🟣 Вопрос-ответ. Часть 7

🔹 Американцы высаживались на Луне?

Игорь Маринин: 12 астронавтов НАСА (США) оставили следы на поверхности Луны вне всякого сомнения. Журналы «Новости космонавтики» и «Русский космос» неоднократно рассказывали об этих полетах, приводили воспоминания участников и свидетелей этих событий, описывали даже технику, которую создавали в СССР для перехвата сигналов с Командных и Посадочных модулей «Аполлонов». С ними вы можете ознакомиться, скачав журналы с сайта «Роскосмоса», где они находятся в открытом доступе. Более того, в последние десятилетия автоматические станции, совершающие полет на окололунной орбите, не раз передавали на Землю фотографии посадочных ступеней, оставшихся на поверхности.

🔹 Были разговоры про разработку многоразовой версии «Ангары». Это просто слухи или есть какие-то весомые основания?

Игорь Афанасьев: Говоря о многоразовой версии ракеты «Ангара», прежде всего вспоминают проект многоразового ускорителя первой ступени «Байкал», разработанный в конце 1990-х в ГКНПЦ имени М.В. Хруничева вместе с НПО «Молния». Полноразмерный макет «Байкала» показывали в 2001 году на Парижском авиасалоне Le Bourget и Московском салоне МАКС в 2001 году.

Идея проекта заключалась в том, чтобы ракетный ускоритель, оснащённый поворотным крылом и дополнительными воздушно-реактивными двигателями, после выполнения задачи отделился от носителя, совершил спуск в атмосферу и горизонтальную посадку на самолётную ВПП.

Среди преимуществ проекта назывались минимальные переделки исходного ускорителя под многоразовый вариант, низкая стоимость его изготовления и эксплуатации, а также учёт опыта разработки многоразовых крылатых аппаратов, таких как «Буран» и Многоцелевая авиационно-космическая система (МАКС).

Однако предложению были присущи и недостатки. В среднем и тяжёлом вариантах «Ангары» возвращаются только ускорители первой ступени, остальные ступени, стоимость которых составляет значительную долю цены ракеты-носителя, теряются. Специалисты считали, что одновременная посадка четырёх автоматических ускорителей при пуске тяжёлой «Ангары» — довольно сложная задача. Кроме того, из-за нового веяния – ракетодинамической посадки нижних ступеней с использованием существующего двигателя, остатков топлива и раздвижных посадочных опор, имеющих минимальную массу – горизонтальная посадка ступени виделась уже не такой уж простой задачей…

Разработка «Байкала» шла в невысоком темпе и к июню 2016 года была практически завершена. Однако из-за низкой ожидаемой частоты пусков «Ангары» финансирования для изготовления летающего прототипа не нашлось. С 2019 года проект крылатого возвращаемого разгонного блока перешёл в стадии исследовательских работ по теме «Крыло-СВ».

В апреле 2024 года в интервью газете «Известия» генеральный конструктор КБ «Салют» имени В.М. Мясищева Сергей Кузнецов сообщил, что ГКНПЦ имени М.В. Хруничева разработал концепцию многоразового использования носителей серии «Ангара». Планируется, что связка из первой и второй ступеней ракет «Ангара-А5М» или «Ангара-А5В» будут осуществлять ракетодинамическую посадку, аналогично тому, как это происходит с первыми ступенями Falcon 9 от SpaceX. Теоретические основы этой технологии подтверждены в рамках эскизного проекта по созданию «Ангары-А5В». В будущем планируется продолжить работу над этим проектом. На данный момент необходимо провести не менее 10 повторных пусков для оценки экономической эффективности данного технического решения.

🔹 В XX веке была космическая гонка между СССР и США, и в 1975 году была совершена стыковка «Союз — Аполлон». Сейчас происходит новая космическая гонка между США и Китаем. Возможна ли аналогичная стыковка американского и китайского кораблей, как это было в случае «Союз — Аполлон»?

Игорь Маринин: Программа «Экспериментальный полет «Аполлон» и «Союз»» (ЭПАС) возникла из идеи взаимопомощи советских космонавтов и американских астронавтов, терпящих бедствие на околоземной орбите. При этом СССР вложил немалые средства в создание пяти кораблей и пяти ракет-носителей для этой программы, а США использовали уже изготовленные корабль и ракету-носитель, оставшиеся после отмененных полетов на Луну и создания второй станции «Скайлэб». И космическая «гонка» между СССР и США тут не при чем. В настоящее время США и КНР реализуют свои национальные программы высадки на Луну и орбитальные полеты, в то время как политические (и, естественно, научно-технические) связи между ними практически прерваны. Таким образом, нет и в ближайшее время не предвидится политическое решение о реализации взаимопомощи в космосе между КНР и США. Кроме того, ни та, ни другая страна не имеет лишней космической техники, как в США в 70-е годы, а как же финансовых возможностей для ее создания (как тогда же в СССР). По этим причинам стыковка американских кораблей типа «Крю Дрэгон», «Старлайнер» или «Орион» и китайских «Шеньчжоу» в ближайшие годы не произойдет, хотя технически эта задача может быть решена.

