Прогноз развития космонавтики до XXII века. Перспективы авиационно-космической техники

На проходящем в эти дни Парижском авиасалоне в Ле-Бурже представители Китая предложили Роскосмосу участвовать в проекте Китайской космической станции. Как заявил глава госкорпорации Игорь Комаров, какой-либо договорённости и планов нет: у станций разное наклонение орбиты. Пока что Россия не планирует присоединяться к проекту. План станции, о которой идёт речь, относительно финализирован. Сама пилотируемая китайская космонавтика молода - первый китаец-тайкунавт появился менее полутора десятков лет назад.

Однако после закрытия проекта МКС в 20-х годах этого века КНР может оказаться одной - если не единственной - из стран с функционирующей станцией на орбите Земли.

Закрытый клуб МКС

Оба проекта тянутся чуть ли не на полвека назад в прошлое Холодной войны. Планы международной многомодульной космической станции под названием «Свобода» («Фридом») озвучили в 1984 году при Рейгане. 40-й президент в США в наследство от предшественника получил один из самых дорогих орбитальных носителей в истории «Спейс Шаттл» и ни одной постоянной орбитальной станции, а новое руководство в США всегда любит назначать новые направления космонавтики.

К счастью «Мир-2» не остался всего лишь фантазией моделеров симулятора Orbiter : через адаптер PMA-1 к американскому сегменту присоединены модули «Заря » и базовый блок «Мира-2», ставший «Звездой ».

За восемнадцать лет на орбите МКС приобрела свой нынешний размах. Ставшую одной из самых дорогих структур человечества станцию посетили граждане нескольких десятков государств, многие страны проводят на ней эксперименты - достаточно лишь быть партнёром.

Но членство в проекте есть только у США, их союзников и присоединившейся России. Не участвует в МКС наравне с остальными, к примеру, Индия или Южная Корея. У других стран есть настоящие барьеры к участию. Скорее всего, ни один гражданин КНР на борту станции никогда не побывает. Вероятная причина подобного - геополитические мотивы и политическая неприязнь. К примеру, всем исследователям американского космического агентства НАСА запрещено работать с гражданами Китая, связанными с китайскими государственными или частными организациями.

Быстрый старт

Поэтому в космосе Китай шагает в одиночку. Кажется, так было всегда: заимствовать опыт ранних советских запусков мешал советско-китайский раскол . Всё, что успел Китай до него - перенять опыт при создании ракеты Р-2 , улучшенной копии немецкой «Фау-2 ». В семидесятых и восьмидесятых годах прошлого века в рамках программы «Интеркосмос » СССР запускал на орбиту граждан содружественных государств. И здесь не было ни одного китайца. Технологические обмены между КНР и Россией возобновились лишь к двухтысячным.

Первый тайкунавт появился в 2003 году. Аппарат «Шэньчжоу-5 » вывел на орбиту Ян Ливэя . Пусть и куда позже, но Китай стал третьей нацией в мире после СССР и США, создавшей возможность вывода человека на орбиту Земли. Ответ на вопрос, насколько независимо была проведена эта работа, - это удел любителей поспорить. Но корабль «Шэньчжоу» как внешне, так и внутренне напоминает советский «Союз», а один из российских учёных с мировым именем получил 11 лет заключения по обвинению в передаче космических технологий Китаю.

в 2008 КНР отработала выход в открытый космос на «Шэньчжоу-7 ». От космоса тайкунавта Чжай Чжигана защищал скафандр «Фэйтянь », созданный по подобию российского «Орлана-М».

Cвою первую космическую станцию «Тяньгун-1 » Китай вывел на орбиту в 2011 году. Внешне станция напоминает ранние аппараты серии «Салют »: она состояла из одного модуля и не предусматривала расширения или стыковки более одного корабля. Станция прибыла на заданную орбиту. Через месяц была проведена автоматическая стыковка беспилотного корабля «Шэньчжоу-8». Корабль отстыковался и пристыковался вновь, чтобы протестировать системы сближения и стыковки. Летом 2012 года «Тяньгун-1» посещали два экипажа тайкунавтов.

«Тяньгун-1 »

В мировой истории запуск человека - это 1961 год, выход в космос -1965, автоматическая стыковка - 1967, стыковка с космической станцией - 1971. Китай стремительно повторял космические рекорды, которые США и СССР ставили поколения назад, он наращивал опыт и технологии, пусть и прибегая к копированию.

Визиты на первую китайскую космическую станцию длились недолго, всего несколько дней. Как можно заметить, это была не совсем полноценная станция - её создавали для отработки технологий сближения и стыковки. Два экипажа - и её оставили.

На данный момент «Тяньгун-1» постепенно сходит с орбиты, остатки аппарата упадут на Землю где-то в конце 2017 года . Вероятно, это будет неконтролируемый сход, поскольку со станцией потеряна связь .

Базовый модуль «Тяньхе »

В конструкции 22-тонного «Тяньхе» заметны схожести с базовым модулем «Мира» и «Звездой» МКС, которые произошли от «Салютов». В передней части модуля расположен стыковочный узел, снаружи размещёны робоманипулятор, гиродины и солнечные панели. Внутри модуля находятся зона для хранения припасов и научных экспериментов. Экипаж модуля - 3 человека.

Научный модуль «Вэньтянь »

Два научных модуля будут обладать примерно тем же размером, что и «Тианьхэ», примерно той же массой - 20 тонн. На «Вэньтянь» хотят поставить ещё один робоманипулятор поменьше для проведения экспериментов в открытом космосе и маленькую шлюзовую камеру.

