КОСМОНАВТИКА: ИТОГИ ГОДА

12 апреля 1961 года молодой и улыбчивый старший лейтенант Военно-воздушных сил СССР Юрий Гагарин впервые в истории человечества мужественно преодолел оковы земного притяжения и всего за 108 минут совершил виток вокруг планеты. С тех пор день 12 апреля воспринимается специалистами ракетно-космической техники и людьми, интересующимися этими вопросами, как рубеж для подведения итогов и определения перспектив развития космонавтики. Истекший год, несмотря на наличие проблем во многих направлениях космонавтики, ознаменовался заметными успехами в продвижении вперед.

Александр Максимов, старший научный сотрудник ИТПМ СО РАН,
maksimov@itam.nsc.ru

МКС «Альфа»

Преодолевая немалые трудности по снабжению Международной космической станции «Альфа» всем необходимым, на ее борту непрерывно трудились экипажи девятой и десятой экспедиций — Геннадий Падалка с Эдвардом Финке и Лерой Чиао с Салижаном Шариповым. В течение последних более двух лет (с момента гибели семи астронавтов многоразового транспортного корабля «Колумбия» 1 февраля 2003 года во время возвращения на Землю) основную тяжесть по поддержанию деятельности МКС в пилотируемом режиме несет Российское космическое агентство. Как только американские корабли «Спейс Шаттл» оказались на приколе, численность постоянных экипажей МКС пришлось сократить с трех до двух человек при одновременном увеличении длительности их полетов с 4,5 до 6 месяцев. Естественно, при этом резко уменьшились и объемы проводимых космонавтами научно-технических исследований и экспериментов.

26 августа 2003 года комиссия по расследованию причин катастрофы ТКК «Колумбия» выдала 29 рекомендаций, 15 из которых подлежали обязательному выполнению перед возобновлением полетов ТКК «Спейс Шаттл», а остальные предполагалось реализовать в течение последующих нескольких лет. Первые 5 из этих рекомендаций касались тщательной проверки состояния теплозащитных плиток орбитальных кораблей перед каждым запуском, возможности ремонта прямо в космосе в случае их повреждений на старте, а также обеспечения высококачественными снимками руководителей и специалистов Центра управления полетом в Хьюстоне для постоянного контроля за состоянием теплозащиты и других важных узлов ТКК для своевременного принятия необходимых мер безопасности.

Для получения оперативной информации во время первых двух запусков съемки «Спейс Шаттлов» будут вестись примерно сотней камер высокого разрешения, расположенных в самом Космическом центре им. Кеннеди во Флориде, вдоль трассы полета на кораблях, на двух высотных самолетах ВВС США WB-57, находящихся на высоте 18 км, а также размещенных на внешнем топливном баке ракеты-носителя и на самом космическом корабле. Для обеспечения лучших условий освещенности при фотосъемках первые после катастрофы запуски и посадки ТКК «Спейс Шаттл» должны производиться в дневное время. Однако, кажущееся на первый взгляд простым условие запуска и посадки в дневное время суток приводит к резкому сокращению так называемых «окон старта», обеспечивающих стыковку ТКК с орбитальной станцией. В некоторых случаях запуски становятся возможными только с интервалами в два-три и более месяцев.

Быстрое обнаружение отрывающихся от топливного бака небольших кусочков теплоизоляции, образовавшегося льда или каких-либо других фрагментов будет осуществляться с помощью радаров. Для получения высококачественных снимков корабля во время его нахождения в космосе будут привлечены оптико-электронные спутники разведывательного управления США, оснащенные длиннофокусными камерами. Перед стыковкой со станцией и сразу же после отстыковки от нее экипаж МКС заснимет ТКК со всех сторон с помощью специально доставленной на орбиту фото- и видеоаппаратуры. После стыковки с Международной станцией экипаж самого корабля дополнительно будет обследовать внешнюю поверхность ТКК с применением телекамер, установленных на новом манипуляторе «Шаттла».

