Космическая миссия выполнима: когда и на чем мы отправимся на Луну

Фото: m24.ru/Александр Авилов

В подмосковных Химках есть два очень важных для развития отечественной космической отрасли предприятия: "НПО им. С.А. Лавочкина" и "НПО Энергомаш им.академика В.П.Глушко". Благодаря работе первого мы в недалеком будущем полетим исследовать Луну, а может и Марс. А на втором вот уже 87 лет подряд полным ходом идет производство известных всему миру двигателей, без которых не осуществилось бы 90 % современных запусков российских ракет, а также американских.

Сейчас Химки готовятся стать наукоградом: все необходимые бумаги уже собраны и рассматриваются на высшем уровне. Если это произойдет, все там изменится только в лучшую сторону.

Мы побывали на этих предприятиях, чтобы поделиться всем происходящим там и порадовать наших читателей 12 апреля – в День космонавтики – особенном празднике для всей нашей страны и ее жителей.

Лунная программа

17 марта в России утвердили Федеральную космическую программу (ФКП), которая определит развитие отрасли на ближайшие 10 лет.

Фото: m24.ru/Александр Авилов

Лунная миссия

Россия возобновила лунную программу. Спустя 40 лет. В прошлом Советский Союз неоднократно высаживал на спутник Земли луноходы, брал пробы грунта и возвращал их домой. Последний луноход вернулся в августе 1976 года. В этом плане мы догоняем сами себя, хотя, конечно, на новом этапе развития техники.

Теоретически доказано, что на Луне на полюсах может быть вода в виде льда. А наличие воды позволит оборудовать автономные базы на спутнике Земли. Это прямая дорога к колонизации небесного тела, которое содержит полезные ископаемые за которые в XXI веке между государствами начнется ожесточенная борьба.

На первом этапе программы к Луне отправятся четыре космических корабля для изучения естественного спутника. Они должны определить площадку для будущей высадки человека. А для этого придется выяснить, где и сколько льда находится на Луне, освещенность спутника Солнцем и другие сведения.

Фото: m24.ru/Александр Авилов

Луна "Глоб"

Все аппараты произведут в научно-производственном объединении им. С.А. Лавочкина в подмосковных Химках. Более того, макет первого – Луна–25 "Глоб" – уже готов в натуральную величину.

Луна "Глоб" стартует через три года с космодрома Байконур. По баллистическим расчетам эксперты дают окно запуска в три месяца: ноябрь 2018 – январь 2019 года. Задача автоматической станции – отработать посадку на спутник.

"Садиться мы будем в приполярный район, – говорит главный конструктор по направлению "Лунная программа» Владимир Долгополов. – Для Луны был выбран большой и ровный кратер Богуславского. Потому что мы уже почти 40 лет не садились и надо вспомнить как это делается. По техническому заданию Роскосмоса и академии наук эта посадка позиционируется как технологическая – для отработки всей аппаратуры".

Аппарат, который весит 1550 кг, должен поработать не менее года. За это время, помимо отработки технологии мягкой посадки, Луна "Глоб" изучит внутреннее строение природных ресурсов на Южном полюсе Луны. А также исследует воздействие космических лучей и электромагнитных излучений на поверхность спутника Земли.

Фото: m24.ru/Александр Авилов

Луна "Ресурс"

Орбитальный зонд Луна–26 "Ресурс" должен стартовать вслед за Луной "Глоб" в 2020 году. Его задача – провести подробную съемку с полярной орбиты Луны, для того чтобы определить район будущих посадок аппарата Луна–27 "Ресурс".

Экспедиция Луна-27 пройдет при участии Европейского космического агентства. Больше внимание будет уделено научным экспериментам. Чего только стоит разрабатываемая сейчас итальянцами буровая установка. C ее помощью космический аппарат словно как в фильме "Армагеддон" проникнет вглубь Луны до двух метров.

Сейчас ученые выбирают: либо собрать больше грунта ближе к поверхности, либо совсем мало – но пробуриться поглубже. На космическом аппарате будут установлены и наши, и европейские анализаторы реголита или попросту говоря лунной пыли.

Фото: m24.ru/Александр Авилов

Луна "Грунт"

Завершит первый этап лунной космической программы аппарат Луна-28 "Грунт". С его помощью в 2024 году предполагается возобновить экспедиции по доставке лунного грунта на Землю.

Лабораторные возможности на Земле не сопоставимы с анализаторами, которые есть на луноходах. Поэтому из тех районов, где есть подтверждение о наличии воды, надо привезти образцы на Землю. Тогда это будет не качественный анализ, а количественный. Возможно, станет ясно насколько велики запасы воды на Луне.