Научный модуль «Мэнтянь »

В «Мэнтяне» расположен шлюз для выхода в открытый космос и дополнительный стыковочный узел.

Из-за скудности доступной информации илюстрация Bisbos.com допускает вольности в предположениях и догадках, но даёт хорошее представление о будущей станции. Здесь кроме модулей станции присутствует грузовой корабль модели «Тяньчжоу» (в левом верхнем углу) и корабль экипажа серии «Шэньчжоу» (в правом нижнем углу).

Возможно, эти планы можно было бы объединить с китайским проектом. Но 19 июня глава «Роскосмоса» Игорь Комаров заявил , что пока таких планов нет:

Они предлагали, мы обмениваемся предложениями об участии в проектах, но у них другое наклонение, другая орбита и несколько отличные от нас планы. Пока договоренности и планы в будущем, конкретного ничего нет.

Он напомнил , что проект Китайской космической станции - это национальный проект, хотя другие страны могут в нём участвовать. С другой стороны, представителям «РИА Новости» директор отделения международного сотрудничества Китайского национального космического управления (CNSА) Сюй Яньсун заявил, что проект может стать международным.

Приводимая проблема в расположении станции - это наклонение, одна из важнейших характеристик орбиты любого спутника. Это угол между плоскостью орбиты и плоскостью отсчёта - в данном случае экватора Земли.

Наклонение орбиты Международной космической станции составляет 51,6°, что само по себе любопытно. Дело в том, что при запуске искусственного спутника Земли наиболее экономично прибавлять скорость, которую даёт вращение планеты, то есть запускать с наклоном, равным широте. Широта мыса Канаверал в США, где расположены стартовые площадки шаттлов, - 28°, Байконура - 46°. Поэтому при выборе конфигурации была сделана уступка одной из сторон. К тому же с получившейся станции можно фотографировать куда больше суши. С Байконура обычно запускают с наклонением в 51,6°, чтобы отработавшие ступени и сама ракета в случае аварии не упали на территорию Монголии или Китая.

Отделившиеся от МКС российские модули сохранят наклонение орбиты в 51,6°, если, конечно, его не поменять, что энергетически очень затратно - потребует манёвров на орбите, то есть топлива и двигателей, вероятно, «Прогрессов». Заявления о Национальной российской космической станции также намекали на работу с наклонением в 64,8° - это нужно для запуска аппаратов к ней с космодрома Плесецк.

В любом случае, всё это отлично от озвученных китайских планов. Согласно презентациям , Китайская космическая станция будет запущена с наклонением в 42°-43° с высотой орбиты 340-450 километров над уровнем моря. Подобное несоответствие наклонения исключает создание совместной российско-китайской космической станции по типу МКС.

По текущим оценкам срока эксплуатации, МКС прослужит как минимум до 2024 года. Преемниц у станции нет. НАСА не планирует создавать собственную космическую станцию на низкой орбите Земли и концентрирует усилия на полёте к Марсу. Есть лишь планы создания модуля Deep Space Gateway как перевалочного пункта между Землёй и Луной на пути в глубокий космос, к красной планете. Вероятно, для нового витка международного сотрудничества значительно разнится геополитический климат начала девяностых и наших дней.

При создании МКС российскую сторону приглашали не только ради технологий, но и опыта. На тот момент в США орбитальные эксперименты проводили на краткосрочных полётах многоразовой лаборатории «Спейслэб », а опыт работы на долгосрочных орбитальных станциях ограничивался тремя экипажами «Скайлэба » в семидесятых. СССР и его специалисты обладали уникальным знанием по непрерывной эксплуатации станций такого типа, жизни экипажа на борту и проведения научных экспериментов. Возможно, недавнее предложение КНР участвовать в проекте Китайской космической станции - это именно попытка перенять этот опыт.

Человечество осваивает космическое пространство пилотируемыми кораблями уже более полувека. Увы, за это время оно, образно говоря, недалеко уплыло. Если сравнить Вселенную с океаном, мы всего лишь бродим у кромки прибоя по щиколотку в воде. Однажды, правда, решились поплавать немного поглубже (лунная программа "Аполлон"), и с тех пор живем воспоминаниями об этом событии как о высочайшем достижении.

До сих пор космические корабли в основном служат транспортом доставки на и обратно на Землю. Максимальная продолжительность автономного полета, достижимая многоразовым челноком "Спейс Шаттл", составляет всего лишь 30 дней, да и то теоретически. Но, быть может, космические корабли будущего станут гораздо совершеннее и универсальнее?

Уже лунные экспедиции "Аполлонов" наглядно показали, что требования к грядущим космолетам могут разительно отличаться от заданий для "космических такси". Лунная кабина "Аполлона" имела очень мало общего с обтекаемыми кораблями и не была рассчитана на полет в планетной атмосфере. Некоторое представление о том, как будут выглядеть космические корабли будущего, фото американских астронавтов дают более чем наглядно.

Самый серьезный фактор, который сдерживает эпизодическое исследование человеком Солнечной системы, не говоря уже об организации на планетах и их спутниках научных баз, - радиация. Проблемы возникают даже с лунными миссиями, длящимися от силы неделю. А полуторагодовой полет на Марс, который, казалось, вот-вот состоится, отодвигается все дальше и дальше. Исследования автоматами показали смертельно опасный для человека на всей трассе межпланетного перелета. Так что космические корабли будущего неизбежно обзаведутся серьезной противорадиационной защитой в сочетании со специальными медико-биологическими мерами для экипажа.

