Обсуждение космических программ

ТАЙЮАН, 31 июля (Синьхуа). Китай во вторник запустил спутник оптического дистанционного зондирования Земли Gaofen-11 в рамках проекта наблюдения Земли c высоким разрешением. 

Спутник Gaofen-11 был запущен на ракете Long March-4B в 11:00 часов по пекинскому времени из космического центра Тайюань в северной провинции Шаньси. Это была 282-я полетная миссия ракеты-носителя Long March-4В. 

Спутник может использоваться для землеустройства, городского планирования, проектирования дорожной сети, сельского хозяйства и оказания помощи при бедствиях. Его данные также будут использоваться для инициативы «Пояс и дорога». 

Поскольку проект "Gaofen" начался в 2010 году, Китай получает все более четкое представление о планете Земля.

"Это скорее не двигатель, а исследование самой возможности использования такого вида горения, которое мы проводили по заказу Фонда перспективных исследований. Те решения, которые были использованы на демонстраторе, подтвердили возможность детонационного горения. Удельный импульс повысился — на 5-7 процентов. Но мы только приоткрыли дверь в область детонационного горения. Еще очень много неизученного осталось за скобками нашего исследования, поэтому мы планируем продолжить работать в этом направлении, в первую очередь, нарабатывая научно-технический задел по этой тематике", — рассказал он.

Разработка детонационного принципа работы ракетных двигателей началась в НПО "Энергомаш" по заказу Фонда перспективных исследований в 2014 году. К концу 2017 года испытания, включающие 32 этапа, были завершены.

Изначально идею детонационного горения в ракетных двигателях в 1940-х годах выдвинул советский ученый Яков Зельдович. Позже теоретические выводы и оценки Зельдовича были подтверждены термодинамическими и многомерными газодинамическими расчетами. Однако прямых экспериментальных доказательств этих выводов не было до последнего времени.

При детонационном горении быстрота протекания реакции в малом объеме приводит к огромному тепловыделению — в несколько тысяч раз выше, чем при дозвуковом горении, реализованном в классических ракетных двигателях при одной и той же массе горящего топлива. То есть при значительно меньших габаритах детонационного двигателя и при малой массе топлива можно получить ту же тягу, что и в огромных современных жидкостных ракетных двигателях.

"Китай обратился к нам с просьбой провести экспертизу тех инженерных решений, которые они намерены реализовать в двигателе для своей сверхтяжелой ракеты. Речь идет фактически об аналоге нашего РД-180 — 500-тонном двигателе. Учитывая, что для них этот опыт первый, китайские коллеги не совсем уверены в разработанных технических решениях", — рассказал Арбузов.

По его словам, для проведения экспертного заключения российским специалистам необходимо соответствующее распоряжение правительства. "Естественно, никаких решений в технические характеристики этого двигателя мы вносить не намерены. Но это направление могло бы рассматриваться как первый шаг к развитию дальнейшего сотрудничества", — отметил он.

Ранее сообщалось, что Китай уже интересовался вопросом приобретения в России ракетных двигателей семейства РД-170, которые стояли на советской сверхтяжелой ракете "Энергия", а также на ракетах среднего класса "Зенит".

Сейчас в разных странах разрабатывается уже третье поколение сверхтяжелых носителей. Первыми были американская ракета "Сатурн-5" и советская Н-1, предназначенные для пилотируемых полетов на Луну. Затем в СССР была создана ракета "Энергия" для выведения на орбиту челнока "Буран". Сейчас США разрабатывают сверхтяжелую ракету SLS, Россия — свою ракету серии "Энергия", Китай — "Чанчжэн-9". Помимо того, частная американская компания SpaceX в 2018 году провела испытательный пуск сверхтяжелой ракеты Falcon Heavy и ведет разработку еще более тяжелой BFR.

Невероятная легкость бытия
Вдохновил разработчика опыт США. Точнее успешный продукт коалиции технологического предпринимателя и миллиардера Ричарда Брэнсона и авиаконструктора-гения, основателя компании Scaled Composites Берта Рутана. В 2004 году они дважды отправили в космический полет многоразовый пилотируемый корабль "SpaceShipOne" с тремя членами экипажа на борту и выиграли приз "Ansari X Prize". Это невероятное предприятие открыло новую эру в космонавтике - коммерческую перевозку пассажиров на суборбитальные космические вершины.

- В России тогда были заделы для того, чтобы "синхронно" ответить, - говорит Александр Гомберг. - И технологии, и конструкторы. Однако на такую авантюру бизнес смотрел с нескрываемой опаской, вкладываться в венчур не хотели.

Но пришло время смелых новинок в космонавтике. Тогда-то Александр Аркадьевич и решил действовать. Узнал обо всех наработках и заделах в России и разработал полноценный проект. Позднее в "Сколково" заговорили о грантах на проекты по суборбитальному туризму для разработчиков. На рассмотрение экспертов - рабочей группы SpaceNet рынка AeroNet под руководством председателя Сергея Жукова - разработка попала несколько месяцев назад. Презентация прошла в "Точке кипения" АСИ.

