Сверху не по боку: преемник шаттла устраивается на носителе

Беспокойный рейс шаттла Discovery вновь поставил ребром вопрос "На чём будут летать в космос американцы через несколько лет?". Ответ имеет имя – CEV, но о ясности говорить рано. Новые проекты пилотируемых систем порождают лишь новые вопросы.

Всё ближе и ближе 2010 год — срок, когда нынешние шаттлы уйдут в историю. Как известно, на смену им должен прийти так называемый "Пилотируемый исследовательский корабль" (Crew Exploration Vehicle — CEV), различные варианты которого сейчас разрабатывают ведущие аэрокосмические компании, сражающиеся за победу в конкурсе NASA.

 

 

Подробно об этих проектах вы можете прочесть в наших материалах — здесь, здесь и здесь.

Но до недавних пор никто детально не освещал простой, казалось бы, вопрос – а какая система, собственно, будет выводить на орбиту эти корабли будущего? Ведь современный шаттл взлетает-то самостоятельно (пусть и с поддержкой в виде гигантских твердотопливных ускорителей), а для CEV такой возможности конструкторы не планируют.

Один из вариантов носителя для CEV – практически повтор нынешней системы, только без крыльев (иллюстрация с сайта spaceref.com).

Недавно группа экспертов в рамках исследования NASA по перспективной архитектуре систем для проникновения в космос (Exploration Systems Architecture Study) опубликовала доклад, в котором подвела некую черту под данным вопросом.

Точнее исследование было не одно, но все они вертелись вокруг одного и того же.

В двух словах "черта" звучит так: "Мы создадим совершенно новую тяжёлую ракету-носитель (а заодно – несколько модификаций под разный класс полезного груза), но будем в максимальной степени использовать узлы от шаттлов".

Вот так. Новое, но со старой начинкой. Разберёмся.

Что решено оставить от старого челнока? Хорошо зарекомендовавшие себя основные двигатели. Ещё — внешний топливный бак. Да-да, тот самый, оранжевый, с такой "проблемной" теплоизолирующей пеной, погубившей два с лишним года назад шаттл Columbia, и те же твердотопливные ускорители, дефект в одном из которых стоил жизни семерым членам экипажа челнока Challenger в 1986 году.

Впрочем, над ускорителями и, тем паче, над баком специалисты основательно поработали. Теперь эти элементы, в очередной раз модернизированные и дополненные, похоже, станут основой для целого семейства ракет-носителей, которые будут применяться как для вывода в космос спутников, так и тех самых "послешаттлов" CEV.

Оказывается, из элементов системы Space Shuttle, конечно, с переделками, можно собрать вот столько разных носителей (иллюстрация с сайта images.spaceref.com).

Самый тяжёлый носитель в семействе будет способен поднимать на низкую орбиту более 100 тонн полезной нагрузки (прицел на Марс), во всяком случае, по эскизным наброскам специалистов из космического центра Джонсона (Johnson Space Center).

Самые лёгкие носители построят на базе одного ускорителя от шаттла, в качестве первой ступени, плюс верхняя жидкостная ступень.

Средние, тяжёлые и сверхтяжёлые (по полезной нагрузке) ракеты предложено создавать на основе гигантского шаттловского внешнего бака, шаттловских же основных двигателей с добавлением, если нужно – тех же твердотопливных ускорителей — по бокам.

Всё это хозяйство будет дополнено некой новой жидкостной последней ступенью, завершающей вывод груза на орбиту.

	Один из вариантов CEV и его расположения на ракете – версия от Northrop Grumman (иллюстрация с сайта en.wikipedia.org).

Любопытно, что в качестве двигателя для верхней ступени американцы рассматривают несколько вариантов: тот же главный двигатель шаттла, двигатель с одного из нынешних американских носителей или современную модификацию российского НК-43, который был создан для несостоявшегося полёта советских космонавтов на Луну.

И супербак, и ускорители для увеличения числа вариаций новых носителей будут наращивать с помощью дополнительных секций или напротив, сокращать — удалением оных.

Во всей системе запуска её авторы постараются сделать как можно больше возвращаемых на Землю и повторно применяемых после ремонта ступеней ракеты-носителя.

В нынешних шаттлах – это твердотопливные ускорители. Смогут ли инженеры в новом комплексе возвращать на парашютах и бак, и тяговые двигатели первой ступени – увидим.

Надо сказать, что во всей этой замечательной картине скрыта важная коллизия.

Среди инженеров до сих пор нет единого мнения – следует ли вернуться к схеме "корабль сверху ракеты", как запускают, "Союзы", и как запускали американцы свои корабли до появления шаттлов; или создавать комплекс с размещением разной полезной нагрузки (в том числе, пилотируемых CEV) сбоку от ракеты-носителя (как было сделано в системе "Энергия-Буран").

Сходные требования диктуют похожие решения – это не российский "Клипер", а один из эскизов CEV (иллюстрация с сайта images.spaceref.com).

В первом случае — "линейной схемы" — полностью снимается кошмарная проблема падающих деталей (той же пены с бака), способных при взлёте повредить корабль.

Зато в случае "боковой схемы" можно будет с минимальными изменениями использовать существующую грандиозную инфраструктуру шаттлов для сборки CEV с носителем, заправки ракеты, всей подготовки к старту и, собственно, для запуска. При выборе же "линейной схемы" переделка потребуется существенней и обойдётся в более внушительную сумму.

В обоих случаях авторы эскизов предлагают снабдить CEV системой спасения на любом этапе взлёта – при помощи миниатюрных ракетных движков на носу корабля, которые смогут увести его в сторону в случае аварии носителя.

Такая система спасения успешно эксплуатируется на российских "Союзах" (и однажды действительно спасла жизни космонавтов во время взрыва ракеты на стартовом столе), да и в США подобная система была установлена на кораблях Apollo.

Группа, работавшая под эгидой NASA, подготовила эскизные проекты и "линейного", и "бокового" носителя для CEV, и вообще — для любых средних/тяжёлых грузов. Когда будет сделан выбор – неясно.

Это и есть главная загадка будущей системы доставки американских астронавтов в космос – сбоку или всё же сверху разместится новый корабль (иллюстрация с сайта images.spaceref.com).

Разумеется, все "болячки" нынешних деталей комплекса Space Shuttle инженерам известны. Но это они как раз считают преимуществом перед полностью новыми проектами. Мол, за столько-то лет полётов мы эти узлы вдоль и поперёк изучили и теперь-то знаем, чего от них ждать.

А потому составители доклада посчитали, что новый носитель должен быть доведён до надёжности "один отказ на тысячу запусков" против "один на сто" – уровня, который считается номинальным требованием для нынешнего шаттла эпохи "после Columbia".

Мы надеемся, к слову, что если концепция специалистов NASA будет принята, то победит более безопасный "линейный" вариант носителя, а не более дешёвый — "боковой".

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru