«Техника-молодежи» 2000 г №7, с.22-26, 32-33
Станислав НИКОЛАЕВ, инженер | КОСМОДРОМ НА... КРЫЛЬЯХ |
Космодром Байконур оказался за рубежом, и теперь за его эксплуатацию надо платить Казахстану; Плесецк, ввиду своего географического положения, может осуществлять вывод полезной нагрузки далеко не на все орбиты; Капустин Яр изначально был пригоден только для легких ракет и не имеет перспектив роста; новый же Свободный (на Дальнем Востоке) пока может работать только с конверсионными переделками боевых межконтиненталок, под более солидные носители все нужно строить заново...
Таково сегодняшнее положение в отечественной космической отрасли. Именно поэтому наверное, с таким интересом были встречены известия о первых запусках ракет с международного морского космодрома «Морской старт» (подробности в «ТМ», №2 за 1997 г и №5 за 1999 г). Но строился комплекс, в основном, на зарубежные деньги, и наше долевое участие в проекте не столь уж и велико. Да и по ряду других причин он, в существующем виде, не представляется достойной внимания альтернативой
Впрочем, есть еще один выход из положения — использовать старт космических ракет с борта самолета-носителя.
«ВОЗДУШНЫЙ СТАРТ» НА КРЫЛЬЯХ «МОЛНИИ». Аэрокосмическая корпорация «Воздушный старт» проводит комплексные испытания системы выведения телекоммуникационных спутников весом до 2,5 т на низкие орбиты, предусматривающей запуск ракеты путем ее десантирования из самолета Ан-124-100 «Руслан», сообщило агентство ИТАР-ТАСС в начале 1999 г
«Руслан» доставляет двухступенчатую ракету с установленным на ней спутником в любую точку над океаном либо над сушей, где... сбрасывает Через 6 с падения запускаются двигатели ракеты, благодаря стабилизирующему парашюту принявшей вертикальное положение. Дальше разгон космического носителя происходит по обычной схеме.
Комплекс «Воздушный старт» может работать практически в любой точке земной поверхности, где есть взлетно-посадочная полоса длиной не менее 3 км. Существенно важно, что установить спутник на носитель можно непосредственно на территории заказчика, таким образом решив проблему ограничений на экспорт космических технологий.
Самолет-носитель «Руслан» фактически служит возвращаемой и многократно используемой первой ступенью системы выведения спутника на околоземные орбиты. Его применение позволяет вдвое снизить стоимость выведения 1 кг полезного груза на опорную орбиту по сравнению со стоимостью аналогичных услуг уже эксплуатируемых наземных комплексов.
«Воздушный старт» — далеко не первое отечественное предложение подобного рода. Еще с начала 90-х гг на всех международных авиасалонах наши специалисты демонстрируют систему (очевидно — конверсионную) «Бурлак». Межконтинентальный стратегический ракетоносец попытались приспособить для решения вполне мирных задач, скажем, — выведения на орбиту небольших и легких спутников связи.
И это лишь один из вариантов применения уникальной технологии. Есть и другие. Например, существует проект глобальной спасательной системы «Призыв» («ТМ», №4 за 1998 г). Но баллистические ракеты, которыми предлагается доставлять спасательное оборудование, нельзя запускать в любом направлении (иначе потом придется проводить спасательные работы еще в местах падения ступеней).
Впрочем, коль мы уж заговорили о пилотируемых воздушно-космических системах, важнее здесь другое. Орбитальный «Союз» — аппарат, безусловно, заслуженный, но создавался давно и отнюдь не для снабжения орбитальных станций. «Шаттл» чересчур велик и снижению себестоимости выведения полезных грузов не способствует. Так может, предпочтительнее аэрокосмические системы?
Создание многоразовых транспортных кораблей «Спейс шаттл» и «Буран» не оправдало ожиданий разработчиков — стоимость изготовления и эксплуатации этих транспортных средств оказалась чересчур высокой. Однако приобретенный опыт позволил подойти вплотную к созданию полностью многоразовых транспортных систем, в первую очередь авиационно-космических (АКС) со стартом с самолета. Удельная стоимость вывода космической нагрузки на орбиту с их помощью может быть снижена в несколько раз за счет применения самолета-носителя, обеспечивающего старт орбитального корабля с начальной скоростью, равной скорости самолета.