🔹 Сколько надо стартов старшипа для пилотируемого полета на Марс и обратно?

Игорь Афанасьев: SpaceX планирует использовать Starship для пилотируемой миссии на Марс. Это многоразовая система, работающая на химическом топливе, с орбитальной дозаправкой. Пилотируемый полет на Марс включает отправку, перелет, посадку, производство топлива на Марсе и возвращение на Землю. Цифры могут меняться в зависимости от варианта Starship (Block 1, 2 или 3). На август 2025 года – вот подробный разбор.

Основные предположения:

• Starship (Block 2+) может вывести на низкую околоземную орбиту до 100–150 тонн грузов.

• Для полета на Марс и обратно одному Starship нужно около 1200–1500 тонн топлива.

• Каждый танкерный Starship способен доставить на орбиту 150–200 тонн топлива.

• Для первой пилотируемой миссии (предположительно в 2028–2030 годах) планируется использовать 2–4 пилотируемых и 4–10 грузовых Starship, чтобы доставить оборудование для добычи топлива на Марсе.

• На Марсе планируется производить топливо из атмосферного CO2 и марсианского льда. Поэтому обратный полет не потребует полной дозаправки с Земли.

Расчет запусков для одной пилотируемой миссии:

• Запуск пилотируемого Starship с экипажем: 1.

• Дозаправка: Для перехода на траекторию «Земля – Марс» одному Starship нужно 8–15 запусков танкеров. Танкеры многоразовые, но каждый запуск считается отдельно.

• Итого: 9–16 запусков танкеров для одного пилотируемого Starship.

• Для экспедиции: если к Марсу полетят 2 пилотируемых и 5 грузовых кораблей (по планам Маска на 2026/2028), каждому грузовому кораблю потребуется 4–8 дозаправок. Общее число запусков может составить 100–200 для одного «окна», включая тесты и резервы. Но для минимальной миссии потребуется 20–50 запусков.

Факторы, влияющие на количество запусков:

• Версия Starship: В Block 3 планируется увеличить полезную нагрузку, что сократит количество танкеров до 6–10 на корабль.

• Производство топлива на Марсе: успех этого процесса критичен для возвращения. Без него миссия невозможна.

• Масштаб: для первой миссии потребуется минимум 10–20 запусков (2 пилотируемых, каждый с 8 танкерами). Для колонизации Марса — тысячи запусков в год. Маск упоминал о «нескольких тысячах Starship» в долгосрочной перспективе.

В итоге, для минимальной пилотируемой миссии туда-обратно, включающей 2 пилотируемых и 4 грузовых корабля, потребуется 40–100 запусков. Подготовка займет 1–2 года. Это оценка; точные цифры будут зависеть от результатов тестов (на август 2025 года Starship уже совершил 9 полетов).

🔹 Почему Россия, получив от СССР передовые космические технологии так сильно деградировала?

Игорь Маринин: С моей точки зрения, Россия после развала СССР не деградировала, а существенно замедлила развитие космических технологий и потеряла некоторые компетенции. Причин этому несколько. Прежде всего это ошибки в управлении экономикой страны, допущенные руководством в начале 1980-х годов. Появились и первые санкции. В 1981 году США ввели запрет на поставку американскими компаниями в СССР электронного оборудования. Возникший экономический кризис в 1985 г. привел к власти М.С.Горбачева, который начал «перестройку» политики и экономики страны. В результате ошибок, допущенных «младореформаторами» в процессе попыток реализации программы «Перестройка», в течение 1990 и 1991 г. развалился великий Советский Союз, нарушились почти все экономические связи между бывшими Социалистическими Республиками. Их самостийность, а также вступление России в международную кооперацию привели к переводу на самоокупаемость или даже закрытию предприятий военно-промышленного и космического профиля. Отсюда потери возможностей производства различных материалов, электроники, композитов и прочего, и прочего… Внутренняя и внешняя политика президента Б.Н.Ельцина привела к продаже многих технологий за бесценок за рубеж, а тяжелое экономическое положение в стране вызвало огромный отток специалистов ракетно-космической отрасли как за границу, так и в российские коммерческие структуры. Положение усугубили и экономические санкции, которые на Россию все чаще накладывали США по различным, во многом сфабрикованным причинам. В 2014 году, после возвращения Крыма в Россию, интенсивность санкций против нашей страны резко возросла. Это были сначала ограничения на количество коммерческих запусков, а потом и полный запрет запусков российскими ракетами-носителями не только американских спутников, но и спутников других стран с американскими комплектующими. Это запрет на поставку в Россию микроэлектроники и автоматики. С началом спецоперации на российскую промышленность, в том числе на предприятия и лидеров «Роскосмоса», посыпались тысячи санкций. И в таких неблагоприятных экономико-политических условиях нашей стране пришлось тратить огромные силы и средства на импортозамещение.

