Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет все околосолнечное пространство.
К.Э.Циолковский
С ходу написав слегка подзабытый, но застрявший в памяти с детства эпиграф, отлитый в бронзе на могиле основателя космонавтики, я остановился, размышляя. Если эти слова памятны мне с детства, значит в те времена они часто повторялись. Даже если и в научно-популярной литературе, которой я тогда зачитывался, - как минимум, должна была быть такая литература. В том числе, в том мини- городе, где я рос. Следовательно, эйфория Циолковского, породившая это пророчество, настигла общество только через полвека. Но если сейчас эта, часто цитируемая ранее мысль, подзабылась, значит общество вступило в ту фазу, которая определяется известной шуткой «пессимист - это хорошо информированный оптимист». Мы сейчас, по мысли Циолковского, только «робко проникли за пределы атмосферы». Откуда взяться оптимизму и энтузпазму, если, затратив вкупе сотни миллиардов долларов, мы все еще робко карабкаемся на околоземную орбиту, как когда-то белый человек с опаской входил в амазонские джунгли. Ракета, даже многоступенчатая, вопреки надеждам Циолковского, не преподнесла нам Космос на «блюдечке». И, надо полагать, в том виде, как она развивается сейчас, никогда и не преподнесет. Поэтому можно только снова и снова поражаться гениальности тугоухого калужского самоучки, предсказавшего человечеству, когда еще и самолеты толком не летали, «завоевание всего околосолнечного пространства».
(2.6.1.)
«Американский миллионер Денис Тито, собирающийся в апреле (2001 года, - И.К.) в туристический полет на Международную космическую станцию, может всерьез рассорить Росавиакосмос и НАСА. Страсти уже накаляются нешуточные. НАСА категорически против посещения Тито МКС этой весной. По плану на борту станции предполагаются серьезные испытательные работы, и присутствие «постороннего», считают американцы, может им помешать. Росавиакосмос настаивает на своем: с Тито заключен контракт на 20 миллионов долларов, часть денег уже получена, и Россия не видит препятствий для выполнения своих обязательств. Тем более что Тито совсем не посторонний для космонавтики - до ухода в бизнес он много лет отработал в том же самом НАСА. «НАСА не согласовывает с Росавиакосмосом состав экипажей «шаттлов», почему же они диктуют, кто должен лететь на российском «Союзе»? - возмущается Тито. Сейчас Тито уже завершает предполетные тренировки в Звездном. Для него готово все необходимое снаряжение. Росавиакосмос уверен, что контракт с Денисом удастся выполнить до последней запятой. Американцы не менее тверды в намерении расстроить турполет Тито».2.46 Но несмотря на такие «нешуточные» страсти, он все-таки слетал...
Как смешны будут препирательства серьезных дядей из этих серьезных контор через какую-нибудь сотню лет. 25 декабря 2099 г., среди вороха рождественской красочной чепухи желающие получат распечатку Всемирной информационной системы связи (ВИСС), где найдут в разделе «Курьезы» следующее «официальное» сообщение: «ВИСС уполномочен заявить о чем писали наши предки 100 лет назад». Это будет как раз эта заметка, за которой сейчас ощущается непримиримый армреслинг двух аэрокосмических гигантов. Через сотню лет она не вызовет ничего, кроме ироничной усмешки. Даже у школьника: «Ха-ха, - хмыкнет будущий третьеклашка, нашедший достойный предлог, чтобы увильнуть от школы. - Я только что к бабушке в Австралию слетал. Вместе с портфелем. Чтобы поздравить с ее днем рождения. И успел обратно, прямо к обеду. Даже мама не узнала. А если бы у меня были двадцать миллионов, я бы себе подводного Ольсена купил. А так школьники к бабушкам ездят бесплатно - все равно после десяти «спейсы» пустыми летают».
«Ха-ха, - с превосходством отворачивается сегодня от экрана мой восьмилетний внук Алешка, возможно, будущий дед того будущего третьеклашки. - По вашингтогскому телеку гонят очередную белиберду из «Звёздных войн». - Это все неправда. Они говорят, им нужно заправиться топливом, а то они не долетят. Какой же это космический корабль, если его нужно топливом заправлять! Что он, как автомобиль на бензине едет? Космическому кораблю топливо не нужно!».
Это уже мое влияние; и он, и Катерина любят сидеть за моим письменным столом, обо всем распрашивать. Конечно, я рассказывал им о «самом чистом» космолете, для которого нужны только «солнце, воздух и вода». Летать в Космос на антигравитации - до этого мы еще не дошли. А может быть обмолвился ненароком? Или сами они уже придумали?.. Мы же вернемся к реальной космической технике, что не менее интересно.
2.6.1. Аэрокосмический модуль постоянного применения
Летающее крыло, как было отмечено выше, это наилучшая форма для тяжелого самолета вертикального взлета и посадки (СВВП) с вихревыми подъемно-тяговыми системами (ВПТС), которая по многим показателям оптимальна и для аэрокосмического модуля (АКМ) постоянного применения. Более того, именно АКМ с минимальными затратами легко модифицируется в экономически выгодный тяжелый СВВП для полетов в атмосфере. Уточняющий термин «постоянного применения» (при космических полетах) является далнейшим развитием современного понятия «многоразового использования» и относится к АКМ, который, благодаря особенностям конструкции, без ограничений и послеполетных ремонтов может осуществлять регулярные полеты в космос, в том числе, для выполнения пассажирских перевозок по расписанию. Объективная необходимость разработки такого космического устройства связана с тем, что несмотря на относительно успешные полеты многоступенчатых ракет, с каждым годом становится очевидным, что этот путь развития космонавтики неэффективен по следующим причинам:2.93
n на каждый килограмм выводимого на орбиту полезного груза расходуется до 100 килограммов стартового веса ракеты и около 20.000 долларов;
n после каждой посадки требуется несколько месяцев для приведения космического корабля многоразового использования в рабочее состояние;
n наземное обслуживание современной ракетной системы требует около 10.000 высоклассных специалистов.
Кроме того, ракеты, стартующие с вертикальным положением корпуса:
¨ создают большие уровни шума и перегрузок при взлете;
¨ имеют низкий уровень безопасности на всех этапах полета;
¨ имеют ограниченные внутренние объемы.
Все это не позволяет в перспективе ни увеличить число запусков космических объектов, ни повысить массу последних с соответствующим увеличением полезной нагрузки, ни планировать вывод на околоземную орбиту большого числа специалистов, а тем более обычных пассажиров или туристов. Поэтому в настоящее время конструкторы возвращаются к разработке одноступенчатых орбитальных ракетных самолетов с несущим корпусом, которые взлетают с земли при помощи ракетных двигателей, а при управляемом спуске в атмосфере планируют, используя подъемную силу крыла и/или несущего корпуса, и завершают посадку по-самолетному, то есть при помощи выпускаемых колесных шасси.
2.6.2. Космические корабли могоразового использования
(2.6.2.)
К ним относятся летательные аппараты, принципиально различающиеся между собой. На приводимом рисунке аппараты II и III - это всем известные спускаемые корабли «Спейс Шаттл» и «Буран» (не будем уточнять сколько раз тот и другой спускались из космоса). Они стартуют вертикально «на горбу» у мощной ракетной системы, а завершают полет по-самолетному с высокой посадочной скоростью. Летательный аппарат I - это ракетоплан, траектория полета которого описана выше. «Ввиду большого расхода топлива ракетным двигателем, фаза активного участка полета с работающим двигателем сравнительно непродолжительна (несколько минут), но достигаемые при этом скорости и высота могут быть весьма большими, вплоть до орбитальных. Вследствие этого участок планирования имеет большую протяженность, достигающую межконтинентальной. Для увеличения скорости и высоты в конце активного участка полета ракетоплан может иметь сбрасываемые элементы (топливные баки, разгонные ракетные блоки); вместо старта с земли возможен запуск ракетоплана с самолета-носителя.
Идея создания ракетоплана выдвигалась в 20-30-х годах в исследованиях К.Э.Циолковского и Ф.А.Цандера. В 1944 году Э.Зенгер (Германия) разработал проект дальнего гиперзвукового бомбардировщика-ракетоплана, летающего у границы атмосферы с суборбитальной скоростью. При этом предлагалось увеличить дальность полета, используя движения в атмосфере по волнообразной траектории, а не планирующий спуск.
В 50-х годах в США фирмой «Норт Америкэн» был создан экспериментальный ракетоплан Х-15 (I), запускавшийся с самолета-носителя В-52. В 1959-67 три экземпляра этого ракетоплана выполнили 199 пилотируемых полетов (! - И.К.). При этом были достигнуты (в различных полетах) скорость 7.297 км/ч (МҐ - 6,72) и высота 107.960 м.
В 1967-63 фирма «Боинг» и ВВС США проводили работы по проектированию орбитального ракетоплана Х-20, предназначенного для выхода на орбиту и широкого маневрирования с использованием аэродинамических сил при спуске в атмосфере. Ряд проектов опубликованных ракетопланов разрабатывался и в других странах».2.47
Сравнительные характеристики перспективных
авиационно-космических систем (ракетопланов)
Проект
МАКС,
СНГ
ARIAN V
Франция
H2-HOPE
Япония
SANGER
Герман.
Ан-225-
INTER.,
СНГ-Анг
NASP,
США
Х-30,
США
Стартовое
положение
Горизонтальное
Вертикальное
Вертикальное
Горизонтальное
Горизонтальное
Горизонтальное
Горизонтальное
Общая масса, т
620
620
260
366
800
~200
~130
Масса 1-й ступени, т
345
596
252
254
350
-
-
Масса орб. ступени, т
27
24,8
10
12
250
~200
~130
Полезная нагрузка, т
8,9
3
3
3
-
-
-
Экипаж, чел.
2
3
б/п
4
б/п
б/п
б/п
Время разраб., гг.
1996-98
1997-98
1996
2010
2003
2001
1997
Последнее, что мне известно о разработке гиперзвуковых ракетопланов - это сообщение ТВ-6 (октябрь-2001) о том, что (своими словами) австралийские инженеры создали революционную технологию - гиперзвуковой аппарат «Хай Шот» с прямоточным двигателем, зажигание топлива в котором производится за счет нагрева воздуха. Аппарат был запущен с помощью обычной метеорологической ракеты и с первой попытки показал прекрасные результаты, достигнув скорости в пять раз превышающей скорость звука.
(2.6.3.)
Невзрачная зеленоватая ракета с рудиментными крылышками под индексом «I» на предыдущем рисунке - это сверкающий красным лаком суперсамолет, втиснувший узкое тело в стадо своих знаменитых современников - уже почти допотопных аэропланов ранних послевоенных лет в вашингтонском Музее авиации и космонавтики. Можно сказать, что он опередил свое время, а можно, что родился не вовремя. По мне, так в самый раз! Американцы, утвердив в небесах сначала Б-29 «Стратофортресс» - «Летающую крепость», а затем еще более грозный атомный бомбовоз Б-52, смекнули, что последний может нести не только «nuclear weapon» - ядерное оружие, но и вытолкнуть в космические просторы самолет-ракету. Х-15 и Х-20 - не только суперсамолеты, но и супердорогие научные устройства, предназначенные для прокладки «человеческой» дороги в Космос. Потому что ракета - единственное пока космическое транспортное средство, - изначально ставит человека в нечеловеческие условия.
(2.6.4.)
«На наиболее трудном, с биологической точки зрения, этапе - при запуске спутника и переходе к движению по орбите - на животного (речь идет о первом живом существе, запущенном человеком в Космос - дворняге Лайке, - И.К.), одновременно с действием ускорения, оказывали влияние вибрации и шум работающего двигателя ракеты. Расшифровка полученных по радио данных показала, что сразу после старта частота сердечных сокращений возросла по сравнению с исходной примерно в три раза. ... Анализ записей биотоков сердца ... не обнаружил каких-либо болезненных признаков. «Можно сказать, - закончил академик Топчиев, - что не только момент запуска и выход спутника на орбиту, но и условия орбитального полета животное перенесло удовлетворительно».2.48 Ну, если животное...
2.6.3. Ракета - тормоз на пути человечества в Космос
На примере космической ракеты наглядно видно, как прекрасная идея, зародившаяся в одной-единственной гениальной голове, развивается, крепнет, завоевывает мир, прирастает количественно и, в конечном счете, доводится последователями до абсурда, уводя нас в никуда. Не то ли произошло с марксизмом? «Чем дальше уходит идея от своего создателя, - наставлял нас К.Маркс, - тем более она принимается на веру, извращается, становится догмой, и в конце концов изживает сама себя». Не виделся ли ему бесславный конец его собственного «-ксизма»? Потому и заклинал он: «Подвергай все сомнению».
«В истории создания летательных аппаратов в России 60-е и 70-е годы прошлого (XIX- го, - И.К.) столетия были весьма знаменательны. Они последовали за крестьянской реформой 1861 г., были годами сдвигов, явившихся результатом все убыстряющегося развития производительных сил страны, прогресса научной и технической мысли.
В период Крымской войны 1853-56 гг. было выдвинуто такое количество проектов, ... что военный министр Д.А.Милютин счел необходимым организовать в 1869 г. ... постоянную Комиссию по применению воздухоплавания в военном деле. ... В 1876 г. в Комиссии ... был утвержден проект аэроплана капитана А.Ф.Можайского. ... Как известно, .. (он) ... явился первым в мире аэропланом, который поднялся в воздух с человеком на борту.
