Российский космос
| |||||||
Российская космическая отрасль является одной из самых мощных в мире. Россия безоговорочно лидирует в пилотируемой космонавтике. В 2004—2015 гг. Россия была лидером по количеству космических запусков в год и осуществляла порядка 40 процентов всех космических запусков в мире[1], уступив первое место США в 2016 году[2][3]. Российская глобальная навигационная система ГЛОНАСС является одной из трех полноценных глобальных навигационных систем, наряду с американской GPS и европейской Galileo. Существенное отставание от США и Евросоюза имеется по таким направлениям, как конструирование спутников, исследование дальнего космоса и дистанционное зондирование Земли.
13 июля 2015 г. Путин подписал закон о создании Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос». [4] Госкорпорация образована на базе Федерального космического агентства и Объединенной ракетно-космической корпорации.[5]
История космической отрасли
Пионерами в теоретическом обосновании полетов в космос были русские ученые Циолковский и Мещерский, создавшие в 1897—1903 гг. теорию полета ракеты. Уже гораздо позднее в этом направлении стали работать американец Годдард, немцы Оберт и фон Браун. В межвоенный период вопросы реактивного движения и создания жидкостных и твердотопливных реактивных двигателей развивались в основном в России, Германии и США.
Наибольшие успехи к началу Второй мировой войны были достигнуты в области твердотопливных двигателей в России, что позволило широко использовать «Катюши» в боевых действиях. В области же крупных ракет с жидкостными двигателями лидировала Германия, где во время войны была создана первая баллистическая ракета с таким двигателем: Фау-2. Во время Второй мировой войны Фау-2 использовалась немцами для бомбардировок Великобритании. В США, где достижением космоса считается достижение телом высоты в 100 километров, именно Фау-2 считается первым рукотворным объектом в космосе. Во всех остальных учебниках астрономии рубежом космоса считается достижение телом Первой космической скорости.
После окончания Второй мировой войны Вернер фон Браун с основной частью своей команды и чертежами перебрался в США. СССР же получил небольшое количество специалистов (которые работали в СССР где-то до середины 1950-х гг.) и отдельные части ракет и технологического оборудования, без чертежей и расчетов. В дальнейшем в обеих странах была воспроизведена на местной промышленной базе ракета Фау-2 (в СССР — Р-1), после чего началось активное развитие ракетной техники в направлении увеличения ее дальности и массы забрасываемого груза.
Первые космические корабли
В 1954 году началось проектирование советской межконтинентальной двухступенчатой баллистической ракеты Р-7, которая, будучи в дальнейшем модернизирована с целью использования в качестве ракеты космического назначения, обеспечила множество космических рекордов СССР. Благодаря исключительной надежности её эксплуатируют в модернизированном виде до сих пор.
4 октября 1957 ракетой «Спутник» (модернизированной Р-7) был выведен на орбиту первый искусственный спутник Земли «Спутник-1». Несколько позднее США также предприняли попытки запуска спутников. Первая попытка запуска американского спутника «Авангард» разработки чисто американской команды конструкторов окончилась взрывом ракеты на стартовом комплексе в прямом эфире. В итоге первый удачный запуск в США совершила допущенная к основным проектам команда Вернера фон Брауна 1 февраля 1958 года.
Дальнейшее развитие семейства Р-7 в тот период заключалось в добавлении и модернизации третьей ступени. Эти ракеты позволили преодолеть следующую ступень — достичь Второй космической скорости и покинуть орбиту Земли. Стало возможным изучение других космических тел Солнечной системы. Первым таким объектом, естественно, стала Луна. В январе 1959 года была запущена станция «Луна—1». Её основной задачей было достижение лунной поверхности (совершение жёсткой посадки). Однако из-за ошибки аппарат прошел в 6000 км от Луны и вышел на орбиту Солнца. Таким образом, немного случайно, «Луна−1» стала первым искусственным спутником Солнца. Впервые в мире задачу достижения другого небесного тела решил полет «Луны−2» в том же 1959 году, в сентябре. А в октябре «Луна-3» сфотографировала обратную сторону Луны. Первую мягкую посадку на поверхность Луны совершила станция «Луна-9» в 1966 году — в Океане Бурь, западнее кратеров Рейнер и Мариус, в точке с координатами 64 градуса 22 минуты западной долготы и 7 градусов 8 минут северной широты. Во время сеансов связи «Луна-9» передавала панорамное изображение поверхности Луны вблизи места посадки.
Первым отправился в космос 12 апреля 1961 года советский космонавт Юрий Гагарин. Американцы смогли ответить на это только через месяц, 5 мая 1961 года, причем американский астронавт Алан Шепард не выходил на орбиту, а совершил суборбитальный полет по дуге. Собственно орбитальный полет США совершили только в 1962 году.
Для полета Гагарина был разработан космический корабль «Восток». Фактически, в этом корабле Королеву удалось создать чрезвычайно удачную космическую платформу, на базе которой можно было решить множество практических задач. Тогда, в начале 60-х, одновременно с пилотируемым вариантом, был реализован проект фото-разведчика. А всего у «Востока» было более 40 модификаций. Эксплуатируемые и сегодня спутники серии «Бион» являются прямыми потомками гагаринского корабля.
Также в 1961 году Герман Титов совершил первый суточный полет, США повторили это достижение в 1963 году.
На кораблях «Восток» космонавт располагался на катапультном кресле. Это решение позволило вместо разработки двух систем — аварийного спасения экипажа на старте и системы мягкой посадки спускаемого аппарата при посадке — сосредоточиться на одном устройстве, выполнявшем обе эти задачи. Тем самым разработчики, с одной стороны уменьшили степень технического риска при разработке принципиально нового (а тема катапульт в авиации были уже хорошо отработаны), а с другой — выиграли время в космической гонке. Эту же схему посадки использовал и Титов, приземлившийся на парашюте рядом с железной дорогой с приближающимся поездом, где его сфотографировали журналисты. Надёжная система мягкой посадки, использующая гамма-высотомер, была разработана в 1965 году и используется до сих пор. США подобными технологиями не занимались, поэтому практически все американские спускаемые аппараты, включая новый Dragon SpaceX, приводняются. [6]) Единственным исключением являются шаттлы.