Еще одним важным предложением аварийной комиссии была модернизация внешнего топливного бака «Спейс Шаттл» с целью исключения возможности отрыва от него крупных кусков пенной теплоизоляции. Как считается, при запуске ТКК «Колумбия» 16 января 2003 года именно кусок пенополиуретановой изоляции размерами 63 × 38 см и массой около 0,75 кг, оторвавшийся от внешнего топливного бака при скорости 850 м/с, попал в переднюю кромку левого крыла и пробил хрупкую теплозащитную плитку из углеродного композита. При входе в плотные слои атмосферы нагревшийся за ударной волной до температуры в несколько тысяч градусов газ проник через отверстие внутрь крыла и привел к расплавлению его силовых элементов с последующим его отрывом и полным разрушением всего воздушно-космического самолета под воздействием возникших нерасчетных аэродинамических и тепловых нагрузок.

За два истекших года конструкция гигантского топливного бака длиной 46,9 м и диаметром 8,38 м была существенно улучшена. На самых опасных местах вместо пенной теплоизоляции были установлены электрические обогреватели, предназначенные для предотвращения нарастания льда на охлажденных жидким водородом и жидким кислородом поверхностях. Теперь считается, что от бака могут отрываться только небольшие куски, которые не будут представлять серьезной опасности для живучести стартующего корабля. Для контроля за состоянием конструкции в передние кромки каждого из крыльев ТКК были заделаны по 22 датчика для измерений температуры и по 66 датчиков микроускорений, способных зафиксировать попадание в теплозащитные плитки не только крупных кусков теплоизоляции или осколков космического мусора, но и миниатюрных микрометеоритов.

Самым трудным для исполнения предложением аварийной комиссии оказалась разработка методик устранения повреждений теплозащитных плиток и заделки образовавшихся в них отверстий прямо в ходе полета. Если небольшие отверстия во время внекорабельной деятельности астронавтов можно замазать термостойкой пастой относительно просто и быстро, то для ликвидации дыр диаметром более 30 см до сих пор еще не найдены ни подходящие материалы, ни удовлетворительные методики их заделывания.

В случае возникновения серьезных неполадок на борту ТКК и невозможности его безопасного возвращения на Землю терпящий бедствие экипаж будет дожидаться на борту Международной космической станции экстренного запуска корабля-спасателя. При первом запуске «Дискавери» запасной корабль «Атлантис» будет иметь возможность к экстренному старту в течение 35 дней, а при втором запуске срок ожидания увеличится до 56 дней. Если два первых испытательных запуска для всесторонней проверки принятых мер по обеспечению безопасности окажутся успешными, в дальнейшем не будет необходимости в обязательной подготовке корабля-спасателя. При этом третьим запуском ТКК «Спейс Шаттл» будет возобновлена прервавшаяся в 2003 году работа по сборке МКС, сооружение которой должно завершиться к 2010 году. Тогда же будут выведены из эксплуатации имеющиеся на сегодняшний день три корабля «Спейс Шаттл». Правда, для этого необходима разработка нового пилотируемого транспортного корабля, предназначенного для обслуживания МКС, явно превосходящего по своим основным параметрам наши заслуженные пилотируемые «Союзы» и грузовые «Прогрессы».

После катастрофы «Колумбии» Национальное управление по аэронавтике и космонавтике (NASA) надеялось запустить корабль «Атлантис» уже в марте-апреле 2004 года. Однако, трудности с модернизацией внешнего топливного бака, задержки с разработкой специального манипулятора с видеокамерами, а также невозможность столь быстрого исполнения многих рекомендаций аварийной комиссии вынудили руководство NASA перенести его запуск на сентябрь-октябрь 2004 года, а затем отсрочить его до мая-июня 2005 года. В октябре 2004 г. было объявлено, что вместо «Атлантиса» в первый полет отправится более готовый «Дискавери».

Несмотря на упорную работу многих тысяч людей, выполнить все 15 рекомендаций аварийной комиссии до сих пор еще не удалось. К середине марта полностью были выполнены только 7 рекомендаций и сохранялась надежда на внедрение части из остающихся невыполненными пунктов. Тем не менее, для окончательной подготовки к намеченному на период май-июнь запуску ТКК «Дискавери» 7 апреля был доставлен на стартовую площадку на мысе Канаверал. Пока есть надежда, что старт «Дискавери» состоится вовремя, но уже появились и первые намеки на возможность его переноса до следующего «окна запуска», которое открывается только 12 июля. На данный момент возможная задержка связывается не с техническими, а чисто бюрократическими проблемами — с неготовностью многочисленной документации, необходимой для возобновления полетов ТКК «Спейс Шаттл».