(2.6.5.)
И в этот же знаменательный период у нас было положено начало совершенно новой науке в области летания. ... К.Э.Циолковский в 1878 г. приступил к исследованию способов проникновения человека за пределы атмосферы - в космическое пространство - и возможностей создания для этой цели космических кораблей. ... В 1903 г. К.Э.Циолковский опубликовал основную часть своего труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами». ...
Он научно обосновал первую силовую схему реактивного космического корабля и придал ему на своем чертеже форму шара. Реактивная тяга должна была получаться в результате выбрасывания из имеющейся на борту пушки сферических ядер. Циолковский тут же набросал другой вариант получения реактивной тяги силою действия струи газа, вытекающего из резервуара, в котором газ находится под давлением. ...
(2.6.6.)
В 1913 г. о реактивных приборах написал статью Эсно-Пельтри (Франция), в 1919 г. - Годдард (США). ... Вопросы реактивной техники и межпланетных сообщений теперь прочно стали в порядок дня во всем мире. Известность скромного калужского учителя чрезвычайно быстро росла. ... Публикуемые им в журналах и отдельными изданиями работы по реактивной технике и межпланетным сообщениям, а также личные связи с молодыми «реактивщиками», создавшими по всей стране при организации Общества друзей воздушного флота «Группы изучения реактивного движения», способствовали росту очень деятельной школы его последователей и продолжателей. В воздух начали подниматься изготовленные ими жидкостные ракеты. ... В 1929 году вышла книга К.Э.Циолковского «Космические ракетные поезда». В ней научно обосновывается метод запуска многоступенчатых ракет, который через несколько лет и начал осуществляться. ...
Ученики и последователи Циолковского продолжили начатое им дело ракетоплавания. ... Столетняя годовщина со дня рождения К.Э.Циолковского, исполнившаяся 17 сентября 1957 г., ознаменовалась ... событием мирового значения, возвестившим начало новой эры в научных достижениях человечества. ... 4 октября 1957 г. был успешно запущен первый в мире искусственный спутник Земли».2.48
(2.6.7.)
Разумеется, в эти годы (конец 50-х), «Коммунистическая партия и правительство оказали всемерную поддержку этому начинанию», однако не следует забывать, что, несмотря на суету с «Группами изучения реактивного движения» (ГИРД) в 30-е годы, первая жидкостная ракета была запущена Р.Годдартом в 1926 году, а полноразмерная жидкостная ракета - всемирно известная «Фау-2» - была создана гением Вернера фон Брауна в фашистской Германии. По идеологическим соображениям эти факты, если и не скрывался, то, по крайней мере в СССР, не афишировались, также как не раскрывалось прямое родство советской ракеты А-5, поднявшей первый «Спутник», с той же «Фау-2». Практически весь завод в Пеемюнде (Германия), выпускавший эти ракеты, вместе с несколькими сотнями специалистов-ракетчиков, был перевезен в 45-ом в СССР, где и стал основоположником советской ракетной промышленности.
(2.6.8.)
Не следует забывать и о том, что ракеты в СССР изначально были предназначены для доставки оружия массового уничтожения, а космические «объекты», по крайней мере на первых порах, были чем-то вроде ширпотреба, обязательного для «оборонки». И запуск первого «Спутника» - это не столько триумф советской науки и «новая эра в истории человечества», а, прежде всего, публичная демонстрация силы, мускулистый рабоче-крестьянский ядерный кулак, занесенный над всей Землей из Космоса.
(2.6.9.)
«Космодром Байконур в Казахстане, признанный самым большим в мире, ... расположен в на редкость пустынном месте, где невыносимый холод сменяется невыносимой жарой. Впрочем, совершенно по тем же причинам, по которым Байконур плох для человеческого обитания, он оказался хорош для того, чтобы служить полигоном - отсюда, к примеру, можно выпустить ракету на расстояние в 8.000 км, будучи уверенным в том, что она не приземлится в Китае, Турции или Японии.
В разгар холодной войны, в середине 50-х, сюда явилась делегация инженеров, ученых и генералов с намерением удивить мир, что им, в общем, и удалось. Всего 43 месяца спустя с космодрома был запущен первый советский «Спутник» («неоспоримое доказательство превосходства коммунизма»); отсюда же была вывезена на орбиту многострадальная, но прославленная Лайка, после чего состоялись все прочие знаменитые советские премьеры, вроде космического полета Гагарина или же выхода Леонова в безвоздушное пространство.
(2.6.10.)
Теперь запустили Байконур... Под мудрым казахским руководством он напоминает место высадки инопланетян, где пришельцы поначалу развили бурную деятельность, но затем по непонятным причинам спешно ретировались».2.49
Америка, в отличие от ликующей «прогрессивной общественности», с полуслова понимала космические намеки Советов. Особенно досадил ей - и это понятно почему - солнечный весенний день 12 апреля 1961 года. «Что можем противопоставить мы этому вызову русских - полету первого человека в Космос? - спросил президент Кеннеди у спешно собранных специалистов. - Только высадку человека на Луну, - был единодушный ответ». И судьба «человеческого» ракетоплана Х-15, интенсивно готовившегося к очередному - сотому! - полету, этим ответом была решена. «Боливар не вынесет двоих», - с сожалением сказал бравый ковбой из известного рассказа О’Генри, пристреливая своего друга в глухой пустыне. И хотя выдающиеся полеты Х-15 продолжались аж до 63-го года, погоды в ракетном мире они уже не делали. О них не было слышно тогда, мало кто знает о них и сейчас. Ракетоплан, в соответствии с планом своей траектории, быстро взлетел и затем долго планировал в неизвестность.
(2.6.11.)
Ответ экспертов, напротив, активизировал голый «ракетизм». «В секретном докладе блестящий инженер Вернер фон Браун, отец ракет «Фау-1» и «Фау-2», возглавлявший американские космические исследования после Второй мировой войны, сообщил, что существуют отличные шансы опередить конкурентов. ... Идея казалась безумной (ведь речь шла о ракете в 10 или в 15 раз более мощной, чем та, что вывела на орбиту «Восток» с Гагариным), но, поскольку американцы серьезно отставали, им необходим был технологический скачок.
В мае 1961 года в своей исторической речи президент Кеннеди заявил: «Мы должны высадить человека на Луне, а затем вернуть его целым и невредимым на Землю до конца десятилетия». ... 20 июля 1969 года, космический корабль «Аполло-11» совершил первое успешное прилунение, после чего Нил Армстронг и Эдвин Олдрин установили американский флаг в лунной пыли».2.49
«Перывй шаг человека по Луне - громадный шаг вперед всего человечества», - нечто подобное - из вороха других предполетных заготовок - произнес Нил Армстронг, окуная бахил в зыбкую почву доселе загадочного спутника Земли. В те времена захватывало дух от восхищения: Человек на Луне!... Спустя тридцать лет - это прекрасный повод порассуждать, соответствует ли сделанное сказанному.
Для Америки это было, прежде всего: русские проиграли!!! Американцы резко рванули вперед, невообразимо расширив радиус своего проникновению во Вселенную. Одиннадцать лунных, вполне успешных экспедиций, полеты к Марсу, Юпитеру, дальним окраинам Солнечной системы... Мощнейшая ракета выволакивала эти поражающие воображение программы с легкостью «Катерпиллера», волочащего легковушку по бездорожью. Но,... отрешаясь от этих выдающихся побед и рассматривая проблему «Человек и Космос» в более широком, стратегическом плане, нельзя не признать, что СССР, своими предыдущими, не менее выдающимися успехами, а главное, инициированием гонки ракетных технологий, фигурально говоря, сбил на взлете целеустремленно начатую Штатами программу развития ракетопланов. Проиграли-то, прежде всего, сами американцы!!! Название немецкой боевой ракеты «Фау-2», с которой одновременно стартовали и ракетная гонка, и реальная космическая одиссея человечества, происходит от немецкого же слова «фергельтунг» - возмездие. Это «самое секретное оружие рейха» было последним шансом фашистской Германии переломить победоносный для антигитлеровской коалиции ход Второй мировой войны. «Блестящий инженер» Вернер фон Браун не подкачал и на заморской земле: создав шедевр космической технологии - ракету-носитель «Сатурн 5», он полностью истощил американскую космическую программу 60-х - 70-х годов, сделал ее «unable» - неспособной к плодотворному развитию по-настоящему перспективных космических систем. Это видится возмездием Америке и за открытие второго фронта в Европе, и за Нюрнбергский процесс, за все беспрецендентное унижение Германии.
(2.6.12.)
«Ничего себя загнул, - скажите вы. - Американцы сами этого хотели». Хотеть-то хотели, да только без веского слова руководителя всей космической программы разве бы они посмели? Деньги сами в Космос не летают. А он американской администрации по секрету «сообщил, что существуют отличные шансы опередить конкурентов», читай, «этих проклятых русских». Да еще к тому же за бешенные американские деньги. Сам фюрер, если б мог, салютовал ему костлявой рукой из снарядного ящика под советским полигоном в Восточной Германии. Поставим вопрос прямо: Браун (в переводе «коричневый») - фашист или не фашист? Или, вопрос второй: мог бы не фашист быть в фашистской Германии руководителем программы «самого секретного оружия рейха»?
(2.6.13.)
Браун - фашист хотя бы потому, что целенаправленно создавал одно из самых изуверских оружий ХХ-го века - стратегическую баллистическую ракету. Это оружие никогда не применяется на поле боя и даже, как сейчас стратегически расширяют, ТВД - театре военных действий. Там оперируют другими ракетами - малой и средней дальности, часто с крыльями и высокоточным спутниковым наведением. Стратегические баллистические ракеты швыряют по площадям - в основном, большим городам, как в детстве мы, хулиганя, - с воплями «на кого бог пошлет!», - разбрасывали из-за забора над летней танцплощадкой всяческую дрянь. Это оружие против мирных людей, это оружие террора, предназначенное для запугивания противоборствующей страны, это фашистское оружие, и именно потому оно было объявлено «самым секретным оружием рейха».
(2.6.14.)
Это оружие не спасло гитлеровскую Германию от разгрома и унижения. Но как Вторая мировая война, отрешаясь от ее идеологической компоненты, стала продолжением Первой с ее Версальским договором, унизившим Германию теми же союзниками, так «холодная война» явилась продолжением Второй, на заднем плане противостояния «-измов» которой Вернер фон Браун в одиночку вел свою войну с обеими сверхдержавами сразу за поруганную германскую честь. По существу, он создал инструмент «холодной войны», которым вооружились все участники антигитлеровской коалиции. Он столкнул их лбами в «холодной войне», стравил как собак в запрещенных цивилизацией азартных псовых боях и на своем, конструкторско-технологическом поле, при помощи «Сатурна 5» одержал полную победу, лишив бывших главных союзников - СССР и США, - не финансов, нет, - космической перспективы!
(2.6.15.)
Провоцируя своим секретным докладом лунную программу США, Браун «одной ракетой» убил даже не двух, а трех зайцев. О первых двух я уже сказал. Он «посадил в лужу» и Америку, и Советский Союз, на виду у всего мира делом доказав, что «Германия превыше всего» - в ответ на русский ракетный кулак над Землей фашистский «хайль» взметнулся аж до Луны!. Третий «заяц» - его амбиции. Он первый сделал настоящую баллистическую ракету, хорошо или плохо, но принявшую участие в войне, напугав беспечных лондонцев беспорядочными ночными бомбардировками. Он вывел в Космос всех американских астронавтов. Почему же не ему высадить их на Луне? Он имеет громадный опыт, но его жизненные силы на исходе. Нужно быть очень большим авантюристом, или очень верить в себя, чтобы заявить, что он может создать ракету на порядок и даже больше мощнее уже сделанных на пределе. И он сделал невозможное, выжав из своего таланта все возможное. Не оставил ни шагу вперед своим последователям. Потому-то, вот уже третий десяток лет буксует и российская и американская космические программы, перебиваясь совместной космической станцией и приевшимися «шаттлами».
«В декабре 1972 года на Луне побывал последний из двенадцати американцев: с тех пор ночное светило лишилось своей привлекательности и на него не ступала нога человека, - нет и программы туда вернуться.
(2.6.16.)
