Смеяться над ними или плакать – решайте сами, но это рассказ о том, как нашу космонавтику пытаются загнать на совершенно тупиковую орбиту.
Решение запустить Российскую орбитальную станцию (РОС) на орбиту с
наклонением 96,8° с самого начало вызывало много вопросов. А теперь
сомнения на этот счет высказывают уже не только «эксперты» Рунета, но и,
например, новый глава «Роскосмоса» Дмитрий Баканов в публичных интервью. Статья «Баллистические аспекты выбора орбиты Российской орбитальной станции»,
опубликованная недавно в корпоративном журнале РКК «Энергия», видимо,
имеет целью еще раз растолковать критикам, почему это решение было
принято.
У статьи три автора:
— генеральный конструктор по пилотируемым космическим системам и
комплексам РКК «Энергия», академик РАН, дважды Герой Советского Союза
Владимир Соловьев, который, собственно, и протолкнул РОС на
высокоширотную орбиту;
— начальник отдела баллистики ракетно-космической корпорации «Энергия»
Рафаил Муртазин, получивший широкую известность в качестве разработчика
одновитковой схемы стыковки «Союзов» к МКС;
— ведущий инженер-математик отдела баллистики РКК «Энергия» Никита Чудинов.
Третий автор не очень понятно как попал в эту компанию, но первые
двое хорошо известны как главные идеологи полярной орбитальной станции.
Почти вся первая половина статьи посвящена раскрытию наиболее
болезненной темы для сторонников полярной РОС. Авторы честно признались,
что орбита в 97°, мягко говоря, не оптимальна с точки зрения
энергетики. И сделали целый исторический экскурс по этому вопросу.
Как СССР свернул с проторенной им же дорожки в космосе
Как известно, для выхода на околоземную орбиту необходимо сообщить
телу первую космическую скорость, которая для орбиты высотой 100 км
составляет 7,8 км/c. При этом ракете-носителю может помочь вращение
Земли, скорость которого на экваторе составляет 465 м/c, т.е. 6 % от
первой космической. На широте Байконура 45,6° бесплатная прибавка
уменьшается до 317 м/с. Но чтобы вполне воспользоваться ею, надо
запускать ракету строго на восток, то есть наиболее энергетически
выгодной для Байконура является орбита с наклонением 45,6°, для
космодрома Восточный – 51,8°, а для Мыса Канаверал, к примеру, 28,5°.
Однако первый спутник и первые пилотируемые корабли «Восток» и
«Восход» проложили дорогу в космос по орбите с наклонением около 65°. По
этому азимуту проводились стрельбы при испытаниях боевых ракет Р-7 с
Байконура по полигону на полуострове Камчатка. Вдоль этой трассы была
построена сеть наземно-измерительных пунктов для обеспечения полета.
Траектория с точки зрения энергетики не оптимальна, но возможностей
«семерки» хватало на вывод по ней космических аппаратов (КА) и
пилотируемых кораблей массой до 5,7 т.
Кстати, после «Восходов» дальше на север никто в мире не залетал в
космосе вплоть до 1 апреля 2025 года, когда на орбиту с наклонением
90,01° вышел туристический корабль Илона Маска Crew Dragon Resilience,
пролетевший над обоими полюсами.
Ситуация изменилась с появлением «Союза» массой от 6,45 т. Казалось
бы, самое время вернуться к наиболее эффективному для Байконура
наклонению в 45°, однако в этом случае район падения второй ступени
захватывал территорию Монголии и, главное, Китая, с которым СССР тогда
не дружил. Там же мог оказаться и корабль в случае аварии РН. Пришлось
искать компромиссное решение.
«В 1966 г., после создания нового корабля «Союз», из-за превышения
его расчётной массы наклонение орбиты пришлось уменьшить до 51,6°, —
пишут авторы статьи. — Фактически наклонение орбиты составляло 51,67°,
при этом трасса выведения кораблей с космодрома Байконур проходила между
японскими островами Хоккайдо и Хонсю. По мнению авторов, выбор такой
трассы полёта РН был обусловлен требованием нанесения минимального вреда
стороннему государству в случае аварии РН».
В результате трасса для запуска кораблей «Союз» на наклонение 51,67°
определила орбиту первой станции «Салют», запущенной в апреле 1971 г.
«Как показали дальнейшие события, выбор наклонения 51,6°
предопределил
орбиту и всех последующих отечественных ОС более чем на 50-летний
срок, несмотря на попытки уйти от этого решения, – пишут авторы. —
Основанием для этих попыток было то, что с орбиты 51,6° наблюдение
территории СССР обеспечивалось лишь до широты приблизительно 55°, что
ограничивало возможности для решения задач в интересах высокоширотных
районов».
