3.3. Российская Луна
3.3. Российская Луна
В начале февраля 2012 года средства массовой информации в очередной раз принялись активно обсуждать фантастические перспективы российской космонавтики. Пошла волна соответствующих заголовков: «Россия хочет отправить человека на Луну», «Россияне погуляют по Луне в 2020 году», «Роскосмос приглашает на Луну», «Роскосмос ищет добровольцев для полета на Луну». Что же случилось? Оказывается, Владимир Поповкин, на тот момент глава Федерального космического агентства России (Роскосмоса), заявил в интервью радиостанции «Эхо Москвы», что Центр подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина (ЦПК в Звёздном) начинает новый отбор в отряд космонавтов, и что новички, скорее всего, будут «готовиться на Луну». Когда речь зашла о сроках, Поповкин осторожно предположил: «Сегодня наука созрела для того, чтобы использовать Луну. Я думаю, что к 2020 году человек будет на Луне». Как видите, обобщение о россиянах, которые скоро прогуляются по Луне, остается на совести журналистов: россиянин – конечно, человек, но далеко не всякий человек – россиянин. Впрочем, нас больше интересует другое: верно ли утверждение главы Роскосмоса о том, что новый набор космонавтов будет готовиться к полетам на Луну? Есть ли для этого необходимые предпосылки?
В предыдущей главе мы установили, что для обеспечения лунной экспедиции необходимы как минимум три компоненты космической инфраструктуры: ракета-носитель с грузоподъемностью 100 т, космодром с соответствующим стартовым комплексом и пилотируемый космический корабль, имеющий необходимый для двухнедельного полета ресурс и прошедший полный цикл летно-конструкторских испытаний. Разумеется, не обойтись и без других милых «мелочей» типа развитой сети научно-измерительных пунктов, которые обеспечивают связь и управление на всех этапах полета; без подробных карт лунной поверхности и научно-информационного обеспечения; без международной кооперации и мощной производственной базы. Но прежде всего надо разобраться с ракетой, космодромом и кораблем.
Лунная программа Сергея Королёва (ОКБ-1 и ЦКБЭМ) предусматривала создание сверхтяжелой ракеты Н-1 с грузоподъемностью от 75 до 90 т, двух стартовых площадок под нее на космодроме Байконур и пилотируемого корабля Л-3. Лунная программа Валентина Глушко (НПО «Энергия») включала создание ракеты «Вулкан» с грузоподъемностью 170 т и лунного экспедиционного комплекса ЛЭК. Россия располагает куда меньшим потенциалом, чем Советский Союз. Единственный национальный космодром, способный обеспечивать пилотируемые запуски, расположен в северном Плесецке, что неудобно для полетов на Луну. Байконур арендован до 2050 года, однако условия аренды таковы, что в случае возникновения каких-либо проблем казахстанское правительство может остановить запуски и любые работы на нем. С ракетами тоже напряженно. Хотя отрасль располагает целой линейкой носителей, сконструированных и прошедших испытания еще при СССР, самым мощным из них остается «Протон-М» с грузоподъемностью до 23 т, причем его использование ограничено из-за высокотоксичных компонентов топлива. Поэтому российские лунные планы не идут ни в какое сравнение с советскими.
Десять лет они вообще не обсуждались – наша страна с трудом тянула «Мир» и МКС, тут не до мечтаний о Луне. Затем президентом Ракетно-космической корпорации «Энергия» (наследницы одноименного НПО) стал молодой амбициозный менеджер Николай Севастьянов, который в порядке производственной инициативы предложил свою собственный проект освоения Луны, ставший частью «Концепции программы развития пилотируемой космонавтики России на период 20062030 гг.». Главной особенность этой концепции было активное использование существующего задела. В первую очередь предлагалось модернизировать ракету «Союз» до модификации «Союз-2-3», подняв грузоподъемность до 14 т. С помощью этой ракеты планировалось выводить в космос пилотируемый крылатый корабль «Клипер» и межорбитальный буксир «Паром». Эти многоразовые системы обеспечили бы строительство и эксплуатацию МКС до 2015 года. Параллельно модернизировали бы и основной корабль «Союз», чтобы можно было летать на нем не только на орбиту, но и на Луну.