Наиболее известной отечественной разработкой такого рода была система «Спираль», создававшаяся в КБ А.И. Микояна под руководством Г.Е. Лозино-Лозинского с 1965 до середины 1970 гг («ТМ», №1 за 1992 г). Со «спины» сверхзвукового разгонщика (его создание так и не началось) ракетной ступенью должен был запускаться маленький воздушно-космический самолет (а его аналог испытывался в воздухе). Но по причинам, далеким от технических, все работы были прерваны. Говоря проще, тогдашнее руководство страны не увидело в подобных системах особого резона — ведь у американцев такого не было — и прекратило финансирование разработки.
Работы возобновились лишь в 80-х гг. в НПО «Молния», под руководством уже генерального конструктора Лозино-Лозинского на основе разработок и исследований, связанных с созданием «Бурана». Новая система получила название МАКС — многоразовая авиационно-космическая система.
Первым из ее технических преимуществ можно назвать способность запуска полезного груза со стартом на любой географической широте и, следовательно, практически с любым наклонением плоскости орбиты к экватору Кроме того, необходимость вывода на заданную орбиту может возникнуть при срочной разведке районов техногенных и природных чрезвычайных ситуаций, а также при спасательных операциях в космосе. В последнем случае спасательный корабль должен стартовать в той же плоскости, что и терпящий бедствие. Ожидание момента пересечения этой плоскости точкой старта может составить у ракет до 5 суток, у МАКСа же — не более 12 ч. Как видите, большим преимуществом МАКСа является высокая оперативность применения.
Кроме того, при его эксплуатации отпадает необходимость в отчуждении земель под поля падения отработавших ступеней, что важно и с экономической, и с экологической точек зрения.
 «Спираль» — первый отечественный проект АКС. |
МАКС состоит из самолета-носителя Ан-225 «Мрия» и установленной на нем ракетной ступени массой 275 т. Та предлагается в 3 вариантах: пилотируемый двумя космонавтами либо беспилотный 27-тонный орбитальный самолет с одноразовым топливным баком (основной вариант, МАКС-ОС), грузовой невозвращаемый модуль (МАКС-Т) и полностью возвращаемая ступень (МАКС-М). Величина нагрузки, выводимой ими на опорную орбиту высотой 200 км и наклонением 51° составляет, соответственно, 8,3 — 9,5, 18 и 5,5 т. На геостационарную же орбиту МАКС-Т может вывести до 5 т.
На орбитальном самолете МАКС-ОС предполагается использовать двухкамерный маршевый двигатель, работающий на трехкомпонентном топливе и способный выдержать до 10 полетов (сам же ОС — 100 запусков). При старте он работает на компонентах «керосин — жидкий кислород», по мере разгона и выхода из плотных слоев атмосферы переходит на «жидкий водород — жидкий кислород». Такой режим дает возможность значительно уменьшить объем, а значит, — габариты и массу топливного бака.
Высокое аэродинамическое качество ОСа позволяет ему при спуске уходить на 2000 км от плоскости орбиты, т.е. либо садиться на аэродромы по всей территории России, либо с любого витка сесть на заданную полосу. Для старта МАКСа, считают его создатели, пригоден любой аэродром 1-го класса, оснащенный оборудованием для межполетного обслуживания и заправки горючим орбитальной ступени. Подсчитано, что при ежегодных 20 — 40 запусках, затраты на МАКС окупятся за 3 года. После этого прибыль, гарантируемая инвесторам, составит 1 млрд долларов ежегодно.
МАКС ВЫЗЫВАЕТ ВОПРОСЫ. Да только не слишком ли оптимистичны разработчики МАКСа? Сомневается в их выкладках бывший начальник 50 ЦНИИ МО СССР (потом — РФ, а с объединением военно-космических сил и ракетных войск стратегического назначения институт ликвидирован), профессор, доктор технических наук, академик Академии космонавтики имени К.Э. Циолковского, специалист в области ракетно-космической техники Э.В. Алексеев. «Вполне логично, — считает он, — что с особой тщательностью нужно вести работы в тех направлениях, где уже создан значительный задел».
