Российская и многоразовая: каким будет отечественный Falcon

Дальше – больше?

Можно сколько угодно рассуждать на тему того, что не Илон Маск придумал повторно использовать ракеты-носители, однако это никак не повлияет на общую картину. Достаточно сказать, что за первую половину 2020 года SpaceX совершила больше ракетно-космических запусков, чем Россия, Европа и Япония, вместе взятые: всего 11 стартов. Первая ступень финальной версии тяжелого носителя – Falcon 9 Block 5 – регулярно садится на морскую и наземную платформы, чтобы вскоре снова взмыть ввысь, оглушив своим ревом окрестности.

Обычно принято переходить от теории к практике, мы же поступим наоборот. Возможен ли был успех SpaceX, не будь многоразовой ступени? Вероятно, да. Маску и его специалистам удалось создать предельно экономичный для своего класса и крайне надежный носитель, а это, будем откровенны, получается не всегда и не у всех. Достаточно вспомнить тяжелую «Ангару-А5», запуск которой примерно в два раза дороже старта Falcon 9. И ей только предстоит подтвердить надежность и заявленные характеристики.

Возможность повторного использования лаконично дополнила огромный потенциал «девятки». Еще в марте 2016 года президент SpaceX Гвинн Шотвелл заявила, что, по прогнозам компании, многоразовая первая ступень приведет к снижению цены запуска Falcon 9 на 30%: то есть примерно с 62 миллионов до 42 миллионов долларов. Проще говоря, повторное использование ступени – вещь полезная и нужная.

«Корона»: старые песни о главном

Успехи SpaceX стали проблемой не только – вернее, даже не столько – для американских и европейских конкурентов Маска, сколько для космического ведомства России, преимуществом которого долгое время оставалась относительно низкая цена запусков: тяжелый «Протон-М» при цене старта в 65 миллионов долго был самой доступной из тяжелых ракет. На смену этому носителю, использующему в качестве топлива небезопасный гептил, пришла дорогая и почти нелетающая «Ангара-А5».

В свою очередь, заменить «Союз-2» должен совершенно новый «Иртыш». Ни у одной из этих ракет нет реальных конкурентных преимуществ: на основе последней иногда предлагают создать что-то многоразовое (об этом мы поговорим дальше), однако в базовой версии ракета будет одноразовым аналогом советского «Зенита» – хорошей ракеты, по меркам конца 80-х, но сейчас, опять же, не имеющей весомых плюсов перед соперниками.

Есть ли у России по-настоящему прорывные проекты? Страна вела и, по некоторым данным, ведет активные работы над своим многоразовым носителем. Еще в начале 90-х в ОАО «ГРЦ Макеева» начали создавать многоразовую ракету-носитель с вертикальным взлетом и посадкой «Корона». Она должна была быть одноступенчатой, то есть способной достигнуть орбитальной скорости без использования отделяющихся частей (для сравнения, у Falcon 9 две ступени, а у «Союза-2» – три).

Сразу стоит сказать, что еще никто не реализовывал этот принцип на практике. Один из самых известных представителей данного направления – американская McDonnell Douglas DC-X, которая так и осталась в качестве прототипа. В теории подобный подход может сделать запуски дешевле, чем когда-либо: особенно если одноразовую ракету вернут обратно. На практике же носитель после старта столкнется с чересчур большими нагрузками, кроме того, цена научно-исследовательских работ в этом направлении будет несравнимо выше, чем если бы речь шла о многоступенчатой ракете-носителе.

Что касается конкретно «Короны», то 30-метровая ракета должна выводить на низкую опорную орбиту до семи тонн полезной нагрузки. Стартовая масса – примерно 300 тонн. Для запуска и посадки предложили использовать взлетно-посадочные амортизаторы, установленные в кормовой части. Степень многоразовости ракеты должна была составлять 100 полетов, а отдельных ее элементов – не менее 25.

В Центре имени Макеева подсчитали, что летные испытания и опытная эксплуатация ракеты обошлись бы менее чем в два миллиарда долларов. Сумма кажется гигантской, однако не стоит забывать, что еще в 2012 году глава Федерального космического агентства Владимир Поповкин оценил затраты на разработку ракеты «Ангара» в 160 миллиардов рублей, или 5,3 миллиарда долларов по тогдашнему курсу. Увы, ресурсов еще на один носитель ни в 1990-е, ни в 2000-е не нашлось, поэтому в 2012 году разработку заморозили.

Впрочем, упоминать проект в контексте конкуренции с SpaceX не имело бы смысла, если бы он окончательно и бесповоротно ушел в небытие. Видимо, свою роль сыграли первые успехи Илона Маска. Еще в 2015-м инженеры ГРЦ Макеева в инициативном порядке провели проектно-конструкторские работы по облику перспективного носителя. В 2017 году РИА Новости сообщило, что российские специалисты определились с графиком разработки ракеты «Корона»: несмотря на все метаморфозы минувших десятилетий, название у носителя осталось прежним.