В 1962 году советские космические корабли «Восток-3» и «Восток-4» совершили первый групповой полет.
В 1963 году в космос полетела первая женщина-космонавт Валентина Терешкова, а космонавт Быковский установил действующий до сих пор рекорд длительности одиночного полета — почти 5 суток.
В 1964 году состоялся запуск первого в мире многоместного космического корабля «Восход». Американские многоместные корабли появились в 1965 году.
В 1965 году космонавт Алексей Леонов осуществил первый выход в открытый космос. Особо нужно отметить, что этот выход был сразу осуществлен через надувную шлюзовую камеру, тогда как произошедший в этом же году выход в открытый космос американца был осуществлен по простой схеме: было сброшена атмосфера в кабине и открыт входной люк.
В 1966 году США провели первую стыковку на орбите.
Первый межпланетный перелёт осуществила в 1966 году отечественная «Венера-3» — она совершила жесткую посадку на планету, доставив туда металлический глобус планеты Земля и вымпел с символикой СССР. В 1975 году «Венера-9» впервые совершила мягкую посадку на планету Венера и передала первое изображение поверхности другой планеты. В 1982 году «Венера 13» совершила мягкую посадку на Венеру и передала первый цветной панорамный снимок поверхности планеты и звукозапись.
Лунная гонка
Лунная программа была принята в СССР в 1960 году. Её разработкой должен был заниматься ОКБ-1 под руководством Королёва, но в мае 1961 года Хрущёв поручил разработку программы ещё и ОКБ-52 Челомея. Таким образом, одновременно в СССР до 1965 года действовали две лунные программы. Также осложнил ситуацию отказ В. П. Глушко разрабатывать новый, более мощный двигатель для ракеты (хотя позже он разработал его для программы «Энергия — Буран»).
В 1966 году умер С. П. Королёв, который 20 лет был главным конструктором ОКБ-1 и являлся лидером и идейным вдохновителем всей советской космонавтики. Его роль была исключительна, и без его участия система не могла функционировать достаточно эффективно. Место Королёва занял его первый зам, В. П. Мишин, который не обладал теми же личными качествами и не смог справиться со столь сложной задачей.
Высадка американских астронавтов на поверхность Луны в 1969 году поставила точку в лунной гонке. В 1974 году советская лунная пилотируемая программа была закрыта, однако до этого в 1970 г. на поверхность Луны был доставлен и успешно работал первый в мире планетоход «Луноход-1», а также в 1970 г. автоматической станцией «Луна-16» впервые среди автоматических аппаратов на Землю доставлен лунный грунт.
После завершения лунной программы советское правительство сделало вид, будто СССР и не стремился отправить человека на Луну. В США оказались не очень довольны ценой победы, стоимость программы Аполлон превышает 22,5 млрд долларов (Олимпиада в Сочи 2014 с учетом инфляции и уменьшения относительной ценности денег обошлась России дешевле примерно в 620 раз). Отправка на Луну человека с практической точки зрения оказалась сомнительна, научные данные можно было получить автоматическими станциями гораздо дешевле. Целесообразность создания долговременной обитаемой станции отсутствует до сих пор. Полёт человека на Луну оказался преждевременным и бесплодным. Созданная инфраструктура после завершения программы оказалась никому не нужной и начала стремительно деградировать. Поскольку в США не было программы долговременных орбитальных станций, к 90-м США практически утратили технологии длительного присутствия в космическом пространстве.
Со временем даже возникли конспирологические теории, согласно которым никакого полёта на Луну не было, а съёмки астронавтов проводились в специальных голливудских павильонах. В качестве аргументов в защиту этой версии приводились различные технические трудности, чрезмерная радиационная опасность, неразвитость технологий тех лет и отсутствие дальнейших полётов на Луну. [7][8][9][10] [11][12] [13]
В 2015 году группа энтузиастов собрала на краудфандинговой платформе Boomstarter средства на проработку проекта космического аппарата для запуска на окололунную орбиту и съемки мест посадок Apollo и «Луноходов» [14].
Период орбитальных станций
Первая автоматическая стыковка двух кораблей «Союз» была проведена в 1967. Первая в мире орбитальная станция («Салют-1») появилась в 1971 году. Первая и единственная американская орбитальная станция «Skylab» была выведена на орбиту в 1973 (ее подлинность также является объектом критики конспирологов). Принципиальная разница этих двух станций была в способе их снабжения. «Салюты» имели возможность пополнять воздух, топливо и другие материалы с кораблей снабжения. «Скайлэб» — это «одноразовая» станция. Её переделали из третьей ступени «Сатурна — V» (после остановки американской лунной программы остались неиспользованные носители), где в одном баке оборудовали кабину экипажа, а в другом сделали «кладовку» со всем необходимым из расчета на три экспедиции. Те же «неликвиды» лунной программы использовали в стыковке «Союза» и «Аполлона» в 1975 году.
Во время Холодной войны основной целью развития ракетной техники являлось создание межконтинентальной баллистической ракеты с ядерной боеголовкой. Благодаря этому новому виду оружия мир существенно изменился. Примерно к началу 70-х стала очевидна принципиальная невозможность военной победы в войне между США и СССР. Начался этап разрядки, были подписаны договоры «ОСВ-1» в 1972 и «ОСВ-2» в 1979 году.
Развитие космонавтики серьёзно затормозилось. Руководство СССР сфокусировало ресурсы на развитии долговременных орбитальных станций, которые использовались для отработки долговременного пребывания человека в космосе, без которой медики не соглашались разрешать в том числе и полет на Марс. В это же время в дипломатических целях в космос отправляют представителей всех социалистических стран.
Первый человек, не являющийся гражданином СССР или США, побывал в космосе в 1978 году на «Союз-28». Первый иностранец на космическом корабле США побывал в космосе в 1983 году.
