Отечественная космическая техника сегодня

Самый большой космический проект сегодня – МКС. Начальная стоимость его была определена как 100 млрд. долларов, сейчас она возросла. Для ЦНИИМАШ это тоже программа номер один, поскольку позволяет нам «держаться на плаву».
Год назад с помощью ракеты «Протон» была запущена международная космическая станция «Интеграл», разработанная Европейским космическим агентством (ЕКА). Цель запуска – изучение различных источников излучения на небе – рентгеновского, гамма и других. По соглашению с ЕКА мы должны были вывести станцию на орбиту, за это России выделяют 25% рабочего наблюдательного времени. От России научную программу курирует заведующий лабораторией Института космических исследований РАН академик Рашид Сюняев
Его институт получил возможность наблюдать интересующие их объекты. По соглашению исследователи имеют эксклюзивное право на полученные экспериментальные данные сроком на один год. По истечении этого срока полученные результаты может использовать каждый желающий ученый. На мой взгляд, это очень разумно.
Очень интересная программа «Урал», цель которой – разработка нового поколения средств выведения в космос. ЦНИИМАШ – активный участник этой программы, нами проведено много исследований. По соглашению с ЕКА каждая страна-участник сама финансирует свою часть. Но в этом году европейская сторона взяла на себя часть финансирования российских работ, после чего мы должны выйти на паритетные условия.
Еще один международный проект, где вклад ЦНИИМАШ оказался решающим – это «Союз в Куру». Он предусматривает осуществление запусков российской ракеты-носителя "Союз" с космической базы ЕКА в Куру (Гвиана). В рамках этой программы был подготовлен проект стартового сооружения, геометрия которого была отлична от той, что имеется у нас на Байконуре и в Плисецке. ЦНИИМАШ занялся расчетами акустических нагрузок на носитель «Союз», возникающей при старте в таких условиях, которые показали, что ее величина превышает нагрузки, испытываемые при запуске на Байконуре и в Плисецке, на 3-3.5 децибелл. В результате было принято решение об изменении геометрии стартового сооружения и отводе башни обслуживания. Таким образом, мы выступаем в роли экспертов и консультантов не только российских, но и международных космических программ.
Сейчас мы следим за расследованием причин отмены старта шаттла 14 июля. Я – сопредседатель совместной российско-американской комиссии по безопасности полетов со стороны России.

Наибольший объем исследований ведется на МКС. Есть большая долгосрочная программа, объединяющая много направлений. Приоритеты отдаются исследованиям в области медицины и биологии для обеспечения длительных, безопасных полетов в космос. Второе направление исследований – создание перспективной космической техники и технологий.
Но ведутся и другие эксперименты, например, «Ураган» – наблюдение различных глобальных процессов на Земле с орбиты. Много экспериментов ведется по исследованию источников излучения в космосе, например, рентгеновских, ультрафиолетовых, Солнца. В целом можно все исследования разделить на два направления. Первое нацелено на повышение качества жизни на Земле – организация связи, прогноз погоды, передача ТВ изображений по всему миру.
Второе направление – фундаментальные исследования, направленные на познание Вселенной, ее происхождение, зарождение жизни, т.е. на понимание картины развития мира. Из-за ограниченности средств мы стараемся больше внимания уделять первой задаче. Ведь даже с метеорологическими спутниками у нас произошел сбой, несмотря на то, что Россия является членом Всемирной метеорологической организации и должна держать один спутник на геостационарной орбите и два – на низких орбитах. 14 июля было заседание правительства РФ, на котором была одобрена Федеральная космическая программа на 2006-2015 годы. Это успех и нашего института.

Спор, что лучше использовать – автоматические станции или пилотируемые – ведется давно. Правильный ответ – и те, и другие. Для наблюдения Земли выгоднее использовать автоматические станции. Маленький космический аппарат можно вертеть как угодно и нацеливать на интересующий объект. Он легче наводится на ту или иную территорию. Кроме того, наши космонавты часто снимают объекты на Земле ручными камерами, и потом возникают проблемы в точной привязке сделанных снимков. На автоматических станциях все делается в привязке к земной системе координат. Тем не менее, российский сегмент международной космической станции широко используются для съемок Земли, т.к. сегодня у нас нет автоматических космических аппаратов, наблюдающих Землю. Остался лишь один метеорологический спутник, который уже на издыхании.

Безусловно, такие задачи есть, и они решаются. Когда-то именно наш институт отвечал за разработку новых материалов в Министерстве общего машиностроения. Соответствующее подразделение позже выделилось в самостоятельный Научно-исследовательский институт материаловедения, а затем в акционерное общество «Композит». Сейчас в ЦНИИМАШ в комплексе исследований прочности ракетно-космических систем есть специальная лаборатория конструкционной прочности материалов. Более того, идеология разработки новых материалов лежит в поле деятельности нашего института. В частности, мы сейчас занимаемся применением различных модификаций алюминиево-литиевых сплавов. Они более легкие и хорошо себя ведут при криогенных температурах (для баков с жидким водородом). Вопрос разработки жаропрочных сплавов для космической техники остается, т.к. одна из важнейших сегодняшних тенденций – создание многоразовых систем выведения аппаратов в космос. К сожалению, сейчас практически все системы выведения в космос одноразовые. Полностью многоразовых кораблей пока нет, но есть возможность создавать отдельные многоразовые элементы. Например, для нашей перспективной ракеты-носителя «Ангара» создается многоразовый ракетный блок первой ступени «Байкал». . Одноступенчатый многоразовый корабль будет возможен только на основе новых высокопрочных материалов с малым удельным весом, работоспособных в условиях высоких и низких температур. Думаю, что-то удастся создать на основе углеродных нанотрубок. Сам по себе углерод в воздухе окисляется, поэтому все пока на уровне лабораторных образцов. Но за этим большое будущее.