Дальше – самое интересное. Севастьянов предполагал начать освоение Луны российскими средствами уже в 2012 году. Выглядело бы это так. На орбиту выводится корабль «Союз», после чего стартует ракета «Протон» с разгонным блоком «ДМ». В космосе корабль и блок стыкуются, после чего вся связка совершает облет Луны, и экипаж в спускаемом аппарате возвращается на Землю со второй космической скоростью – т. е. перед нами старая схема «бумеранг», предложенная еще Сергеем Королёвым. Следующий полет требовал запуска четырех ракет: кроме «Союза» на орбиту выводились бы два блока «ДМ» и разгонный блок «Фрегат». Весь этот комплекс должен был выйти на круговую орбиту вокруг Луны. Третья экспедиция требовала запуска семи ракет! На этот раз планировалось сначала отправить связку из разгонных блоков и лунного спускаемого модуля, а следом – корабль «Союз». На окололунной орбите они должны были состыковаться, после чего лунный модуль в беспилотном режиме садился бы на поверхность и взлетал с нее – таким образом отрабатывалась процедура высадки на Луну по образу и подобию экспедиции «Аполлон-10». И только в ходе четвертого рейса, опять же требующего семи запусков ракет, должна была состояться кратковременная высадка двух российских космонавтов на Луну. Завершить этот этап Севастьянов собирался в 2015 году, после чего началось бы строительство развитой инфраструктуры на трассе Земля – Луна с последующим созданием обитаемой базы на Луне.
Проект тут же вызвал нарекания экспертов. Не надо быть семи пядей во лбу, чтобы увидеть недостатки. Двадцать запусков ракет-носителей «Союз» и «Протон», а в результате – одна скромная высадка, не имеющая ни научной, ни технической, ни коммерческой ценности. Кроме того, очень высоки риски. Допустим, один из семи запусков завершился аварией – что делать с запущенными блоками и модулями?..
Концепцию Николая Севастьянова воспринял в штыки Анатолий Перминов, возглавлявший в то время Роскосмос. Ее даже публично называли «приступом лунатизма». Севастьянов пытался заручиться поддержкой правительства, но получил отказ, в итоге летом 2007 года был отправлен в отставку.
Универсальный ракетный модуль УРМ
Видимо, столь громкое фиаско предшественника произвело впечатление на петербургского конструктора Виталия Лопоту, который пришел на смену Севастьянову. Долгое время специалисты РКК «Энергия» в принципе не обсуждали лунные проекты, боясь прослыть «прожектерами». Главной стратегической целью российской пилотируемой космонавтики была объявлена высадка на Марс, что неоднократно подтверждали и высшие лица государства. Впрочем, выглядело это странновато – как лететь на Марс, не опробовав перспективную технику на Луне? В конце концов разум возобладал над эмоциями, и в 2011 году РКК «Энергия» выпустила фундаментальный труд «Луна – шаг к технологиям освоения Солнечной системы», в котором было изложено общее видение российской лунной программы новейшего времени. Очевидно, именно эту концепцию и поддержал Владимир Поповкин, когда говорил о необходимости подготовки лунных космонавтов. Всех заинтересованных лиц отправляю на поиски этого мощного труда, благо он есть в интернете, а здесь коротко опишу основные этапы.
Лунная программа, подготовленная РКК «Энергия», рассчитана на тридцать лет и разбита на четыре этапа.
Первый подготовительный этап предусматривает изучение Луны с помощью автоматических средств и пилотируемых экспедиций. Программу развертывания стационарных и мобильных роботов на лунной поверхности Луны представило Научно-производственное объединение имени Семена Лавочкина (НПО имени С. А. Лавочкина), которое занимается созданием межпланетных аппаратов. В качестве носителя будет использована ракета «Союз-2» грузоподъемностью 8–9 т, под которую возведены стартовые комплексы на Байконуре, в Плесецке и на экваториальном космодроме Куру (Французская Гвиана). Программа включает следующие проекты: «Луна-Глоб», «Луна-Ресурс», «Луна-Грунт», «Лунный полигон». Если присмотреться к этим проектам повнимательнее, то мы с удивлением обнаружим, что они фактически воспроизводят советскую программу изучения Луны, которая была реализована тем же НПО имени С. А. Лавочкина еще в те времена, когда оно называлось Конструкторским бюро имени С. А. Лавочкина и когда его возглавлял талантливый конструктор Георгий Бабакин (т. е. с 1965 по 1971 годы).