После 1975 года разворачивается работа над многоразовой космической системой «Энергия — Буран». Ещё до начала разработок было известно, что одноразовая ракета-носитель, затратив то же количество топлива, может вывести на орбиту в 3-4 раза больший полезный груз, чем в трюме «Космического челнока». Поэтому у нас разработали универсальную ракету-носитель «Энергия», для которой «Буран» был только одним из вариантов полезной нагрузки. Когда разрабатывали «Челноки», одно из их главных преимуществ рассматривали не то, сколько они груза поднимут на орбиту, а возможность ремонта спутников на орбите и снятие их, при необходимости, с орбиты. Данные возможности были реализованы в ходе ряда запусков: было проведено несколько запусков для сервисного обслуживания космического телескопа «Хаббл» и других спутников, а также возвращено девять спутников, в частности, аппарат LDEF. Кроме того, «Шаттлы» были использованы при сборке МКС.
Также очень важно то, что РН «Энергия» — первая, где был реализован модульный принцип (сегодня осуществляется в РН «Ангара»). Боковушки «Энергии» — это первые ступени РН «Зенит». Кроме того, задумывалось, что один и тот же стартовый и технический комплексы позволит запускать РН как большей, так и меньшей грузоподъемности, использовать различные вариации модулей «Энергии» («Энергия-М», «Энергия-Вулкан»). Ракета-носитель Энергия совершила два пуска, оба удачных. Во время последнего пуска Энергии (15.11.1988) на орбиту был выведен Буран — первый советский многоразовый корабль. Он совершил 2 витка вокруг Земли и через 205 минут приземлился на специально построенном аэродроме.
В 1985 году со станцией «Салют-7» была потеряна связь. На ней произошел сбой в электропитании, и она фактически «умерла». Экипаж «Союза Т-13» (обратите внимание на номер) Владимира Джанибекова смог состыковаться с находящийся в неуправляемом состоянии станцией и вернул её к жизни. Это был первый в мире случай спасения космического корабля.
В 1976 году начинается работа над проектом орбитальной станции «МИР» — первой космической станции построенной по модульному принципу. Базовый блок был выведен на орбиту в 1986 году, а затем к нему были пристыкованы ещё 6 модулей. На станции побывало 104 космонавта из 12 стран мира, в том числе из Франции, Германии, Японии и США.
В 1990 году в космос на «Союз ТМ-11» отправился Тоёхиро Акияма, японский журналист. Тем самым было положено начало коммерческих пассажирских перевозок в космосе.
Ельцинский период
Ещё Горбачёв начал резко сокращать финансирование космонавтики, в девяностые же годы и так скудные ресурсы были урезаны до самого минимума. Первый модуль российского сегмента МКС строился на американские деньги, а 2/3 расходов Роскосмоса практически вплоть до начала активной реализации программы ГЛОНАСС составляли расходы на пилотируемую космонавтику — то есть, на достройку и поддержание станций «Мир» и МКС. [15]
В этих условиях в девяностые годы образовалось серьезное отставание в технологии производства негерметичных спутников, которое было в основном преодолено в 2000-х.
Резко сократилось и количество пусков. С 1996 по 1999 год в России совершалось менее 30 ракетных пусков ежегодно — Россия в эти годы даже уступала по количеству пусков Соединённым Штатам. Для сравнения: в СССР производилось 90-100 пусков в год.
Несмотря на катастрофические проблемы некоторые крупные проекты, начатые еще при СССР, были завершены: не в последнюю очередь за счёт активного сотрудничества с США и другими странами в сфере космоса.
Было окончено строительство первой многомодульной орбитальной станции «Мир». Наиболее активная фаза ее работы приходится на 90-годы. Иностранные экипажи с 1995 года активно посещали станцию. Больше всего иностранных гостей было из США — 44 астронавта.
Международный проект орбитальной станции «Freedom» (США с союзниками без СССР), который активно разрабатывался на рубеже восьмидесятых и девяностых годов, провалился и был закрыт. США решили использовать космический опыт СССР по строительству модульной станции «Мир», и было решено создавать МКС с использованием российского опыта и российских технологий.
Также в девяностые годы начал работать ГЛОНАСС. Первоначальное развертывание ГЛОНАСС для военных целей было осуществлено в 1993 году с 12 спутниками. К 1995 году количество спутников было доведено до 24. Однако из-за недофинансирования и низкого срока службы спутников ГЛОНАСС к 2001 году съёжился до 6 спутников.
В 1999 году в рамках консорциума США, России, Украины и Норвегии вошел в строй проект «Морской старт». Запуск ракет осуществляется с плавучей платформы в районе экватора, что позволяет экономить на топливе за счет использования скорости вращения земли. На данный момент проект почти полностью принадлежит российской РКК «Энергия».
Путинский период
Следует отметить, что после 2000-го года количество космических запусков стало снижаться по всему миру и на данный момент по этому показателю Россия входит в тройку лидеров [16]. При этом снижение количества запусков связано не с кризисом отрасли в целом (каковое мнение бытует в интернете), а с тем, что на рубеже тысячелетий резко возросли сроки работы космических аппаратов: например, для спутников связи с максимум 3-4 до 12-15 лет, а для спутников дистанционного зондирования Земли с нескольких месяцев до нескольких лет. Соответственно, это не могло не сказаться на количестве запусков.
Тяжелое финансовое положение российской космической отрасли сохранялось и в начале 2000-х годов. [17] Например, по начатой в 1998 программе Фобос-Грунт нормальное финансирование начало выделяться только в 2008 году. [18] Затопление космической станции Мир в 2001 году было очень тяжелой утратой для отечественной космонавтики, но на поддержание программы было необходимо тратить около 200 млн долларов ежегодно, а таких денег в космическом бюджете просто не было.
Принятая в 2005 году «Федеральная космическая программа России на 2006—2015 гг.» [19] отличалась полным отсутствием какой-либо амбициозности и декларировала лишь «создание и использование необходимой номенклатуры космических систем и комплексов с характеристиками, соответствующими мировому уровню развития космической техники». Проще говоря, речь шла только о том, чтобы не отставать слишком сильно. Такому положению вещей способствовала ситуация, когда Роскосмос сам себе ставил цели и сам же за них отчитывался. Судя по всему, в то время его руководство не хотело брать на себя какие-либо повышенные обязательства, однако в 2007 году начались работы по созданию в Амурской области нового космодрома Восточный. Космодром должен был не только обеспечить полностью независимый доступ России в космос, но и способствовать социально-экономическому развитию Дальнего Востока, что впоследствии и наблюдалось, см., например, [20].