Понятно, что чем быстрее он доберется до места назначения, тем лучше. Но для быстрого полета нужны мощные двигатели. А для них, в свою очередь, высокоэффективное топливо, которое не занимало бы много места. Поэтому химические маршевые двигатели уже в ближайшем будущем уступят место ядерным. Если же ученым удастся укрощение антивещества, т. е. перевод массы в световое излучение, космические корабли будущего обретут В этом случае речь пойдет уже о достижении релятивистских скоростей и межзвездных экспедициях.

Еще одним серьезным препятствием на пути освоения человеком Вселенной станет длительное обеспечение его жизнедеятельности. Всего лишь за сутки человеческий организм потребляет немало кислорода, воды и пищи, выделяет твердые и жидкие отходы, выдыхает углекислый газ. Брать с собой на борт полный запас кислорода и продуктов бессмысленно из-за их огромного веса. Проблему решает бортовая замкнутая Однако до сих пор все эксперименты на эту тему не увенчались успехом. А без замкнутой СЖО немыслимы годами летящие сквозь пространство космические корабли будущего; картинки художников, конечно, поражают воображение, но не отражают реальное положение дел.

Итак, все проекты космолетов и звездолетов пока еще далеки от реального воплощения. И человечеству придется смириться с изучением Вселенной космонавтами под прикрытием и получением информации от автоматических зондов. Но это, конечно же, временно. Космонавтика не стоит на месте, и косвенные признаки показывают, что в этой сфере деятельности человечества зреет большой прорыв. Так что, возможно, космические корабли будущего будут построены и совершат первые полеты уже в XXI веке.

Dream Chaser («Бегущий за мечтой») - новый пилотируемый аппарат от частной компании Sierra Nevada Corporation (США). Этот многоразовый пилотируемый космический корабль будет выполнять доставку грузов и экипажа численностью до 7 человек на низкую околоземную орбиту. По проекту, космический корабль будет использовать крылья, и с их помощью совершать посадку на обычную взлётную полосу. Конструкция базируется на проекте орбитального самолёта HL-20

©Sierra Nevada Corporation

Пока американцы середины прошлого века лихорадочно соображали, как угнаться за «империей зла», оная пестрела лозунгами: «Комсомол – на самолет», «Звездному космосу – ДА!». Сегодня США с легкостью воздушных змеев запускают космические корабли, нашим же остается бороздить пока, разве что, Большой театр. Разбирался в деталях Naked Science.

История

Во времена холодной войны космос был одной из арен для борьбы между Советским Союзом и США. Геополитическое противостояние сверхдержав - главный стимул в те годы для развития космической отрасли. На осуществление программ освоения космоса было брошено огромное количество ресурсов. В частности, на реализацию проекта «Аполлон», главной целью которого была высадка человека на поверхность Луны, правительство США потратило около двадцати пяти миллиардов долларов. Для 70-х годов прошлого века эта сумма была просто гигантской. Лунная программа СССР, которой так и не суждено было осуществиться, обошлась бюджету Советского Союза в 2,5 млрд. рублей. Разработка отечественного космического корабля многоразового использования «Буран» стоила шестнадцать миллиардов рублей. При этом «Бурану» судьба уготовила совершить лишь один космический полет.

Гораздо больше повезло его американскому аналогу. «Спейс шаттл» совершил сто тридцать пять запусков. Но американский шаттл оказался не вечен. Корабль, созданный по государственной программе «Космическая транспортная система», 8 июля 2011-го года осуществил свой последний космический старт, который завершился ранним утром 21-го июля того же года. За время реализации программы американцы произвели на свет шесть «шаттлов», один из которых был прототипом, никогда не осуществлявшим космических полетов. Два корабля и вовсе потерпели катастрофу.

Отрыв от земли «Аполлона 11»

©NASA

С точки зрения экономической целесообразности программу «Спейс шаттл» едва ли можно назвать успешной. Космические корабли одноразового использования оказались гораздо экономичней своих, казалось бы, более технологически продвинутых многоразовых собратьев. Да и безопасность полетов на «шаттлах» вызывала сомнения. За время их эксплуатации, в результате двух катастроф, жертвами стали четырнадцать астронавтов. Но причина столь неоднозначных итогов космических путешествий легендарного корабля заключается не в его техническом несовершенстве, а в сложности самой концепции космических аппаратов многоразового использования.

В итоге, российские космические корабли одноразового использования «Союз», разработанные ещё в 60-е годы прошлого века, стали единственным типом аппаратов, осуществляющим ныне пилотируемые полеты на Международную космическую станцию (МКС). Нужно сразу отметить, что это отнюдь не говорит об их превосходстве над «Спейс шаттлом». Корабли «Союз», как и беспилотные «космические грузовики» «Прогресс», созданные на их базе, обладают рядом концептуальных недостатков. Они весьма ограничены в грузоподъемности. А еще использование подобных аппаратов приводит к накоплению орбитального мусора, оставшегося после их эксплуатации. Космические полеты на кораблях типа «Союз» очень скоро станут частью истории. В то же время, на сегодняшний день, не существует реальных альтернатив. Огромный потенциал, заложенный в концепции кораблей многоразового использования, зачастую остается технически нереализуемым даже в наше время.