Судите сами. Станция «Луна-Глоб-1» представляет собой два аппарата в одном. Первый аппарат остается на окололунной орбите и занимается картографированием поверхности, особое внимание уделяя химическому составу реголита и наличию в нем водного льда. Второй мягко прилуняется в одной из полярных «холодных ловушек» и изучает окрестности, передавая информацию на Землю. Аналог – лунные аппараты, начиная с «Луны-3» (7 октября 1959 года), уже картографировали поверхность естественного спутника. А первую мягкую посадку на Луну совершил аппарат «Луна-9» (3 февраля 1966 года), трое суток передававший оттуда телепанорамы.
Станция «Луна-Глоб-2» схожа по компоновке с первой, однако вместо стационарного аппарата на поверхность отправится полноценный «луноход», который сможет исследовать приполярные зоны более подробно, выбирая место для будущей базы. Этот проект успел претерпеть серьезные изменения. Сначала «потерялся» картографический аппарат, а затем и «луноход» попал под сокращение – посадочную платформу приобрели для своего планетохода индийцы; они же и собираются запустить весь комплект на своей ракете GSLV-2 – теперь проект называется «Луна-Ресурс» и по сути является повторением знаменитой программы советских «Луноходов» (1970–1971 и 1973 годы).
Проект «Луна-Грунт», как следует из названия, подразумевает взятие проб лунного грунта и доставку его на Землю для изучения в лаборатории. Разумеется, и такой опыт важен с точки зрения науки и планирования будущей базы, но и он не является чем-то принципиально новым – то же самое давным-давно проделали станции, созданные под руководством Георгия Бабакина: «Луна-16» (сентябрь 1970 года), «Луна-20» (февраль 1972 года), «Луна-24» (август 1976 года).
В том, что НПО имени С. А. Лавочкина собирается воспроизвести советский опыт нет ничего зазорного; просто нужно помнить, что «гонка» за приоритетами в этой области закончилась, и заниматься новыми проектами надо тщательно, без спешки – с прицелом на максимально достижимый результат. А он может оказаться весьма впечатляющим, особенно если изыскания, проведенные посредством станций «Луна-Глоб» и «Луна-Грунт», докажут существование ледяных «озер» в «холодных ловушках».
Самым новаторским среди вышеперечисленных проектов является «Лунный полигон» (другое название – «Автоматическая лунная база»). Он предусматривает доставку на обследованную ранее площадку специализированных научных модулей: ультрафиолетового телескопа «Спектр-УФ», инфракрасного телескопа «НИКА-И», радиотелескопа «Спектр-Р», рентгеновского телескопа «Спектр-РГ», оптического телескопа «HST». Впервые в истории на Луне будет развернута полноценная обсерватория.
Пилотируемая программа первого этапа подразумевает начало глубоких изменений в существующей наземной инфраструктуре обеспечения космических полетов. Грузоподъемности ракет «Союз» и «Протон» явно не хватает для реализации полноценных экспедиций. Поэтому Государственный космический научно-производственный центр имени Михаила Хруничева (ГКНПЦ имени М. В. Хруничева) с 1995 года ведет разработку семейства ракет-носителей «Ангара» на кислородно-керосиновых двигателях. Преимущество этих ракет в том, что они собираются из универсальных ракетных модулей (УРМ) под конкретную грузоподъемность и поставленную задачу. К примеру, «Ангара 1.1» (всего один УРМ) сможет выводить на орбиту 2 т, а «Ангара-А5» (пять УРМ) – 24,5 т. Самой мощной из проектируемых является ракета «Ангара-А7» (семь УРМ): она будет способна вывести 35 т на околоземную орбиту. Причем эти значения приводятся для широты северных площадок Плесецка (63° с.ш.), а на южных широтах они будут больше за счет вращения Земли. Интересно, что мощный двигатель РД-191, который устанавливается в универсальный ракетный модуль, создан на основе четырехкамерных двигателей, применявшихся на ракете «Энергия», а ныне используется в составе ракеты «Зенит», которая очень неплохо зарекомендовала себя на рынке космических услуг.