Сегодня многие говорят о том, что проект «Аполло» был, конечно, грандиозным достижением американских (? - И.К.) конструкторов, но его скромные результаты ... никак не оправдывают грандиозных затрат, - за 25 миллиардов долларов можно было бы придумать что-нибудь более впечатляющее».2.49
Другой «грандиозный проект со скромными результатами» касается взятия проб грунта на Марсе и намечается как международный. «Всего экспедиция обойдется почти в 2,5 млрд. ... Программа исследований: ... в 2003 году американская ракета доставит на Марс автоматическую станцию. ... Робот возьмет пробы грунта, которые затем будут переправлены на орбиту планеты в крошечном, диаметром 20 сантиметров контейнере. ... В 2005 году к Марсу стартует французский «Ариан». ... Специальная станция ... должна будет разыскать и забрать с орбиты контейнер с грунтом. В 2008 году эти пробы должны оказаться в лабораториях французких и американских ученых. ... Французы не скрывают, что подключение к марсианской программе имеет для них не только научное значение. Не меньшую роль играют стратегические интересы страны. Участие в самых современных наукоемких программах закрепляет положение Франции в качестве интеллектуального лидера человечества».2.113
Конечно, эта программа на порядок дешевле, чем «пилотируемый» «лунный полет», но так ли уж невтерпеж получить горстку марсианского песка за столь астрономическую цену? Утешает только, что скорее всего в ближайшее время этот сумасбродный проект не осуществится, а дадльше, Бог даст, появятся новые носители и иные тезнологии космических полетов. Во всяком случае по этой информации, датированной 98-ым, в 2003 ничего такого не запустили, межгосударственные отношения между участниками из-за войны в Ираке натянулись, да и экономика Америки трещит по швам. Ко всему еще, я полагаю, по моему письму, в январе-2000 президент Буш сделал большое обрезание всей космической программе,. Но об этом в 5 главе.
Последствия этих сомнительных достижений тянутся шлейфом за NASA и в наши дни. В декабре 99-го, оценивая юбилейный полет первого американского астронавта, теперь уважаемого сенатора Джона Гленна, повторившего в уже преклонном возрасте свой первый космический полет, проправительственная «The Washington Post», оценивая итоги космической программы США, задала резонный, но язвительный вопрос: «Если через тридцать лет мы имеем полет того же человека, на том же самом космическом аппарате и по той же самой програме, на что мы истратили десятки миллиардов долларов?».
«Так ли уж нужны американцам космические исследования и какой ценой?» На невеселые размышления о судьбе космической индустрии настроил полет в космос 77-летнего сенатора Джона Глена. Победные фанфары по поводу недельного зависания пожилого человека в космической невесомости не могли скрыть обескураживающего факта - спустя 36 лет после своего исторического полета Гленн со товарищи путешествовал практически по той же самой траектории. Объяснение растущего пессимизма в космической индустрии США укладывается в несколько слов: сегодня никто никуда не летит. Только вертится на орбите, как тридцать лет назад. ...
Прорыв за пределы земной орбиты тихо увял по весьма заземленной причине - финансовой. С тех пор как четверть века назад президент Никсон принял решение не продолжать дорогостоящие исследования космоса, все идеи полетов на Луну и на Марс упираются в требования создать прежде всего более дешевую космическую технологию. ...
С конца 80-х годов NASA не создало ни одной принципиально новой ракеты (подчеркнуто мерй, - И.К.). ... Сегодняшняя стратегия развития космической индустрии США предполагает и дальше держать космонавтов исключительно на околоземной орбите. … Но космические романтики в Америке не перевелись. ... В следующем году космический корабль Х-33 поднимется в небо из пустыне Моджвае в Калифорнии, и приземлится в Монтане, преодолев тысячу миль всего за 25 минут. ... ».2.94 Последние слова написаны в 98-ом, кончается 2002-ой, но ничего подобного пока не полетело...
Но давайте не будем мы, русские, злорадствовать и злословить по поводу беды, постигшей американскую астронавтику, которая доверила святая святых - свою космическую технику - вражескому конструктору. Возмездие «Фау-2» настигло и нас, положивших эту же фашистскую ракету в основание своей коммунистической ракетно-космической программы. Развалился, не выдержав тяжести непомерных военных расходов Советский Союз, захирела отечественная космонавтика... Мы запустили не только «Востоки», «Восходы», «Союзы», «Протоны», мы, как говорит «армянское радио», вообще все запустили...
2.6.4. Тем, кто четырнадцать лет назад...
«Тем, кто четырнадцать лет назад в морозной казахской степи запускал на орбиту базовый блок «Мира», и в страшном сне не могло привидеться, что на рубеже нового тысячелетия им придется передавать станцию в аренду иностранцам, лишь бы не топить ее в мрачных водах Тихого океана. Представляете себе в 1986-м сообщение ТАСС: «Базирующаяся на Бермудах компания «Мир Корп Лтд» уже затратила от 20 до 30 миллионов долларов на сохранение станции на орбите. До конца года потребуется еще 40 миллионов. Президент компании Джеффри Мэнбер сообщил, что «Мир Корп» намерен привлечь спонсоров, предлагая станцию для рекламы, космического туризма или частных научных и фармацевтических исследований». Кошмар!
(2.6.17.)
А для нашей нынешней космонавтики, если отбросить наверченную вокруг политическую шелуху, такой выход - удача, счастье. И дело, на мой взгляд, совсем не в том, что звездная отрасль не может свести концы с концами. Главные беды космонавтики совсем не от тощего государственного бюджета. Трагедия в том, что спустя сорок лет после начала космической эры у нас нет четкого ответа, зачем все-таки нужен пилотируемый космос... (подчеркнуто мной, - И.К.). ...
В советские времена все было проще. Космос и нам, и американцам был нужен для того, чтобы было где поиграть ракетно-ядерными мускулами. И полет первого спутника, и гагаринский старт были величайшими политическими акциями, смысл которых - продемонстрировать супостату собственные силенки. Ракета «Восток» изначально создавалась под атомную бомбу. Ее тогдашний вес как раз соответствовал массе космического корабля, в который можно было усадить космонавта.
Именно логика «холодной войны» на долгие годы определила развитие космонавтики. В 60-е, 70-е, 80-е мы «бодались» с американцами, словно два бычка-подтелка. Мы - орбитальную станцию, они - орбитальную станцию. Они - корабль многоразового использования, мы - такую же махину. Отрасль разрасталась до гигантских размеров. Молох перемалывал миллиарды рублей и долларов, выбрасывая их вместе с ракетным шлейфом в безвоздушное пространство. Прагматичный вопрос: «А какова конкретная польза человечеству от всего этого?» был погребен под нагромождением политических резонов.
Читаю сейчас дневники помощника Главкома ВВС по космосу генерала Николая Петровича Каманина. Уже в середине шестидесятых он часто с болью пишет - нет у нас четкого плана развития космонавтики. На Луну? Не для того, чтобы изучить грунт, исследовать полезные ископаемые, которые могли бы на Земле пригодиться, а чтобы флаг воткнуть в серую почву. «Наши космонавты готовы лететь на Луну верхом на метле, даже если это будет поездка только в один конец», - замечает он. И спокойно добавляет: ради престижа страны это оправдано.
Предшественники «Мира» - «Алмазы», известные в истории как станции «Салют-2», «Салют-3» и «Салют-5», - по сути, были разведывательными базами. Мало того, на их борту могли разместить и ракеты класса космос - космос, и стрелковое оружие.
Мне рассказывали, что, проектируя орбитальную станцию, конструкторы гражданскую науку определяли на вес. Скажем, вес «Салюта» - девятнадцать тонн, а ракета может поднять двадцать, тогда сообщают Академии наук - можете готовить свое оборудование, но весом не больше тонны. ...
К окончанию «холодной войны» локомотив космического соперничества набрал такие обороты, что остановить его не удается вот уже лет десять. Хотя довольно быстро оказалось, что и нам, и американцам в новых условиях не удается сформулировать практический смысл космических «завоеваний». Наблюдения за Землей? Большинство из них проще и дешевле проводить автоматам: что может разглядеть космонавт со станции, которая несется со скоростью 8 километров в секунду? Научные исследования? Многие из них просто-напросто не окупаются. Считайте сами - десятидневный полет американского «челнока» стоит под 500 миллионов долларов. Ну какие эксперименты можно провести, чтобы их себестоимость была полмиллиарда?
Разрабатывая в конце 80-х орбитальную станцию Freedom - ту самую, с которой пошла Международная космическая станция (МКС), в США прямо признались: в первую очередь она нужна для поддержания престижа США в космосе, во вторую - для стимулирования интереса подрастающего поколения к космонавтике, к овладению научными знаниями. То есть политика. Сугубо научные цели оказались лишь на шестом месте в списке приоритетов.
(2.6.18.)
Отсюда же и нынешняя возня с «шаттлами». Построили корабли, каждый из которых рассчитан на сто полетов, а что им делать? И конгресс принял решение - «челноки» должны летать, финансировать их будут отдельной строкой. На обслуживании «шаттлов» занята колоссальная инфраструктура - сотни тысяч рабочих, инженеров, не увольнять же их. Запланированный на апрель полет «Атлантиса» по программе МКС, по сути своей, - жуткая расточительность. В корабль заложат грузы, но разгружать не будут - некуда, служебный модуль еще не будет пристыкован. Несколько тонн аппаратуры свозят вверх-вниз и разберут только во втором полете в конце лета! ...
Создающаяся сейчас МКС, костяк которой составят российские модули, спроектированные еще в 60-е годы, - это вообще два шага назад. Нужно признать - орбитальные станции - это тупик, если, конечно, мы не предполагаем в будущем превратить их в аттракцион для богатых авантюристов.
Ни у нас, ни у американцев сейчас нет четкого понимания, зачем дальше летать в космос. Если в ближайшие годы ответ на этот прагматичный вопрос не будет придуман (?! - И.К.), нам останется в лучшем случае маршировать на месте. Россия этим, по сути, уже занялась. У американцев есть деньги, и ковыряться в ближнем космосе они еще могут лет двадцать - тридцать, придумывая для себя очередные задачи. А мы? Ну еще от силы три-четыре года покрутится «Мир». Еще столько же, скорее всего, будут терпеть нас американцы на своей МКС. А дальше? ...».2.50
Станцию «Мир» мы уже благополучно утопили. Ее хладнокровно добили как раненную лошадь, упрямо бредущую за обозом. Хотя долго базарили, куда она упадет; возмущались Япония и Новая Зеландия, над которыми станция должна была пролететь в последний раз; журналисты, помешавшиеся на сексе, «раздевали» ее в плотных слоях атмосферы, дотошно подсчитывая куски, которые не сгорят; «спускающая команда», балансируя на одной ноге, почти три месяца откладывала спуск... А потом - тс-с-с, - тихо-мирно, в пятницу утром, за час с небольшим, опустили долгожительницу в четырехкилометровую могилу на дно океана...
«Российская орбитальная станция «Мир» прекратила свое существование. В 8 ч. 59 мин. 24 сек. мск ее несгоревшие останки упали в заданный южный район Тихого океана. Рассеивание несгоревших элементов по продольной оси составило плюс-минус 1500 км. В ЦУПе сообщили, что программа затопления, запланированная специалистами была выполнена практически без отклонений. ... В 8 ч.07 мин.36 сек. был дан последний импульс на затопление «Мира». В этот момент станция находилась над Северной Африкой. В 8.27 ее двигатели были выключены над станцией Джусалы (Казахстан). С этого времени процесс затопления проходил в неуправляемом режиме. «Мир» исчез из поля видимости станций слежения. В 8.44 мск станция вошла в плотные слои атмосферы на высоте 100 км. В 8.52 началось ее разрушение на высоте 80 км».2.51
Я вообще-то достаточно равнодушен ко всем этим «космическим домам» с жилыми помещениями размером с туалет. Но станция «Мир» - это уже не техника, это история, это престиж страны и урок будущим поколениям. Какую толстую кожу нужно нарастить, чтобы не чувствовать этого? Нет 20-ти миллионов, чтобы поддерживать ее на орбите из-за малой высоты? Но грузовику, который «Прогресс» (?) без разницы - дать импульс на спуск или на подъем. Что стоило затащить старушку на высотную орбиту и оставить ее там на вечные времена? Прокантовавшись в Космосе 15 лет, обслужив добрую сотню космо- и астронавтов, выдержав три ресурса, она уже не только музейный экспонат, а научный полигон по выявлению долговечности земных материалов в космосе. А разве не чудо, что за пятнадцать лет, налетав десятки миллионов километров, она не получила ни одной микрометеоритной пробоины и девственно сохранила свою герметичность. Разве не важно знать, сколь гарантированно долго могут быть жизнеспособны будущие «орбиталки»? А там, когда появятся более мощные «шаттлы», нетрудно было бы аккуратно доставить ее прямиком в вашингтонский Музей авиации и космонавтики, где подобрались все самые-самые-самые мировые экспонаты...
Безжалостное изживание памяти и прошлого - это тоже ХХ-ый век. 17-ый год обрубил для нас, русских, все корни прошлого, даже самых родных бабушек и дедушек; смурное последнее десятилетие отошедшего века смывает память о солнечной эйфории казарменного социализма, в котором нас заставляли, и в котором мы сами хотели жить. Впрочем, бесславная кончина станции «Мир» - случай особый. Не есть ли эта поспешность безумным прозрением, что целых полвека шли не туда и не так? Америка тоже вдруг вздрогнула...
«Джордж Буш направил в американский конгресс проект бюджета NASA. В нем он высказал резкое недовольство перерасходом средств ($4 млрд.) при строительстве МКС и потребовал завершить его на 3 года раньше, то есть к 1 января 2003 года. Кроме того, президент США предложил NASA при сооружении и эксплуатации МКС уложиться в $25 млрд. до 2014 года. NASA же планировало освоить в три раза больше - $75 млрд. ... Руководство NASA уже приступило к секвестру бюджета».2.5.2
Вы можете это понять? Самому перспективному, еще только строящемуся космическому международному объекту на лету обрубают крылья. Не на какие-то проценты, а ровно в три раза! Тоже безумное прозрение? Но я уже сказал «вдруг». За последние год-два было так много «вдруг», инициатором которых был я. Подождем до «Послесловия», - я сам еще много не знаю, - и я покажу, что это не пустые слова.