Первый проект советского многоразового орбитального самолета ОС-120 «Буран», предложенного НПО "Энергия" в 1975 году и представлявшего собой аналог американского Space Shuttle

©buran.ru

Новые космические корабли США

В июле 2011-го года американский президент Барак Обама заявил: полет на Марс является новой и, насколько можно полагать, главной целью американских астронавтов на ближайшие десятилетия. Одной из программ, осуществляемых NASA в рамках освоения Луны и полета на Марс, стала масштабная космическая программа «Созвездие».

В её основе - создание нового пилотируемого космического корабля «Орион», ракет-носителей «Арес-1» и «Арес-5», а также лунного модуля «Альтаир». Несмотря на то что в 2010-м году правительство США приняло решение о сворачивании программы «Созвездие», NASA получило возможность продолжить разработку «Ориона». Первый беспилотный испытательный полет корабля планируется реализовать в 2014-м году. Предполагается, что во время полета аппарат удалится на шесть тысяч километров от Земли. Это примерно в пятнадцать раз дальше, чем находится МКС. После тестового полета корабль возьмет курс на Землю. В атмосферу новый аппарат сможет входить со скоростью 32 тыс. км/ч. По этому показателю «Орион» на полторы тысячи километров превосходит легендарный «Аполло». Первый беспилотный экспериментальный полет «Ориона» призван продемонстрировать его потенциальные возможности. Испытание корабля должно стать важным шагом к осуществлению его пилотируемого запуска, который намечен на 2021-й год.

Согласно планам NASA, в роли ракет-носителей «Ориона» будут выступать «Дельта-4» и «Атлас-5». От разработки «Арес» было решено отказаться. Кроме того, для освоения дальнего космоса американцы проектируют новую сверхтяжёлую ракету-носитель SLS.

«Орион» - корабль частично многоразового использования и концептуально находится ближе к аппарату «Союз», чем к космическому челноку «шаттл». Частично многоразовыми являются большинство перспективных космических кораблей. Такая концепция предполагает, что после осуществления посадки на поверхность Земли жилую капсулу корабля можно будет повторно использовать для запуска в космическое пространство. Это позволяет совместить функциональную практичность многоразовых космических кораблей с экономичностью эксплуатации аппаратов типа «Союз» или «Аполло». Такое решение- переходный этап. Вероятно, в отдаленном будущем все космические аппараты станут многоразовыми. Так что американский «Спейс шаттл» и советский «Буран» в каком-то смысле опередили своё время.

«Орион» – многоцелевой капсульный частично многоразовый пилотируемый космический корабль США, разрабатываемый с середины 2000-х годов в рамках программы «Созвездие»

©NASA

Похоже, слова «практичность» и «предусмотрительность» как нельзя лучше характеризуют американцев. Правительство США решило не взваливать все свои космические амбиции на плечи одного «Ориона». В настоящее время сразу несколько частных компаний по заказу NASA разрабатывают собственные космические корабли, призванные заменить используемые сегодня аппараты. В рамках «Программы развития коммерческих пилотируемых кораблей» (CCDev) компания Boeing разрабатывает частично многоразовый пилотируемый космический корабль CST-100. Аппарат предназначен для совершения коротких путешествий на околоземную орбиту. Его главной задачей станет доставка экипажа и грузов на МКС.

Экипаж корабля может составлять до семи человек. При этом, во время проектирования CST-100 особое внимание было уделено комфорту астронавтов. Жилое пространство аппарата куда обширней кораблей прошлого поколения. Запуск его, вероятно, будет производиться с помощью ракет-носителей «Атлас», «Дельта» или «Фалькон». При этом, «Атлас-5» является наиболее подходящим вариантом. Посадка корабля будет осуществляться с помощью парашюта и воздушных подушек. Согласно планам компании Boeing, в 2015-м году CST-100 ждет серия испытательных запусков. Первые два полета будут беспилотными. Главная их задача- вывод аппарата на орбиту и тестирование систем безопасности. Во время третьего полета планируется пилотируемая стыковка с МКС. В случае успеха испытаний CST-100 очень скоро будет способен прийти на замену российским кораблям «Союз» и «Прогресс», монопольно осуществляющим пилотируемые полеты на Международную космическую станцию.

CST-100 – пилотируемый транспортный космический корабль

©Boeing

Ещё одним частным кораблем, который будет выполнять доставку грузов и экипажа на МКС, станет аппарат, разработанный компаний SpaceX, входящей в состав Sierra Nevada Corporation. Частично многоразовый моноблочный корабль «Дракон» разработан по программе NASA «Коммерческая орбитальная транспортировка» (COTS). Планируется построить три его модификации: пилотируемую, грузовую и автономную. Экипаж пилотируемого корабля, как и в случае с CST-100, может составлять семь человек. В грузовой модификации корабль будет брать на борт четыре человека и две с половиной тонны груза.

А в будущем «Дракон» хотят использовать и для полетов на Красную планету. Для чего разработают специальную версию корабля - «Рэд драгон». Согласно планам американского космического руководства, беспилотный полет аппарата на Марс состоится в 2018-м году, а первый испытательный пилотируемый полет корабля США рассчитывают осуществить уже через несколько лет.

Одна из особенностей «Дракона» - его многоразовость. После осуществления полета часть энергетических систем и топливные баки будут спускаться на Землю вместе с жилой капсулой корабля и могут быть вновь использованы для космических полетов. Эта конструктивная способность выгодно отличает новый корабль от большей части перспективных разработок. В ближайшем будущем «Дракон» и CST-100 будут дополнять друг друга и выступать в роли «подстраховки». В случае, если один тип корабля по какой-то причине не сможет выполнять поставленные перед ним задачи, другой возьмет на себя часть его работы.

