Сергей Буркатовский - Война 2020. Первая космическая
Возможно, дело в самоощущении американцев — как элиты, так и простых граждан США. С 50-х годов XX века доля мирового валового продукта, производимого США, сократилась с 50 % до приблизительно 20 %. Внешняя политика вызывала неприятие даже у традиционных союзников. Военная машина буксовала: оказалось несложным задавить армию третьеразрядной страны (не важно, Ирак это или Югославия), но достичь заявленных целей — построить витрину демократии в отдемократизированной, по самое не могу стране — не получается.
И в этих условиях новые великие дела в той сфере, где Америка является теперь, после распада СССР, уже единоличным общепризнанным лидером, очень важны для того морального фактора, который и определяет судьбы стран.
Экономическая мощь, военная мощь — все это держится на людях. И если люди теряют веру в собственную страну — что ж, значит, в мире скоро появится новый лидер. Другой лидер.
Оба этих фактора наложили серьезный отпечаток на программу «Constellation».
Первый выразился в том, что изначально программа была основана на максимальном использовании элементов системы «Space Shuttle» — в целях сохранения производственных мощностей и квалифицированного персонала. Те же многоразовые твердотопливные ускорители, те же двигатели «SSME» (Space Shuttle Main Engine — Главный Двигатель Космического Челнока), тот же стартовый стол, доставшийся, кстати, в наследство челнокам от лунных «Сатурнов» — своеобразное возвращение к истокам. Ради этого даже ракету малой (относительно малой) грузоподъемности — «Ares-I» — решили создавать с использованием того же ускорителя в качестве первой ступени, что привело к значительным техническим трудностям: проблемы управления по крену, уязвимость тонкой и длинной конструкции к ветровым нагрузкам, проблемы с вибрациями.
Однако усугубил эти проблемы второй фактор. «Повторение пройденного» — сбор образцов, исследование безжизненной равнины в окрестностях точек посадки кораблей и доставка какого-то количества лунного грунта — уже никому не интересно. Как минимум требуются более детальные исследования с глубоким бурением поверхности спутника, исследования недоступных ранее районов, а по возможности — организация постоянной или хотя бы долговременной базы на поверхности Луны. Экипаж экспедиции предполагается увеличить с трех до четырех человек, причем, в отличие от миссий по программе «Apollo», все четыре астронавта должны высаживаться на поверхность и работать там в течение 30 дней. Увеличена масса оборудования, доставляемого на поверхность Луны. Кроме того, новый корабль должен использоваться и в околоземных миссиях — для снабжения орбитальных станций, самостоятельных экспериментальных полетов (с экипажем до 6 человек) и, в сочетании с дополнительными платформами, для ремонта и обслуживания спутников.
Сходные требования порождают сходные решения. В результате спускаемый аппарат нового корабля «Orion» не просто напоминает капсулу командного модуля «Apollo», но и использует тот же самый материал для теплозащиты. Все почти такое же — только больше. Прозвище «Apollo на стероидах» прочно прилепилось к «Ориону».
Лунные носители США«Saturn-V», 196?год:
Стартовая масса 2700 тонн.
Масса полезной нагрузки (ПН) на низкой околоземной орбите (исключая 3-ю ступень РН) до 118 т.
Масса ПН на траектории к Луне 47 т.
Топливо 1-й ступени — керосин-кислород, 2-й и третьей ступеней — кислород-водород.
«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.
Лунные орбитальные корабли СШАОрбитальный 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.
Лунные посадочные корабли СШАЛунный 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.
Схема высадки на Луну по программе «Constellation»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.