Ну, а пока вернемся к программе советских ракетопланов. Она - наглядный урок новым «непогрешимым» российским политикам, которые продолжают «делать все глупости мира с самым серьезным лицом». Тогда, ради глупых ракетных амбиций, они ее уничтожили, потеряли. И даже сейчас мало кто знает, что она была. Но она была.
2.6.5. Программа развития ракетопланов в СССР
(2.6.19.)
Возвращаясь к наследию К.Э.Циолковского, вспомним работу «Реактивный аэроплан», изданную как завещание в конце его жизни. Эра реактивной авиации еще не началась, но в конце 30-х ее смутный «призрак уже бродил по Европе», материализовавшись в первые немецкие реактивные истребители Хейнкель «Не-178» (август 1939) и Мессершмидт «Ме-262» (1944) с турбореактивными двигателями ЮМО 001 и ЮМО 003, и чуть позже - в английский двухдвигательный пикирующий истребитель Глостер «Метеор» (1944).2.100 Именно из книги основателя космонавтики взяты часто цитируемые слова: «За эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных, или аэропланов стратосферы».2.53
Но «стратосферный аэроплан» - это и есть ракетоплан. Потому что только он может летать в стратосфере со скоростью в несколько тысяч километров в час и на высотах, измеряемых сотнями километров. А далее он подробно описывает, как должен происходить переход от атмосферных самолетов к космическим кораблям. Эти строчки редко цитируют, я привожу их по памяти. Он говорит, что скорость и высота полета аэропланов будет все время увеличиваться, пока не достигнет того предела (очевидно скорости звука), когда поршневые моторы и воздушные винты будут заменены ракетными двигателями. Самолеты будут летать все выше и выше, их скорость будет непрерывно увеличиваться, пока они не достигнут границы стратосферы и орбитальной скорости, превратившись в космический аппарат. Мне думается, что за этой простенькой картиной, которая в детстве отвращала меня от него своей банальностью, стоит революционный поворот в сознании основоположника космонавтики, его отход от примитивной ракеты, пожирающей не только «пространство и время», но, прежде всего, свою массу, то есть саму себя. И именно потому так редко цитируются эти мысли, что они расходятся с установками закоренелых «ракетчиков», тотально захвативших космическую тему: летать, опираясь исключительно на реакцию отбрасываемых раскаленных газов.
(2.6.20.)
В разделе 2.6.2 уже приводились характеристики двух советских (российских) ракетопланов. Необходимо сказать о них несколько слов. В тушинском КБ Г.Е.Лозино-Лозинского уже долгие годы чуть теплится жизнь в орбитальной системе МАКС, в качестве первой ступени которой предпполагался сверхтяжелый самолет Ан-225 «Мрiя» (о нем - единственном - я уже упоминал выше). После отделения от него гиперзвуковой орбитальный самолет, вместе с внешним топливным баком, в несколько раз превышающим его, должен был продолжить самостоятельный полет с последующим возвращением на землю. По существу так, тоже в три этапа, разгоняются и современные космические системы «Спейс Шаттл» и «Энергия-Буран», только при вертикальном положении корпуса.
В начале 90-х годов, когда только началась «перестройка», мы носились с проектом портативной складной коляски, которую в шутку называли «для космических инвалидов». Вообще-то это уникальное изделие предназначалось в основном для пожилых, которые по данным Всемирной организации здравоохранения в ХХI веке будут составлять одну треть от распложившегося челоавечества. Коляска та, естественно, строилась по авиационным технологиям и из авиационных материалов. С чем бы серьезным, к сановным руководствам КБ не достучаться, а тут милая побрякушка, делается как «большая», да еще и замешана на ставшими вдруг модными идеях милосердия и конверсии военной промышленности в мирных целях. В общем, я познакомился через нее с количеством главных и заместителей большим, чем знал до того. Так мы нежданно-негаданно попали в святая святых - кабинет «Лозины», по сталинской традиции очень большой, где на столах стояли модели выпускаемой или разрабатываемой продукции. Среди них выделялся этот самый МАКС.
На рисунке он выглядит вполне прилично, потому что ракурс дан со стороны самолета. Так раньше показывали связку «Союз»-«Аполлон» - со стороны «Союза»: трехкратное превышение размеров американского «изделия» при этом вполне уравнивалось с советским. В настольной же модели, которую можно обозревать со всех сторон, система МАКС - это крохотный красный самолетик из-под которого далеко вперед торчит нечто длинное, толстое, овальное, серебристо-серое... Вместе с «перестройкой» пришла и вольность в словесах: я тут же окрестил нарождающееся чудо российской космонавтики «Мечтой онаниста». Присутствующие в священном для них месте работники КБ сдержанно поулыбались. Хотя, каюсь, я был не оригинален: хорошо известно, что в народе «Мечтой онаниста» называют 50-метровый титановый обелиск с малюсенькой ракеткой на конце, вздыбленный в 60-е годы возле метро ВДНХ.
«Красный самолетик» - это и есть почти незнакомая широкой пубдике космическая транспортная система «Спираль» со спускаемыми гиперзвуковыми самолетами серии «Бор». Еще ранее в качестве спускаемого аппарата использовался отслуживший своё фронтовой истребитель «Миг-15», обшитый снизу листами жаропрочной стали. Испытания «Боров» и отработка их устойчивой формы продвигалась успешно и, если бы так продолжалось и далее, вполне возможно, что наша страна снова вышла бы в лидеры мировой космонавтики, представив миру свой собственный, оригинальный гиперзвуковой орбитальный самолет (ракетоплан) многоразового использования. Но... «Боливар» и здесь «не смог вынести двоих»: опьяненное успехами ракетных технологий, чувствуя, что мы отстаем безбожно, и без того не жаловавшее все эти заумные «Боры» советское руководство приказало работы по гиперзвуку свернуть, а практически законченный «Бор-5» переделать в банальный «Буран». С тех пор он - сам единственный - совершив единственный беспилотный спуск из космоса, надолго застрял в кирпичном ангаре в Тушино, используемый как склад для одноразовых шприцев, пока не был выволочен в Парк культуры и отдыха на помойку, или, что для него одно и то же, превращен в парковую забегаловку общепита.
2.6.6. Ракетопланы выходят на старт
(2.6.21.)
Таблица показывает новую генерацию космических аппаратов - одноступенчатые корабли многоразового использования (КМИ) в сравнении с многоступенчатой космической системой «Спейс Шаттл» и аэрокосмическим модулем «Взлет» постоянного применения. С небольшими отклонениями от классического определения, это и есть современные ракетопланы - меньший из двух первых, - это натурная модель, игрушка, которой, не очень веря в ее возможности, забавлялись матерые ракетчики. Тот, что побольше - надежда и объявленная будущая гордость Америки - орбитальный самолет X-33 «Венчур Стар», разрабатываемый для достижения следующих целей:2.96
· снижения стоимости запуска до 1.000 долларов за фунт полезного груза;
· повышения безопасности по сравнению с применяемым космическим кораблем «Спейс Шаттл»;
· уменьшения затрат времени и средств на послеполетное обслуживание.
(2.6.22.)
Таблица показывает, что отношение полезной нагрузки к взлетному весу у «Венчур Стар» более чем в два раза превышает аналогичную величину у «Спейс Шаттл» при незначительном превышении относительной массы топлива. Это якобы позволяет решить поставленные задачи. Однако полностью выполнить их, даже теоретически, американским конструкторам из корпорации «Локхид-Мартин» в этом проекте, победно представленном общественности в 1997 году вице-президентом Гором, не удалось: в конструкцию с самого начала заложены непримиримые противоречия. Например, во время управляемого спуска в атмосфере огнестойкое покрытие «Венчур Стар» сгорает, поэтому как и у «шаттлов» требуется длительное время для его восстановления. Большие трудности связаны с защитой криогенного топлива (жидких водорода и кислорода) во время длительного космического полета и спуска в атмосфере от солнечного и аэродинамического нагрева конструкции. Наземные испытания подтвердили этот просчет.
«Летные испытания прототипа принципиально нового космического корабля многоразового использования, который должен заменить нынешние «шаттлы», отложены больше чем на полгода. ... «Венчур стар» должен был впервые подняться в воздух этой зимой или весной. Однако во время заводских испытаний ... произошла серьезная авария: при высоких температурах отслоился участок внутреннего покрытия одного из двух водородных топливных баков. По словам представителя завода, это отложит первый запуск «Х-33» по меньшей мере на семь месяцев. ... Строительство двух ракетопланов оценивается в пять миллиардов долларов. США рассматривают «Венчур Стар» как критически важный элемент своей космической программы. Планируется, в частности, что его запуск в эксплуатационном режиме произойдет в 2004 году, а с 2012 года он полностью заменит действующие сегодня «шаттлы».2.54
Заметка датируется февралем 1999 года, эти строчки писались сначала в декабре-2001, сейчас ноябрь-2002-го. Сообщений о продолжении испытаний я больше не встречал. И могу сказать уверенно: с этой бедой они провозятся еще много лет. Проблема тождественна возникшей при разработке и испытаниях магнитогидродинамического генератора (МГД). Там тоже была попытка осуществить через тонкую стенку контакт криогенной и предельно высокой для земных условий температуры. Эта тонкая стенка как раз и явилась той стеной, в которую уперлась вся программа. В итоге она была закрыта. На космическом объекте есть возможность установить тепловую защиту. Мы видим, что при первых же испытаниях отказала и она. Я не желаю этому кораблю «семи футов под килем», потому что при буквальном исполнении этого традиционного морского напутствия «Венчур Стар», подобно «Бурану», так и останется в испытательном цехе на этой высоте.
(2.6.23.)
Я почти закончил вторую главу и перебирал газетные материалы в поисках чего-нибудь «интересненького». И не промахнулся... Выпавший из них малюсенький листок я привожу факсимильно. Забытая мной информация 2.55 говорит о том, что США уже давно отказались от Х-33 или, по крайней мере, параллельно с ним ведут вторую программу. Х-34 - это нечто вроде ракеты, у которой, если присмотреться, есть и крылья и хвост. А теперь вернитесь к картинке первых ракетопланов. Узнаете? Суперновейший Х-34 - не что иное как почивший в бозе, полувековой давности Х-15. «Все возвращается на круги своя». Кроме тех десятков миллиардов долларов, которые ученые и администраторы с самыми благими намерениями вбухали за эти десятилетия в космическую программу Америки. И потому так скупа информация о «новой победе американской астронавтики», так тщательно секретят они ее, чтобы мир не узнал, как далеко откатилась Америка в саморекламном самодовольном превосходстве. Когда-то и СССР столь же ревностно блюл свои научно-технические тайны, дабы никто не узнал, в какой мы сидели луже...
Но я вернулся к этому вопросу совсем не для того, чтобы позлорадствовать, что и «у них» что-то не так. Есть некоторые соображения более тонкого порядка, которые я, прямо скажу, не хотел озвучивать для всех. Потому что меньше всего мне хотелось бы назначать себя пророком на основе совпадений собственных, высказанных где-то мыслей с тем, что потом «вдруг» выскакивает на виду. Примеров такого рода в этой книге будет достаточно. И не вынырни эта крохотная заметка, я бы и здесь промолчал. Так вот.
В 97-ом, когда Алберт Гор, представляя «Венчур Стар», обещал, как всегда, «золотые горы», а в 15-секундной телевизионной заставке Х-33 вставал на дыбы, пропарывал тупым носом синь экрана и исчезал в бесконечности, я оторопело разглядывал его вдруг появившуюся, непохожую на все прежние ракетные, форму, сравнивая со своей, оставленной в Москве, и так и не доведенной до конца заявкой во ВНИИГПЭ.
Коль скоро эта аббревиатура всплыла вновь, необходимо пояснить, что ВНИИГПЭ - это Всесоюзный научно-исследовательский институт государственной патентной экспертизы, - главный арбитр открывателей и изобретателей всея Руси. Обычно общение с ним идет по переписке, но иногда творец вызывается экспертом «на ковер». И тогда он (эксперт) оказывается невероятно доступным. Говорю это по личному опыту. Я мало увлекался патентованием своих работ, считая это скучным и нудным делом, но после регистрации НТЦ «Взлет» на первых порах патентование стало моей обязанностью. О встрече с одним из «неподкупных» судей ВНИИГПЭ я уже рассказывал в разделе об автолете «Кенгуру».
Перестройка вызвала к жизни не только наш независимый научный Центр, но и ухудшение жизни в стране. А патентный эксперт - это служивый из категории малооплачиваемых. В его руках потенциальные миллионы, интересующие «третьих лиц». Пока они просто бумага, не доползшая до гербовой печати, купить у него эти «миллионы» можно задаром. Как написала в здешней газетке одна русская иммигрантка, «я очень люблю свою Родину, но мне просто хотелось кушать». «Не тащи ты все в эту помойку, - предупреждали многоопытные. - Там за двадцатку «зеленых» все может уплыть не туда»...