Dragon SpaceX – частный транспортный космический корабль (КК) компании SpaceX, разработанный по заказу NASA в рамках программы «Коммерческая орбитальная транспортировка» (COTS), предназначенный для доставки полезного груза и, в перспективе, людей на МКС

©SpaceX

«Дракон» на орбиту вывели впервые в 2010-м году. Беспилотный испытательный полет завершился успешно, и уже через несколько лет, а именно 25 мая 2012-го года, аппарат пристыковался к МКС. На корабле к тому моменту не было системы автоматической стыковки, и для её осуществления пришлось использовать манипулятор космической станции.

Этот полет рассматривался в качестве первой в истории стыковки частного корабля к Международной космической станции. Сразу оговоримся: едва ли «Дракон» и ряд других космических кораблей, разрабатываемых частными компаниями, можно назвать частными в полном смысле слова. Например, на разработку «Дракона» NASA выделило 1,5 млрд. долларов. Другие частные проекты также получают финансовую поддержку со стороны NASA. Поэтому речь идет не столько о коммерциализации космоса, сколько о новой стратегии развития космической отрасли, основанной на кооперации государства и частного капитала. Некогда секретные космические технологии, ранее доступные лишь государству, отныне - достояние ряда частных компаний, вовлеченных в сферу космонавтики. Обстоятельство это - само по себе мощный стимул для роста технологических возможностей частных компаний. К тому же такой подход позволил устроить в частную сферу большое количество специалистов космической отрасли, уволенных ранее государством в связи с закрытием программы «Спейс шаттл».

Когда речь идет о программе разработки космических кораблей частными компаниями, едва ли не наибольший интерес представляет проект компании SpaceDev, получивший название «Дрим Чейзер». В его разработке также принимали участие двенадцать партнёров компании, три американских университета и семь центров NASA.

Концепт многоразового пилотируемого космического корабля Dream Chaser, разрабатываемый американской компанией SpaceDev, подразделением Sierra Nevada Corporation

©SpaceDev

Этот корабль сильно отличается от всех остальных перспективных космических разработок. Многоразовый «Дрим Чейзер» внешне напоминает миниатюрный «Спейс шаттл» и способен осуществлять посадку, как обыкновенный самолет. И все равно основные задачи корабля схожи с задачами «Дракона» и CST-100. Аппарат послужит для доставки грузов и экипажа (до тех же семи человек) на низкую околоземную орбиту, куда он будет выводиться с помощью ракеты-носителя «Атлас-5». В этом году корабль должен осуществить свой первой беспилотный полет, а к 2015-му планируется подготовить к запуску его пилотируемую версию. Еще одна важная деталь. Проект «Дрим Чейзер» создается на базе американской разработки 1990-х годов – орбитального самолета HL-20. Проект последнего стал аналогом советской орбитальной системы «Спираль». Все три аппарата имеют схожий внешний вид и предполагаемые функциональные возможности. Отсюда вытекает вполне закономерный вопрос. Стоило ли Советскому Союзу сворачивать наполовину готовую авиационно-космическую систему «Спираль»?

Что у нас?

В 2000-м году РКК «Энергия» начала проектирование многоцелевого космического комплекса «Клипер». Этот многоразовый космический аппарат, внешне чем-то напоминающий уменьшенный в размерах «шаттл», предполагалось использовать для решения самых разнообразных задач: доставка груза, эвакуация экипажа космической станции, космический туризм, полеты на другие планеты. На проект возлагались определенные надежды. Как всегда, благие намерения накрылись медным тазом отсутствия финансирования. В 2006-м году проект был закрыт. При этом технологии, разработанные в рамках проекта «Клипер», предполагается использовать для проектирования «Перспективной пилотируемой транспортной системы» (ППТС), также известной как проект «Русь».

Крылатый вариант «Клипера» в орбитальном полете. Рисунок веб-мастера на основе 3D-модели «Клипера»

©Вадим Лукашевич

Именно ППТС (конечно, это пока лишь «рабочее» название проекта), как полагают российские специалисты, будет суждено стать отечественной космической системой нового поколения, способной заменить стремительно устаревающие «Союзы» и «Прогрессы». Как и в случае с «Клипером», разработкой космического корабля занимается РКК «Энергия». Базовой модификацией комплекса станет «Пилотируемый транспортный корабль нового поколения» (ПТК НК). Его главной задачей, опять-таки, будет доставка грузов и экипажа на МКС. В отдалённой перспективе - разработка модификаций, способных осуществлять полеты на Луну и выполнять продолжительные исследовательские миссии. Сам корабль обещает стать частично многоразовым. Жилая капсула может быть повторно использована после осуществления посадки. Двигательно-агрегатный отсек – нет. Любопытная особенность корабля - возможность посадки без использования парашюта. Для торможения и мягкого приземления на поверхность Земли будет применяться реактивная система.

В отличие от «Союзов», взлетающих с территории космодрома «Байконур» в Казахстане, новые корабли будут запускать с нового космодрома «Восточный», строящегося на территории Амурской области. Экипаж составит шесть человек. Пилотируемый аппарат также способен брать груз - пятьсот килограммов. В беспилотной версии корабль сможет доставлять на околоземную орбиту «гостинцы» посолиднее- весом в две тонны.

Одна из основных проблем проекта ППТС - отсутствие ракет-носителей, обладающих необходимыми характеристиками. Сегодня главные технические аспекты космического корабля проработаны, но отсутствие ракеты-носителя ставит его разработчиков в весьма затруднительное положение. Предполагается, что новая ракета-носитель станет технологически близкой к «Ангаре», разработанной ещё в 1990-е годы.

