Многоразовая ракета. Россия готовит новый прорыв в космической технике

После громко распиаренных аварий отечественных «протонов», можно сказать, даже неприлично писать о реальном положении дел. В том числе о новых перспективах русского космоса, о действительно удивительных проектах, которые успешно проходят этапы своего пути в небо.
Итак, в ЦАГИ проходит испытания аэродинамическая модель новой многоразовой ракетно-космической системы (МРКС-1). Пресс-центр ЦАГИ опубликовал изображение этой модели. Её внешний облик напоминает многоразовые космические корабли, такие как наш «Буран» или американский Space Shuttle. Но внешнее сходство не должно обманывать. МКРС-1 ― это совсем другая система. В ней принципиально иная идеология, которая качественно отличается от предшествовавших проектов. По сути ― это многоразовая ракета-носитель! Но обо всём по порядку.
К первому поколению многоразовых космических систем относятся пять аппаратов типа Space Shuttle, несколько отечественных, серии БОР и «Буран». В них и мы, и американцы пытались сделать многоразовым сам космический корабль (последнюю ступень, непосредственно выводимую в космос). Цели были следующие: снижение стоимости выведения в космос полезной нагрузки, возвращение из космоса существенного объёма полезных грузов, сохранение сложных и дорогостоящих космических аппаратов для многократного использования, возможность частых запусков многоразовой ступени.
Но первое поколение многоразовых систем не смогло решить свои задачи с достаточной эффективностью. Удельная стоимость доступа в космос оказалась примерно в три раза выше по сравнению с одноразовыми ракетами. Возврат из космоса грузов радикально не увеличился. Ресурс многоразовых ступеней оказался существенно ниже расчётного, что не позволяло использовать их в плотном графике запусков. В результате сейчас и космонавты, и спутники доставляются на орбиту одноразовыми ракетными системами. Возвращать с орбиты дорогостоящие аппараты и оборудование вообще нечем. Только американцы для военных нужд сделали себе небольшой автоматический Х-37В с полезной нагрузкой меньше тонны. Всем понятно, что новые многоразовые системы должны качественно отличаться от первого поколения.
У нас работы ведутся сразу по нескольким многоразовым системам. Понятно, что наиболее перспективной будет так называемая аэрокосмическая система. То есть в идеале космический корабль должен взлетать с аэродрома как обычный самолёт, выходить на орбиту и возвращаться обратно, расходуя только топливо. Но это ― наиболее сложный проект, требующий многих предварительных исследований и технических решений. Этот вариант не сможет быть реализован быстро ни одной страной. Хотя у нас есть большой научно-технический задел по подобным проектам. Например, «аэрокосмический самолёт» Ту-2000 имел достаточно детальную проработку. Его реализации помешало отсутствие только некоторых сложных и критически важных компонентов. И, естественно, недостаток финансирования в 90-е годы.
Есть промежуточный вариант, когда система состоит из многоразовой разгонной ступени и многоразового же космического аппарата. Такие системы проектировались у нас ещё в советское время, например система «Спираль». Есть и более новые наработки. Однако и эта схема многоразовой космической системы требует достаточно длительного цикла исследовательских и конструкторских работ по многочисленным направлениям.
Программа МРКС-1 официально расшифровывается как «многоразовая ракетно-космическая система первого этапа». Несмотря на «первый этап», система будет вполне функциональна. Просто в рамках большой общей программы создания новых космических систем она имеет наиболее близкие сроки реализации. Итак, что же собой представляет МРКС-1?
Система будет двухступенчатой. Она предназначена для выведения на околоземную орбиту любых космических аппаратов (автоматических, пилотируемых, транспортных) массой 25–35 тонн, причём как существующих, так и только создаваемых. Это больше, чем у «Протонов». Но принципиальное отличие от нынешних ракет-носителей не в этом. А в том, что МРКС-1 не будет одноразовой. Первая ступень (изображённая на снимке, опубликованном ЦАГИ) не будет падать на землю в виде обломков или сгорать в атмосфере. Разогнав вторую ступень (одноразовую) и полезную нагрузку, она совершит посадку, подобно комическим челнокам прошлого века. На сегодня это самый перспективный путь совершенствования космических транспортных систем.
При этом фактически это будет поэтапной модернизацией одноразовой ракеты-носителя «Ангара». Собственно, и родилась МРКС-1 как дальнейшее развитие проекта ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. Там совместно с НПО «Молния» разрабатывался многоразовый ускоритель первой ступени ракеты-носителя «Ангара», названный «Байкал» (макет демонстрировался на МАКС-2001). Он использовал ту же автоматическую систему управления, которая позволила «Бурану» совершить полет без экипажа. Она обеспечивает сопровождение полёта на всех этапах ― с момента старта до посадки на аэродром. Эта же система будет адаптирована и для МРКС-1.
В отличие от «Байкала» МРКС-1 будет иметь не складные плоскости (крылья), а установленные жёстко. Это уменьшит вероятность нештатных ситуаций при выходе на траекторию посадки. Однако испытанная недавно конструкция многоразового ускорителя будет ещё меняться. Начальник отдела аэротермодинамики высокоскоростных ЛА ЦАГИ Сергей Дроздов сообщил, что «неожиданностью стали высокие тепловые потоки на центроплане крыла — это, несомненно, повлечёт за собой изменение конструкции аппарата». В сентябре-октябре модели МРКС-1 пройдут испытания в гиперзвуковой (АДТ Т-116) и трансзвуковой (АДТ Т-128) аэродинамических трубах.
На втором этапе программы многоразовой сделают и вторую ступень, а масса полезной нагрузки должна возрасти до 60 тонн. Тем не менее создание многоразового ускорителя даже только первой ступени ― это настоящий прорыв в развитии космических транспортных систем. И что самое важное ― мы идём к этому прорыву, удерживая свой статус ведущей космической державы.