КК «Союз» перед стыковкой с МКС

Тем временем, запуск очередного корабля «Союз ТМА-6» с экипажем 11-й экспедиции МКС в составе Сергея Крикалева и Джона Филипса назначен на раннее утро 15 апреля. С ними на станцию отправится астронавт Европейского космического агентства Роберто Виттори, который через 10 дней вернется на Землю на КК «Союз ТМА-5» вместе с Л. Чиао и С. Шариповым, прожившими в космосе более 6 месяцев. Новый экипаж МКС, а также специалисты центров управления в Хьюстоне и в подмосковном Королеве надеются, что Крикалев и Филипс в ходе своей 6-месячной экспедиции примут на МКС экипажи обоих кораблей «Спейс Шаттл». Вероятно, к концу их экспедиции в космосе окажется китайский КК «Шэнь Чжоу 6», на этот раз уже с двумя тайконавтами на борту.

Следует отметить, что прошедший год ознаменовался еще одним важным событием, тесно связанным с пилотируемой космонавтикой. Впервые с начала космической эры частный летательный аппарат SpaceShipOne (SS1) американской компании Scaled Composites Inc., совершил три испытательных полета на высоту более 100 км, что по нынешним правилам считается полетом в космос. Несмотря на то, что не все юридические проблемы полетов таких кораблей окончательно урегулированы, впервые за 40 с лишним лет частный капитал получил реальную возможность попробовать себя в пилотируемых полетах в космос в надежде получить приличную прибыль от организации регулярных туристических путешествий для состоятельных людей.

Начало этим полетам было заложено в мае 1996 года, когда фонд X Prize Foundation из американского городка Сент-Луис (штат Миссури), организованный и руководимый Питером Диамандисом, объявил конкурс среди частных коллективов на разработку летательного аппарата, способного доставить трех человек на высоту 100 км и совершить повторный полет в течение двух недель. Конкурс был нацелен на разработку дешевых средств доставки в космос, и его победителю был обещан приз в 10 миллионов долларов. Диамандис надеялся, что полеты на завоевание X Prize сыграют такую же роль, что и первый полет через Атлантический океан в 1927 году Чарльза Линдберга, завоевавшего приз Ортеги (25.000 долларов). Если число авиапассажиров в 1926 г. составляло только 5.700 в год, то всего за 18 месяцев после полета Линдбенга их количество выросло до 200.000 в год.

Многие энтузиасты авиации пожертвовали в фонд X Prize тысячи долларов, а семейство миллионеров Ансари обещало внести сразу миллион долларов. В конце июня 2003 года руководителем судейской коллегии X Prize Foundation был выбран бывший астронавт Ричард Сирфосс, а спонсорами фонда стали первый турист-космонавт Деннис Тито, совершивший полет на Международную космическую станцию весной 2001 года, и внук Чарлза Линдберга Эрик. В марте 2004 года пожелала стать спонсором организация Champ Car World Series, занимающаяся открытыми мировыми автомобильными соревнованиями. В мае стало известно, что Ануши и Амир Ансари внесли в фонд многомиллионный взнос, в связи с чем намеченные на будущее состязания ракетчиков частного сектора тут же были переименованы в Ansari X Prize Competition.

К началу 2004 года в погоне за призом участвовали 27 групп из Англии, Аргентины, Израиля, Канады, России, Румынии и США. Правда, многие из них не имели реального финансирования и могли представить лишь свои проекты. Почти с самого начала в лидерах оказалась компания Scaled Composites Inc., руководимая выдающимся авиаконструктором Бартом Рутаном и обладавшая богатейшим опытом создания уникальных летательных аппаратов, сумевшая обеспечить себе устойчивое финансирование. Еще в декабре 1986 года самолет «Вояджер» Б. Рутана, снабженный тянущим и толкающим поршневыми двигателями в 130 и 110 лошадиных сил, впервые за 9 суток и 4 минуты совершил беспосадочный полет вокруг Земли без дозаправки в воздухе. Пилотировали этот уникальный самолет с размахом крыльев 34 м и взлетной массой 5440 кг, изготовленный из прочнейших графитокомпозитных материалов, брат конструктора Дик Рутан и Джина Ягер.