Тогда же отмечалось, что в качестве основного конструкционного материала выбрали углепластик. Предполагалось, что жидкостная ракета-носитель, использующая топливную пару водород/кислород, сможет вывести до 12 тонн грузов на низкую опорную орбиту. Для этого, правда, нужна «специальная схема выведения». Подготовить ракету к пуску за счет применения упрощенных стартовых сооружений можно будет всего за сутки.

И хотя «Корона» – явно не приоритет для России, даже если говорить конкретно о многоразовых носителях, информация о ней иногда «мелькает» в СМИ. Так, в январе 2020 года ведущий инженер-конструктор Центра имени Макеева Александр Вавилин заявил, что эксперты рассматривают вопрос орбитальной дозаправки носителя. Для этого нужны будут две «Короны». «Ракета будет работать как бы в сдвоенном режиме – оба «мозга» решают одну задачу. После того как дозаправились, рассоединяемся и садимся», – сказал он.

Ничего не напоминает? Похожую схему давно предлагает Маск для перспективного корабля, известного как Starship. По идее, аппарат сможет встретиться с построенным на его базе заправщиком перед полетом к Марсу. Больше смущает другое. Де-факто Государственный ракетный центр имени Макеева никогда не создавал с нуля полноценных космических ракет, хотя в числе его разработок есть успешные боевые комплексы, такие как ракета Р-29РМУ2 «Синева» для подводных лодок. Ранее на предприятии также разработали носители «Штиль», «Зыбь» и «Волна»: их создали на базе баллистических ракет Р-27 и Р-29. Эксперты ГРЦ Макеева принимали участие в работах над перспективным семейством «Русь-М», однако их свернули в 2011-м из-за нехватки денег.

В общем и целом «Корона» не выглядит как первая российская многоразовая ракета. Это слишком рискованный и потенциально крайне дорогой проект, который к тому же имеет конкурентов внутри России.

«Крыло-СВ»: наследник «Байкала»

Чаще в последнее время приходится слышать о другой концепции, в рамках которой ступень хотят возвращать «по-самолетному». То есть после запуска она сможет садиться на обычный аэродром. Один такой проект назвали «Крыло-СВ», где «СВ» означает «ступень возвращаемая». Предполагается, что она ляжет в основу концепции легкой ракеты.

В 2018-м в Фонде перспективных исследований (ФПИ) сообщили, что в России в ближайшие четыре года намерены создать полнофункциональный демонстратор возвращаемой ступени ракеты-носителя. «Мы хотим идти поэтапно – сначала будет выполнена работа по дозвуковому демонстратору, проведены его испытания, необходимая корректировка для того, чтобы к следующему этапу мы подошли с минимальными рисками», – заявили в ФПИ. Головным предприятием выступает Экспериментальный машиностроительный завод имени В. М. Мясищева. Первый испытательный полет возвращаемой ступени ракеты-носителя «Крыло-СВ» должен состояться в 2022-2023 годах.

Интересно, что в том же 2018-м похожую инициативу выдвинул ПАО «Ил», который тогда возглавлял сын главы «Роскосмоса» Дмитрия Рогозина Алексей Рогозин. При этом его формулировка была более чем странной. «У нас на морскую платформу садиться некуда. «Роскосмос» совместно с Фондом перспективных исследований поставил задачу, как сделать так, чтобы посадка была самолетного типа», – заявил Рогозин-младший.

На самом деле, первая ступень ракеты Falcon 9 (отсылка была именно к ней) может садиться не только на морскую, но и на наземную платформу. Что, как мы уже говорили выше, она давно и вполне успешно делает.

Но это все мелочи на фоне по-настоящему серьезных проблем «Крыла-СВ». На первый взгляд, «самолетная» схема универсальна. Возникает резонный вопрос: почему же ее тогда до сих пор на практике никто не реализовал? Свое мнение на этот счет есть у известного популяризатора науки и специалиста в ракетно-космической отрасли Виталия Егорова. «Ноги (как у ракеты Falcon 9. – Прим. ред.) требуют минимальной массы и доработки, чем остальные варианты. Посадить по-самолетному можно. Сэкономить на этом – нельзя», – отмечал он ранее.

И правда, чтобы выполнить самолетную посадку, ракета должна иметь не только достаточное для возвращения количество топлива, но и целый набор сложных, дорогих и тяжелых систем – все, что связано с крыльями, шасси и так далее. 