Посмотрите конструкторские схемы «Венчур Стар» и АКМ «Взлет», там, где сравниваются «три с половиной» системы. У «Взлета» угол заострения носа точно 600. Это принципиально и ниже я скажу почему. У «Венчур Стар» этот же угол почти такой же, но чуть-чуть меньше, что-то около 590. Но плохой истребитель, как я уже говорил, лишь чуть-чуть хуже хорошего. Может быть у американских конструкторов и были веские причины так заострить «Венчур Стар», но мне кажется, что главное для них было - сохранить форму, а остальное - как получится. Так вот я и думаю: не со «Взлета» ли пролилась на новое «американское чудо» «зеленая» двадцатидолларовая благодать? Новая форма космического корабля патентуется, дай бог, раз в столетие...
«16 марта 1926 года, во вторник, Соединенные Штаты становятся ракетной страной, но не придают этому никакого значения, почти не замечают произошедшего в этот день события и не осознают всей его эпохальности. Проморгав этот день, Соединенные Штаты в итоге, через 30 лет, на старте космической эры отстанут от Советского Союза. ... Разозлившись, США потом превзойдут СССР в освоении космического пространства, но первые успехи не будут американскими никогда.
А в этот день в Осборне, штат Массачусетс, 44-летний профессор физики Роберт Хатчингс Годдард запускает первую в мире ракету на жидком топливе - бензине и жидком кислороде (см. фото выше). ... Первый полет ... был не особо впечатляющим: высота полета 12 м, длина - 56 м.Но она была первой! В СССР первая ракета на жидком топливе полетит только через 7 лет».2.56
Америка конца ХХ-го века давно исправила досадную оплошность и в полной мере чувствуют себя хозяином на космическом полигоне. Да только вот беда, свежих идей нехвата... Даже если отбросить тысячелетней давности пороховые ракеты, со времен Циолковского и Годдарда, не говоря уж о Брауне и Королеве, космическая ракета принципиально не претерпела никаких изменений ни во внутренней сущности, ни во внешнем оформлении. Малявка-ракетка «44-летнего физика из Массачусетса» - это то же «веретенообразное тело с заостренной передней частью», что и сегодняшний «Атлас» или «Спейс шаттл». Поэтому заинтересованная сторона ревниво обшаривает все закоулки, где может возникнуть что-нибудь такое-этакое...
(2.6.24.)
Аэрокосмический модуль «Взлет» в первоначальной моей заявке тоже имел крылья и управляющие поверхности, которые сильно мешали «боковой» стыковке на орбите, пока я не разобрался с КМУ - крыльями малого удлинения, ВУС - «внутренним управлением и стабилизацией» и АКД - авиационно-космическим двигателем. А до того крылья приходилось делать поворотными, из-за чего модуль в плане походил на козу. Стыковка же модулей на орбите в единую дисковую конструкцию была главным условием, определявшим их форму в плане с углом носового заострения точно 600. В американских же «перспективных кораблях многоразового использования», повторяющих треугольную форму, этот угол - если точно - 58,5 0. Несложно взять транспортир и проверить прямо здесь, на ‘njv рисунке, взятом из «Нью-Йорк Таймс».
Я подал заявку во ВНИИГПЭ в 93-ем, выход «в свет» первого американского одноступенчатого «многоразовика» был запланирован в 97-ом (см. таблицу в разд. 2.6) - срок вполне достаточный, чтобы сделать модель. Только, видимо, ее проектирование велось людьми, поставившими «во главу угла» не практическую задачу стыковки модулей с их плотным боковым прилеганием (об этом даже не говорится), а заумные формулы гиперзвукового обтекания. Так что получилось «ни два, ни полтора». Или, говоря уж совсем по-русски, «слышали звон, да не знали, где он». А поскольку возникли еще и проблемы с криогенным водородом, не лучше ли вернуться к известной и отработанной конструкции, с которой мы были первыми... пятьдесят лет назад.
2.6.7. Аэрокосмический модуль (АКМ)
(2.6.25.)
Аэрокосмический модуль «Взлет» не имеет недостатков самолета-ракеты Х-33. И хотя он изначально задумывался как космический летательный аппарат посстоянного применения, для сравнения он помещен в одну таблицу с перспективными аппаратами многократного использования (см. выше). Это означает, что как и «Венчур Стар» конфигурация и конструкция АКМ сохраняются неизменными в течение всего полетного цикла, но эксплуатируются без послеполетных ремонтов. Благодаря новым подходам к принципу действия силовой установки и технологиям атмосферного и космического полетов, АКМ, как показано там же, при равной полезной нагрузке и более чем в два раза меньшем взлетном весе, чем у «Венчур Стар», обладает следующими преимуществами:
¨ выполняет вертикальный взлет и посадку «по-самолетному», то есть при горизонтальном или близком к нему положении корпуса;
¨ осуществляет длительное висение в воздухе и эффективное маневрирование при нулевой скорости и высоте;
¨ производит крейсерский полет на дозвуковой скорости в плотных слоях атмосферы, в том числе, для подлета к исходной точке старта при любом удалении от нее;
¨ выполняет разгон до гиперзвуковой скорости и полет с этой скоростью с использованием атмосферного воздуха;
¨ осуществляет взлет, набор высоты, разгон до орбитальной скорости и спуск с орбиты с ускорениями в пределах норм для пассажирских самолетов;
¨ экологически чист, то есть не создает загрязнений атмосферы углекислым газом, окислами серы и азота, иными загрязнениями, характерными для традиционных реактивных или ракетных двигателей;
¨ осуществляет свободное маневрирование на орбите при неизменном положении корпуса, в том числе, при создании тормозного импульса тяги;
¨ при нахождении в космосе производит накопление энергии, достаточной для продолжения полета, благодаря чему, при наличии дополнительной массы рабочего тела, может обеспечить разгон до второй (11,8 км/c) и третьей (16,4 км/с)космической скорости;
¨ обладает возможностью стыковки с другими аналогичными модулями в единую полую конструкцию с большим внутренним объемом;
¨ не имеет крыльев, аэродинамических рулей или управляющих двигателей;
¨ обладая управляемым спуском с орбиты, обеспечивает накопление большей части энергии, выделяющейся при торможении в атмосфере;
¨ сохраняет в течение большого числа циклов «взлет - космический полет - посадка» готовность конструкции к взлету непосредственно после приземления;
¨ имеет экономичность космического полета, соизмеримую с показателями коммерческих самолетов;
¨ обеспечивает высокий уровень безопасности на всех участках полета;
¨ может быть модифицирован в летательный аппарат вертикального взлета с дальностью и временем полета, ограниченными только ресурсом силовой установки или основной конструкции.
Если говорить о количественных показателях, то для более наглядного сравнения АКМ «Взлет» с современным кораблем многоразового использования, его основные размеры специально выбраны одинаковыми с КМИ «Спейс Шаттл» (рис. см. в разд. 2.6.9).
Сравнительные параметры АКМ «Взлет» и орбитального корабля «Спейс Шаттл» (округленно)
Параметры
«Спейс Шаттл»
АКМ «Взлет»
Длина корпуса, м
35,0
35,0
Размах крыла, м
24,0
27,0
Масса полезного груза, т
23,0
23,0
Обладая указанными возможностями, АКМ, помимо типовых транспортных операций в космосе, выполняемых, например, космическим челноком «Спейс Шаттл», может осуществлять регулярные космические перевозки больших групп пассажиров без тренировки их по специальным космическим программам, например, ученых, технических специалистов или космических туристов. Состыковав в космосе несколько модулей боковыми сторонами подобно сегментным кускам торта, можно получить космическую станцию в форме диска с большим внутренним объемом и повышенным комфортом для долговременного космического проживания людей, а также развертывания космических производств с большим энергопотреблением.
Не нужно думать, что космические путешествия это, если и не фантазия, то очень далекая перспектива, а упоминаемый в начале Дэниел Тито - всего лишь сумасбродный толстосум, не знающий, куда девать деньги. «Предстоящее столетие станет веком космических путешествий. Первые шаги на этом пути будут предприняты в 2004-2005 годах, - сообщил в Стамбуле на сессии Всемирной туристской организации (ВТО) руководитель центра экономических исследований Энцо Пачи. По его словам, в рамках проекта, разработанным американским космическим агентством НАСА, космические туры будут осуществляться группами из 20-30 человек и длиться до 4-х дней. К концу 20-го столетия, - сказал Пачи, - на нашей планете не останется мест, которые бы не были покорены человеком. На смену земному туризму придет туризм космический».2.57
Поэтому уже сейчас делаются практические шаги для развития космического туризма. «РКК «Энергия» ведет переговоры с порядка десятью претендентами на коммерческий полет на корабле серии «Союз ТМ». ... Десятки британских мультимиллионеров хотят приобрести у России путевки в космос. Их заявки поступили в лондонскую компанию Red Letter Days. Аналогичная ситуация складывается в американской компании Space Adventures (именно она помогла Тито заключить сделку с Россией). ... ».2.58 «Как считают эксперты, полет Тито открыл новую эру в туристическом бизнесе. Уже сейчас десятки компаний принимают заявки от желающих прокатиться за плотные слои атмосферы. Тот, кто застолбит эту нишу сейчас, в будущем может стать лидером индустрии космического туризма».2.61
Кстати, «первым туристом на орбите был не Тито, а сенатор Джейк Гарн, который, возглавляя комитет, ответственный за бюджет NASA, полетел на борту «шаттла» в 1985 году. Несколько конгрессменов летали в космос и позже. Правда, Тито оплачивал свой полет самостоятельно, (а конгрессмены летали, используя, так сказать, свое служебное положение. А-я-яй! - И.К.)».2. 97
(2.6.26.)
Я не знаю, на какие космические корабли, а тем более станции ориентировались представители туристического бизнеса, делая столь смелые прогнозы в отношении таких привередливых существ, как западные туристы, которые хоть в джунглях, требуют привычного уровня комфорта, но то, что при помощи АКМ эта задача решается, могу сказать точно. Как видно на рисунке, шесть состыкованных борт-о-борт модулей АКМ образуют космическую станцию в виде диска с большим объемом и толщиной. Именно для этого модулям придана треугольная форма с углом носового заострения точно 600.
Современные станции, грубо говоря, «колбасного» типа, в том числе, благоусопший «Мир» и нарождающаяся МКС, образуются фактически из трубчатых элементов поднявших их в космос ракет, что создает проблемы не только с внутренним объемом, но и с боковой стыковкой к станции вновь прибывающих космических кораблей, поскольку длинная трубчатая конструкция работает как хлыст, но, не имея его гибкости, непременно может где-нибудь сломаться. Насколько я знаю, из-за этой головной боли собиралось не одно совещание. Тем не менее, многотонный причальный модуль «Пирс» уже доставлен на МКС и дальше остается только уповать на Бога, чтобы не произошло грубой стыковки. Кстати, если вернуться к картинке станции «Мир», видно, что ее внутренний объем не так уж и мал. Сравнение размеров показанных вместе «трубчатой» и «дисковой» станций, позволяет представить, насколько возрастет жизненный объем последней.
Но не только внутренними объемами или внешней формой отличаются космические системы посточнного применения (АКМ «Взлет») от нынешних систем многоразового использования типа «Спейс Шаттл». Их принципиальное различие выявляется особенно ярко при рассмотрении циклов взлета и посадки. Орбитальный корабль «Спейс Шаттл» взлетает (1) в связке с основной ракетой на жидком топливе и двумя твердотопливными бустерами по бокам как обычная многоступенчатая ракета при вертикальном положении корпуса. В процессе дальнейшего такого же вертикального взлета (2) происходит отделение бустеров, а при выходе на круговую орбиту (3) орбитальный корабль отстыковывается от основной ракеты и совершает самостоятельный орбитальный полет. Для схода с орбиты он должен совершить двойной маневр: сначала развернуться на 1800 (хвостом вперед) (4), чтобы произвести своим ракетным двигателем тормозной импульс, а затем сразу же вернуться в исходное положение (носом вперед) (5), чтобы правильно войти в плотные слои атмосферы (6). В этом положении совершается практически неуправляемый спуск на гиперзвуковой скорости, сопровождаемый интенсивным обгоранием защитного покрытия. При подходе к земле скорость гасится до дозвуковой и «Спейс Шаттл», маневрируя аэродинамическими рулями и используя свой ракетный двигатель, «дотягивает» до места посадки, совершая ее на взлетно-посадочную полосу большой длины при скорости порядка 350 км/ч. После посадки орбитальный корабль подлежит многомесячному ремонту для замены термозащитного покрытия.
(2.6.27.)
Прежде, чем рассматривать полетный цикл аэрокосмического модуля, необходимо уяснить, чем же более привлекателен «горизонтальный» космический взлет? Можно пойти от обратного, сказать, чем плох верикальный старт. А плох он, прежде всего тем, что длинная тонкая ракета в момент отрыва от земли имеет слишком малую поступательную скорость, чтобы обеспечить стабилизацию аэродинамическими рулями. Разнос же двигателей у основания слишком мал, чтобы малыми силами создать управляющий момент для удержания ракеты от «заваливания» на старте. Приходится оперировать большими силами, что неэффективно и просто опасно - случаев падения космических колоссов на старте хоть отбавляй. Поэтому и приставляют к ракете «костыли» в виде сложнейшего стартового комплекса. Ситуацию усугубляет то, что ракета, такая монументальная с виду, в действительности - тончайшая по отношению к своим размерам оболочка, под завязку залитая жидкими топливными компонентами, которые «возмущаются» при взбальывании.
