Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Сейчас можно подвести некоторые итоги 20-летней эксплуатации системы «Спейс Шаттл». Задумывавшийся как полностью многоразовый, он уже на стадии проектирования превратился в частично многоразовый. Его крылья, составлявшие значительную часть сухой массы корабля, нужны были лишь на заключительном участке атмосферного полета, а при выведении они были балластом. По сути, это было механическое соединение самолета и ракеты, а сам самолет служил лишь утяжеленным головным обтекателем. Оптимистические оценки в отношении грузопотока и себестоимости полетов не подтвердились. Межполетное обслуживание оказалось более сложным и длительным, чем предполагалось. В результате стоимость одного полета шаттла выросла с планируемых 160 миллионов долларов до более чем 550 миллионов. Разумеется, такое транспортное средство не годилось для выведения коммерческих полезных нагрузок. Операции по спасению и ремонту спутников были единичными и не оправдывали существование шаттла. Кратковременные полеты с орбитальной лабораторией «Спейслэб» выглядели неубедительно на фоне постоянной работы орбитальных станций «Салют» и «Мир». Гораздо более оправданным является использование шаттла для сборки и снабжения орбитальной станции. Но, поскольку возвращение модулей обратно на Землю проектом не предусмотрено, их выведение можно осуществлять и с помощью одноразовых носителей.

Таким образом, опыт создания и эксплуатации многоразовых транспортных космических систем «Спейс Шаттл» и «Буран» показал их экономическую неэффективность и громоздкость при решения большинства задач. Поэтому с самого первого старта «Колумбии» не снимался с повестки дня вопрос создания гораздо более мобильных и дешевых транспортных систем. В разных странах был предложен целый ряд проектов многоразовых транспортных космических кораблей. Правда все они пока не дошли до воплощения в металл, но не исключено, что в ближайшем будущем такие аппараты и будут приняты в эксплуатацию.

Еще в 70-е годы НАСА, понимая, что проект «Спейс Шаттл» является компромиссным и не решает кардинально вопрос снижения стоимости выведения полезной нагрузки, продолжало проработки полностью многоразового одноступенчатого воздушно-космического самолета. Как и в случае с шаттлом предлагалось несколько схем, но, в конечном итоге, в качестве базового был выбран вариант одноступенчатого корабля с вертикальным стартом и горизонтальной посадкой SSTO(Single-Stage-To-Orbit). Требования к нему почти повторяли требования к шаттлу, то есть величина выводимой полезной нагрузки составляла 29,5 тонн, боковая дальность маневрирования при заходе на посадку – до 2000 км. Правда, вес возвращаемой полезной нагрузки возрастал с 14 до 29,5 тонн. Конструкция и бортовые системы должны были быть рассчитаны на 500 полетов при минимальных издержках. В проекте SSTO, предложенном компанией «Мартин-Мариетта», воздушно-космический самолет, внешне напоминающий увеличенную копию орбитальной ступени шаттла, имел стартовую массу 1925 тонн при общей длине (высота на старте) – 76 метров и размахе крыльев – 60 метров. Посадочная масса ВКС вместе с полезной нагрузкой составляла 237 тонн, то есть вдвое больше, чем у шаттла. Он должен был быть оснащен десятью усовершенствованными двигателями SSME с тягой 227-250 тонн, причем четыре из них имели бы раздвижные сопла. Общий вес топлива (кислород и водород) в баках ВКС составил бы 1660 тонн.

Предполагалось, что при флоте из 5 кораблей SSTO удастся довести ежегодное число запусков до 134, то есть каждый ВКС должен будет стартовать каждые 13-15 суток, а всего каждую неделю будут производиться по 2-3 пуска SSTO. При такой частоте запусков на 2 порядка снизится стоимость выведения 1 кг полезного груза на орбиту. Однако такая частота не требовалась для выведения спутников на орбиту – столько их просто не нужно. С другой стороны, для строительства солнечных электростанций на геостационарной орбите массой около 50000 тонн, проекты которых всерьез рассматривались в эти годы, требуется грузоподъемность, как минимум на порядок превышающая грузоподъемность шаттла. Однако проект SSTO не получил развития вследствие высокого уровня технического риска, связанного с созданием новых конструкционных материалов и технологий, и большой стоимостью его разработки. Поэтому проект отложили до начала второго тысячелетия, продолжая исследования перспективных двигательных установок, технологий и материалов.

Еще в процессе создания многоразовой космической системы «Буран», понимая, что его практически невозможно использовать в качестве транспортного средства для снабжения орбитальных станций, в НПО «Энергия» по указанию главного конструктора Ю. П. Семенова были параллельно развернуты поисковые и проектно-конструкторские работы по совершенствованию многоразового космического корабля. Руководил этими работами П. В. Цыбин. Результатами разработок было появление проектов полностью спасаемой «Энергии» за счет снабжения крыльями блоков А и Ц – ГК-175 или «Энергия-2», о которой рассказывалось выше, а также многоразовых кораблей малой размерности. Приоритет отдавался решению задач транспортно-технического обслуживания и повышения эксплуатационной эффективности орбитальных комплексов типа «Мир», замены одноразовых кораблей типа «Союз» и «Прогресс» и применения средств выведения, как с вертикальным, так и с горизонтальным стартом. Результатом указанных разработок было определение технического облика, основных характеристик и общей концепции многоразовых кораблей малой размерности ОК-М (ОК-М, ОК-М1, ОК-М2) с начальными массами от 15 до 32 тонн.