- На Экспериментальном машиностроительном заводе им. Мясищева есть 2 проекта челноков для суборбитального туризма, - отмечает Александр Аркадьевич. - Я подробно изучал и их возможности. В свою разработку мы старались ничего нового не внедрять, обойтись готовыми отечественными элементами и просто создать аппарат для коммерческих полетов. В мире много богатых людей, которые смогут себе позволить заплатить за "прыжок" в космос или перелет через океан на сверхзвуке.. Почему бы нам, стране с сильной школой авиации и космонавтики, с большим заделом и наработками не построить свой аппарат. Подобными проектами интересуются даже в Объединенных арабских эмиратах. Там очень много желающих занять место на корабле.

Полет на суборбитальном самолете займет не больше часа. Однако за это время человек увидит программу максимум - земной шар, луну, черное небо и ощутит состояние невесомости.

- Можно будет отстегнуть ремни безопасности и в течение нескольких минут "поплавать" в кабине самолета, - отмечает Александр Аркадьевич.

По его словам, тот же "трюк" по имитации невесомости, только в пределах Земли, проделывал Ту-104, который тренировал Юрия Гагарина, Германа Титова и других космонавтов. Сейчас такие полеты проводят и для публики на коммерческой основе.

- Самолет делал на высоте параболу и выдерживал такую траекторию, чтобы создать внутри невесомость, - поясняет Александр Аркадьевич.

Готовое решение
Скорость суборбитальной версии "Фанстрима" до 6 махов, то есть 1,5 - 2 км/сек, работать в атмосфере он будет на четырех воздушно-реактивных двигателях. По словам Александра Аркадьевича, для "Фанстрима" подойдут двигатели от истребителей "Су-27" и "Су-34". Ракетный участок полета осуществляется с помощью дополнительного керосино-кислородного ЖРД.

- Специально создавать под этот самолет двигатели не нужно, - считает он. - Имеет смысл взять уже готовые с конвейера.

В безвоздушном пространстве воздушно-реактивные двигатели на аппарате отключаются. Включатся они уже во время возвращения самолета в атмосферу - их раскрутит воздушным потоком, и запустятся на высоте около 10 км. Кстати, для подъема самолету не требуется длинная взлетная полоса, взлетает он как истребитель. С торможением у "Фанстрима" сложнее - у него нет реверса, зато имеются тормозные парашюты, предусмотренные конструкцией. С их помощью летательный аппарат, как и бомбардировщик, останавливается.

Еще одна "отсылка" к конструкции военного самолета у "Фанстрима" - спасаемая кабина, которая позволят катапультироваться на всех режимах, даже при нулевой скорости и высоте. Система активно прорабатывается. Еще во время службы в качестве авиатехника самолетов "Сухой" Александр Аркадьевич в деталях изучил принципы работы "спасаемого" кресла пилота на "Су-24". Именно эти системы он планирует взять за основу.

- Элементы катапульты К-36 будут использоваться в конструкции системы спасения на "Фанстриме", - поясняет он. - То есть там будет встроен контейнер с парашютами. При опасной ситуации система расстыковывает носовую часть самолета с бронекапсулой для пассажиров, она "планирует" до высоты 4 км, где срабатывает парашютная система.

Самолет также будет применяться и в качестве сверхзвукового пассажирского лайнера, поэтому Александр Гомберг и его команда планируют показать свои разработки на рассмотрение сразу в две крупнейшие авиационные компании - ПАО "Туполев" и компанию "Сухой". К работе Александр Аркадьевич хочет привлечь и студентов-маевцев. Сейчас группа инженеров работает над 3D-моделью самолета и готовится к испытаниям в аэродинамической трубе МАИ.