(2.6.28.)
По этой причине русская красавица с коромыслом на плече не сделает и трех шагов от обледеневшей проруби, чтобы не расплескать речную водицу. Мало уже кто знает: чтобы этого не случилось, в ведро кладут деревянные кресты. Представляете, какие волны «гуляют» в баках космической ракеты когда ее пытаются удержать на вертикальном курсе, раскачивая тяговыми двигателями «туда-сюда»? Какие-то демпферы (успокоители) боковых колебаний жидкости в баках ракеты тоже делают, да разве успокоишь «бултыхание» двух тысяч тонн «воды» в «ведре» диаметром под десять метров? Как и хлыстообразное причаливание на орбите, это всегда конструкторская головная боль. Далее: после «отработки» всех ступеней, от минаретообразной ракеты остается «с гулькин нос». Но в этот «нос» на старте еще нужно влезть. Тоже проблема. Впрочем, как и заправка криогенным топливом на многоэтажной высоте. Сброс отработанных газов при запуске и форсаже ракетных двигателей - для этого под стартовым комплексом строят еще один - отводной, бетонной фактурой и формой, а главное размерами напоминающий Днепрогэс. Но даже с ним, - показывает киносъемка, - отработанные газы обволакиват ракету на старте «по самые уши». И это-то вокруг криогенной «бомбы», притаившейся за тончайшей оболочкой! Удивляться приходится не тому, что эта махина летит, а как она вообще летает.
(2.6.29.)
По иному происходит вывод на орбиту и спуск с нее аэрокосмического модуля «Взлет». Чтобы устранить стартовые ракетные проблемы, АКМ начинает полет с вертикального взлета при горизонтальном положении корпуса (1). Его вихревые подъемные системы распределены по широкой плоскости, поэтому управляющие моменты минимадьны - модуль взлетает как сказочный «ковер-самолет». Вихревые системы генерируют только холодные воздушные вихри, поэтому нет никакой пожарной опасности для ничем не защищенной конструкции. Более того, модуль взлетает только с полезной нагрузкой, то есть, без рабочего тела. А рабочим телом здесь, как мы увидим в дальнейшем, является... дистллированная вода. Взлет без главного «утяжелителя» - ракетного топлива, неимоверно облегчает и удешевляет вертикальный взлет. Для справки; вес топлива у магистрального самолета достигает половины его взлетного веса, у космической ракеты он зашкаливает за 90%!.
Но откуда потом взять эту воду? А очень просто - из воздуха. Достигнув безопасной высоты вертикального взлета, АКМ переходит в горизонтальный полет на относительно малой скорости (2) для забора атмосферной воды. При этом работают все его вихревые под.емно-тяговые системы, обеспечивая, с одной стороны, непосредственно вертикальный взлет, с другой - формирование «виртуальных крыльев» для экономичного полета (об этом ниже), ну а с третьей, - доставляя к осушительной системе объем воздуха, достаточный для извлечения из него требуемого для дальнейшего летания количества пресной воды. По заполнении водяных баков, АКМ последовательно переходит к атмосферному полету на дозвуковой, сверхзвуковой и гиперзвуковой скорости (3) путем переключения режимов работы своих атмосферно-космических двигателей (АКД). Выход на орбитальную скорость (4) осуществляется встроенным в АКД ракетным двигателем с оптимальной скоростью истечения паровой струи. В процессе полета на орбите (5) АКМ производит подзарядку гипермаховиков от гелиоэлектрической системы, приемные элементы которой (термогенераторы) размещены на его корпусе. Тормозной импульс для спуска АКМ с орбиты (6) создается не путем поворота на 1800 всего корпуса, как обычно, а только «опрокидыванием» на тот же угол его воздушно-космических двигателей с последующим разворотом их в исходное положение. Прецизионно управляемый спуск в атмосфере (7), обеспечиваемый гипермазовиками-стабилизаторами, производится с преобразованием принимаемой от внешних теплообменников тепловой энергии в электрическую и накоплением ее в тех же гипермаховиках. По завершении спуска АКМ переходит на полет с дозвуковой скоростью (8) для подлета к месту посадки, которая может быть совмещена со стартом. Здесь АКМ совершает вертикальную посадку (9) по-самолетному, то есть, опять с горизонтальным положением корпуса.
(2.6.30.)
И в этом, возможно, главное преимущество вертикального взлета по-самолетному: космические взлет и посадка осуществляются практически в любом месте Земли без дорогостоящих стартовых комплексов и пятикилометровых посадочных полос. Горизонтальное положение корпуса АКМ на взлете, совместно с особым профилем полета, помимо существенного улучшения экономических и экологических показателей космического взлета, позволяет снизить уровень полетных перегрузок до величины, обеспечивающей запуск в космос обычных, нетренированных пассажиров, в том числе и при регулярных пассажирских перевозках.
И, наконец, особенности облика данных аэрокосмических аппаратов, определяемых в основном именно вертикальным взлетом по-самолетному и гиперзвуковой скороростью при спуске, позволяет формировать из них на орбите, в отличие от современных «карандашных» конструкций, космическую станцию в виде диска большого диаметра и толщины, удобного как для размещения на нем приемников солнечной энергии большой мощности, так и для создания внутреннего объема, оптимального для нормальной жизнедеятельности и работы людей на орбите - космических заводов, спортивных комплексов, жилых зон, оранжерей, бассейнов и прочего.
(2.6.31.)
Ну, а полет в атмосфере - это особый разговор. Два приведенныз здесь рисунка без лишних комментариев показывают схемы обтекания аэрокосмического модуля при полете в воздухе (см. бизнес-самолет, крыло малого удлинения) и планирующем спуске с гиперзвуковой скоростью.
2.6.8. Подходы к оценке космических ракетных систем с разделенными
рабочим телом и энергией
Космический корабль, вступающий в борьбу с самой мощной - космической силой природы - земным притяжением, должен обладать энергоресурсом, обеспечивающим преодоление этой силы с наименьшими затратами взлетной массы и, соответственно, стоимости. Учитывая, что его движущую силу создает не только энергия, но и отбрасываемая масса, в аэрокосмическом модуле применен отличный от применяемого в силовых ракетных двигателях современных ракет подход к энерго-массовым показателям, условно говоря, применяемого «топлива» Это позволяет создать двухсредную, экологически чистую силовую установку, определяющую уникальные свойства АКМ. Речь идет о принципе «разделения массы и энергии», чрезвычайно условным примером которого может служить детская игрушка - водяная ракета, в которую сначала заливается вода (рабочее тело), а затем закачивается воздух, обладающий потенциальной энергией сжатия. При открытии клапана, сжатый воздух, отбрасывая водяную массу, «выстреливает» ракетку до высоты 4 - 5-го этажа.
(2.6.32.)
Известен ряд факторов, повышающих эффективность космических ракетных систем. Не касаясь чисто конструкторских, таких как разделение единой ракеты на несколько ступеней или варьирование режимов горения топлива, отметим те из них, которые связаны с физической сущностью веществ и процессов, используемых для преодоления земного тяготения.
1. (2.6.33.) Ракета как летательный аппарат определяется двумя основными параметрами: относительной начальной массой (W/w), то есть отношением ее начальной массы (W) к конечной (w) и характеристической (конечной) скоростью Vк, определяемой по формуле Циолковского. Из этой основополагающей формулы следует, что оба параметра впрямую зависят от качества применяемого топлива, иными словами, для повышения конечной скорости ракеты Vк, в первом приближении, необходимо (см. рисунок), с одной стороны, увеличивать относительную начальную массу за счет облегчения конструкции, то есть топливных баков, эту конструкцию, собственно, и составляющих, а с другой - увеличивать удельный импульс за счет применения более высокоэнергетического топлива, или, как было сказано выше, введения в инертное рабочее тело с оптимальной плотностью количества энергии, обеспечивающей его оптимальную скорость истечения.
2. Следующим важным параметром, определяющим эффективность ракетного двигателя, является его тяга, отнесенная к секундному расходу рабочего тела. Это удельный импульс тяги (УИТ), который при пересчете на килограмм тяги численно равен скорости истечения реактивной струи, м/с. Иными словами, в соответствии с третьим законом Ньютона, УИТ равен секундному количеству движения, поэтому в общем виде тягу ракетного двигателя определяет секундная масса рабочего тела, помноженная на скорость его истечения.
3. Большая плотность рабочего тела (г/см3) уменьшает объем топливных баков и их вес, а следовательно, и относительную начальную массу конструкции ракеты. Поэтому при равной тяге, увеличение плотности топлива повышает тяговооруженность (отношение тяги к весу) ракеты, что позволяет увеличить ее полезную нагрузку. Важность снижения веса конструкции видна на примере столь долгого осуществления «голубой мечты» конструкторов космической техники - создать одноступенчатый космический носитель. Для этого нужно обеспечить минимум два условия: достичь высокого удельного импульса тяги, то есть разработать очень эффективный ракетный двигатель и иметь малую массу конструкции. Такой носитель появился лишь в начале 90-х годов. Это была малоизвестная широкой общественности экспериментальная ракета DC-X («Дельта Клипер») с конструкцией из легких сплавов и композитов. Именно она дала толчок для перехода от «шаттлов» к «синглам» - одноступенчатым носителем, поскольку ее разработка показала, что космическая ракета с малой относительной начальной массой в принципе возможна при использовании самых эффективных на сегодня топливных компонентов - жидких кислорода и водорода. Однако на примере Х-33 мы видим, что «жидкость» этих криогенных компонентов, то есть попытка искусственно увеличить их плотность, дается дорогой ценой и, вероятнее всего, не позволит достичь желаемого.
4. У ракет с жидкостным (ЖРД) и твердотопливным (РДТТ) ракетным двигателем, которые относятся к химическим ракетным двигателм (ХРД), рабочим телом являются горючее и окислитель, участвующие в создании тяги, то есть источник энергии и рабочее тело совмещены в ракетном топливе. Его энергетические возможности, как и любого другого топлива, определяются отнесенным к единице его массы высшей (ВМТС) и низшей (НМТС) массовой теплотой сгорания. Первая из них соответствует количеству теплоты, выделившейся при полном сгорании топлива. НМТС меньше этой величины на количество теплоты, затрачиваемой на испарение воды, содержащейся в топливе до сгорания и образовавшейся во время горения. Для нефтепродуктов разница между ВМТС и НМТС составляет 5-10%.
5. ВМТС топлива тем выше, чем больше в нем содержание водорода. В авиационных углеводородных топливах его содержится от 9 до 16%, что изменяет их НМТС на 1700-2500 кДж/кг (400-600 ккал/кг). Для реактивных углеводородных топлив НМТС в среднем 43 МДж/кг (10.300 ккал/кг). Наибольшей теплотой сгорания обладает водород; его ВМТС 144 МДж/кг (34.500 ккал/кг), НМТС 119 МДж/кг (28.550 ккал/кг).2.47,559 Однако водород и кислород хранятся в ракете в жидком (криогенном) виде и до процесса горения должны быть нагреты до нормальной температуры, что также уменьшает ВМТС.
6. (2.6.34.) На рисунке представлены результаты анализа энергетических возможностей и плотностей ряда ракетных топлив, выполненного «Аэроджет Ликвид Рокет».2.59,189 Высший показатель для ЖРД, работающего на водороде и кислороде составляет 450-500 н*с/кг (4,5 - 5 км/с).
7. Помимо ХРД известны также ядерные (ЯРД) и электрические ракетные двигатели (ЭРД), которые можно отнести к единому виду ракетных двигателей с «разделенными рабочим телом и энергией (РТЭРД). Их общее свойство, как и в аэроклсмическом модуле «Взлет», состоит в том, что для создания тяги какое-либо инертное, но оптимальное по другим параметрам вещество, нагревается электричеством (ЭРД) или теплом ядерного распада (ЯРД). Пример первого из них - ионный двигатель, в котором высоковольтная дуга ионизирует рабочее тело (аргон или пары ртути), а электрическое поле ускоряет образовавшиеся ионы. Пример второго - разрабатываемый по программе NERVA (США) графитовый реактор, нагревающий жидкий водород и выбрасываюший его через ракетное сопло. Удельный импульс ЭРД, в зависимости от конструкции и используемого рабочего тела, достигает 5.000 с. Однако тяга ионных двигателей мала (от 0,02 до 0,03 Н). Их устанавливают на геостационарные спутники для создания постоянного, хотя и небольшого управляющего импульса. ЯРД должен был развивать тягу 1100 кН и иметь удельный импульс 800 с, что почти вдвое превышает соответствующий показатель для химических двигателей».2.60,177
8. Поскольку в ракетном топливе для ХРД масса рабочего тела органично связана с определенным количеством энергии (п. 4-5), нет уверенности, что создаваемая его НМТС (п. 4) скорость истечения оптимально соответствует классической формуле третьего закона Ньютона P*dt = m*dV, а исходная плотность топлива (п. 2) оптимальна для подъема максимальной полезной нагрузки.