Но... Первым и главным достоинством МАКСа считается снижение стоимости выведения полезной нагрузки на орбиту в несколько раз и полная окупаемость за три года эксплуатации. А если посмотреть публикации на эту тему за последние несколько лет, то бросается в глаза разброс цифр: «стоимость выведения меньше в 10 раз...8 раз...5 раз...З раза». Что касается срока окупаемости, то он, в различных источниках, «плавал» от 3 до 7 — 8 лет. А ведь речь идет о суммах, соизмеримых с десятикратным (!) ежегодным бюджетом всей Федеральной космической программы России.
Как показывает практика, стоимость транспортировки 1 кг полезного груза, выводимого на околоземную орбиту одноразовой ракетой, на порядок меньше, чем многоразовой. Это соотношение изменяется только при существенном увеличении количества пусков. Чтобы стать рентабельной, такая система, как МАКС, должна использоваться, как минимум, 100 раз — прежде, чем будет списана. Однако насколько реализуемо такое пожелание?
Получение заказов на 20 — 25 пусков зарубежных аппаратов в год представляется нереальным, поскольку рынок услуг поделен не в нашу пользу Если же говорить об отечественном рынке, то здесь значительную конкуренцию составят ракеты, снимаемые с вооружения, для которых существует дилемма — либо использоваться для вывода в космос, либо просто быть утилизированными.
Кроме того, Алексеев считает, что МАКС повторяет ошибки «Энергии»-«Бурана»: система создается без привязки к конкретным космическим аппаратам. Это вообще делает все разговоры об экономической эффективности беспредметными.
Рассматривая возможности использования самолета в качестве первой ступени орбитального корабля, он отмечает как положительною, так и отрицательные стороны. С позиции энергетической эффективности, явные преимущества имеет ракетная ступень: она выводит аппарат на высоты 70 — 150 км, тогда как самолет — только на 10 км. Ракета дает прибавку в достижении орбитальной скорости 40%, тогда как самолет — всего 5%.
В то же время самолет, как подвижный старт, безусловно, имеет ряд интересных потенциальных преимуществ перед стационарными комплексами. Одно из них — возможность запуска космического аппарата в плоскости экватора при так называемом «методе прямого выведения на геостационарную орбиту». Однако продолжительность полета самолета до экватора, необходимость дозаправки в воздухе делают воплощение этой схемы сложным и требуют специальных мер по обеспечению безопасности и компенсации потерь криогенных компонентов топлива.
Более чем сорокалетний опыт космической деятельности, кроме ярких достижений, включает и печальные страницы. Катастрофы прошедших лет, расследование их обстоятельств и причин позволили выработать нормы безопасности, которые нашли отражение в законе «О космической деятельности», а также в нормативных документах РК-98-КТ.
А у разработчиков МАКСа ни одно из этих требований не нашло отражения в окончательном варианте проекта, говорит Алексеев. Они забыли, что жидкие водород и кислород взрывоопасны. О несерьезном отношении к проблеме безопасности свидетельствует, в частности, предложение начать испытания МАКСа на аэродроме Чкаловский в густонаселенном районе Подмосковья.
Какие меры будут приняты в различных внештатных и аварийных ситуациях? Это нужно было решать в начальной стадии проектирования. Что до сих пор не сделано, даже несмотря на официальное заключение по этому вопросу 50 ЦНИИ МО СССР, данное еще 27 февраля 1990 г за подписью того же Алексеева. На пробелы в вопросах безопасности проекта тогда же указала экспертная Комиссия при АН СССР, возглавляемая академиком РАН К.В. Фроловым, созданная в соответствии с Постановлением Совета Министров СССР от 6 мая 1989 г с целью дать заключение по перспективности проекта МАКС.
Не менее важным является и выполнение требований к траекториям выведения космических аппаратов, которые должны быть безопасны для населения, объектов государственной инфраструктуры; Их выбор в обязательном порядке выполняется с учетом внештатных ситуаций. Кстати, трассы существующих космодромов выбраны с учетом этих ограничений и непрохождения участка выведения над территориями иностранных государств. Между тем, авторы МАКСа, отмечает Алексеев, объявляют о перспективах проведения запусков из любых точек, и единственным критерием выбора называют только нужные параметры орбит спутников, ни слова не говоря о требованиях безопасности.
