Полезный груз размещается в большом грузовом отсеке верхней ступени (ее называют иногда не очень точно орбитальным самолетом). Грузом может быть как спутник или дополнительная ракетная ступень, которые нужно оставить на орбите, так и специальные блоки для исследовательской и экспериментальной работы людей. В этом случае верхняя ступень «Шаттла» остается вместе с блоками на орбите на весь срок работы (предположительно до месяца).
Сейчас трудно судить, насколько эффективной окажется эта система. Во всяком случае, технические и технологические трудности, с которыми столкнулись создатели «Шаттла», оказались выше, чем предполагалось. Разработка проекта велась почти десять лет, первый испытательный полет откладывался в течение полутора лет и состоялся в апреле 1981 года. Одна из трудностей — покрытие корпуса аппарата (а он имеет довольно сложную форму) теплозащитными плитками разных размеров и толщины (в различных местах ступени при прохождении плотных слоев атмосферы на этапе спуска будет различная температура — от нескольких сот до почти 1500 градусов по Цельсию).
Верхняя ступень «Шаттла» в принципе должна выходить на низкую орбиту, и, следовательно, для того, чтобы доставлять спутники на более высокие (круговые или вытянутые) орбиты, включая стационарные, а также на межпланетные траектории, предполагается применять специальные ракетные ступени — «космические буксиры», которые, как уже говорилось, будут доставляться на низкую орбиту также «Шаттлами».
Когда закладывался «Шаттл», о нем говорили как о средстве, необходимом для снабжения орбитальных станций, то есть как о транспортном корабле. Но по своей грузоподъемности он будет пригоден разве что для очень больших станций будущего. На текущем этапе развития, по моему мнению, выгоднее автоматические транспортные корабли.
Многим «Спейс Шаттл» представляется как бы разработкой впрок. Этим отчасти можно объяснить многократный перенос сроков начала летных испытаний. Говорят, что схема, олицетворенная в «Шаттле», представляет собой сближение ракетной техники и космонавтики с авиацией. И это действительно так. Многое из опыта авиации использовалось при создании верхней ступени, и в то же время это техника ракетно-космическая.
Мне кажется еще, что высокая посадочная скорость «Шаттла» связана с немалым риском. Заходить на посадку без мотора, в планирующем полете, не имея возможности при промашке уйти на второй круг, как это может любой самолет, потребует от космонавтов высочайшего мастерства и напряжения и сложной автоматики, на создание которой и пошли американцы.
Конечно, создание «Шаттла» явилось впечатляющим инженерным достижением американской ракетно-космической и авиационной техники.
Но мне все же эта система представляется экономически и технически не обоснованной. Слишком дорого обходятся полеты.
Когда американцы приступили к созданию системы «Шаттл», то выдвигались как главные соображения экономического порядка.
Стоимость выведения полезного груза на околоземную орбиту с помощью различных американских ракет-носителей составляла в 70-х годах от 1500 до 2500 долларов за килограмм доставленного на орбиту груза. Согласно проектным данным системы «Шаттл» стоимость доставки груза с ее помощью должна в будущем составлять около 400 долларов за килограмм.
Если очень упрощенно оценивать, то получается, что расходы порядка 10―15 миллиардов долларов на ее создание должны будут окупиться не менее чем через 500 пусков. При 10 пусках в год ждать окупаемости придется 50 лет. А это довольно долго.
Но дело не только в этом: 500 пусков системы «Шаттл» — это выведение 10 000―15 000 тонн груза на околоземную орбиту — спутников, научного оборудования, приборов и т. п.
Это означает, что при средней стоимости космических полезных нагрузок 5 миллионов долларов за тонну полезного груза необходимо будет израсходовать порядка 75―100 миллиардов долларов на сами космические полезные нагрузки. Но ведь здесь есть естественное ограничение — производственные мощности, используемые в космической технике. Эта вторая оценка тоже отодвигает время, когда окупятся расходы на систему «Шаттл», на 15―30 лет.
Но на самом деле со стоимостями и затратами дело значительно хуже. По данным на 1983 год, стоимость одного полета системы составляет не 10 миллионов долларов, как планировалось, а порядка 200 миллионов! Конечно, сейчас еще идет отработка системы, и, естественно, расходы на полеты должны быть больше, но настолько! И сейчас пока стоимость доставки полезного груза составляет около 10 000 долларов за килограмм! То есть еще много нужно усилий, чтобы дойти до уровня стоимости выведения уже достигнутого одноразовыми носителями.
Тут возникает вопрос: зачем же создавался «Шаттл»? Может быть, тут важны какие-то другие преимущества этой системы?