Состояние космической отрасли страны, как и всей России, постепенно восстанавливается. Возвращаются утерянные компетенции, разрабатываются новые материалы, двигатели, ракеты-носители и космические аппараты различного назначения. Процесс идет, правда, не так быстро, как хотелось бы. Тем не менее положительные тенденции все ярче и заметнее. Принята национальная программа «Космос», которая предусматривает не только восстановление утраченных компетенций, но и крупные шаги вперед.

🔹 Какое преимущество даёт ядерный буксир при полете на Марс?И сколько надо пусков при использовании ядерного буксира?

Игорь Афанасьев: Для простоты предположим, что под термином «ядерный буксир» подразумевается космический аппарат, использующий энергию ядерного распада для движения. Он может быть оснащен ядерным тепловым ракетным двигателем, создающим тягу напрямую, или ядерно-энергетической установкой, питающей электроракетные двигатели. Такие системы намного эффективнее и экономичнее традиционных химических ракет.

Преимущества ядерного буксира:

1. Сокращение времени полета

Химические ракеты летят на Марс 6–9 месяцев. Ядерный буксир сокращает этот срок до 3–4 месяцев благодаря более высокому удельному импульсу. Это снижает влияние космической радиации на экипаж, минимизирует риск психологических и физических проблем и позволяет чаще использовать «окна» для запусков.

2. Экономия топлива

Ядерные тепловые двигатели расходуют топливо вдвое эффективнее химических, а ядерно-электрические — в 5–10 раз. Это позволяет увеличить полезную нагрузку или уменьшить массу корабля. Например, вместо тысяч тонн кислорода и метана ядерный буксир использует несколько сотен тонн водорода.

3. Повышенная маневренность

Мощность ядерного реактора делает буксир гибким. Он может не только уменьшить массу корабля или увеличить полезную нагрузку, но и сократить время перелета. Кроме того, буксир многоразовый: израсходовав топливо, он остается в космосе, сохраняя работоспособность ядерного реактора.

4. Снижение рисков для экипажа

Меньшее время в космосе уменьшает влияние невесомости, радиации и изоляции. Ядерный буксир используется для транспортировки от орбиты Земли до орбиты Марса. Посадочные модули на химическом топливе выполняют финальную фазу, что оптимизирует массу и возможности комплекса.

5. Экономия на запуске

Хотя разработка ядерного буксира требует больших затрат, в долгосрочной перспективе она снижает количество запусков тяжелых ракет. Для Марса это означает меньше дозаправок на орбите и упрощенную логистику. Однако есть вызовы: радиоактивность, необходимость запуска реактора вдали от Земли и юридические ограничения.

В целом ядерный буксир делает марсианские миссии быстрее, безопаснее и экономичнее. Но технология пока в разработке.

Интеграция ядерного буксира с Starship

Компания SpaceX акцентирует внимание на химическом топливе, но интеграция с ядерными системами может стать реальностью в будущем. Рассмотрим гипотетический сценарий, который радикально снизит число пусков для марсианской экспедиции.

1. Как это работает

Ядерный буксир запускается отдельно и включается в космосе, обеспечивая основное приращение скорости. Starship используется только для старта и посадки, с минимальным расходом топлива. Буксир остается в космосе для нескольких миссий.

2. Расчет запусков

Для ядерного буксира требуется 1–2 запуска (сам буксир и топливо). Starship нуждается в 2–5 дозаправках для пилотируемых миссий и в таком же количестве для грузовых. Итого для минимальной миссии: 10–30 запусков Starship + 1–2 для буксира. Это в 2–4 раза меньше благодаря эффективности ядерного теплового двигателя.

3. Преимущества в цифрах

Перелет «Земля-Марс» занимает 90 суток вместо 180+. Starship может нести больше 200 тонн полезной нагрузки вместо 100. Однако радиоактивность реактора требует запуска буксира вдали от Земли, а интеграция сложна.

В итоге с ядерным буксиром количество запусков Starship сокращается до 10–40. Это требует подключения к разработке других организаций. По оценкам специалистов, необходимые технологии могут появиться после 2030 года.