КРЫЛЬЯ НАД МОРЕМ. Так что МАКС, похоже, еще долго будет летать только на бумаге. Тем более, что у него появились достаточно серьезные конкуренты, обладающие теми же достоинствами, но лишенные указанных недостатков.
Речь, в частности, идет о создании гибридных воздушно-космических систем морского базирования. Вот как, к примеру, описывает одну из них ее разработчик, директор и главный конструктор ТОО «Маренго» Н.Абросимов.
По прогнозам специалистов, емкость мирового рынка средств выведения в 2000 — 2009 гг составит 45 млрд долларов. Из них около 27,3 и 12 млрд пойдет на создание тех из них, которые смогут доставлять полезные грузы на геостационарную орбиту и на низкие околоземные орбиты соответственно. Причем доля тяжелых носителей в грузопотоке со временем значительно увеличится.
Сегодня на этом рынке сложилась довольно противоречивая ситуация. С одной стороны, уже существует целый ряд одноразовых космических средств с соответствующей инфраструктурой. Однако затраты на их производство и эксплуатацию высоки, а надежность составляет всего 0,92 — 0,96. С другой стороны, создание перспективной, более надежной и дешевой многоразовой транспортной космической системы (МТКС) потребует времени и значительных средств. Работы в этом направлении ведутся в США, Франции, Японии и других развитых странах. Уникальный технологический и экспериментальный задел и у России. Многое сделано, к примеру, при создании системы «Энергия» — «Буран».
ТОО «Маренго» предлагает свою концепцию универсальной МТКС высокой грузоподъемности. Ее основными элементами являются воздушно-космический самолет (ВКС) и разгонно-стартовая система на базе экранолета. Многие используемые при ее разработке идеи уже опробованы и нашли подтверждение, имеется и соответствующая промышленная база. Поэтому как сама система, так и ее инфраструктура могут быть созданы за 8-9 лет
Экранолет с космическим самолетом разгоняется до заданной скорости и уходит от экрана, земной поверхности. На высоте 8 — 12 км дается команда на включение двигателей космического самолета, который отделяется от носителя и продолжает набирать скорость. Он доставляет полезную нагрузку на опорную орбиту, а потом возвращается на Землю.
Создатели ВКС предлагают использовать прошедшие испытания модернизированный топливный отсек и двигательную установку второй ступени космической системы «Энергия» — «Буран», а также планер, шасси и систему посадки орбитального корабля. Стартово-разгонный экранолет может быть построен в России за 6 — 6,5 лет на базе имеющегося в этой области научно-технического задела. Предлагается поэтапная реализация проекта, что позволит сократить сроки возврата вложенных средств и в дальнейшем получить значительную прибыль.
Сначала создается надежная и экологически безопасная система выведения тяжелого класса с одноразовой двухступенчатой ракетой-носителем. В качестве первой ступени используется модернизированный блок второй ступени «Энергии» (топливный отсек укорачивается на 5 — 6 м, вместо шести двигателей устанавливаются четыре), второй — доработанная третья ступень ракеты «Союз». Различные модели разгонных блоков обеспечат доставку спутников на геостационарную и просто высокие околоземные орбиты, позволят отправлять межпланетные экспедиции.
По расчетам специалистов, срок реализации первого этапа составит 3,5 — 4 года при стоимости 2 млрд долл. Через 4 года, при 10 пусках ежегодно, эти затраты (с учетом процентов за кредиты) полностью окупятся.
На втором этапе кислородно-керосиновый блок заменят новым кислородно-водородным разгонным блоком, что увеличит грузоподъемность носителя.
На третьем этапе завершается создание универсальной многоразовой транспортной системы «Земля — Космос — Земля» грузоподъемностью до 55 т (прорабатывается ее увеличение до 60 т). К началу полетов ВКС пройдут многолетние испытания и двигательная установка, и кислородно-водородный ракетный блок, который будет использоваться для выведения очень больших полезных грузов. Повышению надежности системы и увеличению вероятности спасения груза на любом этапе выведения способствует то, что исключен один из наиболее рискованных этапов полета — вертикальный пуск с помощью ракетных двигателей. Резервирование гарантирует выполнение программы при отказе любого маршевого двигателя на всех участках полета, а включение двигателей самолета на достаточно большой высоте дает необходимый запас времени для спасения груза при аварии.
