«Техника-молодежи» 2004 г №5, с. 1, 6-8
 ▲ Долгожданная новость пришла из старейшего космического КБ нашей страны: на чертежных кульманах (нет, теперь уже — на дисплеях графических станций) оформилась замена легендарного «Союза» — многоразовый транспортный «Клипер»! Корабль полетит только через несколько лет, но уже сегодня мы расскажем проследить его предысторию и заявить — промышленности это по силам! Только бы не мешали... |
 |
| Д |
ОЛГОЖДАННАЯ ЗАМЕНА?
а, времена изменились... Только через шесть лет после полета Гагарина мы узнали, как на самом деле выглядел «Восток». Первые, тщательно отретушированные, фотографии «Союза» появились лишь тогда, когда несколько кораблей уже слетали в космос. Облик «Бурана» рассекретили до первого полета, но это был уже готовый корабль, стоящий на стартовой позиции.
24 февраля 2004 г. в новостной программе 1-го телевизионного канала были показаны... чертежи космического корабля «Клипер», которому предстоит полететь не ранее 2008—2010 гг. Причем пока это, действительно, только чертежи. Нет даже натурного макета, не начата постройка опытных образцов, которым предстоят «круги ада» на испытательных стендах и полигонах прежде, чем первый корабль выйдет на околоземную орбиту, тем более — с человеком на борту. И все-таки есть уверенность, что, если будут необходимые средства, новый пилотируемый аппарат заменит, наконец, «вечный «Союз» на трассе «Земля — орбитальная станция». Почему?
К сожалению, чудес на свете не бывает. Проект реального космического аппарата всегда «опирается на плечи гигантов». Это либо отработанный прототип (этим путем пошла Китайская Народная Республика), либо огромный объем научно-исследовательских работ, обосновывающий возможность реализации новых технических решений — так рождались «Союзы» и «Аполлоны», «Шаттлы» и «Буран». Но во времена появления «Союзов» никто не сомневался в масштабности общегосударственных работ, предшествующих его созданию. А сейчас, после десятилетия развала и деградации, неужели российская авиакосмическая промышленность способна освоить новую сложнейшую машину — многоразовый возвращаемый аппарат (ВА)? Ведь никто же не поверит в то, что к 2000 г. была проведена вся объемная программа отработки той хитрой аэродинамики, что заложена в столь громко анонсированный проект многоразового космического корабля «Клипер»...
И правильно сделает! Потому, что такая программа была завершена гораздо раньше.
Не будем начинать «от потопа» и выводить историю «Клипера» из первых экспериментов с маневрирующими возвращаемыми аппаратами, проводившихся в начале 1960-х гг. Вспомним значительно менее давние события. Год 1976, правительственное постановление о создании «Бурана». Знакомая всем комбинация 5-блочной ракеты и крылатого корабля была выбрана далеко не сразу, сначала прорабатывался бескрылый вариант. Сперва это был цилиндр с носовым конусом и стабилизирующей конической «юбкой» на корме — эдакий «гвоздь». Аэродинамики подсказали лучший вариант: конус (в носу — с большим углом раствора, к корме — поменьше) с наплывами, которые делали нижнюю часть плоской, повышая аэродинамическое качество и перераспределяя нагрев при входе в атмосферу (на кромках — больше, на остальной поверхности — значительно меньше). Правда, не очень понятно, как все это предполагалось сажать: посадочная масса корабля превышала бы 50 т, а перегрузки при неравномерном касании грунта 30-метровым кораблем могли бы оторвать космонавтам головы. Однако причиной перехода к крылатой схеме стало малое аэродинамическое качество, не выполнялось жесткое требование по дальности бокового маневра. Но наработки остались...
Когда, в начале 1990-х, информация об этом проекте попала на Запад, тамошние эксперты назвали корабль «глушколетом» — очевидно, в честь В.П. Глушко, главного конструктора «Бурана». Поскольку разработка подзабыта, название не прижилось...
В середине 1980-х в НПО «Энергия» прорабатывался аппарат для высадки на Марс такой же конструктивной схемы — горизонтальный цилиндр с профилированным носом. Вот он-то куда больше заслуживал прозвища «летающий утюг». Тот марсианский проект тоже остался на «бумажной» стадии, но форма посадочного аппарата выбиралась не «с потолка», а базировалась на определенных изысканиях, в том числе и экспериментальных.