Для коммерческих беспилотных запусков «Ангары» создается специальный стартовый комплекс «Байтерек» на Байконуре, а запуски пилотируемых экспедиций будут перенесены на новый космодром Восточный, возведение которого ведется в Амурской области, рядом с поселком Углегорск. Там же будут построены новые комплексы для ракеты «Союз-2». Первые запуски с нового космодрома планируется начать в декабре 2015 года или в начале 2016 года, а с 2018 года туда планируется перевести всю пилотируемую космонавтику России.
Тяжелая ракета-носитель «Ангара-А5» готовится к запуску
Грузоподъемность ракет «Ангара» уже позволяет задуматься о серьезном освоении Луны. Для разгона до второй космической скорости можно использовать блоки «Фрегат» (НПО имени С. А. Лавочкина) или «Бриз-М» (ГКНПЦ имени М. В. Хруничева). Для транспортировки крупногабаритных грузов между околоземной и окололунной орбитами предлагается создать многоразовый буксир «Геркулес» (17Ф11) с ядерной энергетической установкой. Его эксплуатация, по мнению разработчиков из РКК «Энергия», позволит сократить количество необходимых для развертывания лунной базы запусков в три, а то и в шесть раз!
Первые экспедиции к Луне с ее облетом можно совершать и на корабле «Союз», модифицированном до версии «Союз ТМА-М», который называют «цифровым», потому что бортовое оборудование в нем наконец-то переведено на современную элементную базу. Однако для более серьезных рейсов нужен корабль следующего поколения. Его конструируют опять же в РКК «Энергия», начиная с апреля 2009 года. В официальных документах он называется неудобоваримо: ППТС (Перспективная пилотируемая транспортная система) или ПТК НП (Пилотируемый транспортный корабль нового поколения), но в прессе и среди конструкторов за ним давно закрепилось красивое имя «Русь». Визуально он выглядит короче «Союза», но гораздо шире его, что позволяет разместить шесть космонавтов. Масса корабля – 12 т при полетах на околоземной орбите и 16,5 т при полетах к Луне (причем туда могут отправится только четыре космонавта вместо шести). «Русь» будет многоразовой, один корабль планируется использовать до десяти раз, а гарантируемая длительность автономного полета с экипажем должна быть не меньше тридцати дней.
Изначально в РКК «Энергия» собирались создать под «Русь» новую ракету «Русь-М», но проект был заморожен, поскольку ему так и не удалось вырваться за стадию эскизного проектирования, в то время как универсальный ракетный модуль «Ангары» дважды прошел испытания в составе южнокорейской ракеты «Naro-1» (KSLV-1, Korea Space Launch Vehicle #1). Сегодня выбор в пользу «Ангары» окончательно закреплен, ведь две ее модификации были успешно запущены с космодрома Плесецк: «Ангара 1.2» стартовала 9 июля 2014 года, «Ангара А5» – 23 декабря 2014 года.
Остается еще определить, как будет выглядеть посадочный модуль лунного корабля. РКК «Энергия» и ГКНПЦ имени М. В. Хруничева предлагают разные варианты такого модуля, но сходятся они на том, что вначале имеет смысл ограничиться кратковременными (до шести дней) высадками экипажей из трех космонавтов. Причем лунный модуль и корабль с экипажем будут доставляться к Луне по отдельности (не как в «Аполлоне») и стыковаться уже на окололунной орбите. Тяжелая ракета-носитель «Ангара-А5» в таком случае позволяет обойтись двумя запусками.
Второй этап освоения Луны начнется с возведения обитаемой лунной базы «минимальной конфигурации», которая будет включать: три герметичных модуля (командно-жилой, складской и научно-исследовательский), ядерную энергоустановку и три планетохода. Тут тоже есть варианты. Можно оборудовать модули на окололунной орбите в составе станции, а потом спустить их на Луну, а можно отправлять их прямо с Земли, доставляя к Луне межорбитальным буксиром. Масса всей базы с оборудованием составит 60 т, причем один модуль должен весить не более 10 т (прототип – модуль «Квант» орбитальной станции «Мир»). Постоянно на базе будут находиться три космонавта, длительность экспедиции – полгода, общий срок эксплуатации – пятнадцать лет. То есть программа первого и второго этапов займет двадцать лет.