После завершения полета ВКС приземляется на аэродромную полосу, как корабли «Буран» и «Спейс шаттл». Кроме того, рассматривается вариант посадки на экранолет, что исключает необходимость строительства аэродромного посадочного комплекса, сокращается время и стоимость межполетного обслуживания. Система становится более гибкой, потому что не привязана к стационарным сооружениям. Один и тот же экранолет может использоваться как для старта, так и при возвращении.
В дальнейшем затраты на транспортные космические услуги будут еще снижаться из-за увеличения частоты пусков и объема грузопотока. К сказанному добавим, что проект Абросимова — не единственный. Как мы уже писали («ТМ», № 5 за 2000 г), идея использования экранолетов приходит в головы и других конструкторов. В недавнем номере журнала «New Scientist» опубликована статья, посвященная совместным разработкам российских и японских конструкторов. Речь идет о гигантском экранолете, оснащенном ракетным двигателем и способном лететь над поверхностью воды с околозвуковой скоростью. А.Небылов — директор Международного института современных аэрокосмических технологий (Санкт-Петербург) считает, что при горизонтальном запуске космического носителя с высокой начальной скоростью можно обойтись без дополнительных ускорителей. Возвращаясь, космический корабль будет «прикрыляться» на движущийся экранолет. Такой «трюк», кстати, был опробован нашими летчиками еще в 30-е гг, когда истребители стартовали и возвращались на крыло самолета-авиаматки.
В общем, как видите, в идеях у русских, как всегда, недостатка нет Остановка, как обычно, за малым: где взять денег на осуществление этих (или иных) замечательных конструкций?
| НЕ ОШИБИТЬСЯ В ВЫБОРЕ | Сергей СОБОЛЬ, инженер |
Все 67 лет (как раз в этом месяце исполнилось) своей истории «ТМ» рассказывал читателям о более или менее смелых проектах сложных технических систем «ближайшего будущего». Но... ровесники журнала миновали пенсионный возраст, а многое из описанного так и осталось «перспективой». И теперь мы, повествуя о создающихся образцах, просто обязаны объяснить читателю, почему? Почему мы все еще ездим на колесах, а не на воздушной или магнитной подушке, почему небо не застят армады транспортно-монтажных дирижаблей и трансконтинентальных экранопланов, почему океаны не заполонили атомные подводные грузовозы, почему жители Дальнего Востока замерзают, а не блаженствуют в мегаполисах с термоядерной энергетикой и замкнутой экологией... Почему до сих пор аэрокосмические системы (АКС) не несут на своих могучих крыльях львиную долю грузопотока «Земля — орбита»?
Вот с последним и давайте попробуем разобраться.
ТЕОРИЯ ОБЕЩАЕТ. Какие же преимущества считаются неотъемлемой особенностью аэрокосмических комплексов, т.е. таких, основу которых составляют самолеты? Начнем со старта.
Для взлета ракеты нужно, чтобы тяга двигателей превышала, процентов на 20, стартовый вес машины, тогда как самолету достаточно 20 — 25 % той же величины, те. в 5 — 6 раз меньше. Правда, для сверхзвукового полета тяговооруженность (отношение тяги к весу) должна уже достигать 0,5, но ведь и масса самолета в процессе разгона уменьшается. Значит, при самолетном старте можно использовать двигатели меньшей тяги, но значительно большей удельной тяги, те. энергетически более эффективные, что уже серьезно — это уменьшает требуемый запас топлива. Более того, становится возможным применение воздушно-реактивных двигателей, которым не нужен окислитель, — они обходятся кислородом воздуха. Правда, на больших высотах работают только ракетного двигатели, но все равно, экономия существенная.
Немаловажный момент: горизонтальный старт предотвращает гравитационные потери скорости, которые у ракет достигают 10%.
Ракета, идущая по баллистической траектории, крайне ограничена в боковом маневре, а поменять плоскость орбиты космического аппарата вообще очень сложно — чтобы просто повернуть ее на 90°, нужно столько же топлива, сколько на вывод на эту орбиту! Но самолет в атмосфере можно развернуть как угодно, хоть на обратный курс. Более того, если плоскость требуемой орбиты далека от аэродрома, сначала можно долететь до нее.
