проект Lunar Orbital Platform-Gateway и, возможно, в новую программу NASA «Артемида», призванную высадить астронавтов на Луне. У России есть огромный опыт в создании орбитальных станций, который действительно может пригодиться. Не стоит забывать, что именно СССР первым в мире построил многомодульную орбитальную станцию – «Мир». А в 1990-е и 2000-е годы Россия активно участвовала в строительстве Международной космической станции. Без нее этого проекта могло вообще не быть.

Нужны ли для этого сверхтяжелые ракеты? И да, и нет. Когда станцию начнут строить, Америка уже введет в строй свой сверхтяжелый Space Launch System, поэтому явного смысла в «Доне» и «Енисее» и здесь нет. Ранее для полетов к лунной орбитальной станции «Роскосмос» хотел использовать «Ангару». Конечно, у этой ракеты не самая лучшая репутация: ее считают сложной и довольно дорогой. Но этот носитель хотя бы уже существует и может выполнять запуски.