Макет ППТС на выставке МАКС-2009

©sdelanounas.ru

Как ни странно, но ещё одной серьёзной проблемой является сама цель проектирования ППТС (читай: российская действительность). Россия едва ли сможет себе позволить осуществление программ по освоению Луны и Марса, аналогичные по своим масштабам тем, которые претворяют в жизнь США. Даже в случае успеха разработки космического комплекса, скорее всего, его единственной реальной задачей будет доставка грузов и экипажа на МКС. Но начало летных испытаний ППТС отложено до 2018-го года. К этому времени перспективные американские аппараты, скорее всего, уже смогут взять на себя те функции, которые сейчас выполняют российские корабли «Союз» и «Прогресс».

Туманные перспективы

Современный мир лишен романтики космических полетов- это факт. Конечно, речь не идет о запуске спутников и космическом туризме. За эти сферы космонавтики можно не беспокоиться. Полеты на Международную космическую станцию имеют огромное значение для космической отрасли, но срок пребывания МКС на орбите ограничен. Станцию планируется ликвидировать в 2020-м году. Современный пилотируемый космический аппарат – это, прежде всего, составная часть определенной программы. Нет смысла разрабатывать новый корабль, не имея представления о задачах его эксплуатации. Новые космические аппараты США проектируются не только для доставки грузов и экипажей на МКС, но и с целью полетов на Марс и Луну. Однако эти задачи настолько далеки от повседневных земных забот, что в ближайшие годы нам едва ли стоит ожидать сколько-нибудь значительных прорывов в области космонавтики.

Юнона. Межпланетная станция Юнона была запущена в 2011 году и должна выйти на орбиту Юпитера в 2016. Она опишет длинную петлю вокруг газового гиганта, собирая данные о составе атмосферы и магнитном поле, а также выстраивая карту ветров. Юнона — первый аппарат НАСА, не использующий ядро из плутония, а оборудованный солнечными панелями.

Марс-2020. Следующий марсоход, отправляемый на красную планету, во многом будет копией хорошо показавшего себя Кьюриосити. Но его задача будет иной — а именно, поиск любых следов жизни на Марсе. Программа стартует в конце 2020 года.

Космические атомные часы для навигации в дальнем космосе НАСА планирует вывести на орбиту в 2016 году. Это устройство в теории должно работать как GPS для космических кораблей будущего. Космические часы обещают стать в 50 раз точнее, чем любые их аналоги на Земле.

InSight. Один из важных вопросов, связанных с Марсом — существует на нём геологическая активность или нет? Миссия InSight, планируемая на 2016 год, должна ответить на это с помощью марсохода с буром и сейсмометром.

Uranus orbiter. Человечество побывало на Уране и Нептуне лишь однажды, во время миссии Вояджера 2 в 1980 году, но это предполагается исправить в следующем десятилетии. Программа Uranus orbiter задумана как аналог полёта Кассини к Юпитеру. Проблемы состоят в финансировании и нехватке плутония для топлива. Тем не менее, запуск планируется в 2020 году с прибытием аппарата на Уран в 2030.

Europa Clipper. Благодаря миссии Вояджера в 1979 году мы узнали, что подо льдом одного из спутников Юпитера — Европе — находится огромный океан. А там где есть столько жидкой воды, возможна жизнь. Europa Clipper отправится в полёт в 2025 году, оборудованный мощным радаром, способным заглянуть глубоко под лёд Европы.

OSIRIS-REx. Астероид (101955) Бенну — не самый известный космический объект. Но по данным астрономов из Аризонского университета, у него есть вполне реальный шанс врезаться в Землю в районе 2200 года. Аппарат OSIRIS-REx отправится к Бенну в 2019 году, чтобы собрать образцы грунта и вернуться в 2023. Изучение полученных данных может помочь для предотвращении катастрофы в будущем.

LISA — совместный эксперимент НАСА и Европейского космического агентства по изучению гравитационных волн, испускаемых чёрными дырами и пульсарами. Измерения будут проводиться тремя аппаратами, расположенными на вершинах треугольника длиной в 5 млн. км. LISA Pathfinder, первый из трёх спутников, будет отправлен на орбиту в ноябре 2015 года, а полноценный запуск программы запланирован на 2034 год.

BepiColombo. Эта программа получила своё имя в честь итальянского математика XX века Джузеппе Коломбо, разработавшего теорию гравитационного манёвра. BepiColombo — проект космических агентств Европы и Японии, стартует в 2017 году с расчётным прибытием аппарата на орбиту Меркурия в 2024 году.

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба должен будет выведен на орбиту в 2018 году, как замена знаменитому Хабблу. Площадью с теннисный корт и размером с четырёхэтажный дом, стоимостью почти в 9 миллиардов долларов, этот телескоп считается главной надеждой современной астрономии.

В основном миссии планируются в трёх направлениях — полёт на Марс в 2020 году, полёт к спутнику Юпитера Европе и, возможно, на орбиту Урана. Но ими список не ограничивается. Давайте взглянем на десять космических программ ближайшего будущего.

Дракон (Dragon SpaceX) — частный транспортный космический корабль компании SpaceX, разработанный по заказу НАСА, предназначенный для доставки и возвращении полезного груза и, в перспективе, людей на Международную космическую станцию.
Корабль «Дракон» разрабатывается в нескольких модификациях: грузовой, пилотируемой «Dragon v2» (экипаж до 7 человек), грузо-пассажирской (экипаж 4 человека + 2,5 тонны грузов), максимальная масса корабля с грузом на МКС может составлять 7,5 тонн, также модификация для автономных полётов (DragonLab).