Наконец, главное: аэрокосмическую систему можно сделать полностью многоразовой, с возможностью прекращения полета на любом участке разгона до космической скорости и аварийной (или штатной) посадки если не в любом, то в большинстве аэропортов мира. А это дает безграничные, на фоне одноразовых баллистических носителей, возможности по отработке конструкции, обеспечению безопасности, упрощению эксплуатации...
 МКБ «Радуга» делает гиперзвуковой аппарат на немецкие деньги... |
ПЕРЕВОД НА ТЕХНИЧЕСКИЙ ЯЗЫК. А такой язык предельно конкретен: тонны, килоньютоны, метры в секунду, градусы Кельвина... Так вот, будучи изложенной таким языком, картина представляется менее радужной.
Для того чтобы ЛЮБОЕ тело вышло на околоземную орбиту, его нужно разогнать до скорости около 8 км/с — без малого, 29 тыс. км/ч. А все вышеописанные прелести реализуются при условии, что большую часть из этих «тыс. км/ч» АКС наберет в атмосфере... Просто для сравнения напомню, что крейсерская скорость магистральных рейсовых самолетов — 800 — 900 км/ч. Ту-144 и «Конкорда» — 2200 км/ч, самых быстрых сверхзвуковиков МиГ-25 и SR-71 — 2900 — 3400 км/ч, и только некоторые крылатые ракеты, экспериментальные в основном, выходят на 4000-6000 км/ч...
До сих пор нет однозначного ответа, можно ли вообще создать самолет, способный работать во всем диапазоне скоростей от примерно 250 — 300 км/ч на взлете до выхода на орбиту, — слишком уж различаются режимы полета. Казалось бы, логичное решение: многоступенчатый принцип, воздушный старт. Но и здесь все неоднозначно, главный вопрос: на какой скорости разделять ступени?
Как правило, рассматриваются два варианта: разделение на дозвуковой скорости и на сверхзвуковой (или гиперзвуковой). Вариант более чем двух— (например, трех-) ступенчатой схемы до недавнего времени не рассматривался, о нем поговорим позднее. И еще: если первой ступенью однозначно является самолет, то второй может быть как самолет, так и баллистическая (аэробаллистическая) ракета.
Разделение на сверхзвуковой скорости — энергетически наиболее выгодное — требует создания тяжелого сверхзвукового (и даже гиперзвукового) самолета-носителя с внешним размещением полезной нагрузки — второй ступени. История авиации показывает, что это — сложнейшая научно-техническая задача сама по себе. Тяжелые сверхзвуковики можно пересчитать по пальцам, в серию же и эксплуатацию пошли вообще единицы. А, например, в прославленном отечественном проекте «Спираль» за гиперзвуковой разгонщик даже не брались, сосредоточив внимание на орбитальной ступени...
А при разделении на дозвуке говорить о самолете — первой ступени просто нельзя! Что это за ступень, которая дает всего 3 — 5 % требуемой скорости? Здесь, к сожалению, приходится забыть обо всех энергетических преимуществах АКС, оставив — с оговорками — только эксплуатационные. Практически, мы получаем ту же самую ракету (или космический корабль), только стартующую не с наземного космодрома, а с некоей летающей платформы.
Да, не нужны космодромы, шире выбор полей падения, не мешают государственные границы... При определенных обстоятельствах это может быть принципиально важно. Но в весовом совершенстве, а значит, — в топливной и экономической эффективности того, что запускается с самолета, мы проигрываем! Потому, что конструкция такого аппарата (а в описанных выше МАКСе и «Воздушном старте» это чистые баллистические ракеты!) работает в более тяжелых, чем при старте с Земли (и даже из-под воды), условиях: в течение большей части полета на комплекс действуют поперечные нагрузки, а «классические» носители сталкиваются почти исключительно с продольными.
Отсюда ясно — утверждения о большой эффективности таких АКС не имеют под собой почвы.
Другое дело, если с дозвукового разгонщика стартует воздушно-космический самолет. Тогда конструкция последнего резко упрощается, ведь ему не нужны огромные крылья и тяжелые шасси, чтобы оторваться от Земли на малой скорости и с полным стартовым весом!