С назначением в 2011 году Владимира Поповкина на должность руководителя Роскосмоса был взят курс на более активное развитие отрасли, началась разработка новых крупных проектов.[21] [22] [23] В 2013 году был проведён первый запуск новой ракеты космического назначения «Союз-2.1в», приспособленной под использования с имеющихся многочисленных стартовых комплексов от ракет среднего класса семейства «Союз». В декабре 2014 года был осуществлён первый успешный запуск разрабатывавшейся с 1990-х годов новой ракеты космического назначения тяжёлого класса Ангара-А5 с космодрома Плесецк,
что позволило России достичь полностью независимого доступа в космос в области непилотируемой космонавтики. В 2016 году был осуществлён первый запуск ракеты «Союз-2» с нового космодрома Восточный, после чего строительство космодрома продолжилось.
В последние годы Россия сдает позиции на рынке коммерческих запусков. Так, если в 2012 году Россия осуществила в два раза больше запусков ракет, чем США (из которых 40% были коммерческими запусками по заказу других стран), то в 2018 году Россия по плану осуществит в два раза меньше запусков, чем США.
Текущее состояние
Россия вместе с США и Китаем входит в тройку главных космических держав:
- Последние годы Россия находится на 2-3 месте по количеству пусков ракет;
- Ключевой участник МКС (одна из 2-х, владеет 5 из 14 основных модулей МКС, Япония и ЕКА имеют по одному модулю, США все остальные);
- Имеет глобальную навигационную систему (одна из 3-х действующих, развёртывается ещё 1 мировая и 2 региональных);
- Способна вывести человека на орбиту (одна из 2-х, ранее было способно 3);
- Скафандр для работы в открытом космосе (одна из 3-х);
- Выведение спутников на геостационарную орбиту (одна из 5-и);
- Имеет ракету-носитель тяжелого класса (одна из 6-и);
- Имеет действующий космодром (одна из 16-и стран, 4 из 23-х действующих космодромов, больше только у США, столько же у Китая);
- Способна самостоятельно выводить на орбиту КА (одна из 16 стран которые когда-либо выводили КА в космос, одна из 30 стран когда-либо разрабатывавших ракеты-носители);
- Производитель ракет и комплектующих (более 10 % от общемирового производства, российские ракеты, ступени ракет и двигатели используются другими странами);
- Имеет двигатель настолько экономически выгодный, что его закупает США;
- Имеет действующий космический радиотелескоп;
- Имеет спутниковую систему связи;
- Имеет спутники дистанционного зондирования земли;
- Имеет развитую сеть телекоммуникационных спутников;
- Участвует в исследовании других планет совместно с другими странами (но не запускает собственные космические аппараты за пределы околоземной орбиты);
- Сопровождает не менее 17 тыс. орбитальных объектов (наряду с НАСА и ЕКА); из них около 10 % — действующие аппараты, остальное — космический мусор
Некоторые делают далеко идущие выводы из того факта, что доля России на мировом рынке космонавтики выросла с 0,5 % в 2011 году до 2 % в 2013 году. [24] На самом деле, эта цифра определяет не реальное развитие космической отрасли в стране, а долю доходов России от всех доходов, получаемых от деятельности, связанной с космосом. Россия представлена в основном на рынке пусковых услуг (несколько процентов от рынка космонавтики), в то время как практически неохваченными остаются такие отрасли, как спутниковая фотосъемка Земли, производство спутников, телекоммуникационные услуги и тому подобное. Для сравнения: доля США на мировом рынке космонавтики в 2009 году составляла 70 % [25]
Существующие проблемы российского космоса
- Россия не имеет ни одного действующего космического аппарата за пределами околоземной орбиты. За последние годы были предприняты всего 2 попытки, обе они завершились неудачей;
- Отсутствует полностью независимый доступ в космос — стартовый комплекс для ракет «Союз» на космодроме Восточный. Запуски пилотируемых кораблей Россия может проводить только с космодрома Байконур на территории Казахстана;
- Не до конца решены проблемы с обеспечением создания космических аппаратов полностью отечественной элементной базой достойного качества;
- Россия не способна производить конкурентоспособные коммерческие спутники;
- Система наземных пунктов управления космическими аппаратами не обеспечивает хотя бы относительно глобального покрытия, особенно в южном полушарии. Хотя проблема в значительной мере потеряла остроту с присоединением Крыма и, соответственно, Центра дальней космической связи в Евпатории, но связанные с этим неудобства, тем не менее, остаются ещё со времён СССР.
- Запуски на орбиты с низкими наклонениями (экваториальные и близкие к ним) с высоких широт требуют много топлива. В этом плане самые экономически выгодные космодромы из используемых Россией для запуска на эти орбиты находятся на территории других государств — в Казахстане, на заморской территории Франции и даже в США, где расположена береговая база проекта «Морской старт».
- Очень плохо налажен пиар российских космических достижений. Как только ракета взрывается — все СМИ взвывают. А ведь за одной взорвавшейся ракетой стоит десяток успешных, и не все они секретны. Можно было лучше: рассказать, что делают российские лаборатории для международных космических проектов и чем российские аппараты помогают мировой науке и народному хозяйству.
Процент успешных космических запусков СССР и России
Процент удачных запусков по сравнению с предыдущими годами выглядит так: [26]
Таким образом, подавляющее большинство запусков в России являются успешными.
Причиной изменения статистических показателей отчасти является тенденция к увеличению функциональности и срока активного существования спутников при почти полном исчерпании орбитально-частотного ресурса в наиболее востребованных частях геостационарной орбиты. Увеличение функциональности и срока существования спутников в основном связано как с техническими новинками последних десятилетий: ионными двигателями, негерметичными корпусами, более совершенной электроникой, и т. д. Также имеется тенденция к увеличению массы выводимых в космос спутников, что тоже положительно сказывается на их функциональности [27].