Под попытками уйти от этой орбиты авторы называют сделанное еще во
времена «лунной гонки» главным конструктором ОКБ-1 В.П. Мишиным
предложение создать многоцелевую станцию на солнечно-синхронной орбите с
наклонением 98° с помощью сверхтяжелой лунной ракеты Н1. Такая ракета в
самом деле могла обойтись без помощи вращения Земли, но довести ее до
ума не удалось.
«Следующая попытка изменения наклонения связана с ОС «Мир», для
которой в качестве рабочей предполагалось использовать исконную
советскую орбиту с наклонением 65°, но из-за превышения расчётной массы
базового блока станции от этого решения пришлось отказаться и вернуться к
наклонению 51,6°», — сетуют авторы.
Не удалось нашей космонавтике вернуться на 65° и при создании МКС.
Тут уже пришлось искать компромисс с американцами, для которых при
старте с мыса Канаверал оптимальной была орбита с наклонением 28,5°, по
широте этого космодрома.
Авторы написали, что на наклонение 28,5° в 1973 году была выведена
первая американская станция Skylab. Но это не так. Ее запустили на
наклонение в 50° как раз-таки для того, чтобы иметь больший обзор
поверхности Земли, благо возможности Saturn INT-21 (модификации лунного
сверхтяжа Saturn V) это позволяли. «Аполлоны» стартовали с наклонением
32,5°, с которых удобнее было уходить на Луну. А вот шаттлы в
большинстве полетов действительно использовали оптимальные 28,5°.
«В результате было принято решение запускать МКС на орбиту с
наклонением 51,6°. Такая орбита стала компромиссным вариантом,
сохранившим для России прежние возможности по наблюдению своей
территории без изменения условий по транспортно-техническому
обеспечению, а от NASA потребовалось увеличить грузоподъёмность кораблей
Space Shuttle для доставки элементов станции на орбиту с более высоким
наклонением».
И вот, наконец, по инициативе одного из авторов обсуждаемой статьи,
руководство «Роскосмоса» сделало новую попытку отыскать новый путь в
небе для российской космонавтики – на орбиту с наклонением 97°.
Эту орбиту называют полярной, что не совсем точно. Классическая
полярная орбита имеет наклонение 90°, при котором вращение Земли вообще
не помогает ракете-носителю. Наклонение 98° имеет солнечно-синхронная
орбита (ССО), на которой аппарат пролетает над любой точкой земли в одно
и то же местное время. Это удобно для спутников дистанционного
зондирования Земли (ДЗЗ). Но с точки зрения энергетики выведения
ситуация еще хуже, чем для полярной орбиты.
«Недостатком ССО является уменьшение выводимой массы приблизительно
на 16% по сравнению с орбитой с классическим наклонением 51,6°.
Поскольку траектория выведения РН направлена против вращения Земли,
вклад дополнительной скорости от её вращения не просто уменьшается, но и
препятствует достижению орбитальной скорости».
Авторы утверждают, что в этом нет ничего страшного. Ведь идет же Илон
Маск на потерю 25 % грузоподъемности своих Falcon 9 ради их
многоразовости. С нашей точки зрения, авторы могли также привести в
пример Израиль, чей космодром «Пальмахим» расположен на широте 32°,
однако пуски с него проводятся не на восток, а на запад, над акваторией
Средиземного моря, с наклонением 143°, потому что с востока, севера и
юга эту страну окружают густонаселенные территории и отнюдь не дружеские
страны.
Но решение израильтян идти против вращения Земли – вынужденное. Чему
принесены жертвы Илона Маска – тоже понятно. А что заставило «Роскосмос»
выбрать такую энергозатратную орбиту для РОС?
Орбита под градусом
Начнем с подробного рассмотрения главного аргумента, который, по
мнению авторов статьи, состоит в том, что с орбиты с наклонением 97°
видна вся территория России, включая арктическую зону и Северный морской
путь (СМП).
Это, конечно, прекрасно. Но при чем тут, извините, космонавты?
В обсуждаемой статье этот вопрос не конкретизируется, как будто речь
идет о чем-то само собой разумеющемся. Но, в сущности, уровень доводов о
необходимости привлечения людей к наблюдению за Землей из космоса можно
оценить по следующему высказыванию второго автора статьи, баллистика
Муртазина, в одном из его интервью.
«Кстати, когда некоторые говорят о том, что мы могли бы заменить РОС
на полярной орбите автоматическими космическими аппаратами, я всегда
вспоминаю аргументацию сотрудников МЧС на одной из наших научных
конференций, — говорит главный баллистик «Энергии». — По их словам,
большинство начинающихся пожаров были зафиксированы не спутниками, а
космонавтами с орбиты, когда они крутили головой и замечали дымку над
лесом не в подспутниковой точке с высоты 400 километров, а вдалеке, под
углом наблюдения 45 и более градусов».