После того как человек обустроится на Луне, проведет там ресурсные изыскания и наладит первичное производство, можно будет приступить к третьему этапу, о котором разработчики РКК «Энергия» пока имеют весьма смутное представление. Но уже ясно, что он будет связан с созданием лунной индустрии, когда из реголита начнут добывать все необходимое для расширения базы: кислород, металлы, кремний. Переход на самообеспечение позволит снизить грузопоток с Земли и построить полноценный космопорт, откуда когда-нибудь экипажи будут стартовать к другим планетам.
Четвертый этап начнется в то время, когда на лунной базе будут постоянно находиться несколько десятков человек. Разработчики полагают, что произойдет это не ранее, чем через тридцать лет после начала интенсивного освоения Луны. Рядом с первой базой вырастет город, рассчитанный на сотни жителей и снабжаемый всем необходимым за счет местных ресурсов. Поскольку это огромное сооружение будет находиться под слоем грунта, то потребуются горнопроходческие машины. Для обеспечения колонистов свежим мясом и овощами будут возведены фермы и оранжереи. Для облегчения транспортировки грузов с Луны планируется развернуть электромагнитные катапульты – первая космическая скорость там намного меньше земной (1,68 км/с), а потому местная космонавтика может обойтись без баллистических ракет на жидком топливе. В XXII веке мощная межпланетная инфраструктура позволит использовать Луну в качестве источника неисчерпаемой энергии – как за счет гелия-3, так и за счет солнечной энергии, передаваемой по беспроводной технологии. Кроме того, разработчики программы надеются, что когда-нибудь человечество перенесет на Луну все вредное для экологии производство, превратив Землю в планету-сад – но это, как вы понимаете, уже чистый утопизм.
За четыре года, если считать с 2011-го, вышеописанные планы претерпели некоторые изменения, но зато вроде бы обрели привязку к конкретным датам и свою строчку в государственном бюджете. Сегодня они выглядят так. В 2019 году в космос отправится посадочный аппарат «Луна-25» (ранее носивший название «Луна-Глоб»). Основной целью миссии станет отработка технологий мягкой посадки и проверка правильности принятых инженерных решений. Научная программа в таком случае играет второстепенную роль. Тем не менее на борту аппарата все-таки установят 20 кг научного оборудования для исследования лунной поверхности на протяжении года: нейтронный детектор, температурный датчик, приборы для анализа образцов грунта и лунной пыли, два спектрометра. Грунт будет отбирать специальный манипулятор. В качестве места посадки для этой миссии назван кратер Богуславский (Boguslawsky) в южной приполярной области Луны.
В 2021 году наступит очередь орбитального аппарата «Луна- 26» («Луна-Глоб орбитальная», «Луна-Глоб-2», «Луна-Ресурс-1»). Он выйдет на полярную орбиту высотой от 100 до 150 км и проведет там два года. Затем, если работоспособность «Луны-26» сохранится, орбиту поднимут до 500 км. На аппарате будет установлено довольно много научного оборудования, которое позволит картографировать Луну, причем особое внимание будет уделяться залежам льда на полюсах.
Кроме того, «Луна-26» будет изучать окололунное пространство и обеспечивать связь с «Луной-27» («Луна-Ресурс-1 посадочный»), которая стартует в 2022 или в 2023 годах. Этот новый тяжелый аппарат представляет собой научную станцию с буровой установкой. Планируется, что он сможет отобрать образец водного льда из-под слоя грунта и провести его полный анализ, чтобы определить природу и форму распространения. Кроме того, станция изучит поверхностный лед, который к ней доставит небольшой луноход. Место посадки выберут по результатам работы «Луны-26». Аппарат будет продублирован: если сорвется миссия, в космос отправится аналогичная станция.
