Россия против США: космические корабли ближайшего будущего
Постепенно уходят в прошлое космические корабли, созданные в годы холодной войны. Оказавшийся неэкономичным «Спейс шаттл» в последний раз взлетел в 2011 году. Его советский коллега – «Союз» – пока еще летает, однако едва ли с ним можно связать будущее пилотируемой космонавтики. На этом фоне, ведущие космические державы с утроенной силой вкладывают деньги и интеллект в создание аппаратов, которые уже завтра понесут новых «Армстронгов» и «Гагариных» к далеким космическим вершинам, завоевать которые, впрочем, будет не менее сложно, чем на заре космической поры.
На сегодня разные страны мира (особенно, США) имеют разработки на близкое будущее и на не очень близкое. Поэтому мы не будем детально рассматривать их всех, а остановимся на самых интересных проектах.
Crew Dragon (SpaceX, США)
Компания SpaceX известна как ведущий (теперь уже) мировой ракетостроитель: сейчас набившая оскомину Falcon 9 – самый востребованный носитель на Земле с наибольшим числом заказов. Однако не меньшую роль Илон Маск играет в области пилотируемой космонавтики: если все получится так, как он хочет, именно космический корабль Crew Dragon (на фото выше) позволит Европе и США отказаться от услуг России для доставки астронавтов на борт МКС. Правда, сроки уже не раз сдвигали.
Как стало известно в конце июля, испытательный полет корабля Crew Dragon с экипажем на Международную космическую станцию отложили до середины декабря: ранее миссию хотели реализовать в ноябре текущего года. В целом, ситуация вокруг пилотируемого Dragon видится почти безоблачной. Корабль многоразовый, а значит – потенциально дешевый: аналогия с многоразовым «Спейс шаттл» здесь неуместна, разные концепции. Важно и то, что в основе лежат проверенные технологии грузового «Дракона». Технические возможности нового корабля SpaceX, позволяющие доставить на борт станции до семи человек за раз, кажутся, пожалуй, даже избыточными: в реальной жизни столько просто не нужно.
Starship (SpaceX, США)
«Дым пожиже да труба пониже» – именно так можно охарактеризовать эволюцию Межпланетной транспортной системы от SpaceX. Комплекс BFR, частью которого является космический корабль Starship, за последние годы хорошенько «похудел». Выводимая им на низкую околоземную орбиту полезная нагрузка упала с 300 до «скоромных» 100 тонн. Сам Big Falcon Rocket, конечно, тоже стал меньше. И все же при всем при этом, Starship будет самым большим и самым грузоподъемным космическим кораблем в истории, который, как предполагают, сможет за один раз перевезти до сотни колонистов. При этом не стоит путать Starship с демонстратором технологий Starhopper, который является летающим стендом для отработки технических решений, которые потом найдут свое воплощение на BFR.
Конечным же итогом разработки должен стать запуск BFR с грузом на Марс в 2022 году, за которым последует пилотируемый полет в 2024 году. Даже двигатель уже готов – инновационный метановый Raptor. Однако, справедливости ради, шансов на реализацию (и даже не скорую, а вообще) у Starship несравнимо меньше, чем у Crew Dragon. Все-таки масштаб и технические риски несопоставимы.
CST-100 Starliner (Boeing, США)
Не такой знаменитый, как Crew Dragon, и не такой амбициозный, как Starship, но все же очень знаковый проект для Соединенных Штатов. CST-100 является частично многоразовым космическим кораблем, который сможет доставить на борт МКС до семи астронавтов. Концептуально аппарат близок к Crew Dragon, но дизайн более «угловатый»: Boeing-у чужд эстетизм Илона Маска – в основе лежит практичность. Это, кстати, может сыграть на руку мегакорпорации, ведь после проблем «Дракона», в частности, недавнего взрыва капсулы во время испытаний, конкуренты идут вровень. Это означает, что именно CST-100 может стать тем кораблем, который первым избавит Америку от зависимости от российской стороны. Первый полет с экипажем может состояться до конца 2019 года, то есть, тогда же, когда и у SpaceX.
Orion (Lockheed Martin, США)
Из всех вышеупомянутых кораблей, «Орион» может выполнить первый пилотируемый полет позже всех – примерно в 2023-м, хотя разрабатывать его де-факто начали раньше, чем какой-либо другой перспективный пилотируемый корабль. Orion, напомним, был частью старой американской программы «Созвездие» – очень амбициозной и дорогой (что ее и погубило). Американцы хотели лететь не то к астероиду, не то к Марсу, не то к Луне.