9. В этой связи представляется целесообразным применить для тяговых ракетных двигателей идею разделения рабочего тела и энергии подобно тому, как это делается в управляющих ЭРД (п. 6) с целью достижения оптимального для земных условий значения УИТ (п. 1), соответствующего оптимальной скорости истечения реактивной струи Vист opt., а не ее величины, как это делается сейчас, которая получаетсяя в результате конкретных химических реакций.
10. В качестве объекта исследования был взят гипотетический одноступенчатый орбитальный ракетоплан - аэрокосмический модуль (АКМ) «Взлет», источником энергии для которого служат электромеханические накопители энергии - гипермаховики. Для сопоставимости результатов с химическими источниками энергии, принято, что их удельная массовая энергоемкость эквивалентна НМТС водородно-кислородного ракетного топлива.
11. В качестве рабочего тела выбрана вода, которая, с одной стороны, позволяет обеспечить сопоставимость результатов, так как сама является продуктом сгорания водородно-кислородного топлива, а с другой, уникально отвечает комплексу требований по минимальной стоимости, распространенности в природе, неядовитости, негорючести, взрывобезопасности и экологичности. Кроме того, вода имеет более высокую плотность, чем все известные ракетные топлива (см. рисунок выше). Это, согласно п. 2, уменьшает массу топливных баков, а следовательно, повышает тяговооруженность ракетного устройства. Характеристики последнего - по сравнению с углеводородным и криогенным топливом - улучшаются в еще большей степени с учетом негорючести и взрывобезопасности воды. Немаловажным является и то, что вода в виде пара постоянно присутствует в атмосфере, что позволяет применить указанную выше технологию заправки аэрокосмического модуля после его вертикального взлета путем сбора атмосферной воды на входе в вихревые подъемно-тяговые устройства.
12. (2.6.35.) Результаты предварительной оценки космического устройства с разделением рабочего тела и энергии представлены на графике Gi = f (Vист). Этот график носит качественный характер, поскольку неизвестны удельные показатели гипермаховика и атмосферно-космического двигателя (АКД), в котором происходит «соединение» энергии с рабочим телом, однако общие подходы с точки зрения физики явления позволяют расширить его результаты и на космические носители с химическими ракетными двигнателями. График построен в относительных величинах, поэтому масса ракеты 1 во всем диапазоне скоростей истечения сохраняется равной единице. При увеличении скорости истечения уменьшается потребная масса рабочего тела с соответствующим уменьшением массы конструкции ракеты за счет уменьшения объема топливных баков. Одновременно возрастает масса силовой установки 2 пропорционально кубу скорости истечения Vист. Кривая 3 суммирует изменение полезной нагрузки в результате действия этих противоположных факторов. Она дает хорошо выраженный минимум в районе Vист » 10 км/с. Иными словами, оптимальная скорость истечения газовой струи численно соответствует значению ускорения свободного падения в земных условиях, а самая лучшая из имеющихся на Земле пар «топливо-окислитель» - криогенные водород и кислород, применяемые сейчас для космических ракет, существенно неоптимальна для земных условий. С учетом отмеченной общности результатов, здесь же показана зона полезной нагрузки, которую могут поднимать как многоступенчатая ракета «Спейс Шаттл», так и одноступенчатый ракетоплан Х-33 «Венчур Стар». Эта зона находится на периферии оптимальных значений полезной нагрузки, поэтому и говорится только о «принципиальной возможности создания одноступенчатого космического носителя». Результаты реальной конструкторской проработки указанного аппарата подтверждают справедливость этой осторожной оценки. Более того, учитывая гигантский объем этой проработки и уже реализованную наивысшую скорость истечения криогенных компонентов ракетного топлива, можно утверждать, что полезная нагрузка, отмеченная на графике жирной чертой 5, является пракиическим пределом для ракетных систем, впрямую использующих для движения химическую реакцию горения. Параметры показанного там же АКМ «Взлет», напротив, рассчитаны с учетом полученного физического оптимума, поэтому они столь разительно отличны от традиционных ракет. В общем, как в русской сказке: «Большие, да дурные, мал, да удал».
Таким образом, проведенная в первом приближении оптимизация конструкционных и весовых характеристик одноступенчатого космического устройства показала, что оптимальная скорость истечения рабочего тела должна быть увеличена примерно вдвое по сравнению с величиной, которую можно получить, используя для этой цели наилучшие по современным понятиям компоненты - криогенные водород и кислород, создающие струю водяного пара с предельной скоростью истечения 5 км/с.
В силовой установке, построенной по принципу «разделения массы и энергии», в которой в качестве топливных компонентов используется вода и электрическая энергия, имеется принципиальная возможность варьировать в широком диапазоне скорость истечения струи того же водяного пара, в том числе с плавным регулированием ее в диапазоне оптимальной скорости истечения. Именно этим во многом определяются существенно улучшенные характеристики АКМ «Взлет» по сравнению с традиционными существующими и перспективными космическими транспортными устройствами.
Зная все это, можно оценить современные перспективы мировой космонавтики: «... Индийская ракета GSLV вывела спутник весом 1,5 тонны на геостационарную орбиту. Таким образом, Индия с помощью России стала шестой в элитарном космическом клубе, члены которого способны выводить спутники. ... Маршевые двигатели третьей ступени ракеты разработаны КБ химического машиностроения им. Исаева в Королеве. ... Двигательная установка работает на жидком криогенном топливе - водороде и кислороде. Мировой, и в частности, российский, опыт не знает случаев использования криогенных двигателей для ракет этого класса. ... В дальнейшем криогенный ... двигатель будет использоваться в России на новой ракете «Ангара».2.76
Мало кто знает, что улучшение массогабаритных показателей автомобильного двигателя при переходе от парового к двигателю внутреннего сгорания сначала произошло путем замены водяного пара керосиновым, пока Отто не догадался, что последний содержит в себе несравненно больше энергии, чем статическое давление керосинового парового котла...
2.6.9. Врожденный порок «Шаттла»
В трагедии ! февраля 2003 года рухнул не только космический челнок «Коламбия», но и еще один символ современной Америки. О политических последствиях этого события я написал уже в предыдущей главе, здесь попытаюсь рассмотреть техническую сторону вопроса - почему произошла эта катастрофа.
(2.6.36.)
Собственно, о причине ТВ-дикторы сказали сразу, буквально по «горячим следам»: сначала на левом крыле отказал наружный датчик температуры, затем там же - датчик внутренней температуры, потом резко повысилось и полностью упало давление в левом колесе основного шассии. Это означало, что раскаленная плазма с температурой порядка 17000 С, которая обволакивает ворвавшийся в земную атмосферу космический корабль, добралась до живой конструкции и начала ее разрушение.
Все произошло быстрее, чем только что сказано; спокойное, эпическое повествование об этой катастрофе абсолютно не соответствует действительности. По ТВ через несколько дней показали восстановленную видеопленку, на которой запечатлены последние секунды жизни экипажа: астронавты, улыбаясь, весело переговариваются, начиная готовиться к посадке - надевают перчатки и шлемы. В иллюминаторе в это время видно, что плазма уже беснуется на передней кромке крыла...
Чтобы восстановить как все было, представим для начала, что мы поднесли зажженную газовую горелку к самолетному крылу. Через некоторое время металл начнет плавиться и расползаться, потому что температура, создаваемая горелкой примерно та же, что и у атмосферной плазмы, то есть сушественно превышает температуру плавления материалов, из которых делают авиационные конструкции: алюминия, титана и стали. А теперь мысленно увеличим мощность нашей горелки, скажем, в 100 или даже в 1000 раз. Конструкция, которую мы подвергаем испытанию, мгновенно расплавится, испарится, исчезнет как дым...
«Такого не может быть, - скажете вы, - Космический корабль покрыт термоизоляцией».
Совершенно верно, его носовая часть и передние кромки крыльев обклеены термозащитными плитками из, пардон, абляционного материала. Абляция - это процесс сухой возгонки вещества, аналогичный сушке белья на морозе - лед, минуя жидкую фазу, превращается в пар, который уносится ветром. Термозащитный облицовочный материал «Шаттла» также испаряется всухую, защищая его конструкцию от перегрева.
(2.6.37.)
Посмотрим теперь на схему сравнения формы и габаритов космического корабля «Спейс Шаттл» и аэрокосмического модуля «Взлет». Их носовые части (6) существенно отличны: у «Шаттла» нос заострен, в то время как у «Взлета» он имеет сферическую форму, в которую удобно вписывается один из силовых гиромаховиков (см. компоновку выше). Рядом приведены теневые спектры обтекания таких «носов» гиперзвуковым потоком, полученные в экспериментальных исследованиях ЦАГИ.3.2 Видно, что у сферического тела (фото I) головная волна отходит вперед и двигается широким фронтом не касаясь самого тела. У заостренного тела (фото II) головная волна «прилипает» по всей боковой поверхности тела. Именно поэтому, если посмотреть на фотографии «Шаттла», вся его боковая поверхность передней части и передние кромки крыльев интенсивно черного цвета, поскольку они облицованы плиточным абляционным материалом.
Теперь проделаем второй мысленный эксперимент: начиная от носа, «съедем» по боковой поверхности стоящего «Шаттла» как с вершины горы. В первый момент мы будем «лететь» почти отвесно, но в районе пристыковки крыла (отмечен красным кружком) получим мощнейший удар по «пятой точке», а дальше наше движение замедлится, так как мы будем «прилипать» к пологой передней кромке крыла. Именно так - и по нашим субъективным ощущениям, и по данным строгих аэродинамических исследований (см. фото II) движется тепловой поток вдоль корпуса «Шаттла», когда он несется «вниз головой» к земле. И точно в том месте, где мы получили свой механический удар, конструкция получает не менее мощный тепловой удар. Вогнутый переход к крылу или, как ее в шутку называют аэродинамики, «впуклость» конструкции является концентратором тепловых напряжений - недаром именно здесь, в критической точке, были установлены отказавшие температурные датчики, о которых в первую очередь сообщили все телеграфные агентства.
Но если разработчики «Шаттла» знали об этом «гиблом» месте, им нужно было позаботиться о его дополнительной защите. Наверное позаботмлись, во всяком случае на фотографиях теплозащита здесь выглядит наиболее толстой. Почему же тогда здесь произошел прорыв гахов? Не знаю. По первым сообщениям винят отвалившуюся на старте теплозащиту водородного бака, которая при взлете ударила по передней кромке крыла. Учитывая, что во время старта во Флориде шли дожди, кусок пористой общивки, пропитанный водой, замороженной криогенным водородом, мог представлять опасность, но тогда как он отвалился, если так сильно приерз? Говорят и о каком-то «неопознанном объекте», который заметили в телескоп вблизи вышедшего на орбиту корабля, но тот улетел «в таинственные глубины Вселенной», оставив исследователям одну лишь «таинственность». О том, что руководители полета, несмотря на их заявление о незначительности первого инцидента, были обеспокоены им, косвенно говорит тот факт, что «американские «челноки» рассчитаны на 10 - 11-дневные полеты. Нынешняя 16-дневная экспедиция - почти что рекорд. Запасы топлива, провизии, воды были уже на исходе. Максимум, сколько еще могла пробыть на орбите «Колумбия», - сутки, чуть больше».2.112
Мне же представляется, что все обстояло гораздо проще. Именно в этом месте, отмеченном на схеме красным кружком, проходит стык крыла с фюзеляжем. Несмотря на то, что «Шаттл» является кораблем многоразового использования, его теплозащита рассчитана только на один полет, поэтому каждый раз должна заменяться новой. Обклейка конструкции абляционным материалом - это сложный технологический процесс, который также требует сильного нагрева в тепловой камере. Скорее всего, корабль нагревают в ней по частям, то есть с отстыкованными крыльями. И именно в этом, возможно, кроется причина катастрофы: кто может дать гарантию, что при наклейке сорока тысяч термоизоляционных плиток не был допущен совсем незначительный брак - малюсенький зазор между ними в один, даже в половину миллиметра в месте стыка крыла с фюзеляжем? А если это так, то севший в этом месте интенсивный температурный скачок, мощностью в 100 или даже в 1000 газовых горелок «отслайстал» крыло с легкостью горячего ножа в куске сливочного масла.
Похоже, что не только я так думаю. «В Росавиакосмосе разделяют точку зрения НАСА, что причиной аварии «Шаттла» «Колумбия» не мог быть теракт. «Судя по траектории полета обломков - в одну сторону – это естественное (?! - И.К.) разрушение конструкции», - сказал официальный представитель Росавиакосмоса Вячеслав Михайличенко, добавив, что аналогичная картина наблюдалась при затоплении российской орбитальной станции «Мир». В Росавиакосмосе высказывают предположение, что гибель «Шаттла», скорее всего, связана с каким-то технологическим дефектом изготовления (подчеркнуто мной, - И.К.)».2.110
(2.6.38.)