Развитие российской космонавтики
Планы на период до 2020 года
Выделяются на общем фоне следующие задачи:
- Продолжение эксплуатации, модернизация и дооснащение космодромов Байконур и Плесецк;
- Достройка космодрома Восточный, на котором в 2016 году началась эксплуатация ракет «Союз-2» лёгкого и среднего классов;
- Разработка кислородно-водородного разгонного блока для существующих и перспективных ракет-носителей;
- Развитие группировки ГЛОНАСС, добавление космических аппаратов с периодом активной эксплуатации не менее 7 лет, а к 2020 году не менее 10 лет;
- Разработка системы обслуживания отдельных космических аппаратов на орбитах;
- Создание на базе унифицированной платформы дешевых малоразмерных космических аппаратов для исследования космических лучей и солнечно-земных связей;
- Возобновление комплексных исследований Луны с использованием автоматических космических аппаратов. К 2020 году проведение углубленных исследований Луны с окололунной орбиты и на ее поверхности автоматическими космическими аппаратами, в том числе с использованием луноходов и средств доставки образцов лунного грунта на Землю, выбор районов размещения автоматических лунных баз;
- Продолжение до 2020 года эксплуатации Международной космической станции;
- Участие в международных космических проектах по исследованию Луны, Марса и системы Юпитера.
- Создание космической обсерватории «Миллиметрон» миллиметрового и инфракрасного диапазонов.
Перспективы после 2020 года
После 2020 года можно ожидать реализации следующих космических программ:
- Развитие применения водорода в отечественной космонавтике и создание верхних ступеней и разгонных блоков на водороде и кислороде;
- Освоение сжиженного природного газа как перспективного компонента ракетного топлива и создание ракет на этом топливе;
- Создание ракет повышенной по сравнению с тяжелым классом грузоподъемности (в промежутке между 23 т на низкой околоземной орбите у «Протона» и 105 т у «Энергии»);
- Создание парка многоразовых космических буксиров, в том числе с мегаваттной ядерной силовой установкой;
- Создание единого информационного поля, которое будет обеспечиваться спутниками с лазерными каналами передачи данных;
- Создание роботизированной научно-исследовательской базы на Луне;
- Создание обслуживаемых спутников и средств их обслуживания;
- Ввод в строй нового пилотируемого корабля;
- Доставка грунта с Марса;
- Организация относительно дешевого и безопасного космического туризма[1];
- Создание новой пилотируемой орбитальной станции, включающей отдельно летающие посещаемые модули.
В зависимости от политической и экономической ситуации в это или более позднее время могут быть осуществлены:
- Создание ракет сверхтяжелого класса (грузоподъемностью 100—160 т);
- Высадка космонавтов на поверхность Луны и/или околоземных астероидов;
- Создание роботизированных баз для изучения Марса и Венеры;
- Организация серийного выпуска материалов с особыми свойствами (сверхчистых и т. п.) на орбите;
- Создание космических телескопов с диаметром антенн или зеркал диаметром до нескольких десятков метров.
- Создание систем защиты планеты от малых и больших астероидов (по всей видимости, эти системы будут разными).
Пилотируемые экспедиции на другие планеты в ближайшее время не ожидаются. Для Марса это связано с достаточно большой длительностью полета и недавно выявленной повышенной опасностью для организма галактического излучения, присутствующего в Дальнем космосе. Для Венеры технические проблемы, связанные с почти земной силой тяжести и по-настоящему экстремальным климатом на планете, тоже делают экспедицию слишком рискованной и дорогостоящей на ближайшие пару десятилетий. До остальных же планет лететь еще дольше, чем до Марса. Тем не менее, пилотируемая экспедиция на Марс, по всей видимости состоится уже в середине века, хоть не ранее 2035 года.
Отдаленные перспективы космонавтики
Даже в том случае, если физики в ближайшие 1000 лет не найдут ничего особо нового, принципиально достижимыми, хоть и невероятно сложными и дорогими по нынешним меркам, являются следующие проекты (в порядке сложности реализации):
- Производство компонентов ракетного топлива и отдельных элементов космической техники на других небесных телах. Первое резко сократит необходимость возить с собой огромные запасы топлива — так, атмосфера Марса пригодна для производства топливной пары метан-кислород — а второе является крайне необходимым, когда ближайший ремкоплект может быть привезён только через полгода.
- Долговременные обитаемые базы на небесных телах внутренней части солнечной системы с умеренно опасной внешней средой: Луне, Марсе, астероидах и Меркурии;
- Космические телескопы и антенны межзвёздной связи гигантских размеров вплоть до многокилометровых, сделанные, по-видимому, из материалов, добытых на астероидах;
- Системы телескопов с размерами порядка размеров внутренней части Солнечной системы, либо использующие Солнце в качестве гравитационной линзы;
- Пилотируемые экспедиции на все планеты и спутники Солнечной системы, кроме, вероятно, крупнейших планет-гигантов;
- Автоматические межзвездные космические аппараты с электроракетными двигателями и ядерным (или термоядерным) источником питания скоростью до 0,01 скорости света (порядка 500 лет полета до ближайшей звезды);
- Земной космический лифт (на Марсе они тоже возможны, а на Луне — хоть сейчас, но пока нет необходимости);
- Межзвёздные космические аппараты с аннигиляционными двигателями и скоростью до 0,1 скорости света (50 лет полёта до ближайшей звезды). Создание такого рода техники потребует эпических расходов энергии на производство антивещества в как минимум многокилограммовых количествах. При этом на производство каждого килограмма этой неудобохранимой субстанции будет расходоваться на порядки больше электроэнергии, чем в настоящее время вырабатывается на всех электростанциях планеты за год[2];
- Преобразование климата Венеры, которая принципиально может быть доведена до состояния близкого к земному, и, возможно, частично Марса где, несмотря на куда лучшее исходное состояние, перспективы куда менее радужные из-за слишком низкой массы планеты.
Крупнейшие проекты современной отечественной космонавтики
Уже реализованы полностью или практически полностью:
- Космический радиотелескоп «Радиоастрон», крупнейший в мире телескоп с разрешением в 1000 раз больше, чем у «Хаббла»;
- ГЛОНАСС, одна из двух действующих в мире глобальных систем спутникового геопозиционирования;
- Международная космическая станция, крупный проект, главные роли в котором играют Россия и США;
- Морской старт, единственный в мире плавучий космодром[3];
- В Южной Корее создается РН KSLV-1 совместно с ГКНПЦ имени М. В. Хруничева — фактически проведены летные испытания модуля первой ступени РН «Ангара» — УРМ-1;
- Стартовый комплекс «Союз» на космодроме в Куру;
- Конверсионная ракета-носитель «Рокот» со стартовым комплексом, переделанным из-под РН «Космос» на космодроме «Плесецк» и разгонным блоком «Бриз-КМ»;
- «Протон-М» — глубокая модернизация ракеты «Протон-К», с разработкой под нее разгонного блока «Бриз-М».