Но почему-то отечественные разработчики уделяют этой схеме куда меньше внимания...
ПРИ ВСЕМ БОГАТСТВЕ ВЫБОРА... Товарищу Сталину приписывается высказывание: «Это верно политически, но неверно исторически!». К сожалению, оно блестяще описывает состояние дел с современными проектами аэрокосмических систем, по крайней мере, — отечественных.
Предыстория у них всех одна. Надо знать, что, в отличие от математики, проектно-конструкторские задачи не имеют однозначного решения. Обычно при создании любого нового образца параллельно прорабатываются множество (десятки) вариантов, число которых сокращается по мере продвижения работ. В недавние — советские, лучшие — времена отклоняемые версии успевали проработать достаточно глубоко, иной раз — до полноразмерных макетов. Причем зачастую отвергнутые — отнюдь не значит «плохие»: критерии, как правило, меняются со временем, и не принятое вчера может оказаться идеальным завтра.
Так вот, МАКС родился именно из такой — отвергнутой — разработки. Конкурирующее изделие представлялось следующим образом: вертикальный старт, параллельное размещение ступеней, первая — многоразовый ракетный блок в корпусе «Бурана», вторую образовывали одноразовый топливный отсек и тот же самый орбитальный самолет. Не имея ряда преимуществ самолетного старта, ракетный ощутимо выигрывал по энергетике, да и просто был привычнее, что тогда признали более существенным. А потом «посыпалась» страна, и стало не до новых разработок...
Судьба «Воздушного старта» несколько иная. Идея тоже не новая, причем даже в последнее время она выдвигалась уже дважды: КБ им. В.П. Макеева, как способ запуска одного из их конверсионных носителей (на базе баллистических ракет подводного базирования), который сбрасывался с Ил-76, и НПО «Южное», предлагавшее тот же «Руслан» в качестве летающего космодрома для конверсионной межконтинентальной РС-22.
При этом надо учесть, что макеевские ракеты запускались и запускаются с подводных лодок, а «продвинутые» конверсионные версии в лодочные шахты не помещаются, наземной же пусковой базы — своей — у них нет. Украинский же проект изначально рассчитывался на зарубежный рынок. Так что во всех случаях речь шла именно о способе мобильного старта, а не об авиационной первой ступени.
Теперь с тем же предложением выступила группа бывших сотрудников РКК «Энергия». Принципиально, что предлагается совершенно новая ракета на экологически чистых компонентах (кислород — керосин, даже метан), пусть и использующая полувековой опыт — старейшего в отрасли предприятия.
И что получается? В обоих случаях — дозвуковое разделение с чисто ракетной второй (и третьей) ступенями, т.е. самый энергетически неоптимальный вариант.
Мобильный старт остается единственным серьезным достоинством обсуждаемых схем. О возможности обхода запретов на экспорт космических технологий уже сказано достаточно, о выходе в плоскость нужной орбиты — тоже, но даже без рейсов к экватору самолетный старт поможет решить экологические проблемы! А именно — проблемы полей падений.
Ведь с любого стационарного космодрома носители можно запускать только так, чтобы отработанные ступени падали в специально для этого отведенные, безлюдные, районы. Одной из причин, почему полигон для межконтинентальных ракет разместился у Тюратама, а не на Кубани, как прорабатывалось, стало как раз то, что поле падения пришлось бы на уральские атомные объекты... Но даже в нашей бескрайней стране соответствующие территории не совсем безлюдны, и население не хочет «принимать на голову» горячие и ядовитые «железки».
Воздушный запуск баллистических ракет, в сочетании с достаточно точной системой управления, позволит «ронять» отработанные ступени буквально на «пятачок» при любом азимуте запуска — достаточно соответственно выбрать точку сброса с самолета!
Но преимуществом все описанное остается только в сравнении с обычными комплексами, баллистическими, многоступенчатыми, одноразовыми. А будущее — и это уже понятно — за носителями многоразовыми, широко использующими атмосферу, и по возможности — одноступенчатыми. По сравнению с ними — или даже с воздушным стартом аэрокосмического самолета — МАКС и «Воздушный старт» перспектив не имеют, времени же на создание и отработку они потребуют столько же. И стоит ли?..