Мы оставили улыбающихся астронавтов в момент, когда они надевали шлемы перед посадкой. Как ни кощунственно это звучит, они счастливые люди, потому что погибли не зная того, с улыбками на губах. Миг - и корабль развернуло отгрызенным крылом вперед, подставив ревущему потоку ничем незащищенную конструкцию. Сорвало крышу кабины, сдуло уже надетые шлемы (шлем командира нашли на удалении 120 километров от места падения кабины), оторвало головы (головы «летят» при скорости свыше 500 километров в час, здесь было раз в 40 больше), опалило доменным жаром тела, рванул остаток топлива - и пошла молотилка, растрепавшая изящно пригнанную конструкцию на бесформенные куски. В многократно прокручиваемых кадрах на ТВ это вылилось во множественные инверсионные следы, компактно сгрудившихся обломков.
«На месте падения шаттла «Columbia» обнаружены сильно обгоревшие останки ... одного из астронавтов. ... Джордж Буш объявил в штатах Техас и Луизиана чрезвычайное положение в связи с падением в этих районах обломков космического корабля. ... В воздухе еще находится огромное облако из мелких фрагментов «Шаттла» длиной до 150 километров».2.111
«Сегодня в лесу на востоке американского штата Техас была найдена носовая часть потерпевшего катастрофу шаттла «Columbia». ... Найденный осколок практически не пострадал - при падении космического корабля он вошел глубоко в землю. Помимо этого, найден большой кусок передней части фюзеляжа шаттла с фрагментом кабины. К настоящему времени уже обнаружены останки всех семерых погибших астронавтов. Эксперты надеются их идентифицировать».2.112
Я думаю, что специалисты, изучающие сейчас эту катастрофу, восстановят именно такую картину и сделают вывод, что основная причина трагелии - неверная аэродинамическая компоновка спускаемой части «Спейс Шаттл» - порок, заложенный в ее конструкцию изначально. Ну, а что конкретно послужило причиной перегрева - небрежная сборка, отвалившийся кусок термоизоляции или «неопознанный летающий объкет» в открытом космосе - это уже детали.
В этой связи мне вспоминается вычитанный когда-то в детстве эпизод из конструкторской деятельности А.Н.Туполева. Во время войны его поймал в Наркомате некий изобретатель и показал разработанный им проект самолета. Чтобы отвязаться, Туполев что-то буркнул ему, но после войны настырный дилетант отловил его снова, нопомнив о своем проекте и той давней встрече. «Что я Вам тогда сказал? - спросил Туполев. - Вы ткнули пальцем в проект и сказали «Здесь он у Вас сломается». И знаете, Андрей Николаввич, я все-таки тот самолет построил. - Ну и что? - Сломался, проклятый, и в том самом месте».
Если «проклятое место» «Шаттла» будет официально определено, кто решится после такого заключения специалистов сесть в челнок для потенциально самоубийственного полета? Да и кто решится выпустить его в этот полет?
Теперь снова посмотрим на схему сравнения формы и габаритов «Спейс Шаттл» и аэрокосмического модуля «Взлет» и также мысленно «съедем» с «вершины» последнего. Никаких жестких ударов при этом мы не получим, а просто «улетим» в никуда во второй части «спуска». Именно такой - выпуклый! - характер обтекания был изначально заложен в его аэродинамическую форму. Выше я уже говорил, что «будущее американской космической программы» - одноступенчатый корабль многоразового использования Х-33 имеет практически такую же аэродинамическую компоновку, однако торчащие из него крылья с еще более выраженным, чем у «Шаттла» «седлом» уже приготовили ему незадачливую судьбу «Коламбии».
Далее, на АКМ тепловая защита установлена не только в головной части его корпуса (6), но и на боковых, выступающих частях (1), на которые может «сесть» вторичный ударный скачок. Более того, за пассивной тепловой защитой размещены раскрывающиеся теплообменники (5), дополнительно защищающие корпус от аэродинамического нагрева. Да и сами «пассивные» части теплозащиты (1) и (6) - суть теплообменники, через которые выделяющееся при спуске тепло преобразуется в электричество и поступает в гипермахвики-накопители. Это второе принципиальное отличие АКМ - корабля постоянного применения (КПП) от КМИ «Шаттл» и Х-33 - кораблей многоразового использования, то есть с одноразовой тепловой защитой.
Третья особенность АКМ «Взлет» - он совершает управляемый спуск, причем управляется очень точно, прецизионно. Напротив, все «Шаттлы», в том числе и погибшая «Коламбия», несмотря на всю свою высокотехнологичную начинку, при спуске летят как неуправляемые болванки, вбрасываемые из космоса в атмосферу. Ни «земля», ни экипаж при прохождении «гиперзвуковой части входа» не может ни на йоту изменить его траекторию, наперед заданную предвапрительным расчетом. Поэтому-то, чтобы, как обычно объявляют у нас, «корабль совершил посадку в заданном районе», его двигатели должны «отработать тормозной импульс в расчетной точке траектории спуска. Далее - на кого Бог пошлет. Именно поэтому поисковые бригады иногда долго не могут найти «объект» в «заданном районе». У «Шаттла» в этом смысле есть небольшое преимущество - он становится управляемым как обычный самолет уже на сверхзвуке, а потом на дозвуковой скорости дотягивает до аэродрома посадки. Но и у него, в виду ограниченности маневра в атмосфере, «расчетная точка спуска» должна быть заранее выбрана исключительно точно.
Это обрекает «Шаттлы» на воздействие максимально высоких теператур при входе в атмосферу при, повторяю, полном отсутствии возможности выхода из губительного режима в случае возникновении угрожающих, запредельных параметров полета. Возвращаясь к катастрофе «Колумбии» можно сказать, что даже если бы наземный персонал успел зафиксировать нерасчетное повышение температуры на левом крыле, он мог бы лишь только на несколько секунд раньше других осознать, что это конец...
Иное дело АКМ «Взлет». Силовые гипермаховики обеспечивают ему внутреннее инерционное управление, поэтому он никак не зависит от состояния окружающецй его атмосферы. Маховики позволяют исключительно точно войти в «коридор входа», регулировать уровень принимаемой тепловой энергии, выходить из угрожающего режима в любой точке траектории и обеспечивать сколь угодно долгий подлет к точке вертикальной посадки по-самолетнолму. Именно высокий уровень безопасности, обеспечиваемый на АКМ, совместно с возможностью рекуперации энергии при посадке, позволяют говорить о его применимости для регулярных пассажирских перевозок через Космос.
2.6.10. Авиационная электрическая силовая установка (АЭСУ)
.Для реализации новых физических принципов осуществления космических полетов, заложенных в идею «разделенной массы и энергии», требуется принципиально новая силовая установка, которую, учитывая двухсредность ее работы и преимущественное использование электрической энергии, можно определить так, как она записана в названии этого раздела. Качественное отличие ее от традиционных силовых установок, использующих углеводородное топливо, - практически полная экологическая чистота и высокая экономическая эффективность. Не раскрывая «ноу-хау», можно сказать, что и АКМ, и его силовая установка, базируются на хорошо известных материалах и отработанных в производстве технологиях. Поэтому АЭСУ открывает принципиально новые возможности для создания экологически чистых и безопасных космических аппаратов постоянного применения, создает реальную основу для экономичных и массовых космических полетов.
Необходимость перехода к электрической тяге авиационной и космической техники диктуется также возросшими экологическими требованиями, необходимостью экономии, а в идеале, рекуперации энергии, обеспечения вертикального взлета тяжелых транспортных самолетов и космических кораблей с вертикальным взлетом по-самолетному. Мировой опыт более чем тридцатилетних исследований в этой области показал, что ни одна из известных традиционных силовых установок не отвечает этим требованиям, что, при явной экономической и социальной потребности, привело, так сказать, к «наличию отсутствия» коммерческих СВВП. В космической технике прямое - путем сгорания в камере ракетного двигателя - использование различных видов природного топлива приводит к непомерно большому взлетному весу возвращаемых космических кораблей, малой полезной нагрузке и прочим, уже ставшим хорошо известным недостаткам современной космической техники. Обобщая, можно сказать, что прямое использование природных топлив для создания ракетной тяги достигло своих пределов и не имеет резервов для дальнейшего развития.
(2.6.39.)
Блок-схема АЭСУ для СВВП и космических кораблей постоянного применения показывает пути взаимодействия составляющих ее силовых агрегатов. В некоторых случаях, как было показано выше, эти агрегаты могут быть использованы в качестве самостоятельных силовых устройств для привода электромобилей, легкой авиационной техники, модулей скоростных транспортных систем и прочее. Кроме того, учитывая, что авиационные, а тем более космические летательные аппараты являются потребителями больших и очень больших мощностей, соизмеримыми с городскими потребностями, элементы АЭСУ могут быть применены в наземном варианте как компактные и экономичные устройства с большим ресурсом безаварийной работы. Все они являются оригинальными разработками НТЦ «Взлет» и ниже перечисляются в порядке их нумерации в блок-схеме.
I. Гелиоэлектрический нагреватель (ГЭН). В его состав входят тепловые элементы, типа «абсолютно черного тела», концентратор солнечной энергии, элементы электрического нагревателя, размещенные в сверхпрочном прозрачном корпусе, который обеспечивает получение перегретого («сухого») пара. ГЭН может быть использован самостоятельно в качестве источника объемного нагревания рабочего тела для паровых турбин, или основного элемента дистиллятора соленой воды (см. разд. 2.7.).
II. Высоковольтный термоэлектрогенератор (ВТЭГ). Производит прямое преобразование тепловой энергии в электрическую с эффективностью до 95%. В наземном варианте пригоден для промышленного производства электрической энергии высокого напряжения, которая без промежуточных преобразований готова для передачи на дальние расстояния.
III. Паровая турбина высокого давления (ПТВД). Представляет альтернативу известным тепловым двигателям, поскольку эффективность преобразования тепловой энергии в механическую составляет порядка 90%. Может быть также использована для стационарных электростанций, в качестве силового элемента судовых паровых установок, привода экологически чистых электромобилей, например, турбомобилей (см. выше).
IV. Электрогенератор с бесконтактной подвеской ротора (ЭГБП). Обладая свервысокой частотой вращения способен работать при прямом подключении к ПТВД (III). Используемый в нем тип подвески ротора обеспечивает минимальный магнитный зазор между ротором и статором, что повышает его КПД и позволяет утилизировать выделяемое в процессе его работы тепло. Это приближает эффективность преобразования энергии в нем к 99%. Электромашины общего назначения, построенные на указанных принципах, могут обеспечить снижение потребления энергии в промышленности примерно в 2 раза по сравнению с существующим уровнем.
V. Силовой высоковольтный трансформатор (СВТ). Предназначен для преобразования высокого напряжения в силовое рабочее. Может применяться в дополнение к ВТЭГ (II) в наземных условиях.
VI. Электромеханический накопитель энергии (гипермаховик) (ЭМН). Принципы его работы и применение в земных условиях рассмотены выше в разделе «Экомобили», В АЭСУ питает электрической энергией вихревые подъемно-тяговые системы (ВПТС) летательных аппаратов вертикального взлета, а также рассматриваемый ниже атмосферно-космический двигатель (АКД) при неработающих ВТЭГ и ЭГБП. Он также стабилизирует полет космического корабля при его управляемом спуске в атмосфере и аккумулирует избыточную электрическую энергию, поступающую, например, через теплообменники или при работе указанных агрегатов.
VII. Пароструйный насос (ПСН). Этот агрегат не относится к АЭСУ, но при добавлении к ней позволяет создать эффективную гелиоэлектрическую установку для опреснения морской или грунтовой воды.
Несмотря на то, что возможности использования уникальных свойств АЭСУ не ограничиваются приведенными примерами, следует сказать, что эта силовая установка скомбинирована из некоторых элементов более сложной, здесь не рассматриваемой «интоэнергетической двухсредной силовой установки», которая обеспечивает разнообразие рабочих режимов АКМ на всех участках его полета, в частности:
n вертикальный - при горизонтальном положении корпуса - взлет с земли до, как минимум, безопасной высоты вертикального взлета;
n висение и эффективное маневрирование в воздухе в диапазоне указанных высот;
n крейсерский полет в атмосфере на любой дозвуковой скорости;
n разгон в разреженных слоях атмосферы до гиперзвуковой скорости с использованием окружающего воздуха для создания подъемной силы и тяги;
n разгон в ближнем космосе до орбитальной скорости;
n неограниченно долгий полет по круговой орбите со свободным маневрированием и коррекцией, при необходимости, скорости и высоты;
n разгон в дальнем космосе до второй, а при необходимости, третьей космической скорости (с дозаправкой рабочим телом);
n накопление энергии в космическом полете, достаточной для его продолжения;
n прецизионно-управляемый спуск на землю с орбиты с рекуперацией и накоплением энергии, выделяемой при торможении в атмосфере, достаточной для повторного взлета;
n подлет на дозвуковой скорости к точке старта при любом ее удалении от точки входа в плотные слои атмосферы;
n управляемую вертикальную - при горизонтальном положении корпуса - посадку практически в любой точке Земли, в том числе, и в месте старта;
n готовность к повторному взлету и полету по полной, представленной выше программе, практически сразу после посадки, то есть, после минимальной предполетной подготовки.
При дальнейшей разработке рассмотренной АСУ и ее элементов они могут не только стать основой для разнообразного скоростного транспорта, но и смягчить, а в перспективе и устранить возникшую к концу ХХ-го века острейшую проблему нехватки пресной воды. Именно этому, с первого взгляда парадоксальному по отношению к авиации и космонавтике вопросу, и посвящен следующий раздел.