В этой экспедиции недостаточно доставить аппарат на Луну, его нужно вернуть на Землю. Поэтому Луна "Грунт" отличается от предыдущих межпланетных станций. Он соединяет в себе сразу два аппарата: посадочный модуль и орбитальный.

Посадочный модуль приземлится на Луну и возьмет образцы грунта. Далее капсула с грунтом на взлетной ракете поднимется на высоту 100 километров.

В лучших традициях фильма "Марсианин", орбитальный модуль в космосе поймает капсулу с грунтом и поместит ее на возвращаемый аппарат, который стартует к Земле. Сам зонд продолжит работу на орбите, как минимум в течение трех лет.

Интересно, что перед учеными не стоит задачи набрать как можно больше грунта. "Американцы привезли "Аполлонами" несколько сотен килограмм лунного грунта, а мы – несколько сотен грамм. Наши страны обменивали эти грунты. Исследования показали абсолютно идентичные результаты", – говорит Владимир Долгополов.

На этом первый этап лунной миссии заканчивается. Дальше начинается самое интересное. Пилотируемые полеты к естественному спутнику Земли, высадка космонавтов, обустройство первых лунных полигонов. Но вся эта фантастика выходит за горизонт планирования принятой Федеральной космической программы.

Фото: m24.ru/Александр Авилов

Семейный портрет двигателей для ракет: от ОРМ до РД-191

Предприятие, на котором в России с 1929 года производят "огненные сердца ракет", называется "НПО Энергомаш им.академика В.П.Глушко". Практически в более чем 90 % современных запусков российских ракет, которые сейчас осуществляются, стоят двигатели, разработанные на этом заводе. А началось все 87 лет назад, когда была основана специальная группа под руководством Валентина Глушко, названного впоследствии его коллегами «богом огня».

Если когда-то доведется побывать в демонстрационном зале НПО, там можно увидеть образцы ракетных двигателей – от первых в СССР жидкостных ракетных двигателей ОРМ до новейшей разработки РД 191 для ракеты «Ангара». А также сердце ракеты-носителя "Союз-2", на которой 19 марта 2016 года отправился в космос экипаж под управлением Алексея Овчинина, двигатели "Протона", "Атласа", "Зенита".

Фото: m24.ru/Александр Авилов

О нашем сотрудничестве с США

С 1994 года конструкторское бюро НПО осталось без серийного производства. Сегодня там делают до 18 двигателей в год и планируют увеличивать эти мощности. А в 90-е, когда рухнул СССР, "Зенит" оказался за границей, стал никому не нужен, а заказы упали. Именно тогда Правительство разрешило предприятию выйти на международный рынок и поучаствовать в международном конкурсе на модернизацию РН "Атлас". Это было очень непросто, потому что все прописывалось заново, а наши конструкторы не имели опыта контактов с зарубежными партнерами, с их подходами к приемке, системе качества и так далее.

Тем не менее, проект двухкамерного двигателя РД-180 стал в январе 1996 года победителем конкурса по разработке и поставке двигателей для модернизированной РН "Атлас" компании "Локхид Мартин" (США), после чего программа его разработки велась в сотрудничестве с компанией "Пратт-Уитни" (США). Первый полет американской РН "Атлас 3А" с РД-180 состоялся в мае 2000 года. Спустя два года, осенью, состоялся первый пуск РН "Атлас 5" с РД-180, а уже весной 2014 года в США было поставлено около 70 серийных двигателей РД-180, и успешно выполнено 50 пусков РН семейства "Атлас" с двигателями РД-180.

23 марта 2016 года 68-й двигатель в составе РН "Атлас" вывел полезную нагрузку на орбиту. Со следующего года американцы планируют запускать на "Атласе" (пока в тестовом режиме) свой новый пилотируемый корабль "Боинг": вначале без пилотов, а в конце года с пилотами. А в 2018 году – полноценный экипаж, который уже проходит предполетную подготовку к МКС. РД-180 считается на сегодняшний день одним из самых надежных.

В прошлом году в СМИ появилась информация, что Медведев с Рогозиным собираются подписывать контракт с китайцами по этому двигателю. Действительно, китайцы были на "Энергомаше" и, помимо РД-180, даже спрашивали: "а где здесь стоял Гагарин?" Им показали: вот здесь вот стоял (прим.Гагарин был на предприятии в 1962 году и даже оставил запись в специальном альбоме). На сегодня этот двигатель не нашел применения в отечественной космической программе, хотя повод его использовать был. Например, в программе РУСЬ-М, но она была закрыта, не дойдя до логического завершения.

Фото: m24.ru/Александр Авилов

Как появилась «Ангара»

НПО "Энергомаш" постоянно ведет работу по улучшению характеристик эксплуатируемых ЖРД в составе РН "Союз", "Протон" и "Зенит".