А в это время совсем в других организациях тех же министерств шла огромная работа над летательными аппаратами, крайне редко попадающими на телеэкраны и журнальные страницы, Где-то к середине 1980-х гг. реальностью стала давняя мечта военных ракетчиков — управляемая маневрирующая боеголовка. Теоретически она должна повысить точность стрельбы, а также сильно осложнить жизнь ПРО противника, практически же оказалась «орешком» покрепче космического челнока. Однако маневрирующие боевые блоки были созданы, поступили на вооружение, и... выяснилось, что они имеют еще ряд достоинств. Тех, на которые всегда упирали апологеты крылатых ВКС.
Конечно, аэродинамическое качество бескрылого конуса меньше крылатой «птички», но всегда ли оно нужно? К тому же на сверх— и гиперзвуке разница не так велика, на малых скоростях отлично сработает... парашют-крыло (когда Королев изрекал свою известную тираду «Хватит на тряпках летать!», таких еще не было). В космосе же, да и при ракетном старте, крыло всегда мешает.
Опять-таки, когда перед «Бураном» стояла задача спускать с орбиты 20 т, возникали вопросы с парашютной посадкой. Но сейчас ясно, что в обозримом будущем таких махин, к сожалению, не понадобится.
Аэродинамические исследования маневрирующих БГ вместе с наработками по «глушколету» и марсианскому кораблю и лежали в основе двух проектов, о которых было объявлено в середине 1990-х.
Надо вспомнить, что в это время советские космические фирмы были буквально выброшены в «самостоятельное плавание по рыночным волнам». Пришлось заняться поисками заказчиков, причем — иностранных (у своих денег не было). А там, на «забугорном» рынке, их никто не ждал, он — в части систем связи и дистанционного зондирования — был уже поделен. Чего в мире ни у кого (кроме США и Китая) не было и нет, так это технологий возвращения грузов с орбиты. Но возвращение грузов нужно только для технологических и биологических экспериментов (которые, кроме нас, Китая и США, никто и не проводил, поскольку не на чем...). И вот ряд наших космических КБ предложили проекты аппаратов для технологических и биологических экспериментов на орбите. В их числе был и проект теперь уже РКК (ракетно-космической корпорации) «Энергия», опубликованный в 1993-м.
3,5-тонный корабль должен был запускаться «Циклоном» или проектировавшимся тогда же в «Энергии» легким носителем «Квант». Полуторатонный ВА должен был возвращать на землю 250 кг полезного груза. Он-то и был самым интересным в проекте, обводами полностью предвосхищая возвращаемый аппарат «Клипера», только размерами поменьше (длина — 2,9 м, диаметр — 1,3 м). Как и аналогичные проекты НПО им. С.А. Лавочкина и НПО машиностроения, «энергиевский» аппарат остался на бумаге (на Западе умеют считать деньги, там предпочли уже серийно строившиеся к тому времени куйбышевские «Фотоны»), но — «понимающему достаточно»: напрашивалось предположение, что отечественная наука и промышленность в силах создать ВА новой формы. Впрочем, в 93-м «россиян» и иностранных наблюдателей волновало совсем другое...
Следующий «звонок» прозвучал в 1995-м (и тоже остался без внимания). На Московском аэрокосмическом салоне Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского объявил о проекте «высокоманевренного воздушно-космического аппарата для обслуживания орбитальных станций». ВМ ВКА должен был представлять собою конус с углом раствора 13° и слегка затупленным носом. Длина его предполагалась 15—20 м, стартовая масса —13 т, экипаж — пять человек, посадка — на парашюте-крыле. Очевидно, реально ЦАГИ мог предложить лишь концепцию аппарата и данные продувок — но, следовательно, эти последние уже были!
Поэтому облик «Клипера» неожиданностью не стал, машина вполне узнаваема и абсолютно реальна. «Энергии» (конечно, с соответствующей кооперацией) даже после десятилетия развала вполне по силам создать новый пилотируемый корабль. Каким же он видится сейчас, после четырех (если верить официальному заявлению) лет разработки и за 5—6 лет до первого полета?
«Клипер» состоит из двух отсеков — возвращаемого или спускаемого аппарата (ВА или СА) и агрегатного отсека (может быть, его правильнее назвать орбитальным?). 9,8-тонный ВА представляет собою конус, составленный из трех частей с разными углами раствора (самый большой — в носу, потом поменьше, а к корме почти цилиндр), одна из боковых сторон которого (нижняя при посадке) наплывами выровнена под эдакую «лыжу». Самый нос затуплен для образования отсоединенных скачков уплотнения, в которых (а не от трения об обшивку) рассеивается большая часть кинетической энергии тормозящегося ВА. Вокруг этого затупления видны узлы крепления двигателей системы аварийного спасения, срывающих корабль с ракеты в случае аварии последней.