- «Союз-2» — глубокая поэтапная модернизация ракеты-носителя «Союз», включающая помимо просто модернизированных «Союзов» среднего класса носитель лёгкого класса «Союз-2 этапа 1в», представляющий собой, по сути, ракету «Союз» без боковых блоков.
В процессе реализации находятся следующие проекты:
- Семейство модульных ракет-носителей «Ангара»;
- Перспективная пилотируемая транспортная система;
- Космодром Восточный;
- Транспортная космическая система с ядерной силовой установкой;
- Проект по исследованию Марса «ЭкзоМарс» (совместно с Европейским космическим агентством);
- Космический телескоп «Спектр-РГ» (диапазона рентгеновских и гамма-лучей).
В ближней перспективе ожидается начало работ по следующим проектам, предусмотренным документами Роскосмоса[28]:
- Создание космического ракетного комплекса с ракетой-носителем сверхтяжелого класса грузоподъемностью более 50 тонн;
- Создание космического ракетного комплекса с ракетой-носителем с многоразовой первой ступенью.
Радиоастрон
Самым чувствительным телескопом в мире на данный момент является российский Радиоастрон (Спектр-Р), который был выведен на орбиту в июле 2011 года. Проект рассчитан на 10 лет, однако как показывает опыт иногда такие проекты работают значительно дольше запланированного срока службы. Координатор проекта — Астрокосмический центр ФИАН (Москва).
Также Радиоастрон является единственным на сегодняшний день интерферометром со сверхдлинной базой, что позволяет получать уникальные научные результаты, недоступные для ранее существовавших способов исследования.
Угловое разрешение Радиоастрона в две тысячи раз выше, чем у знаменитого телескопа Хаббл. Однако прямое сравнение разрешения оптического телескопа, работающего в видимом диапазоне, и радиотелескопа, состоящего из нескольких разнесённых приёмников, некорректно [29] — то есть нельзя утверждать, что Хаббл хуже Радиоастрона из-за меньшего разрешения. Оба эти телескопа являются уникальными, и заменить один другим невозможно.
В настоящий момент большую часть времени Радиоастрон занимается квазарами. В дальнейшем планируется исследование релятивистских струй и сверхмассивных чёрных дыр, картографирование джетов галактик, а также изучение областей формирования звёзд и планет.
Физически Радиоастрон представляет собой десятиметровый радиотелескоп на спутнике Спектр-Р, который вращается на расстоянии в 190 тысяч километров от Земли, и сеть наземных телескопов, которые работают вместе со спутником. Благодаря большому плечу между спутником и Землёй обеспечивается рекордное разрешение. Видео с описанием принципа работы Радиоастрона
ГЛОНАСС
С начала нулевых годов любая новость о ГЛОНАСС воспринимается в штыки либеральной интернет-общественностью. Каждый неудачный запуск неизменно сопровождается бурным ликованием креаклов, а появление любого устройства, принимающего сигнал ГЛОНАСС, подвергается резкой критике. Рядовому обывателю активно навязывается идея неработоспособности ГЛОНАСС, ненужности, неконкурентоспособности на рынке, распилов и откатов которые сопровождают разработки. Доходит до смешного: многие креаклы искренне убеждены, будто ГЛОНАСС — это наш позор, который утонул в Тихом Океане и не работает.
На самом деле, ГЛОНАСС — это невероятно продвинутая и высокотехнологичная система. Практически все развитые страны хотят иметь собственную навигационную систему, однако, на сегодняшний день, реального успеха достигли только две страны: США и Россия.
ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС) — советская и российская спутниковая система, которую начали разрабатывать в 1976 году. Официально принята в эксплуатацию в 1993 году. Всего с 1982 по 1998 год на орбиту было выведено 74 космических аппарата, по ценам 1997 года на развёртывание было потрачено 2,5 млрд долларов. К 1995 году группировка была развёрнута практически до штатного состава — до 24 спутников.
Однако дальше из-за слабого финансирования и малого срока службы спутников их число начало стремительно сокращаться. К 2001 году осталось только 6 действующих космических аппаратов. В августе 2001 года была принята федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система», согласно которой покрытие России должно быть обеспечено к 2008 году, а глобальное покрытие в 2010 году. Эта программа с небольшими поправками была реализована. 2 сентября 2010 года группировка ГЛОНАСС составляла 26 спутников.
ФЦП «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012—2020 годы» предусматривает изготовление 13 «Глонасс-М» со сроком службы 7 лет и 22 «Глонасс-К» со сроком службы 10 лет. [30]
Кроме Российской ГЛОНАСС сейчас действует только одна глобальная навигационная система: американская GPS. Для своего функционирования, как и российской ГЛОНАСС, ей требуется 24 работающих спутника.
На планете неспешно развёртывается ещё несколько спутниковых навигационных систем:
- Китайская система «Бэйдоу», уже насчитывает 16 спутников из примерно 30-35. Уже функционирует как региональная навигационная система, к 2020 году планируется стать глобальной;
- Европейская система «Галилео», спутники которой выводятся с помощью ракет «Союз-СТБ» с космодрома в Куру. Первые виды услуг должны быть предоставлены в 2014 году;
- Индийская IRNSS, из 7 спутников, будет обеспечивать покрытие только самой Индии и сопредельных территорий. Окончание завершения работ — 2015 год.
Особняком стоят системы дифференциальной коррекции, которые позволяют заметно увеличить точность позиционирования. Такие системы могут включать как наземные пункты измерения, так и ретрансляторы сигналов на спутниках (обычно на геостационарных и геосинхронных орбитах). Для ГЛОНАСС роль такой системы выполняет Российская система дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ).