Корабль системы «Шаттл» после выведения может маневрировать на орбите, проводить сближение и стыковку с орбитальной станцией или с каким-либо другим спутником, доставляя к месту назначения свой полезный груз. При этом на уровне 1983 года эта операция будет существенно дороже, чем если бы решать эту задачу с помощью уже существующих средств. Правда, в перспективе, когда стоимость доставляемого на станцию оборудования снизится до 800―1000 долларов за килограмм, это уже будет дешевле. Но пока нет таких орбитальных станций, грузопоток к которым составлял бы многие десятки тонн в год, то есть на сегодня и эта особенность как будто не оправдывает работы по созданию «Шаттла».
Но у него есть еще одно качество. Орбитальный корабль «Шаттл» может подойти к спутнику или к орбитальной станции, взять с помощью манипулятора спутник или часть станции в грузовой отсек и вернуть его на Землю. Например, для ремонта, профилактики или для переоснащения. Это, конечно, важная функция.
Но как часто потребуется эту операцию делать? Для небольшого спутника весом до нескольких тонн такую операцию выполнять экономически невыгодно — проще изготовить и запустить новый спутник: ведь чтобы спустить, а потом поднять спутник, придется затратить от 400 и до 20 (в перспективе) миллионов.
Да и задачу эту можно было бы решить более простым способом. Если создать специализированный транспортный корабль для возвращения спутников с орбиты.
Вроде бы и здесь не очень убедительна обоснованность системы.
В последнее время в печати все чаще появляются статьи о том, что главное назначение системы «Шаттл» — военное. Доставлять на орбиту супероружие, которое еще не создано, но, может быть, удастся создать. Оружие, способное с помощью лазеров, ускорителей частиц и других научных достижений уничтожать другие спутники, самолеты, перехватывать баллистические и крылатые ракеты и обеспечить… «господство в космосе».
Хотя все это напоминает шитье платья для голого короля, что-то все же может быть сделано. Делаются намеки и на какие-то другие особые способы применения системы.
Все это очень печально, и уже повторялось не раз: новейшие достижения науки и техники шли на создание средств уничтожения, то есть били по людям, по своим создателям.
Но сейчас продолжать подобные игры недопустимо. Уже созданные средства уничтожения таковы, что, будучи пущенными в ход, почти наверняка уничтожат цивилизацию. Недопустимо, чтобы и космическое пространство превратилось в арену гонки вооружений, в область, откуда будет угрожать опасность жизни человечества.
В перспективе, когда на орбитах придется решать сложные производственные и строительные задачи, нужны будут средства доставки, на порядок более «дешевые»: 50―100 долларов за килограмм — вот что требуется от эффективной транспортной системы «Земля — орбита». Путь «Шаттла» к этим цифрам не ведет, как бы ни совершенствовать конструкцию, какое бы топливо ни применять.
Я бы отдал предпочтения системе полностью многоразовой и одноступенчатой. Без крыла. Посмотрим, что оно (крыло) дает. При выведении на орбиту это крыло — лишний вес и довольно заметное дополнительное аэродинамическое сопротивление. На орбите крыло совсем не нужно. При возвращении в атмосферу — наиболее труднозащитимая от тепловых потоков часть корабля. И роль свою крыло начинает играть лишь на самом конечном участке полета — при планировании и заходе на посадку. При этом, хотя точность спуска и повышается, корабль, садящийся как самолет, не может совершить посадку в любом районе, а только на специальные посадочные полосы. Нужно ли это преимущество?
Ведь уже корабли «Союз» и «Аполлон» имеют вполне приличную точность приземления. При необходимости аппараты с таким аэродинамическим качеством (около 0,3―0,5) можно сажать с точностью порядка километра, но зато едва ли не в любой выбранной точке планеты.
Маневр по курсу на спуске, который позволяет осуществить крыло, не столь уж важное преимущество, чтобы настолько усложнить конструкцию транспортной системы.
Конечно, одноступенчатую многоразовую ракету-корабль создать очень трудно. Для сегодняшнего уровня техники и уровня конструирования.
В современных даже одноразовых ракетных ступенях относительный вес конструкции ступени и ее двигателей составляет не менее 8―12 процентов от начального веса ступени (с топливом). А ведь у многоразовой одноступенчатой ракеты-корабля в конце участка выведения на орбиту относительный вес окажется существенно выше, так как в него войдут топливо, необходимое для маневрирования и спуска с орбиты, тепловая защита, средства посадки и приземления и, наконец, полезный груз. А надо уложиться примерно в 10 процентов. Ибо при лучшем на сегодня кислородно-водородном топливе только это соотношение позволяет одноступенчатой ракете вывести аппарат на орбиту спутника Земли. Значит, необходимо чрезвычайно высокое конструктивное совершенство, наиболее эффективные ракетные двигатели, ничего лишнего, неоправданного. Необходимо использование перспективных материалов и технологии. Для посадки нужно использовать наиболее простые и эффективные средства. Мне представляется естественным посадку такого корабля-ракеты осуществлять вертикально, используя для торможения ракетные двигатели, так, как садились на Луну американские лунные модули и наши последние «лунники».