Судя по этому заявлению, баллистик Муртазин, вероятно, ничего не слышал о совершенно бесплатной веб-платформе FIRMS
(Fire Information for Resource Management System), в которой
круглосуточно выкладываются данные с пяти спутников, фиксирующих
посуточно все крупные пожары на поверхности планеты с точностью до 375 м
(фото ниже). Обратите, кстати, внимания на множество горячих точек на
территории Украины. Это результаты прилетов, которые прекрасно
регистрируются этой системой. Не говоря о лесных пожарах.
Не слышал, вероятно, Муртазин и о том, что частная американская
компания Muon Space в марте 2024 года запустила прототип первого
спутника FireSat Protoflight для будущей группировки из 30 аппаратов,
которая сможет в течение максимум 20 минут зафиксировать в любой точке
Земли возгорание размером 5x5 м.
Баллистику, возможно, простительно не знать обо всем этом, но
российскому МЧС, на сотрудников которой он ссылается, можно только
посочувствовать, что о пожарах в сибирской тайге им быстрее всех
сообщают прильнувшие к иллюминатору космонавты.
Как можно посочувствовать и некоторым другим нашим ведомствам, за
успехами которых мы наблюдаем последние 3,5 года, если вспомнить,
например, о компании Planet Lab, которая с 2013 года запустила более 200
спутников, большинство из которых имеют размеры коробки из под обуви и
массу 5,8 кг, что тем не менее позволяет им каждый день фотографировать
всю поверхность Земли с разрешением не хуже 3,7 м. Можно упомянуть также
компанию Maxar, которая с помощью семи спутников WorldView Legion
массой по 1700 кг способна снимать нужные объекты до 15 раз в сутки с
разрешением 0,3 м. Причем с недавнего времени эти спутники научились
делать даже высокодетальные снимки объектов в космосе (фото ниже).
Остается дополнить этот список упоминанием финско-польского
студенческого стартапа Iceye, который способен делать то же самое, но в
любую погоду и даже, между прочим, полярной ночью с помощью 44
космических радаров массой по 120 кг и разрешением до 0,25 см.
И никому не надо крутить на орбите головой в свободное от физкультуры и ремонта туалета время.
Возможно, впрочем, идеологи идеи полярной космической станции вовсе
не имели в виду, что космонавты будут управлять атомными ледоколами с
биноклем у покрасневших от напряжения глаз и рацией у охрипшей от крика
глотки, что будет особенно эффективно полярной ночью. Хотя в Арктике и
днем небо чаще всего закрыто густой облачностью. Но, возможно, авторы
идеи предполагают, что космонавты будут обслуживать некую уникальную и
сложную аппаратуру дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) на борту
станции.
Такой подход считался вполне актуальным в те времена, когда Соловьев
был активным космонавтом. Например, военная орбитальная станция «Алмаз»
(«Салют-2», «Салют-3», «Салют-5»), по сути, представляла собой
разведывательный комбайн, оснащенный телескопом-фотоаппаратом «Агат-1» с
диаметром зеркала 1,9 метра и комплексом из 14 длиннофокусных фотокамер
для съёмки Земли.
Но от этого подхода уже давно отказались, в том числе и в России, в
пользу более эффективных автоматических КА. Автоматы стали делать даже
на базе «Алмазов», потому что на самом деле наличие людей на борту,
которым нужно регулярно по нескольку часов заниматься физкультурой на
тряских тренажерах, мешает работе высокоточной аппаратуры. Это
пройденный этап. Так зачем вновь возвращаться к этой архаике? Тем более в
век многоспутниковых группировок.
Вообще, тезис о том, что космонавты на борту РОС смогут участвовать в
испытании, настройке и ремонте сложной аппаратуры (в том числе, видимо,
грамотными ударами кулаком нужный момент) довольно часто используется
для оправдания высокоширотной пилотируемой станции. В связи с этим
вспоминается небольшой анекдот, который представителю НИКС довелось
услышать в 2022 году на одном из совещаний по обсуждению орбиты РОС.