29 мая 2014 года компания представила пилотируемую версию многоразового аппарата Dragon, которая позволит экипажу не только добираться до МКС, но возвращаться на Землю с полным контролем процедуры приземления. В капсуле Dragon одновременно смогут находиться семь космонавтов. В отличие от грузовой версии он способен стыковаться с МКС самостоятельно, без использования манипулятора станции. Главные стронавтов и панелью управления. Также заявлено, что спускаемая капсула будет многоразовой, первый беспилотный полёт намечен на 2015 год, пилотируемый — на 2016 год.
В июле 2011 года стало известно что Исследовательский центр имени Эймса разрабатывает концепцию марсианской исследовательской миссии Red Dragon с использованием носителя Falcon Heavy и капсулы SpaceX Dragon.

SPACESHIPTWO

SpaceShipTwo (SS2) — частный пилотируемый суборбитальный космический корабль многоразового использования. Является частью программы Tier One, основанной Полом Алленом, и базируется на успешном проекте SpaceShipOne.
Аппарат будет доставляться на пусковую высоту (около 20 км) с помощью самолёта White Knight Two (WK2). Максимальная высота полёта 135—140 км (согласно информации BBC) или 160—320 км (согласно интервью с Бёртом Рутаном), что позволит увеличить время невесомости до 6 минут. Максимальная перегрузка — 6 g. Все рейсы планируется начинать и заканчивать на одном аэродроме в Мохаве в штате Калифорния. Первоначальная ожидаемая цена билета 200 тыс. $. Первый тестовый полёт состоялся в марте 2010 года. Запланировано порядка ста тестовых полётов. Начало коммерческой эксплуатации — не ранее 2015.

DREAM CHASER

«Dream Chaser» («Бегущий за мечтой») — многоразовый пилотируемый космический корабль, разрабатываемый американской компанией SpaceDev . Корабль предназначен для доставки на низкую околоземную орбиту грузов и экипажей численностью до 7 человек.
В январе 2014 года было объявлено, что 1 ноября 2016 года запланирован старт для первого испытательного орбитального полёта в беспилотном режиме; при успешном выполнении программы испытаний первый пилотируемый полёт состоится в 2017 году.
«Dream Chaser» будет выводится в космос наверху ракеты-носителя Атлас-5. Посадка — горизонтальная, самолётная. Предполагается возможность не только планирования, как у кораблей Спейс шаттл, но и самостоятельный полёт и посадка на любые взлётные полосы длиной не менее 2,5 км. Корпус аппарата из композитных материалов, с керамической теплозащитой, экипаж — от двух до семи человек.

NEW SHEPARD

Разработанный для использования в области космического туризма, New Shepard — это многоразовая ракета-носитель от Blue Origin, которая будет иметь возможность взлёта и посадки вертикально. Blue Origin представляет собой компанию, которой владеет основатель Amazon.com и бизнесмен Джефф Безос. New Shepard начнёт путешествия на суборбитальные высоты, и, кроме этого, будет проводить эксперименты в космосе, затем выполнять вертикальную посадку для питания и восстановления и повторного использования транспортного средства.
Многоразовый космический аппарат New Shepard способен осуществлять вертикальные взлет и посадку.
В соответствии с задумкой разработчиков, New Shepard может использоваться для доставки в космос людей и оборудования на суборбитальную высоту около 100 км над уровнем моря. На такой высоте можно проводить эксперименты в условиях микрогравитации. Отмечается, что космическое судно может вмещать на борт до трех членов экипажа. После вертикального старта аппарата двигательный отсек (занимает около 3/4 всего аппарата, расположен в нижней части) работает на протяжении 2,5 минут. Далее двигательный отсек отделяется от кабины экипажа и совершает самостоятельную вертикальную посадку. Кабина с экипажем после выполнения всех задуманных работ на орбите способна приземлиться самостоятельно, для ее спуска и приземления планируется использовать парашюты.

ORION, MPCV

Орион, MPCV — многоцелевой частично многоразовый пилотируемый космический корабль США, разрабатываемый с середины 2000-х годов в рамках программы «Созвездие». Целью этой программы было возвращение американцев на Луну, а корабль «Орион» предназначался для доставки людей и грузов на Международную космическую станцию и для полётов к Луне, а также к Марсу в дальнейшем.
Первоначально испытательный полёт космического корабля был намечен на 2013 год, первый пилотируемый полёт с экипажем из двух астронавтов планировался на 2014 год, начало полётов к Луне — на 2019—2020 гг. В конце 2011 года предполагалось, что первый полёт без астронавтов состоится в 2014 году, а первый пилотируемый полёт — в 2017. В декабре 2013 года озвучены планы на первый беспилотный тестовый полёт (EFT-1) с помощью носителя Дельта 4 в сентябре 2014 года, первый беспилотный запуск с помощью носителя SLS запланирован в 2017 году. В марте 2014 первый беспилотный тестовый полёт (EFT-1) с помощью носителя Дельта 4 был перенесен на декабрь 2014 года.
На корабле «Орион» будут выводиться в космос как грузы, так и астронавты. При полётах на МКС, в экипаж «Ориона» могут входить до 6 астронавтов. В экспедиции к Луне планировалось отправлять по четыре астронавта. Корабль «Орион» должен был обеспечить доставку людей на Луну для длительного пребывания на ней с тем, чтобы в дальнейшем подготовить пилотируемый полёт на Марс.