В возвращаемом аппарате два отсека. Впереди — двигательный, в котором установлены ракетные двигатели системы ориентации и управления спуском и баки с топливом для них, за ним — отсек экипажа. Его объем — 20 м3 против 3,85 м3 у «Союза». В нем, в креслах, размещаются шесть космонавтов. Штатный экипаж, необходимый для управления «Клипером», — два человека, т.е. четверо могут оыть пассажирами (например, что сегодня немаловажно, — туристами). Кресла, скорее всего, могут откидываться назад для лучшей переносимости перегрузок при посадке. В этом же отсеке располагаются 500 кг груза, доставляемого на орбитальную станцию или возвращаемого на Землю.
Над головами космонавтов находится плоский парашютный контейнер. Скорее всего, он отделен от отсека экипажа герметичной стенкой, но, как решена проблема прочности этой стенки, по опубликованным данным понять невозможно.
Теплозащита будет использоваться «бурановская», оттуда же, скорее всего, позаимствуют и конструктивную схему: герметичный «бочонок» кабины экипажа вставляется в негерметичный корпус, оптимальный с точки зрения аэродинамики.
Чего пока не понятно — где будут размещаться двигатели мягкой посадки и как будут устроены посадочные опоры. Первых может и не быть, но тогда необходимы уже полноценные колесные или, хотя бы, лыжные шасси, рассчитанные на посадку с достаточно большой (более 10 м/с) горизонтальной скоростью.
Люк в задней стенке ВА связывает его с агрегатным отсеком массой около 4,5 т. Он выполняет функции как агрегатного отсека «Союза» (в нем расположены двигатели орбитального маневрирования, топливо для них, система электропитания и т.д.), так и орбитального отсека того же корабля. Корма «Клипера» как раз и образована передним днищем орбитального отсека «Союза» со стыковочным узлом и необходимыми для стыковки антеннами. Ставить стыковочный узел прямо на ВА нежелательно, так как возможны столкновения. Кроме того, по аналогии со все тем же «Союзом», обитаемая часть агрегатного отсека, видимо, будет использоваться и как шлюзовая камера для выхода в открытый космос. Для этого, а также для посадки космонавтов в корабль на старте, в агрегатном отсеке должен быть еще один люк, где-то сбоку. В добавок, в агрегатном отсеке на орбитальную станцию можно привезти еще 200 кг груза.
Отдельного герметичного приборного отсека у «Клипера», скорее всего, не будет. В самом деле, тот же приборный или радиотехнический блок, который во времена создания «Союза» занимал несколько ящиков, каждый из которых с трудом поднимал человек, соединяемых бронированными кабелями сантиметровой толщины, сегодня может иметь размеры от наручных часов до книги карманного формата и потреблять в десятки раз меньше энергии. Кроме того, размещение большинства приборов в отсеке экипажа позволяет контролировать их состояние при длительном пребывании у орбитальной станции, что на «Союзе» возможно не всегда.
Вообще же заявлено, что бортовая аппаратура позаимствована у «Бурана». Надо полагать, выполнена она, все же, на более совершенной, чем 15 лет назад, элементной базе.
Помимо транспортных рейсов к орбитальной станции, «Клипер» может выполнять и самостоятельные полеты продолжительностью до 10 суток (правда, неизвестно, с каким экипажем).
Для запуска нового корабля РКК «Энергия» предлагает использовать ракетоноситель «Онега», что это такое? Мы уже писали (ТМ № 6 за 2003 г.) о носителе «Аврора» — глубокой модернизации прославленной «семерки». От ракеты-ветерана остаются только боковые блоки — «морковки», на центральный блок ставится двигатель НК-31 тягой не 98, а 150 т, соответственно увеличивается объем баков и масса топлива 2-й и 3-й ступеней, и грузоподъемность возрастает с 7 до 11 т. На центральный блок «Онеги» предполагается поставить еще более мощный РД-191 тягой 200 т (соответственно, добавив топлива), а на 3-й ступени использовать вместо керосина жидкий водород — при этом грузоподъемность должна повыситься до 14,5 т.
Понятно стремление предприятия строить не только корабль, но и носитель для него. Однако, поскольку «Онега», как и «Аврора», пока являются коммерческой инициативой «Энергии», стоит, наверное, рассмотреть возможность запуска «Клипера» носителями «Ангара-3 и -5», «Протон», а может быть, — и «Зенитом».
Необходимо подчеркнуть, что, сохраняя основные принципы, в следующие 5 лет корабль, конечно, изменится, и внешне, и еще больше — внутренне. Но в целом каких-то непреодолимых ТЕХНИЧЕСКИХ преград перед «Клипером» не стоит — только ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ...
Рисунок Михаила ШМИТОВА