• «Space Shuttle», 1981 год:
Стартовая масса 2045 тонн.
Масса орбитального корабля до 109,5 т. Масса ПН 29,5 т.
Первая ступень (ускорители) – твердотопливная, топливо орбитальной ступени – кислород-водород.
• «Ares - I», 2014 год (согласно плану):
Стартовая масса ок. 907 т.
Масса ПН на низкой околоземной орбите ок. 25 т.
1-я ступень твердотопливная, топливо 2-й ступени – кислород-водород.
• «Ares - V», 2018 год (согласно плану):
Стартовая масса более 3500 т.
Масса ПН на низкой околоземной орбите до 188 т.
Масса ПН на траектории к Луне ок 71,1 т.
Первая ступень (ускорители) – твердотопливная, 2-я ступень и разгонный блок – кислород-водород.
Эти «стероиды», да еще и требование посадки лунного корабля не только в экваториальной зоне, но и в любой точке Луны вплоть до полюсов, привели к значительному росту массы лунного экспедиционного комплекса. Теперь, в отличие от полета по схеме «Apollo», комплекс собирается на околоземной орбите из двух частей – орбитального корабля «Orion», запускаемого «легкой» ракетой «Ares-I» и запускаемой «тяжелой» «Ares-V» связки из разгонного блока и посадочного корабля «Altair».
Помимо роста массы экспедиционного комплекса (сейчас, согласно проекту, она превышает 200 тонн), новая программа требует большей энергетики двигателей, осуществляющих торможение у Луны и посадку. Если в программе «Apollo» эти операции осуществлялись с использованием долгохранимой, но относительно низкоэнергетической топливной пары – гидразина и азотного тетроксида, причем выход на окололунную орбиту выполнялся с помощью двигателя орбитального корабля, то в новом проекте для обеих этих операций используется посадочная ступень «Альтаира», работающая на жидком кислороде и жидком водороде.
• Орбитальный корабль «Orion» (проект):
Экипаж 6 человек на низкой околоземной орбите, 4 человека при полетах к Луне.
Полная масса в «лунной» конфигурации ок. 25 т.
Масса спускаемой капсулы 8,5/7,3 т.
Располагаемая скорость AV не менее 2000 м/с.
•Командно-служебный модуль «Apollo», 1967 год:
Экипаж 3 человека.
Полная масса 30,3 т.
Масса командного отсека (спускаемой капсулы) 5,8 т.
Масса служебного отсека (сухая) 6,1 т.
Масса топлива 18,4 т.
Располагаемая скорость AV ок. 2800 м/с.
• Лунный корабль «Altair», 2018 год (проект):
Экипаж 4 человека.
Полная масса 45,9 т.
Масса взлетной ступени полная 10,8 т.
Масса посадочной ступени полная 35,1 т.
Топливо посадочной ступени – кислород-водород.
Автономность не менее 30 суток, энергопитание обеспечивается электрохимическими генераторами за счет невыработанных остатков топлива первой ступени.
• Лунный модуль «Apollo», 1968 год:
Экипаж 2 чел.
Полная масса 14,7 т.
Масса взлетной ступени полная 4,5 т.
Масса топлива взлетной ступени 2,3 т.
Масса посадочной ступени полная 10,2 т.
Масса топлива посадочной ступени 8,2 т.
Автономность 3 суток.
1. Вывод космического корабля «Орион» с экипажем 4 человека на околоземную орбиту ракетой-носителем «Арес-1».
2. Вывод лунного корабля «Альтаир» и разгонного блока на околоземную орбиту ракетой-носителем «Apec-V». Стыковка «Ориона» с «Альтаиром» и разгонным блоком. Общая масса комплекса – свыше 200 тонн.
3. Вывод комплекса на отлетную траекторию к Луне с помощью двигателей разгонного блока.
4. Выход связки «Орион»-«Альтаир» на полярную окололунную орбиту с помощью двигателя посадочной ступени «Альтаира».
5. Переход экипажа во взлетную ступень «Альтаира».
6. Посадка «Альтаира» на поверхность Луны.
7. «Орион» продолжает полет по окололунной орбите в автоматическом режиме.
8. Пребывание на поверхности Луны экипажа из 4 человек -г- до 30 суток в автономном режиме, до 210 суток – в составе лунной базы. Для энергоснабжения экспедиции используются остатки топлива (жидкий кислород и жидкий водород) в баках посадочной ступени.
9. Старт взлетной ступени «Альтаира» с экипажем с поверхности Луны.
10. Стыковка взлетной ступени с «Орионом». Переход экипажа в «Орион», сброс взлетной ступени.
11. Выход КК «Орион» на траекторию возвращения к Земле с использованием собственного двигателя.
12. Торможение спускаемого аппарата «Ориона» в атмосфере Земли.
