Сотрудник образовательного центра «Сириус» о многоразовых космических системах и о том, как сегодня школьники отправляют в космос собственные спутники

Сейчас на слуху корабли Falcon 9 и Dragon от Илона Маска. Однако с чего начались многоразовые космические системы? Как немцы еще в 1930-ых годах планировали «отскакивать» от атмосферы? Почему американцам больше повезло с космической программой, чем нам? Как на «Буране» появился прообраз AI? На эти вопросы ответил выпускник Университета аэрокосмического приборостроения, сотрудник образовательного центра «Сириус» Михаил Луцкий в лекции о первых возвращаемых кораблях. ITMO.NEWS собрал главное из выступления.

Михаил Луцкий

Космические корабли делятся на два вида: одноразовые и многоразовые. Недостаток первых очевиден: один раз запустил в космос, и все сгорело. Со вторыми все не так просто. Их отдельные модули возвращаются обратно на Землю, но весят больше из-за устройств, необходимых для возврата на Землю. Следовательно, выбирая их, конструкторы вынуждены уменьшить полезный груз на корабле. Экономически многоразовая система выгоднее, но только в долгосрочной перспективе: выход в плюс гарантирован только после нескольких успешных полетов.

История многоразовых систем

Первый в истории проект многоразового космического корабля придумали ученые нацистской Германии. С 1932 по 1942 года они разрабатывали антиподный бомбардировщик Silbervogel, или «Серебряная птица». Автор идеи Ойген Зенгер предполагал воспользоваться режимом «волнообразного планирования», напоминающим движения камня, делающего «блинчики» при броске на поверхность воды. Ракетоплан при планировании из космоса должен был несколько раз отразиться (срикошетить) от плотных слоёв атмосферы, тем самым значительно удлинив расстояние возможного полёта. Согласно задумке, во время длительного полета он мог сбрасывать заряды на многие цели в разных концах планеты.

Закончить проект немцы не успели, но разработку подхватили американцы. После Второй мировой войны они начали работу над суборбитальным ракетопланом «Dyna-Soar», а наши ученые придумали ответ — военный проект «Спираль». Оба самолета предназначались для войны в космосе. Генералы, высоко ценя скоротечный зенитно-ракетный бой, хотели перенести зону военных действий еще выше — на высоту от 50 до 120 км над уровнем моря. Кроме того, и «Dyna-Soar», и «Спираль» могли бы перевозить ядерные боеприпасы.

В итоге, ни один из проектов не вошел в стадию полноценного использования. В соревновании между мировыми державами все изменилось 24 июля 1969 года — в этот день команда «Аполлона-11» высадилась на Луну. Конечно, до сих пор не утихают споры: выходили американцы на поверхность спутника или нет. Лично я солидарен с другими экспертами и уверен, что выходили. В архивах можно найти слишком много документов, подтверждающих вылет и приземление. Было бы странно подделывать такое безумное количество бумаг. Правдоподобность знаменитого видео с космонавтами вызывает больше сомнений.

Новый виток космической гонки

По слухам, после подвига «Апполона-11» американские инженеры в NASA испугались остаться без работы и задумали большой проект на несколько лет вперед. Так, в 1981 они доделали и запустили Space Shuttle. Огромный корабль с большим топливным баком посередине и двумя ускорителями по бокам, которые до сих считаются самыми мощными в мире.

Сотрудники NASA построили много моделей Space Shuttle, но только пять летали в космос. Самый первый, Enterprise, выходил на один пробный полет в атмосфере. Четвертый, Discovery, летал на орбиту 39 раз. За 30 лет использования они выполняли самые разные миссии: исследовательские полеты, вывод на орбиту самого большого телескопа Hubble и доставка модулей для МКС. После полетов каждый Space Shuttle возвращался на Землю кроме двух: один корабль сгорел в атмосфере, другой, Challenger, взорвался на 73 секунде полета. В общей сложности за время существования программы Space Shuttle было произведено 135 запусков.

Антиподный бомбардировщик Silbervogel. Источник: falsesteps.wordpress.com
Антиподный бомбардировщик Silbervogel. Источник: falsesteps.wordpress.com

Тут можно заметить, что американцам больше повезло с территорией для полетов в космос и посадкой. Во-первых, они ближе к экватору. Для вывода одинаковой массы полезной нагрузки на орбиту, им требуется на 15% меньше мощности  двигателей. Во-вторых, у них для посадки — океан, а у нас — Казахстан и степь. Приземлить корабль на воду проще, чем на твердую землю.

Как бы то ни было, из-за Space Shuttle в 1974 году СССР запустил космическую программу «Энергия-Буран», возглавил которую Глеб Лозино-Лозинский. Ранее он также возглавлял проект «Спираль». Симметричный ответ американцам: тот же огромный многоразовый корабль, с такой же грузоподъемностью, но с двигателями мощнее.

Можно сказать, что для «Бурана» советские инженеры написали прообраз искусственного интеллекта. Именно он управлял кораблем во время единственного полета 15 ноября 1988 года. Погода в тот день выдалась штормовая, и вместо спрогнозированной посадки с севера AI принял решение развернуться и садиться с юга. Инженеры так испугались, что думали взорвать корабль прямо в небе, но дали искусственному интеллекту шанс. В итоге, система успешно посадила корабль самостоятельно. Как рассказывают пилоты летевших рядом и контролировавших полет МИГ-ов, система садилась в точности как живой пилот: сначала одно колесо, проверка, затем второе.

Со сверхтяжелыми и грузоподъемными «Буранами» можно было легко построить несколько лунных баз, а потом добраться и до Марса. Но история не терпит сослагательного наклонения:проект был слишком дорогой для конца 80-ых, и появился слишком рано для своего времени. Корпус корабля состоял из более чем 35 000 плиток, стоимость каждой — по 500 рублей. За две-три плитки можно было купить машину. В итоге, «Буран» так и не ввели в эксплуатацию.

Будущее

Сейчас все знают про многоразовый корабли от Space X и Илона Маска — ракетоноситель Falcon 9 и космический корабль Dragon, которые выполняют контракт от NASA по доставке грузов на орбиту. Они прекрасно справляются со своими целями, но в Dragon 2, который компания планируют запустить с людьми на борту, я слабо верю — перевозить живых людей сложнее, чем «топливо и припасы» на МКС. Но  я очень уважаю Маска как популяризатора науки. Смотреть прямые трансляции с запусками и посадками Space X — одно удовольствие. Недавно услышал цитату одного японского фантаста по теме: американская космическая программа — телешоу, советская и российская — покорение Сибири.

CUBESAT. Источник: ipsf.net
CUBESAT. Источник: ipsf.net

Однако, как мне кажется, будущее космонавтики за международным сотрудничеством. Если мы хотим покорять Луну, Марс и далекие системы, нужно отбросить старые предрассудки и собраться вместе. Для популяризации и возвращения интереса к теме очень поможет гражданская космонавтика. К примеру, сейчас набирают популярность наноспутники — КУБСАТ(CUBESAT). Он может состоять из одного, двух или нескольких юнитов или кубитов. Собрать и отправить на орбиту их может каждый желающий. Школьники, которые приезжали к нам в Сириус летом, собрали и отправили такой спутник на орбиту. Четыре месяца он уже летает и собирает данные. Космонавтика становится доступнее, что не может не радовать.

Архив по годам:
Пресс-служба