В конечном итоге, задачей аппарата, весом в пятнадцать тонн, должны стать полеты к лунно-орбитальной станции, которую хотят эксплуатировать вместо МКС. Планируется, что экипажи на станцию Lunar Orbital Platform-Gateway будут доставляться кораблями «Орион» с помощью ракеты Space Launch System. Это, в общем-то, главное отличие «Ориона» от Crew Dragon и CST-100 (Starship – отдельная тема для обсуждений), ведь последние два корабля видят, прежде всего, как инструмент доставки грузов и астронавтов на МКС. Во всяком случае, до тех пор, пока она работает: напомним, ранее орбитальную станцию хотели списать уже в середине 2020-х.
Федерация («Энергия», Россия)
Космический корабль «Федерация» создают с одной целью – иметь при себе замену на случай окончательного устаревания аппаратов серии «Союз», чего, безусловно, ждать осталось не долго. Любой, даже очень удачный космический аппарат, имеет свой срок. Цена создания первого летного образца определена в размере 57 миллиардов рублей, а сам полет намерены осуществить в первой половине 2020-х. «Федерация» будет способна брать на борт до 6 членов экипажа (меньше, чем тот же Crew Dragon) и 500 килограмм груза. Спасательную капсулу хотят приземлять с помощью парашютов и реактивной системы мягкой посадки.
В целом, конструктивно корабль выглядит довольно продуманно, по крайней мере, со стороны. А вот в плане концепции применения есть много вопросов. Ведь первый пилотируемый полет «Федерации» де-факто назначен примерно на то время, когда МКС должны будут прекратить эксплуатировать, а из проекта по созданию лунно-орбитальной станции Россию постепенно выдавливают и, скорее всего, она не будет его участником. Так что, куда полетит корабль (и полетит ли) – сказать тяжело. Единственной реальной целью для корабля сейчас видится полет на Луну/к Луне, но это дорого, сложно и рискованно. И едва ли одна страна сможет это реализовать. Однако, похоже, это не сильно тревожит его создателей, которые активно работают над строительством первого образца для испытаний.
Вообще, было бы неправильно все сводить только к России или Америке, но пока что эти проекты кажутся не только самыми интересными с технической стороны, но и обладающими самыми высокими шансами на реализацию. В целом, кроме старых участников космической гонки, в будущем, вероятно, будут представлены, как минимум, Европа, Япония, Индия и Китай. А там и новые игроки, возможно, подтянутся.
Источник
Пилотируемые перспективы. Проекты космических кораблей ближайшего будущего
В 2011 году США прекратили эксплуатацию комплекса Space Transportation System с многоразовым кораблем Space Shuttle, в результате чего единственным средством доставки космонавтов на Международную космическую станцию стали российские корабли семейства «Союз». В течение нескольких следующих лет такая ситуация будет сохраняться, а после ожидается появление новых кораблей, способных конкурировать с «Союзами». Новые разработки в области пилотируемой космонавтики создаются как в нашей стране, так и за рубежом.
За последние десятилетия российская космическая отрасль несколько раз предпринимала попытки создания перспективного пилотируемого корабля, пригодного для замены «Союзов». Однако эти проекты до сих пор не привели к ожидаемым результатам. Самой новой и многообещающей попыткой заменить «Союз» является проект «Федерация», предлагающий строительство многоразовой системы в пилотируемом и грузовом исполнении.
В 2009 году ракетно-космическая корпорация «Энергия» получила заказ на проектирование космического аппарата, обозначенного как «Перспективная пилотируемая транспортная система». Название «Федерация» появилось только через несколько лет. До недавнего времени РКК «Энергия» занималось разработкой требуемой документации. Строительство первого корабля нового типа началось в марте прошлого года. Вскоре готовый образец приступит к испытаниям на стендах и полигонах.
В соответствии с последними оглашенными планами, первый космический полет «Федерации» состоится в 2022 году, и корабль отправит на орбиту груз. На 2024-й запланирован первый полет с экипажем на борту. Уже после проведения требуемых проверок корабль сможет выполнить более смелые миссии. Так, во второй половине следующего десятилетия могут состояться беспилотный и пилотируемый облеты Луны.
Корабль, состоящий из многоразовой возвращаемой грузопассажирской кабины и одноразового агрегатно-двигательного отсека, сможет иметь массу до 17-19 т. В зависимости от поставленных целей и полезной нагрузки, он сможет брать на борт до шести космонавтов или 2 т груза. При возвращении в спускаемом аппарате может находиться до 500 кг груза. Известно о проработке нескольких версий корабля для решения разных задач. Имея соответствующую конфигурацию, «Федерация» сможет отправлять на МКС людей или грузы, либо работать на орбите самостоятельно. Также корабль предполагается использовать в будущих полетах к Луне.
Американская космическая отрасль, несколько лет назад оставшаяся без «Шаттлов», возлагает большие надежды на перспективный проект Orion, представляющий собой развитие идей закрытой программы Constellation. К разработке этого проекта привлечены несколько ведущих организаций, как американских, так и зарубежных. Так, за создание агрегатного отсека отвечает Европейское космическое агентство, а строить такие изделия будет компания Airbus. Американская наука и промышленность представлены агентством NASA и компанией Lockheed Martin.