13. Парашютная посадка спускаемого аппарата с экипажем в океан.
Рост массы комплекса привел к тому, что от элементов челнока, которые предполагалось сохранить, почти ничего не осталось. Твердотопливные ускорители подросли в длину на один сегмент и требуют дополнительной разработки и дополнительных испытаний. Двигатели шаттла на второй ступени уступили место более мощным и более дешевым одноразовым «RS-68». Даже диаметр баков и межбаковых отсеков второй ступени вырос с шаттловских 8 метров до более чем 10, что требует новой оснастки для их изготовления.
Да и стартовый стол, унаследованный от «Аполлонов», нуждается в замене из-за резко возросшей стартовой массы «Ареса».
В этом-то и состоит самая большая беда нового американского проекта. Без радикальных изменений в новую программу не удается интегрировать почти ничего из наследства «Шаттла» – разве что теплозащитное покрытие капсулы «Ориона» да двигатель посадочной ступени «Альтаира» наследуются от старого доброго «Аполлона». Соответственно, цена программы драматически растет, и будет ли проект по силам все еще могучей экономике США – вопрос открытый.
Впрочем, американцы доказали свою настойчивость, и их возвращение на Луну весьма вероятно. Однако также весьма вероятно, что программу «Constellation» постигнет судьба того же «Apollo».
Ares-V обладает еще большей грузоподъемностью, чем «Сатурн». Да, уже планируется использование этих гигантских ракет для вывода тяжелых автоматических межпланетных станций, громадных телескопов, по сравнению с которыми летающий сейчас орбитальный телескоп «Hubble» – просто дешевая цифромыльница. Но это все – затратные проекты, а вот коммерческую нагрузку для ракеты 188-тонного класса представить (пока?) невозможно. Так что не исключено, что после нескольких успешных полетов и эта программа будет признана слишком затратной и подлежащей закрытию. И, как и в случае программы «Apollo», модули базы, герметичные луноходы, реакторы и прочие замечательные вещи останутся на чертежах или в опытных образцах. Увы, при всей целеустремленности в рамках среднесрочных программ в стратегическом плане у США наблюдаются определенные метания – кульбиты с переходом от «Apollo» к «Шаттлу» и затем опять к «Apollo на стероидах» тому свидетельство. Гарантией долговременности программы послужила бы финансовая окупаемость ключевых ее компонентов.
Ракета «Ares-I» в этом смысле имела бы большие коммерческие перспективы – 20-тонные космические носители весьма востребованы. Но, помимо внешних конкурентов – французской «Ariane», российского «Протона», новой китайской ракеты «Великий Поход-5», – в самих Соединенных Штатах уже имеются носители подобного класса. Это тяжелые версии ракет «Atlas» и «Delta». И третий скорее всего окажется лишним.
Разумеется, в самих США данная проблема осознается, и в кругах сотрудников NASA в инициативном порядке разрабатывается альтернативная схема экспедиции под условным названием «Direct». Эта схема также предусматривает двойной пуск для одной экспедиции, однако вместо одной относительно легкой и одной супертяжелой ракеты предполагается использовать две ракеты одинаковой и при этом значительно меньшей грузоподъемности, для которых, возможно, и удастся найти коммерческую нишу.
Плюс этого подхода также и в том, что, в отличие от «Ares-I» и V, элементы системы «Space Shuttle», от ускорителей до баков и стартового комплекса, используются практически без изменений. Однако на официальном уровне эта схема пока не признана.
Россия: тоска по несбывшемуся
Что касается космической программы современной России (не лунной программы, а программы вообще), то жив ли пациент, мертв ли – вопрос вызывает довольно жаркие дискуссии. Резко уменьшилось количество ежегодных космических пусков, и отечественные ракеты потеряли главное преимущество – крупносерийность и, следовательно, дешевизну. Разрушены производственные связи, драматический отток кадров из высокотехнологичных отраслей привел к тому, что на большинстве космических предприятий остались либо люди предпенсионных и пенсионных возрастов, либо вчерашние выпускники, легально пересиживающие время между окончанием института и получением военного билета. Увы, пока зарплата уборщицы в банке превосходит зарплату молодого инженера – иного ждать сложно.
Отсюда и результат. С середины 1990-х тянется волынка с новым ракетным комплексом «Ангара» – вот уже лет десять до первого старта неизменно остается два года. Создание новых спутников, несмотря на немыслимый ранее доступ к импортным (в основном французским и американским) комплектующим, упирается в громадные трудности.
Однако кое-какие сегменты не сказать что здравствуют, но хотя бы живут.
Россия пока имеет свою немалую долю на рынке коммерческих пусков. К сожалению, нередки аварии, вызванные спадом культуры производства, к сожалению, наши носители, разработанные еще во времена СССР, стареют – но успешные модернизации базовых конструкций ракет позволяют над