Первые российские смартфоны с поддержкой ГЛОНАСС вызывали град вполне обоснованной критики из-за высокой цены и скромных технических характеристик. Скептики высказывали мнение, что для ГЛОНАСС путь на потребительский рынок закрыт. Тем не менее, сегодня российская спутниковая система используется ведущими мировыми брендами: Apple, BlackBerry, HP, HTC, Nokia, Samsung, Sharp, Sony Ericsson и другими. [31]
Поддержка ГЛОНАСС часто никак не отображается в интерфейсе мобильных устройств, чипсет автоматически выбирает наиболее подходящие спутники. Например, отечественный чип ML8088s позволяет определять местоположение по спутникам GPS, ГЛОНАСС и GALILEO.
Пилотируемый космический корабль «Федерация»
Замену кораблям Союз проектируют достаточно давно. В начале 2000-х годов РКК «Энергия» занималась пилотируемым многоразовым кораблём «Клипер», но в 2005 году был проведен конкурс на разработку Перспективной пилотируемой транспортной системы (ППТС). «Клипер» не смог удовлетворить всем требованиям, поэтому был отправлен сначала на доработку, а затем свёрнут. Во втором конкурсе проведенном в 2009 году РКК «Энергия» победила с новым проектом, в котором использовались отдельные системы «Клипера». В 2010 году эскизное проектирование было закончено, на МАКС-2011 был представлен полномасштабный макет изготовленный из фанеры. В 2012 году произошло изменение ТЗ на разработку, ППТС должен использоваться не только для полёта на МКС, но и для полётов на Луну. В июле 2013 завершилась экспертиза техничеcкого проекта, проект был одобрен. РКК приступило к следующей стадии — выпуску рабочей документации и изготовлению опытного образца.
На авиасалоне МАКС-2013 был представлен полномасштабный макет, было продемонстрировано внутреннее пространство корабля, кресла экипажа, система управления и другие системы корабля, в том числе туалет. [32][33] Репортаж с МАКС-2013
ППТС, впоследствии переименованная в пилотируемый космический корабль «Федерация», позволит выводить на орбиту четырёх членов экипажа и 500 кг грузов, столько же возвращать. На орбиту Луны ППТС сможет доставлять четырёх членов экипажа и до 100 кг полезного груза. При этом корабль рассчитывается на 10 возвращений с низкой орбиты и 3 возвращения с лунной орбиты при надёжности не ниже 0,995. Торможение в атмосфере будет происходить по парашютно-реактивной схеме: на высоте 1000 метров выбрасывается парашют, а на высоте 10 метров включаются тормозные двигатели и аппарат становится на амортизирующие ноги. Точность посадки при этом будет составлять 2 км, что в разы меньше чем при посадке «союзов».
Остальной мир
Датой основания европейского космического агенства принято считать 1964 год. Первые годы агенство выводило в космос спутники используя американские ракеты-носители. В нынешнем виде ЕКА образовалось в 1975. В 60-х Франция и Великобритания предпринимали попытки самостоятельного прорыва в космос. Построенные ракеты были способны выводить на низкую околоземную орбиту спутники массой порядка 100 кг. Но затем национальные программы «Black arrow» и «Diamant» были свёрнуты и началось совместная разработка ракеты-носителя «Europa». Первые успешные пуски в 1966 и 1967 годах. В 1979 году запущена РН «Ареан» пришедшая на смену «Европе». Первая ракета-носитель тяжелого класса «Ареан-5» была впервые запущена в 1997 году. Собственной орбитальной станции у ЕКА никогда не было, но оно активно участвовало в международной кооперации с СССР и США ранее, сейчас ЕКА имеет собственный сегмент на МКС. Кроме собственных РН также запускают российские «Союзы». Успешно запущен РН лёгкого класса «Vega». К 2018 году европейцы планируют создать собственный пилотируемый корабль.
Началом китайской космической программы можно назвать 1956 год, когда была создана академия, проводившая разработки ракетной техники. Первой ракетой собственного производства была всё та же немецкая Фау-2, для изготовления которой Хрущёв передал советские наработки и специалистов. В 1970 году Китай успешно запустил первый спутник. Дальнейшее развитие было медленным, космические программы неоднократно переносились и отменялись из-за нехватки средств. В 2003 году тайконавты впервые отправились в космос. Китай не принимает участия в МКС и имел собственную орбитальную станцию «Тяньгун-1» запущенную в 2011 году, которая сошла с орбиты в 2018 году. В конце 2013 года на Луну совершила мягкую посадку автоматическая станция Чанъэ-3, которая доставила луноход «Юйту». В 2016 была запущена орбитальная станция «Тяньгун-2»
Японское национальное агенство по исследованию космоса было образовано в 1969 году. Первая ракета запущена в 1970 году. Первый японец в космосе был платным посетителем орбитальной станции «МИР» в 1990 году. Япония является участником МКС и имеет собственную ракету-носитель среднего класса способную выводить спутники на геостационарную орбиту.
Индийская организация космических исследований впервые запустила спутник с помощью собственной ракеты-носителя в 1979 году. Индия имеет собственную пилотируемую космическую программу и планирует стать четвёртой космической сверхдержавой. Также Индия претендует стать шестой державой (после России, США, Франции, Японии и Китая) обладающей технологией криогенных разгонных блоков, необходимых для вывода тяжелых космических аппаратов на геостационарную орбиту.
Отметились запуском собственных ракет: Израиль, Бразилия, Иран, КНДР, Республика Корея, Украина, Новая Зеландия. Примерно десяток стран имеют или имели планы по созданию собственных РН. К этим странам относятся: ЮАР, Индонезия, Аргентина, Турция, Казахстан, Пакистан и другие.
Многие страны также имеют собственные космические агенства, но их космические программы ещё более скромны. Например, в 2013 году с помощью европейской «Веги» был запущен в космос эстонский спутник ESTCube-1 весом 1,3 кг, таким образом Эстония стала 41-й космической державой.