Проект «Орион» в его нынешнем виде был запущен в 2011 году. К этому времени НАСА успело выполнить часть работ по программе Constellation, но от нее пришлось отказаться. Определенные наработки перешли из этого проекта в новый. Уже 5 декабря 2014 года американским специалистам удалось провести первый испытательный запуск перспективного корабля в беспилотной конфигурации. Новые запуски пока не проводились. В соответствии с установленными планами, авторы проекта должны завершить необходимые работы, и только после этого можно будет начать новый этап испытаний.
Согласно актуальным планам, новый полет корабля Orion в конфигурации космического грузовика состоится только в 2019 году, после появления ракеты-носителя Space Launch System. Беспилотная версия корабля должна будет работать с МКС, а также выполнить облет Луны. С 2023 года на борту «Орионов» будут присутствовать астронавты. На вторую половину следующего десятилетия запланированы пилотируемые полеты большой продолжительности, в том числе с облетом Луны. В дальнейшем не исключается возможность использования системы Orion в марсианской программе.
Корабль с максимальной стартовой массой 25,85 т получит герметичный отсек объемом чуть менее 9 куб.м, что позволит ему перевозить достаточно крупные грузы или людей. На орбиту Земли можно будет доставлять до шести человек. «Лунный» экипаж будет ограничен четырьмя астронавтами. Грузовая модификация корабля будет поднимать до 2-2,5 т с возможностью безопасного возвращения меньшей массы.
В качестве альтернативы для корабля Orion может рассматриваться аппарат CST-100 Starliner, разрабатываемый компанией Boeing в рамках программы NASA Commercial Crew Transportation Capability. Проект предусматривает создание пилотируемого корабля, способного доставлять на орбиту и возвращать на землю несколько человек. За счет ряда особенностей конструкции, в том числе связанных с одноразовым применением техники, предполагается оснастить корабль сразу семью местами для астронавтов.
«Старлайнер» создается с 2010 года компаниями Boeing и Bigelow Aerospace. Проектирование заняло несколько лет, и в середине текущего десятилетия предполагалось осуществить первый запуск нового корабля. Тем не менее, в связи с некоторыми затруднениями, испытательный старт несколько раз переносили. Согласно недавнему решению NASA, первый старт корабля CST-100 с грузом на борту должен состояться в августе текущего года. Кроме того, «Боинг» получил разрешение на выполнение пилотируемого полета в ноябре. По всей видимости, перспективный корабль в самое ближайшее время будет готов к испытаниям, и новые изменения графика уже не понадобятся.
От других проектов перспективных пилотируемых космических кораблей американской и зарубежной разработки «Старлайнер» отличается более скромными целями. По задумке создателей, этот корабль должен будет доставлять людей на МКС или на другие перспективные станции, разрабатываемые в настоящее время. Полеты за пределы земной орбиты не планируются. Все это снижает требования к кораблю и, как следствие, позволяет добиться заметной экономии. Меньшая стоимость проекта и сокращенные расходы на доставку астронавтов могут быть неплохим конкурентным преимуществом.
Характерной чертой корабля CST-100 являются достаточно большие размеры. Обитаемая капсула будет иметь диаметр чуть более 4,5 м, а полная длина корабля превысит 5 м. Полная масса – 13 т. Следует отметить, что крупные габариты будут использоваться для получения максимального внутреннего объема. Для размещения аппаратуры и людей разработан герметичный отсек объемом 11 куб.м. В нем можно будет установить семь кресел для астронавтов. В этом отношении корабль Starliner – если ему удастся дойти до эксплуатации – может стать одним из лидеров.
Несколько дней назад агентство НАСА также определило сроки новых испытательных полетов космических кораблей от компании SpaceX. Так, на декабрь 2018 года назначен первый тестовый запуск пилотируемого корабля типа Dragon V2. Это изделие представляет собой переработанный вариант уже используемого «грузовика» Dragon, способный перевозить людей. Разработка проекта началась достаточно давно, но только сейчас он приближается к испытаниям.
Проект Dragon V2 предусматривает использование переработанного грузового отсека, адаптированного для перевозки людей. В зависимости от требований заказчика, как утверждается, такой корабль сможет поднимать на орбиту до семи человек. Подобно своему предшественнику, новый «Дракон» будет многоразовым, и сможет совершать новые полеты после небольшого ремонта. Разработка проекта ведется в течение нескольких последних лет, но испытания еще не начались. Только в августе 2018 года SpaceX впервые запустит Dragon V2 в космос; этот полет пройдет без астронавтов на борту. Полноценный пилотируемый полет, в соответствии с указаниями NASA, запланирован на декабрь.