«Союз-7»: по стопам Илона Маска

Слово «Союз» в последние годы стало для российской космической сферы настоящим «проклятием» – из-за путаницы в названии. Так обозначают и семейство космических кораблей, и советские ракеты, и новый «Иртыш» (известный как «Союз-5»). Отдельного внимания заслуживает «Союз-7» (опять же, не путать с названием старого космического корабля), которым в последние годы обозначали сразу два типа перспективных носителей: «Союз-СПГ» и версию «Союз-5», предназначенную для космодрома Sea Launch («Морской старт»).

Напомним, последний не так давно выкупила российская группа S7. Плавучий космодром видели дешевым и доступным способом выведения коммерческой нагрузки на орбиту, а основателя S7 Владислав Филёва иногда называли «русским Илоном Маском». Но американской мечты не получилось: платформа в итоге оказались никому не нужна. Еще в марте 2020-го сборочно-командное судно «Морского старта» и сам космодром прибыли в порт Славянка в Приморье. Вскоре после этого его предложили распилить на металлолом.

Можно долго рассуждать об упущенных возможностях, но факт остается фактом: сейчас ракеты для космодрома нет. Поставки носителей с Украины (с «Морского старта» запускали «Зениты»), по понятным причинам, невозможны, а новой ракеты в лице «Союз-5» нет. На фоне этого особенно удивительно в мае 2020 года прозвучала новость о том, что инженеры НПО имени Лавочкина намерены вскоре завершить разработку эскизного проекта носителя «Союз-7» для космодрома «Морской старт». Даже предварительно выбрали разгонный блок – «Фрегат-СБУ».

В целом ракету видят очень похожей на Falcon 9. То есть первая ступень должна возвращаться на Землю вертикально, как у носителя SpaceX. «Я повторюсь, наверное, но одноразовая ракета так же «эффективна», как одноразовый самолет. Создавать одноразовый носитель – это даже не топтание на месте, а дорога вспять», – заявлял в 2018 году экс-руководитель S7 Space Сергей Сопов. В основе носителя – эскизный проект «Союз-5». От этой ракеты перспективный носитель должен унаследовать двигатель, а именно – жидкостный керосиновый РД-171, который Сопов назвал «многоразовым».

Сложно сказать, были ли когда-то перспективы у этого проекта, однако на данном этапе верить в его успех несколько наивно. Сейчас нет ни «Союза-5» (то есть базы для многоразовой ракеты), ни «Морского старта» (как действующего комплекса). Да и ставить себя в зависимость от успехов/неудач разрабатывающей ракету «Энергии» – рисковый путь.

А как быть с упомянутым выше «Союз-СПГ»? По идее, носитель, разрабатываемый в РКЦ «Прогресс», должен одним махом сократить отставание «Роскосмоса» от частных компаний из США. По словам главы космического ведомства Дмитрия Рогозина, речь идет о средней ракете, которая должна прийти на смену «Союзу-2». Она будет не только многоразовой, но и метановой: то есть станет использовать в качестве топлива сжиженный природный газ. Нужно сказать, именно метановые двигатели сейчас считают самыми перспективными. Метан недорогой, имеет широкую сырьевую базу и, в отличие от керосина, не оставляет побочных продуктов горения в виде сажи – это особенно актуально, если говорить о многоразовом применении двигателей.

Правда, есть одно «но». Сейчас таких ракетных двигателей у России нет, хотя еще в 2018 году «Энергомаш» приступил к разработке изделия, получившего обозначение РД-169. Тогда же стало известно, что испытания метанового двигателя могут начать уже через несколько лет.

О возможностях новой ракеты известно мало. Ее стартовая масса должна быть меньше, чем у «Союз-2», а грузоподъемность, наоборот, выше – до 10 тонн на низкую околоземную орбиту при пуске с «Восточного» («Союз-2» может вывести на НОО до 9,2 тонны). Как именно хотят возвращать первую ступень, пока не известно. Однако, по словам Дмитрия Рогозина, если «Крыло-СВ» докажет свой потенциал на легкой ракете, то его можно будет применять и на среднем носителе.

У ракеты есть пламенные сторонники: в частности, бывший гендиректор Центра Хруничева Владимир Нестеров, который недавно заявил о преимуществах «Союза-СПГ», противопоставив его «неудачному» «Иртышу». Впрочем, слов явно недостаточно для того, чтобы перспективный метановый носитель получил путевку в жизнь.

В завершение хочется сказать, что пока российские многоразовые технологии существуют исключительно на бумаге и в будущем времени. Сегодня нет ни готовых изделий, ни прототипов, ни даже четких сроков испытаний таких ракет. А конкуренты между тем не стоят на месте. И даже если завтра по какой-то причине не станет SpaceX, ее знамя гордо понесет в руках другая частная компания.