LYNX MARK

Основным предназначением Lynx Mark I, будет туризм. Взлетая горизонтально с обычного аэродрома, машина будет набирать высоту до 42 километров, поддерживая скорость, вдвое превышающую скорость звука. Затем двигатели отключатся, но Lynx Mark I по инерции поднимется ещё на 19 километров. На самом пике доступного кораблю диапазона высот он испытает примерно четырёхминутную невесомость, после чего вновь войдёт в атмосферу и, планируя, сядет на аэродром. Максимальная перегрузка при снижении составит 4 g. Весь полёт будет занимать не более получаса. При этом ракетоплан задуман для интенсивной работы: четыре полёта в день с техобслуживанием после каждых 40 вылетов (10 дней полётов).
С точки зрения космического туризма аппарат имеет ряд неоспоримых преимуществ, главное из которых - его не слишком высокая скорость как на подъёме, так и на спуске. Это позволяет сделать теплозащитную оболочку надёжной, но не одноразовой, как у SpaceX Dragon.
Учитывая, что стоимость двухместного орбитального самолёта, по обещаниям компании, не превысит 10 миллионов долларов, с четырьмя полётами в день аппарат быстро окупится. После этого будут созданы более амбициозные Lynx Mark II и III, с высотой орбитального полёта в 100 километров, способные нести нагрузку до 650 килограммов.

CST-100

CST-100 (от англ. Crew Space Transportation) — пилотируемый транспортный космический корабль разрабатываемый компанией Boeing. Это космический дебют компании Boeing, созданный в рамках Программы развития коммерческих пилотируемых кораблей, организованной и финансируемой НАСА
Головной обтекатель CST-100 будет использоваться для увеличения обтекаемости капсулы воздухом, а после выхода из атмосферы будет выполнено ее отделение. Позади панели находится стыковочный узел для стыковки с МКС и, предположительно, другими орбитальными станциями. Для управления аппаратом предназначены 3 пары двигателей: два по бокам для маневрирования, два основных, создающих основную тягу и два дополнительных. Капсула снабжена двумя иллюминаторами: спереди и сбоку. CST-100 состоит из двух модулей: приборно-агрегатного отсека и спускаемого аппарата. Последний предназначен для обеспечения нормального существования астронавтов на борту аппарата и хранения грузов, а первый включает в себя все необходимые системы управления полетом и будет отделен от спускаемого аппарата перед входом в атмосферу.
Аппарат в перспективе будет использоваться для доставки грузов и экипажа. CST-100 сможет перевозить команду из 7 человек. Предполагается, что аппарат будет доставлять экипаж на Международную космическую станцию и орбитальный комплекс Бигелоу (Bigelow Aerospace Orbital Space Complex). Срок в состыкованном состоянии с МКС до 6 месяцев.
CST-100 разработан для совершения относительно недолгих путешествий. "100" в названии корабля означает 100 км или 62 мили (низкая околоземная орбита).
Одна из особенностей CST-100 — дополнительные возможности орбитального маневрирования: если топливо в системе, разделяющей капсулу и ракету-носитель не использовано (в случае неудачного старта), оно может потом расходоваться на орбите.
Планируется многоразовое использование спускаемой капсулы до 10 раз.
Возвращение капсулы на Землю обеспечит одноразовая теплозащита, парашюты и надувные подушки (для финального этапа посадки).
В мае 2014 года было заявлено о первом беспилотном испытательном запуске CST-100 в январе 2017 года. На середину 2017 года запланирован первый орбитальный полет пилотируемого корабля с двумя астронавтами. При запусках будет использована РН Атлас-5. Также, не исключается стыковка с МКС.

ППТС -ПТК НП

Перспективная пилотируемая транспортная система (ППТС) и Пилотируемый транспортный корабль нового поколения (ПТК НП) — временные официальные названия проектов российских ракеты-носителя и многоцелевого пилотируемого частично многоразового космического корабля.
Под этими временными официальными названиями кроются российские проекты, представленные ракетой-носителем и многоцелевым пилотируемым космическим кораблем, который частично является многоразовым. Именно он в будущем должен будет заменить пилотируемые корабли, представленные серией «Союз», а также автоматические грузовые корабли программы «Прогресс».
Создание ППТС обусловлено некими государственными целями и задачами. Среди них тот факт, что корабль должен будет обеспечивать национальную безопасность, являться технологически независимым, позволять государству осуществлять беспрепятственный доступ к космическому пространству, летать на лунную орбиту и осуществлять там посадку.
Экипаж может состоять максимум из шести человек, а если это полет к Луне - то не более четырех. Доставляемый груз может достигать 500 кг в весе, столько же может составлять масса возвращаемого груза.
Выход корабля на орбиту будет осуществляться при помощи новой ракеты-носителя «Амур».
Что касается двигательного отсека спускаемого аппарата, то здесь предусматривается использование только экологически безопасных компонентов топлива, среди которых — этиловый спирт, а также газообразный кислород. Внутри двигательного отсека может поместиться до 8 тонн горючего.
Ожидается, что территория посадочных полигонов будет размещаться на юге России. Приземление спускаемого аппарата будет осуществляться путем использования трех парашютов. Этому будет способствовать также реактивная система мягкой посадки. Прежде разработчики придерживались идеи применения полностью реактивной системы, в состав которой бы входили резервные парашюты для тех ситуаций, когда двигатели оказываются неисправными.