Еще в 1990-е в США компания McDonnell Douglas попыталась разработать ракету вертикальной посадки Delta Clipper. Ракета рассматривалась в перспективной концепции single-stage-to-orbit, то есть без отделяющихся ступеней. Проект реализовывался на деньги Пентагона и NASA и потребовал около $60 млн. Разработчики сумели освоить только вертикальную посадку ракеты на инженерном макете, но на космические запуски не хватило средств, а государство к таким экспериментам утратило интерес.
В 2001 году российский Центр Хруничева предложил мировому космическому рынку свою разработку — МРКС «Байкал». Предполагалось использовать крылатую ракету в качестве бокового ускорителя будущей ракеты «Ангара». После нескольких показов макета на выставках и нескольких оптимистичных заявлений дело заглохло. Проект не нашел стороннего инвестора или заказчика и был спрятан «в стол». Отсутствие интереса к такому проекту отчасти связано с тем, что изготовление «Ангары» постоянно затягивалось, а отчасти потому, что потенциальные заказчики не хотели оплачивать летные испытания экспериментального летательного средства: никто не мог сказать наверняка, какую экономию оно даст. Позже Центр Хруничева неоднократно возвращался к разработке, например, рассматривал вариант с жестким нераскладным крылом, но все осталось на чертежных досках и продувочных макетах для аэродинамической трубы.
Сейчас на пути к реализации этого проекта встали еще и политические препятствия — «Мрия» не наша, а украинская. Но отсутствие господдержки МАКСа стало очевидным еще в 2007 году, до российско-украинского обострения. Разработчики даже пытались предложить свое детище частному бизнесу и презентовали его на форуме частной космонавтики InSpace Forum в 2017 году в Москве, но также не нашли поддержки.
О многоразовом использовании частей обычных ракет задумывались и в США, в том числе и United Launch Alliance (ULA), который запускает ракеты Atlas V с российскими двигателями РД-180. В ULA рассматривали возможность возвращения и многократного иcпользования двигателей первой ступени еще в 2008 году, когда до первого пуска пока одноразового Falcon 9 компании SpaceX оставалось еще два года. Способ возврата в Atlas V предлагался довольно оригинальный: блок двигателей предлагалось отделять от ступени и спускать с надувным тормозным щитом и на парашютах, финальный этап торможения обеспечивался вертолетом, который должен был зацепить парашют крюком и мягко опустить двигатели на землю или плавучую платформу.
Сейчас подобную схему предполагают применять для будущих ракет ULA Vulcan, но в 2008 году эта идея компанию не заинтересовала. Расчеты показали, что возврат обеспечивает трехкратное снижение стоимости двигателя первой ступени уже после третьего возвращения, то есть на каждом пуске стоимостью $170 млн возвращение двигателя обеспечивало экономию всего $5-7 млн при полной стоимости двигателя $10 млн.
Кажется, что против многоразовости действует какой-то заговор, вроде мифического «заговора нефтяников против электромобилей». В действительности условия диктует экономика. Лучше всего ситуацию выразил глава Ariane Group Ален Шармо в интервью немецкому изданию Spiegel Online:
Предположим, у нас будет ракета, которую можно использовать повторно десять раз, тогда мы будем строить ровно одну ракету в год. Это не имеет смысла. Я не могу сказать моим командам: «Всем пока, продолжим работу в следующем году!
То есть главное препятствие на пути многоразовости — ограниченность грузопотока на орбиту. После завершения холодной войны количество ракетных пусков в мире сократилось практически вдвое и все последующие годы не превышало 100 штук. Существенная часть этих пусков обеспечивала государственные пилотируемые, военные, научные программы, которые не выходят на внешний рынок, хотя определенную долю государственные контракты занимают и на международном рынке.
Потребности же коммерческого рынка за последние 30 лет лишь в 1997–1999 годах превышали 30 ракет в год, а в последние годы не превышали и 20 пусков. При такой динамике рассчитывать на кратное увеличение спроса не приходится. Во многом поэтому SpaceX реализует проект глобального спутникового интернета с тысячами спутников, которые должны поднять спрос на ракеты, в том числе и многоразовые. Те же цели преследуют идеи Илона Маска возить туристов к Луне на Falcon Heavy и осуществлять межконтинентальные пассажирские перевозки на будущей ракете BFR. То есть между гигантами ULA, Arian Space и «Роскосмосом», которые обладают мощным производственным потенциалом и богатым опытом, и «неопытным» основателем SpaceX Илоном Маском разница в том, что прежние лидеры рассчитывают свою стратегию исходя из текущего состояния рынка и рыночных прогнозов. Маск же не оглядывается на сегодняшнее и прошлое, он на ходу выдумывает новые применения, а значит, новые рынки для своих ракет. Подобный авантюризм немыслим для прежних лидеров.
Сегодня Илон Маск уже не одинок, по пятам следует еще один миллиардер — Джефф Безос, самый богатый человек на Земле, который готов ежегодно вкладывать по миллиарду в свои многоразовые ракеты. Он точно так же не смотрит на текущее состояние рынка и уже получает предзаказы на свои еще несуществующие ракеты на выведение десятков спутников проекта OneWeb — конкурента похожей системы от SpaceX. Где-то рядом еще Пол Аллен, сооснователь Microsoft, финансирующий создание «летающего космодрома» в проекте Stratolaunch, который также не имеет экономических перспектив при существующем уровне спроса.
В июне 2018 года российская частная космическая компания S7 Space заявила, что готова воскресить советские двигатели НК-33 для создания собственной многоразовой ракеты. Компания владеет пусковой платформой морского базирования SeaLaunch, и для реализации многоразовости первой ступени понадобится еще и посадочная платформа. Можно только представить картину, как с одной морской платформы стартует ракета, и пролетев несколько десятков километров вверх и несколько сотен вперед, первая ступень возвращается к Земле и мягко садится на посадочную морскую платформу. Пока это только мечта, но технически осуществимая.
Решив технические и организационные вопросы, S7 Space должна решать и экономические. Ранее сообщалось, что для выхода на рентабельность S7 Space достаточно четырех пусков в год. Это вполне достижимый показатель с учетом выбранной бизнес-модели и сегодняшнем спросе на внутреннем и внешнем рынках. Впрочем, это было до инвестиций в ракетное производство. После вхождения в ракетостроительный бизнес компании придется нести гораздо больше расходов и либо становиться на путь ArianeSpace и ULA и опираться на госконтракты, либо становиться авантюристом, как Маск и Безос, и надеяться на расцвет новой космонавтики.