Начиная с 1967 года, было произведено 404 пусков РН "Протон", 49 из которых закончились неудачей во время работы первых трёх ступеней и разгонного блока. Сегодня двигатель для "Протона" серийно производится в Перми. Он очень надежный, но там есть токсичные компоненты. Когда он упал в Казахстане, казахи устроили волну недовольства и потребовали неустоек для уборки последствий экологической катастрофы. Поэтому в середине 90-х было принято решение о создании принципиально новой ракеты «Ангара» на экологически чистых компонентах (кислород, керосин). Принцип в основе – модульный. То есть создается некий универсальный ракетный модуль, из которого потом все компонуется: надо тебе 5 тонн на низкую орбиту – вот тебе один модуль, надо 10 – вот тебе 3 модуля, надо 20 – 5 модулей. И вот Ангара А1 и А5 (А-3 еще не нашла применения) уже летали. И в этом году намечен второй ее пуск с двигателем РД-191.

Фото: m24.ru/Александр Авилов

Двигатель РД-191 и проект «Морской старт»

Следующим двигателем, который здесь разрабатывали, стал РД-191. Он выполнен по традиционной для нас схеме. Глушко заложил основу, что мы всегда создавали двигатели с наивысшими техническими характеристиками. Потому что мы живем в высоких широтах и скорость вращения Земли у нас низкая. А американцы располагают свои космодромы близко к экватору и фактически на полную используют скорость вращения Земли и 25 процентов по массе полезного груза, если пускать одну и ту же нашу ракету с Байконура и с космодрома на мысе Канаверал. Поэтому и родился проект "Морской старт", в котором платформа выплывала на экватор и максимально полно использовала энергию вращения Земли.

Справка: Морской старт (англ. Sea Launch) – плавучий космодром для запуска ракет "Зенит" и одноименный международный консорциум по эксплуатации космодрома "Морской старт".

Идея морского космодрома состоит в том, чтобы доставлять ракету-носитель по морю на экватор, где имеются наилучшие условия для запуска (можно максимально эффективно использовать скорость вращения Земли). Данный способ был использован в 1964–1988 годах в морском космодроме "Сан-Марко", представлявшем собой неподвижную платформу вблизи экватора в кенийских территориальных водах.

Первый в истории человечества коммерческий морской старт с подвижной платформы был осуществлён 7 июля 1998 года РПКСН "Новомосковск" (К-407) из подводного положения в акватории Баренцева моря. При помощи ракеты-носителя "Штиль" на орбиту были выведены спутник связи "Tubsat-N" и исследовательский спутник "Tubsat-N1", принадлежащие Берлинскому техническому университету.

Таким образом, РД-191 на сегодняшний день – наш локомотив развития космической деятельности. Модульный принцип, положенный в его основу, потребовал от разработчиков, точнее, ракетчиков центра Хруничева (прим. "Государственный космический научно-производственный центр имени М. В. Хруничева"), специальный двигатель. Вот представьте себе, говорит зам.главного конструктора по науке Петр Левочкин: "4 боковых блока молотят на 100 % режиме, а центральный блок должен работать в режиме глубокого дросселирования порядка 30 процентов. Это как на механике тронутся на 4 скорости: всю машину трясет, а она никуда не едет. То же самое пришлось побороть в этом двигателе. Научить его работать вот при таком глубоком уровне дросселирования".

Фото: m24.ru/Александр Авилов

Планы до 2022 года: от "Ангары-5" до метановой версии РН

И добавляет, что сейчас ведутся разговоры о создании на базе этого двигателя "Ангары-5", РН тяжелого класса. А это уже полеты к космосу. "Например, надо собрать на орбите конструкцию не меньше 100 тонн плюс корабль с экипажем. Запускаются три тяжелых ракеты А 5, на которых вывозится по 37 тонн, к ним стыкуется управляемый пилотируемый корабль и ракета летит к Луне, а может и к Марсу".

Сегодня этот двигатель производится на "Энергомаше", в планах развитие его серийного производства на заводе "ПРОТОН" в Зеленограде, который постепенно будет уменьшать количество пусков "Протона" и увеличивать количество пусков "Ангары". А уже с 2022 года "Протон-ПМ" и эти двигатели будут серийно производится в Перми. А "Энергомаш" возьмется разрабатывать новые двигатели. Например, метановую версию. Поскольку весь мир сейчас смотрит в его сторону: он дешевле, его много и по энергетике он эффективнее керосина.

Когда двигатель работает на керосине и кислороде, после отработки компонентов топлива в некоторых элементах откладывается сажа, что может привести к аварийным ситуациям некоторых его элементов. Для очистки этой сажи нужна специальная вакуумная камера, а метан полностью лишен этого недостатка, так как выгорает целиком и не нуждается в очистке.

Иван Носатов, Анастасия Ласточкина