Теоретический вопрос: зачем России собственная орбитальная станция?
Мы уже привыкли к новостям с самого дорогого научного эксперимента человечества — МКС обошлась уже примерно в 150 млрд долл. Но регулярно возникают вопросы, что будет после 2024 года, до которого рассчитано ее нахождение на орбите. В 2018 году США думали об уходе из проекта, чтобы перекинуть финансирование на программу лунной орбитальной станции. Сейчас оба проекта планируются параллельно. Но 18 апреля 2021 вице-премьер РФ Юрий Борисов заявил о планах России выйти из МКС.
Российская орбитальная служебная станция
С тех пор было еще несколько заявлений и в целом Россия увязывает участие МКС с отменой санкций к предприятиям космической отрасли. Кроме того, запуск нового модуля «Наука» остался в планах, так что вопрос, похоже, подвис. Будем считать эту статью разбором потенциальной возможности России сделать свою орбитальную станцию. Что она для этого может и что нового она даст по сравнению с МКС и «Миром».
▍ Проблема курицы и яйца на космическом уровне
Пока не было планов по созданию новой орбитальной станции, не было и модулей под нее. А раз нет модулей, то и строить ее не из чего, их создание требует нескольких лет работы.
Чтобы разорвать заколдованный круг, для Российской орбитальной сервисной станции (РОСС) в качестве первого блока предполагалось использовать Научно-энергетический модуль (НЭМ), который ранее планировался для МКС.
Даже с использованием НЭМ в текущем состоянии потребуется еще пара лет для внесения изменений под параметры национальной станции. В частности, в него надо установить две каюты для экипажа, заменить стыковочный агрегат и модифицировать системы навигации и управления движением.
В модуле применены новые технологии, которые повысили его прочность и надежность. Например, швы сварки теперь более не являются слабыми местами и сравнимы по прочности с корпусом. Система охлаждения двойная: внутренняя с безопасным для космонавтов хладагентом, а внешняя — аммиачная.
▍ С дальним прицелом
Учитывая, что «Мир» был построен еще в СССР, а МКС — международный проект, РОСС — первая национальная станция. Но что принципиально нового она может дать, если по-прежнему останется на орбите Земли?
Планируется, что высота орбиты станции составит 300-350 км, а ее наклонение — 97° (у МКС и «Мир» было около 52°). Такая орбита позволит со станции наблюдать всю территорию России, включая арктическую область. Но в приполярных областях Земли радиация выше, чем в средних широтах, поэтому экспедиции на станцию будут короче, и значительную часть времени она будет летать в автоматическом режиме.
Полезную нагрузку легче всего выводить на орбиту с наклонением равным широте космодрома. Широта Байконура — 46°, Восточного — 51°, поэтому при полете на РОСС придется затрачивать существенные объемы топлива для коррекции наклонения орбиты. На этом будет теряться часть полезной нагрузки — доставлять грузы «Союзами» будет невыгодно, а выводить модули просто нечем: «Союзы» не потянут, «Протоны» больше не выпускаются. Поэтому для обслуживания национальной орбитальной станции планируется преимущественно использовать модифицированные ракеты «Ангара-А5М», запускаемые с космодрома Восточный.
Не удивляйтесь, если вы не слышали про эту ракету. Даже «Ангара-А5» совершает только испытательные полеты, а ее более мощная модификация «Ангара-А5М» только создается и под нее строится инфраструктура на Восточном.
Так что в любом случае планы по созданию российской станции это не этот и не следующий год. Собственно, ее создавать имеет смысл к 2025 году, если понадобится плавно перебираться с МКС.
▍ Предварительное расписание
Таким образом, если в ближайшее время будет принято решение строить РОСС и сроки не «поедут вправо», то к 2025 году планируется отправить на орбиту первый модуля стации — НЭМ. К этому времени также должны быть созданы узловой и шлюзовой модули, чтобы пристыковывать к станции грузовые и пилотируемые корабли. В том же году планируется закончить базовый модуль: внешне он похож на НЭМ, но создается сразу для РОСС. В 2026 году планируется сделать первый пилотируемый запуск на РОСС
2025-2026 годы — это первая фаза работы станции: при минимальном наборе модулей и оборудования будут уточнены ее возможности и потребности. На этом этапе модули будут доставляться «Ангарой» с Восточного, а космонавты — на «Союзах» с Байконура.
Во второй фазе, в 2027-2030 годах, планируется увеличить количество модулей, повысить количество пилотируемых и автоматизированных полетов. После создания корабля «Орел» и пилотируемой версии «Ангары», они заменят «Союзы» при доставке космонавтов на станцию, причем запуски будут проводиться с Восточного. Некоторые старты могут производиться с Плесецка, где есть инфраструктура для запуска российской тяжелой ракеты.
При этом планы могут быть скорректированы. Возможно, Россия останется на МКС. При этом не исключено параллельное партнерство … с китайцами. На прошедшей в июне конференции по освоению космического пространства GLEX-2021 Россия и Китай представили проект Международная научная лунная станция. Для нее уже обозначены сроки создания. В пилотируемой космонавтике заявлено о рассматриваемой возможности (то есть тут все очень зыбко, но если интересно — распишу в следующей статье) отправлять российских космонавтов на недавно выведенную китайскую станцию «Тяньгун-3» с европейского космодрома Куру. Космос дает отличные возможности для различных альянсов!
▍ Компромиссы и прогресс
Возвращаясь к РОСС, отметим, что она потребует решений нового технологического уровня. Даже новая «Ангара» будет недостаточна для ее потребностей. Нужна будет «Ангара-А5М», которая за счет модернизированных двигателей получит грузоподъемность, при выводе с Восточного в 27 тонн (на 2,5 тонны больше, чем у базовой версии). Как мы уже упоминали, часть топлива придется потратить для перехода на орбиту РОСС с наклонением 97°. При выводе с Восточного, снижение грузоподъемности «Ангары» составит 4-4,5 тонны. О точных данных говорить пока рано, но получается, что модифицированная «Ангара-А5М» сможет доставлять на российскую орбитальную станцию РОСС грузы общей массой около 23 тонн.
НЭМ — крупный и сложный модуль, его производство потребовало от РКК «Энергия» освоения новых технологий. Вы скорее знаете эту компанию как создателя кораблей «Союз» и «Прогресс». А вот для МКС основные модули сделал ГКНПЦ им. Хруничева: «Заря», «Звезда» и готовящийся к запуску в этом году МЛМ «Наука». На мой взгляд конкуренция предприятиям будет на пользу.
Это несколько ограничивает возможности выводимых модулей, в частности, на НЭМ не получится сразу поставить гиродины, обеспечивающие ориентацию станции. Придется тратить топливо двигателей ориентации, а значит чаще его завозить.
Зато для НЭМ впервые за 20 лет была воссоздана технология создания многоразовых топливных баков. При этом были применены современные технологии для их облегчения и повышения прочности. А также космонавты отметили, что новый модуль просторнее существующих.
Но главное, ради чего была выбрана орбита новой станции — обзор всей территории России. Это повлечет неудобства, но даст и новый опыт.Например, более высокая радиация из-за прохождения станции через приполярные орбиты не только проблема, но и вызов. Опыт защиты людей и приборов от этой радиации станет хорошей подготовкой для полетов к Луне и в дальний космос.
Александр Блошенко, исполнительный директор по перспективным программам «Роскосмоса», представляя первый модуль РОСС, отметил, что межпланетные корабли будут похожи на современные орбитальные станции, так как космонавтам предстоит провести в них длительное время. Так что научившись на земной орбите, нам будет проще вернуть человека на Луну, а может и полететь к Марсу.