Компания SpaceX известна своими смелыми планами в отношении любых перспективных проектов, и пилотируемый космический корабль не является исключением. Сначала Dragon V2 предполагается использовать только для отправки людей на МКС. Также возможно использование такого корабля в самостоятельных орбитальных миссиях продолжительностью до нескольких суток. В отдаленном будущем планируется отправить корабль к Луне. Более того, с его помощью хотят организовать новый «маршрут» космического туризма: аппараты с пассажирами на коммерческой основе будут совершать облет Луны. Впрочем, это все пока является делом отдаленного будущего, а сам корабль еще даже не успел пройти все необходимые испытания.
При средних размерах корабль Dragon V2 имеет герметичный отсек объемом 10 куб.м и 14-кубовый отсек без герметизации. По данным компании-разработчика, он сможет доставлять на МКС чуть более 3,3 т груза и возвращать на Землю 2,5 т. В пилотируемой конфигурации в кабине предлагается устанавливать семь кресел-ложементов. Таким образом, новы «Дракон» сможет, как минимум, не уступать конкурентам по характеристикам грузоподъемности. Преимущества экономического характера предлагается получить за счет многоразового использования.
Космический корабль Индии
Вместе со странами-лидерами космической отрасли свои варианты пилотируемых космических кораблей пытаются создать и другие государства. Так, в ближайшем будущем может состояться первый полет перспективного индийского корабля с космонавтами на борту. Индийская организация космических исследований (ISRO) с 2006 года работает над собственным проектом корабля, и уже выполнила часть требуемых работ. По неким причинам, этот проект еще не получил полноценного обозначения и пока известен как «космический аппарат от ISRO».
Согласно известным данным, новый проект ISRO предусматривает строительство сравнительно простого, компактного и легкого пилотируемого аппарата, похожего на первые корабли зарубежных стран. В частности, имеется определенное сходство с американской техникой семейства Mercury. Часть проектных работ была завершена еще несколько лет назад, и 18 декабря 2014 года состоялся первый запуск корабля с балластным грузом. Когда новый корабль доставит на орбиту первых космонавтов – неизвестно. Сроки этого события несколько раз смещались, и пока данные на этот счет отсутствуют.
Проект ISRO предлагает строительство капсулы массой не более 3,7 т с внутренним объемом в несколько кубических метров. С ее помощью планируется доставлять на орбиту трех космонавтов. Заявлена автономность на уровне недели. Первые миссии корабля будут связаны с нахождением на орбите, маневрированием и т.д. В дальнейшем индийские ученые планируют парные запуски со встречей и стыковкой кораблей. Впрочем, до этого пока еще далеко.
После освоения полетов на околоземную орбиту Индийская организация космических исследований предполагает создать несколько новых проектов. В планах создание многоразового корабля нового поколения, а также пилотируемые полеты к Луне, которые, вероятно, будут выполняться при сотрудничестве с зарубежными коллегами.
Проекты и перспективы
Перспективные пилотируемые космические корабли сейчас создаются в нескольких странах. При этом речь идет о разных предпосылках к появлению новых кораблей. Так, Индия намерена разработать первый собственный проект, Россия собирается заменить имеющиеся «Союзы», а Соединенные Штаты нуждаются в отечественных кораблях с возможностью перевозки людей. В последнем случае проблема проявляется так ярко, что NASA вынуждено разрабатывать или сопровождать сразу несколько проектов перспективной космической техники.
Несмотря на разные предпосылки к созданию, перспективные проекты почти всегда имеют схожие цели. Все космические державы собираются поставить в эксплуатацию новые собственные пилотируемые корабли, пригодные, как минимум, для орбитальных полетов. Одновременно с этим большая часть нынешних проектов создается с учетом достижения новых целей. После тех или иных доработок некоторые из новых кораблей должны будут выйти за пределы орбиты и отправиться, как минимум, к Луне.
Любопытно, что большая часть первых запусков новой техники запланирована на один и тот же период. С конца текущего десятилетия и до середины двадцатых годов сразу несколько стран намерены проверить на практике свои новейшие разработки. В случае получения желаемых результатов космическая отрасль заметно изменится к концу следующего десятилетия. Кроме того, благодаря предусмотрительности разработчиков новой техники, космонавтика получит возможность не только работать на орбите Земли, но и совершать полеты к Луне или даже готовиться к более смелым миссиям.
Перспективные проекты пилотируемых космических кораблей, создаваемых в разных странах, еще не успели дойти до стадии полноценных испытаний и полетов с экипажем на борту. Тем не менее, уже в этом году состоится несколько таких запусков, и в будущем такие полеты продолжатся. Развитие космической отрасли продолжается и дает желаемые результаты.
Источник