Анекдот от Рогозина
На том историческом совещании обсуждались будущие работы на станции,
которые требуют обязательного привлечения космонавтов. Тогдашний
исполнительный директор по перспективным программам и науке «Роскосмоса»
Александр Блошенко (забавный персонаж, предлагавший, например,
генетически модифицировать космонавтов для отправки на Марс, до чего,
кажется, даже Илон Маск пока не додумался) буквально терроризировал
докладчиков вопросом: «А космонавт-то вам зачем?.. Вы говорите общие
слова, а нам нужно идти к руководству страны, чтобы просить у него
приличную сумму денег, поэтому нам нужны железные аргументы,
оправдывающие необходимость космонавта для решения каких-то задач... У
вас есть задачи, которые требуют наличия человека на высоте 370 км и
наклонении 97 градусов?»
Кто-то отвечал уверенно, кто-то мямлил, но, пожалуй, наиболее честный
ответ на свой вопрос Блошенко, под дружный смех зала, получил от
представителя одного из научно-исследовательских институтов: «По крайней
мере два наших проекта требуют вмешательства оператора. Например,
проектор радиотомографии используется для измерения вдоль трассы, но для
классических измерений нужно весь этот прибор развернуть на 90
градусов, а это, видимо, проще всего сделать механически».
Но особенно умиляют настойчивые апелляции идеологов полярной станции к Северному морскому пути.
Еще совсем недавно планировалось, что СМП, не больше не меньше,
заменит для мировой экономики Суэцкий канал. Поэтому возможность пролета
над этой трассой считалась чуть ли не главной изюминки РОС, или как ее
изначально называли РОСС — Российская орбитальная служебная станция.
Аргумент когда-то казался сильным, но проблема в том, что конъюнктура
меняется. И сегодня с тем же успехом можно обосновывать РОС, например,
нанотехнологиями, которые еще несколько лет назад считались главным
двигателем развития России, в каковой роли их и сменил Северный морской
путь.
Интересно, что сомнения на счет актуальности космических трат на
поддержку СМП начал высказывать уже Дмитрий Рогозин, тогдашний глава
«Роскосмоса», на упомянутом выше совещании в 2022 году.
Одним из докладчиков на нем был представитель «Росатома» (с подачи
того же Рогозина в бытность вице-премьером эта могущественная
организация была почему-то назначена оператором СМП). Представитель
бодро рапортовал о важности проекта и необходимости его поддержки на
самом высоком уровне.
После чего последовал вопрос Рогозина: «С учетом санкций, которые
сейчас объявлены, вы по-прежнему считаете, что ваши расчеты по
количеству контейнерных перевозок сохраняются в том виде, как они были в
2021 году, или вы проанализировали ситуацию и поняли, что это не так и
запуск масштабного проекта по СМП отодвигается по срокам?»
Внятного ответа Рогозин не получил. Но этого, в принципе, и не требовалось. Все было понятно уже тогда.
Рогозин после этого надолго задумался, видимо, размышляя над выпавшим
из рукава козырем СМП. И лишь в самом конце заседания вдруг лицо его
просияло и он сообщил, что знает, как обеспечить финансирование станции:
«Мы назовем ее не РОСС, а НовоРОСС!»
В этой шутке, как обычно, была лишь доля шутки, поскольку, во-первых,
она показала, что руководитель «Роскосмоса» хорошо понимал смысл
требуемой аргументации. А во-вторых, потому что в наше время
обосновывать этот проект контролем за СМП с помощью космонавтов – это
еще более смешно.
Тем не менее, авторы обсуждаемой статьи пишут: «Поскольку к 2030 г.
планируется существенное увеличение объёма морских перевозок по СМП, для
эффективной организации судоходства требуется создание орбитальной
группировки спутников мониторинга погоды и ледовой обстановки, а также
развёртывание инфраструктуры для управления движением судов. Поддержка
этих функций со стороны российской станции также была бы не лишней».
Так и написано: не лишней! Лишними, в этой ситуации, видимо, окажутся сотни миллиардов рублей на создание РОС.
Весь этот цирк на упомянутом выше совещании в конце концов вызвал
недовольство такого тяжеловеса, как управляющий директор «Ростеха» по
науке и технологиям Юрий Коптев, в узких кругах известный как человек,
утопивший орбитальную станцию «Мир»: «Мне было несколько странно слышать
вопросы Блошенко, а вам нужен космонавт или не нужен. Если ставить
вопрос, нужен ли вам космонавт, тогда давайте вернемся к вопросу, а
нужна ли нам пилотируемая космонавтика или не нужна».
Мудрый Коптев оказался единственным человеком, который наконец назвал
вещи своими именами: РОС нужна, чтобы нашим космонавтам было куда
летать, а стране тем гордиться. Все остальные задачи придуманы, по сути,
лишь для того, чтобы морочить людям голову. Но если уж ставить во главу
угла политический момент, то сделать это можно гораздо более
убедительным способом. Однако об этом мы поговорим в следующей статье.
Источник: НИКС - Компьютерный Супермаркет