В борьбе за 10-миллионный приз Б. Рутан и его компания следовали по накатанному ими же пути. В качестве носителя аппарата SS1 длиной 8,5 м, размахом крыльев 5 м и массой 2990 кг, оснащенного гибридным ракетным двигателем, был использован самолет-носитель White Knight («Белый Рыцарь»), совершивший свой первый полет 1 августа 2002 года. К цели шли методично, шаг за шагом, путем всесторонних летных испытаний SS1 вначале в связке с носителем, затем в свободном планировании и с включением двигателя на короткое время. Несмотря на проблемы с управляемостью аппарата, 21 июня 2004 года летчику-испытателю М. Мелвиллу удалось достичь высоты 100,1 км и успешно сесть обратно. Два зачетных полета на завоевание приза X Prize были совершены 29 сентября и 4 октября, когда SS1 поднялся на 102,9 и 112 км соответственно. В целях безопасности в этих полетах пассажиры не участвовали и их массу имитировал дополнительный груз.

Хотя несколько групп отчаянно пытались опередить Scaled Composites Inc., уже за несколько месяцев до зачетных полетов SS1 стало ясно, что некоторые из них явно блефуют. Как признался Б. Рутан, на завоевание приза в 10 миллионов долларов ушло гораздо больше средств — только главный спонсор проекта Пауль Аллен внес 20 миллионов. Вскоре после победы компания Scaled Composites Inc. заключила контракт с фирмой Virgin Galactic британского антрепренера Ричарда Брэнсона на разработку на основе SS1 пятиместного аппарата VSS Enterprise, который должен совершить первый полет уже в 2007 году. Virgin Galactic надеется в течение последующих 5 лет отправить в полет 3000 туристов при цене билета в 208.000 долларов (как известно, недельный полет на МКС обошелся Д. Тито примерно в 20 миллионов).

Насколько успешным и прибыльным окажется космический туризм, покажет время, хотя полеты на высоту в 100 км и чуть выше можно считать космическими только с большой натяжкой. Еще 22 августа 1963 года на ракетном самолете Х-15 летчик-испытатель США  Д. Уолкер достиг рекордной высоты 107,96 км, но этот и аналогичные полеты из-за противодействия СССР тогда так и не были признаны космическими.

Несмотря на все нюансы, 2004 год положил начало частному космическому туризму. Уже 6 октября владелец сети гостиниц и казино, руководитель фирмы Bigelow Aerospace из Лас-Вегаса Роберт Биглоу объявил об учреждении Космического приза Америки в 50 миллионов долларов за разработку 5-местного орбитального КК до января 2010 года. Для завоевания приза космический корабль в двух полетах должен совершить не менее двух оборотов вокруг Земли на высоте 400 км. Если в первом полете можно продемонстрировать только возможность доставки людей, то во втором полете пять человек обязательно должны побывать в космосе. Пока же экспериментальный аппарат SS1, как и рекордный самолет «Вояджер», стал экспонатом Смитсонианского музея в Вашингтоне и оказался рядом с легендарными самолетами «Флайер» братьев Райт и «Духом Святого Луи» Ч. Линдберга.

Конечно, следует упомянуть хотя бы парой слов и о полетах межпланетных аппаратов. 1 июля 2004 года американский КА «Кассини» стал первым искусственным спутником Сатурна, а сброшенный им зонд Европейского космического агентства «Гюйгенс» 14 января этого года успешно опустился на поверхность его естественного спутника, Титана. В течение года своей успешной работой всех удивили марсоходы «Спирит» и «Оппортунити». Они были рассчитаны на исследования на поверхности Марса в течение трех месяцев, но продолжают трудиться до сих пор. В связи с их хорошим состоянием NASA недавно решило продлить их работу на Марсе до сентября 2006 года. Пока марсоходы старательно бегают по поверхности, а набегали они уже по пять километров, с орбиты им помогают аппараты Mars Global Surveyor, Mars Odissey (США) и Mars Express (Европейское космическое агентство). России пока приходится довольствоваться поддержкой жизнедеятельности МКС и регулярными, хотя и не столь уж частыми коммерческими запусками иностранных спутников, позволяющих как-то поддерживать деятельность нашей небогатой космической отрасли…

стр. 9