Мы являемся не столько создателями новой космической техники, сколько ее идеологами и экспертами. Кроме того, мы принимаем активное участие в формировании российских космических программ. На МАКСе мы, прежде всего, выступаем как организаторы и разработчики концепции экспозиции Роскосмоса. Наши сотрудники участвуют в комплектовании и техническом оформлении российской экспозиции, формируют перечень организаций-участников и выступают в качестве гидов Федерального космического агентства России.

Специального показа каких-то наших разработок на салоне не было. В этом нет необходимости – мы имеем прочные долгосрочные связи с отечественными и зарубежными партнерами. В то же время, я руководил семинаром по новым технологиям и космическим аппаратам нового поколения, который прошел в рамках авиакосмического салона.

Наш институт – головная организация Федерального космического агентства, мы работаем почти по всем направлениям. Например, Центр Келдыша занимается всеми видами двигательных и энергетических установок, в том числе электрическими. ЦНИИМАШ также разрабатывает электрические двигатели, они имеют очень хорошие характеристики. Именно наш электрический двигатель первым «летал» на американском космическом аппарате. Запущенном в 1998 году. Есть у нас разработки и по интеллектуализации космической техники, в том числе, по созданию перспективных бортовых процессоров.

Вообще же, на наш институт возложена функция проведения экспертизы всех космических проектов, разрабатываемых в стране, в том числе всех спутников связи. Наши экспертные заключения являются решающими при создании тех или иных систем. После экспериментальной наземной отработки институт дает общее итоговое заключение, на основании которого принимается решение о запуске ракетно-космической системы на орбиту. Поэтому мы должны постоянно поддерживать свой интеллектуальный и технический уровень, а значит, работать по всем направлениям.

Действительно, интеллектуализация космического аппарата – еще одна тенденция развития космической техники. Например, ранее огромный объем информации, накопленный при наблюдении Земли со спутника, весь передавался на Землю и лишь там обрабатывался и анализировался. Для передачи нужны были специальные линии связи огромной пропускной способности или специальные капсулы для непосредственной доставки носителей информации на Землю. Сейчас обработка массивов информации идет непосредственно на космическом аппарате, на Землю передается ее квинтэссенция. То есть количество передаваемой информации уменьшается на 2-3 порядка, что находится в пределах возможностей линий связи. Далее, автоматизированные бортовые системы сами теперь ведут анализ текущей ситуации на борту и могут принимать решения по корректировке случайных возмущений, нештатных ситуаций без участия Земли.

Сейчас передача информации приобретает все большее значение, но на сегодняшний день у России нет ни одного спутника-ретранслятора, хотя раньше такие спутники у нас были, в том числе для управления станцией "Мир". Из-за отсутствия отечественных спутников-ретрансляторов информацию с МКС (Международной космической станции) мы сами получаем лишь при пролете станции над территорией России. Если же аппарат находится вне зоны видимости с нашей территории, приходится обращаться за помощью к американцам.

Можно выделить несколько основных направлений развития космической техники. Прежде всего, это снижение размеров и массы космических аппаратов. Это позволит использовать более легкие ракеты-носители без потери качества снимков земной поверхности, пропускной способности каналов передачи информации, то есть решать те же задачи при меньших размерах аппаратов.

Другое направление развития ракетной техники связано с поиском новых топлив и разработкой новых двигателей. К сожалению, ожидавшийся когда-то серьезный прогресс в двигателях пока не достигнут. Лет 40 назад полагали, что к 2000 году поятся новые способы создания тяги в космосе, но прорыва до сих пор не произошло. Тем не менее, все шире и шире используются электрические ракетные двигатели. Первое время их применяли лишь для коррекции положения аппарата на орбите – это были двигатели малой тяги. Сегодня же предлагается использование электрических двигателей уже для движения по орбите. Например, космический аппарат, который разрабатывается в рамках российского межпланетного проекта Фобос-Грунт для полета к спутнику Марса - Фобосу, будет иметь электрическую двигательную установку, которая позволит не только корректировать ориентацию аппарата, но и двигаться по траектории перелета к Марсу. Электрические двигатели выгодны, т.к. имеют удельный импульс, значительно больший, чем двигатели на жидком химическом (не говоря уж о твердом) топливе. Источники питания таких двигателей – солнечные батареи, которые очень надежны. Кроме того, есть радиоизотопные энергоустановки, которые могут питать двигатели не очень большой мощности. В будущем планируется использование ядерных энергетических установок. Их применение сдерживается тем, что пока не решена в полной мере проблема безопасности. Ведь бывают отказы. Кроме того, аппарат, если он находится не на очень высокой орбите, рано или поздно вернется на Землю, упадет.

Для дополнительного увеличения тяги предполагается также использовать солнечные тепловые установки, которые сейчас находятся на стадии конструкторской разработки. Скажем, используется топливная пара кислород-водород, но дополнительно водород разогревается сконцентрированными солнечными лучами, вследствие чего повышается его температура, за счет чего можно несколько увеличить удельную тягу.