После 2025 года (более конкретная дата не определена) поблизости от южного полюса сядет «Луна-28» («Луна-Ресурс-2», «Луна-Грунт») – большой сложный аппарат, снабженный грунтозаборным устройством и возвратной ракетой. Главная техническая трудность заключается в том, что надо доставить не только грунт, но и водный лед, причем в неизменном виде, не допустив его размораживания. Пока что не определена даже схема полета для «Луны-28» – специалисты рассматривают два варианта: прямой полет в духе советских станций или со стыковкой возвратной ракеты на орбите в духе американских экспедиций.
Еще менее проработанным остается проект «Луны-29» – большого лунохода с криогенным буром, который опять же должен отправиться на южный полюс и подобрать там место для посадки пилотируемого корабля. Его нет в Федеральной космической программе, поэтому о намеченных сроках реализации проекта говорить не приходится. Греет только призрачная надежда, что «Луна-29» начнет выполнять свою миссию до конца 2020-х годов.
По мнению разработчиков, каждый такой аппарат обойдется бюджету в 10 млрд рублей. Цена не кажется чрезмерной, однако перед нами лишь первый этап, а вот дальше речь идет о более значительных масштабах и затратах.
Перечисленные космические аппараты могут быть доставлены к Луне с помощью ракеты-носителя «Союз-2.1б» в комплекте с разгонным блоком «Фрегат» или в более тяжелом варианте – ракетой «Ангара-А5». Но для пилотируемых полетов, как мы помним, понадобится создать новую ракету и новый космический корабль.
Согласно пунктам последней версии Федеральной космической программы, летные испытания нового корабля ПТК НП, получившего неофициальное название «Русь», начнутся на околоземной орбите в 2021 году. Он дважды стартует в беспилотном варианте, а еще через три года состоится его первый рейс с космонавтами на борту к МКС. Поначалу запускать корабль будут с помощью ракеты «Ангара-А5». Для полета корабля вокруг Луны, запланированного на 2025 год, потребуется два запуска ракеты: одна выведет в космос корабль, другая – разгонный блок «ДМ-3».
Следующий этап начнется в 2026 году. К тому моменту должна быть построена и впервые испытана новая ракета-носитель, аванпроект которой обсуждается. Изначально планировали делать с нуля новую сверхтяжелую ракету, однако из-за экономического кризиса и сокращения государственного финансирования решили остановиться на модернизации «Ангары-А5» путем установки кислородно-водородной третьей ступени (вариант «Ангара-А5В»); такая ракета позволит выводить 35 т на опорную околоземную орбиту и 12,5 т – в межпланетное пространство. В период с 2027 по 2030 годы с ее помощью к Луне отправятся межорбитальный буксир, модуль орбитальной станции, многоразовый корабль «Корвет» и танкер с топливом для его заправки.
В дальнейшем специалисты собираются заняться расширением орбитальной станции на окололунной орбите с включением в нее новых модулей (энергетического, узлового, жилого и складского), как это делается на МКС. Тогда же, ориентировочно в 2030 году, состоится и первая пробная высадка российских космонавтов на поверхность Луны. Затем высадки станут постоянными: по одной в год, а если появится еще более мощная ракета (РН СТК – как ее обозначают в документах), по два-три раза в год. Со временем начнется и строительство «полигона» в южной полярной области Луны, который будет состоять из множества научных и промышленных платформ, а также небольшой базы, рассчитанной на кратковременные посещения (до двух недель) экипажами космонавтов.
Заявленные планы выглядят эффектно, однако для их реализации предстоит сделать очень многое. Сегодня Россия готовится подступиться лишь к самому первому, подготовительному, этапу программы, который Советский Союз реализовал полвека назад! Стоит ли в таком случае готовить космонавтов к лунным рейсам? Может, все-таки сначала имеет смысл попробовать послать на Луну хотя бы вымпел с российским гербом – в качестве «разминки»? А то может оказаться, что наша ракетно-космическая отрасль не способна и на такую операцию, ставшую к XXI веку рутиной.
Так или иначе, но триумфальные заголовки в духе «Россияне погуляют по Луне в 2020 году» стоит придержать, чтобы не опозориться. В лучшем случае в обозначенные сроки там прогуляется российский «луноход». Но не факт, что его будут делать именно российские конструкторы.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.