Перспективы развития частной космонавтики
В 2005-м году NASA выпустила предложение коммерческим компаниям заменить Шаттлы в деле доставки грузов до МКС. В 2006-м были подписаны контракты с SpaceX (ракета Фалькон и корабль Дракон) и Rocketplane Kistler (RpK). Однако соглашение с Rocketplane Kistler (RpK) было через некоторое время разорвано, вместо него в 2008-м был подписан контракт с Orbital Sciences — эта компания разрабатывает ракету Antares и невозвращаемый грузовой КА Cygnus. [34]
Эта программа послужила основанием для громкого пиара. Звучат заявления о том, что частная космонавтика скоро выкинет русских на свалку истории за счет того, что частные американские ракеты будут запускать грузы дешевле. В частности, заявляется, что доставка космонавта на МКС будет стоить на Драконе 20 млн долларов, против 60-70 миллионов за место в Союзе. Однако реальность пока сильно отличается от этих фантазий.
Во-первых, и Дракон, и Лебедь (Cygnus) — беспилотные корабли. Точно такие же, как европейский ATV, японский HTV и русский Прогресс. Пилотируемая версия Дракона называется DragonRider. SpaceX планирует осуществить пилотируемые пуски в 2018-м году [35]. Однако NASA им не очень-то верят и покупает билеты на Союз до 2018-го года с правом купить билеты и на 2019 год [36].
По подписанному контракту Дракон должен совершить 12 грузовых рейсов к МКС. Все вместе стоит 1,6 миллиардов, правда, цена может вырасти. В течении этих полетов надо доставить минимум 20 тонн грузов. [37]
Так как полеты беспилотные, то их надо сравнивать не с Союзом, а с Прогрессом. Примерная «экспортная» цена «Прогресса» около $60 млн. Эта сумма учитывается в качестве вклада РФ в снабжение МКС, однако РКК «Энергия» получает меньшую сумму.[38] Прогресс везет 2,5 тонны, при этом доставка одной тонны груза стоит 24 млн долларов. Один запуск Дракона обходится NASA примерно в 130 млн, и максимальная на данный момент загрузка составляет [39] 3136 кг (при заявленной 3310 кг), то есть одна тонна груза обходится в 43 млн долларов. Однако не следует забывать, что Дракон, в отличие от Прогресса, способен привезти с МКС обратно больше полутора тонн груза, то есть при большей цене имеет дополнительные возможности.
Кроме того, Дракон не может доставлять на МКС ракетное топливо для коррекции орбиты МКС.
Стали уже правилом постоянные задержки запуска ракетs-носителя Фалькон и корабля Дракон. Так на 2013 год было запланировано 7 запусков Фалькона [40], произведено только 3 [41] (по этой ссылке на сайте SpaceX ошибка — спутник Thaicom 6 был запущен уже в 2014 г.). На 2014 запланировано 13 запусков, произведено только 6, причём один был перенесён с прошлого года. [42].
В феврале 2012 планировалось до первого квартала 2014 года запустить 5 коммерческих миссий Дракона к МКС по программе CRS[43]. Реально пока удалось запустить только 3. Уже мало у кого осталось сомнений, что план по запускам нынешнего года тоже не будет выполнен. Следует отметить, что переносы запусков в космической индустрии это дело обычное, но вызывает удивление необъяснимый оптимизм руководства SpaceX при планировании запусков, а также их агрессивный пиар и их нежелание корректировать планы с учётом прошлого неудачного опыта. Также трудно объяснить рекламу сложного в реализации проекта пилотируемого полёта в капсуле Дракон на Марс (Red Dragon).[44].
Если посмотреть на другую компанию, Orbital Science Corporation, то там ситуация ещё более грустная. Ракета «Антарес» первоначально летала на двигателях AJ-26, которые являются модификацией двигателя НК-33 — русской разработки и производства времён лунной программы (начало 1970-х годов). [45][46] А первая ступень ракеты-носителя «Антарес» была разработана в КБ «Южное» и изготавливается на заводе «Южмаш». [47] Оба предприятия находятся на Украине в г. Днепропетровск, и в связи с недавними событиями весны-лета 2014 г. на Украине, дальнейшее производство и сопровождение первой ступени «Антареса» под большим вопросом. После аварии 28 октября 2014, произошедшей после старта «Антареса», Orbital Sciences Corporation решило поменять поставщика двигателей с ОАО «Кузнецов» на НПО «Энергомаш». [48]
Возможно, сейчас американское правительство тратит огромные деньги, чтобы взрастить частников, которые в перспективе будут честно конкурировать благодаря низким ценам. Но нет никакой гарантии, что коммерсанты начнут отказываться от прибыли и продавать свои пуски по себестоимости. Больше похоже на то, что частники и дальше будут использоваться как высокотехнологичная пилорама для космических бюджетов.
См. также
- Крупные российские проекты
- Крупные российские проекты (строящиеся)
- Крупные российские проекты (планируемые)
- Агитка:Путин затопил орбитальную станцию «Мир»
- Статистика:Процент успешных космических запусков СССР и России
- Российский авиапром
- Российский атом
- Российское двигателестроение
Ссылки
- Канал Телестудии Роскосмоса на youtube
- Сайт Роскосмоса
- Официальный сайт ГЛОНАСС
- Хабрахабр. Радиоастрон рвет шаблоны
- Российские планы исследования солнечной системы «Новости космонавтики» № 12 2012
- Хабрахабр. Космические ядерные реакторы
- Новости космоса
- Geektimes. Российская космонавтика: есть ли основания для гордости?
- Приоритет СССР в космосе. Инфографика от портала «История. РФ»
Примечания
- ↑ На данный момент космический туризм не бывает одновременно дешевым и безопасным — безопасно лететь на «Союзе», где всё дублировано и много раз проверено, стоит порядка миллиарда рублей, а за выложенные за гипотетический полет на американских «частниках» от нескольких до нескольких десятков млн рублей турист получит полет, на большей части которого отказ, например, какого-нибудь элемента механизации крыла, вероятнее всего, будет стоить ему жизни.
- ↑ Собственно на создание самого килограмма антивещества по известной формуле E=mc² нужно лишь немногим более современного годового производства электроэнергии, однако соответствующие промышленные установки (антипротонные фабрики, ловушки и т. д.) обещают иметь крайне низкий КПД.
- ↑ Принадлежит России на 95 %
|
[ + ]  Россия
|
|||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|||||||||||||||||||||||||||