ТАК — ЛУЧШЕ! Совершенно по другому обстоят дела с отечественными проектами фирмы «Маренго» (воздушный старт аэрокосмического самолета!) и наиболее, пожалуй, перспективной АКС — «Бурлак». Первая разработка просто ближе к идеальной схеме, другое дело — насколько реально создание экраноплана, способного уходить в стратосферу. Да и вообще — пока комплекс представляется малопроработанным, скорее — декларация о намерениях, «что мы сможем, если...». А вторая...
«Бурлак» — совместный проект МКБ «Радуга» и туполевского КБ. В качестве носителя, первой ступени, здесь выступает межконтинентальный стратегический ракетоносец Ту-160, вторая и третья ступени — собственно ракета «Бурлак», которую «Радуга» проектирует, опираясь на свой опыт создания крылатых ракет. Третий участник кооперации — КБхиммаш им. А.М. Исаева, создатель жидкостных ракетных двигателей самого разного назначения, как для крылатых ракет, так и для автоматических межпланетных станций.
Сверхзвуковой бомбардировщик разгоняет ракету до 500 м/с — меньше, чем хотелось бы, но для первого раза сойдет. Кроме того, Ту-160 выполняет пуск с кабрирования (восходящего участка траектории), выводя верхние ступени на оптимальную траекторию разгона. В результате, комплекс должен поднимать на круговую полярную орбиту, высотой 1000 км, 550 кг, а на экваториальную, 200-км, — 1,1т
Для аэрокосмических систем — неплохо. Может быть, потому, что «Бурлак» — целостная система, заложенная, как единый комплекс, еще в советские годы под конкретную задачу — перехват спутников противника?
Снова и снова убеждаемся: в технике простая сумма даже лучших технологий не обязательно даст отличную машину. Конечно, реальные возможности науки и промышленности надо учитывать, но уж раз речь зашла о конкуренции, неплохо бы знать, чего хочет потребитель. То есть путь создания новой (тем более — принципиально новой) техники должен быть таким — изыскиваем технические средства под заданный конечный результат, а не придумываем конечный результат под располагаемые разработки!
К сожалению, в обнародованных планах наших самолетных и ракетных КБ нет — за единственным исключением — даже экспериментальных аппаратов с прямоточными воздушно-реактивными двигателями, которые, собственно, и сделают АКС экономически эффективной реальностью. Да и исключение это — экспериментальная крылатая ракета той же «Радуги» — больше стоит на земле. Почему-то сейчас гиперзвуковыми технологиями занимаются только двигателисты да научные институты, но двигатель — еще не весь самолет! Да, здесь нет готовых решений, пока только научные данные, которые еще нужно воплотить в металл и композиты. Да, это очень дорого. Но... это придется делать, иначе очень скоро нам, нашей стране, придется столкнуться с таким вот воздушным противником.
В 1996 г по заказу командования американских Военно-воздушных сил слушателями военно-воздушной академии была выполнена работа под общим названием «ВВС-2025». Помимо вопросов управления, космических средств обеспечения и всевозможных беспилотников, немало внимания в ней было уделено и новой гиперзвуковой многоцелевой ударно-транспортной системе глобального радиуса действия, условно названной «S3».
Ее главной частью является гиперзвуковой самолет SHAAFT, способный пролететь до 25 тыс. км со скоростью более 12М на высоте более 30 км. Он может нести одну или несколько гиперзвуковых же крылатых ракет дальностью до 1800 км или... повторно используемый воздушно-космический аппарат SCREMAR военного назначения. Но самое интересное: SHAAFT стартует не с аэродрома, а с борта сверхзвукового самолета-разгонщика, «нулевой» ступени, по достижении тем скорости 3,5М на высоте около 20 км!
Такой способ старта резко облегчает конструкцию гиперзвуковой машины, упрощает ее доводку, вообще, делает ее реализуемой. Возможность поражения 12-махового аппарата даже лучшими современными зенитными ракетами — нашими — небесспорна. А в числе угроз, для парирования которых Соединенным Штатам Америки нужен «S3», разработчики называют не только «враждебные Северную Корею и Ирак», не только «враждебный Китай», но и «возрождающуюся Россию»!..
