На крыльях в космос: история космопланов
История работ над проектами различных многоразовых авиационно-космических систем насчитывает не один десяток лет. В апреле 1981 года состоялся первый полет на орбиту американского Space Shuttle, а чуть позже в космос полетел крылатый «Буран».
Сегодня многие связывают развитие пилотируемой программы именно с созданием космопланов. Обсуждаются такие проекты и у нас в стране. Тем более, что Россия обладает для этого отличным техническим заделом – успешно реализованной программой «Энергия-Буран».
Космический взлет «по-самолетному»
Практически сразу после первых полетов в космос появилась идея использования крылатых космических кораблей. Разработка самолетов, способных подниматься на большие высоты и выходить в космос, началась еще раньше – в конце 1950-х годов. Первым таким реализованным проектом стал американский гиперзвуковой самолет-ракетоплан North American X-15. Считается, что в 1959 году он взлетел так высоко, что оказался в космическом пространстве.
Впрочем, здесь следует уточнить, что этот факт во многом зависит от того, что именно понимать под космосом. По американским стандартам North American X-15 и его пилоты побывали в космосе 13 раз, потому что именно столько раз они поднимались на высоту более 80 км. По международным законам – только два раза, потому что согласно Международной авиационной федерации (ФАИ) космическим считается полет на высоте от 100 км над уровнем моря. При таких условиях летательный аппарат может стать искусственным спутником планеты, то есть крутиться по орбите вокруг Земли. Спутникам, как известно, крылья не нужны, а вот космическому кораблю они бы не помешали. Так посчитали специалисты NASA и в октябре 1968 года с идеей создания такого корабля обратились к американским космическим компаниям.
Считалось, что многоразовая космическая система в первую очередь позволить значительно снизить расходы на каждый пуск и стоимость полезного груза, выведенного на орбиту. В США началась работа над созданием многоразовой системой, которая получила название «Спейс шаттл» (Space Shuttle).
Первым прототипом «Спейс шаттла» стал «Энтерпрайз», названный так в честь корабля из популярного фантастического сериала Star Trek. Как и корабль из сериала, шаттл «Энтерпрайз» в настоящий космос не полетел, но позволил провести важные испытания на Земле.
Пуск «Колумбии». Фото: NASA / wikipedia.org
Первым действующим космическим челноком стала «Колумбия», чей полет состоялся 12 апреля 1981 года. В этом фактически испытательном пуске, рискуя жизнью, приняли участие два астронавта. Тогда все сложилось удачно. Трагедия с «Колумбией» случилась гораздо позже – в 2003 году на 28 пуске. При крушении погибли семь членов экипажа. Такая же судьба была и у второго космического челнока – «Челленджера». Он выдержал девять пусков, а в 1986 году при своем десятом запуске разбился с восемью астронавтами на борту.
Последний полет по программе «Спейс Шаттл» состоялся в 2011 году. Всего за 30 лет использования шаттлы совершили 135 космических путешествий. Каждая такая поездка обходилась в немаленькую сумму – от 500 млн до 1,3 млрд долларов, а каждый килограмм «космического багажа» стоил около 15 тыс. долларов. В то же время наша одноразовая ракета «Союз» выводила в космос грузы по цене примерно в два-три раза дешевле. Программа «Спейс Шаттл» планировалась как коммерчески выгодная, а в итоге стоимость доставки грузов на орбиту на американских шаттлах оказалась самой высокой за всю историю космических полетов.
«Буран», опередивший время
Неудивительно, что космическая гонка между США и СССР не смогла обойти идею многоразовых космических систем. Наблюдая за деятельностью американских коллег, советские конструкторы обсуждали этот вопрос на самом высоком уровне. Идею крылатых космических кораблей активно продвигало ОКБ-52 во главе с Владимиром Николаевичем Челомеем. В Кремле они представляли свои предложения по созданию космоплана для полета к Марсу и Венере, а также разработке пилотируемых и беспилотных ракетопланов для околоземных полетов.
При этом сама идея возвращения из космоса на крыле находила поддержку не у всех конструкторов. К примеру, Сергей Павлович Королев допускал, что крылатый космоплан может быть незаменимым, например, при посадке на Марс. Но что касается околоземных полетов, то «дорого таскать крылья в космос».
Тем не менее в СССР в 1973 году началась разработка многоразовой космической системы «Энергия-Буран». Специально для реализации программы было создано НПО «Молния» (с 2018 года это объединение входит в группу компаний «Калашников» и продолжает работы по авиационно-космической тематике). Главным конструктором «Молнии» был назначен Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский, до этого занимавшийся проектом «Спираль», в рамках которого разрабатывался орбитальный самолет. «Спираль» не получила поддержки у советского руководства и Лозино-Лозинского переориентировали на создание «Бурана».
Г.Е. Лозино-Лозинский (третий слева) показывает процесс сборки «Бурана» правительственной делегации
Г.Е. Лозино-Лозинский (третий слева) показывает процесс сборки «Бурана» правительственной делегации Работу над «Бураном» можно назвать самой масштабной космической стройкой в истории страны. В ней приняли участие более тысячи предприятий, многие из которых сегодня входят в состав Ростеха. В программе «Буран» большую роль играл Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова (ЛИИ им. Громова), входящий сейчас в Объединенную авиастроительную корпорацию (ОАК). Здесь испытывалась автоматическая система управления, принципиально отличающая «Буран» от челноков пилотируемых человеком.
НПО «Молния» совместно с НПО «Энергия» и ЛИИ им. Громова разработали и построили летно-моделирующие стенды, пункт управления летным экспериментом, несколько летающих лабораторий. Атмосферный участок полета «Бурана» отрабатывался на созданной в НПО «Молния» летающей лаборатории БТС-002 – полноразмерной копии орбитального космического корабля с дополнительными турбореактивными двигателями. Более 20 полетов на БТС-002 как в ручном, так и в полностью автоматическом режиме были выполнены летчиками-испытателями ЛИИ им. Громова.
Остекление кабины и композитные детали «Бурана» были изготовлены на ОНПП «Технология». Тогда специалистами предприятия был изобретен инновационный материал гравимол, способный выдержать до +1650 °С. Можно сказать, что участие «Технологии» в проекте «Энергия-Буран» заложило основы композитного производства у нас в стране.
Кабина «Бурана» разрабатывалась специалистами Экспериментального машиностроительного завода им. В.М. Мясищева, который сегодня входит в Объединенную авиастроительную корпорацию (ОАК). Здесь же была предложена и создана уникальная система ВМ-Т для транспортировки планера космического челнока и крупногабаритных агрегатов по проекту «Энергия-Буран». В течении нескольких лет транспортные самолеты ВМ-Т «Атлант» совершили более 150 полетов, обеспечивая проведение наземных испытаний, а затем и сам космический полет.
Уникальная парашютная система космоплана была создана в НИИ парашютостроения (холдинг «Технодинамика» ). Специалистами НИИ авиационного оборудования (ныне в составе КРЭТ ) были разработаны комплексы приборной панели корабля, а посадку «Бурана» обеспечили системы производства другого предприятия КРЭТ – «Аэроприбор-Восход».
Приземление «Бурана» на аэродроме Юбилейный 15 ноября 1988 г.
В результате, 15 ноября 1988 года с космодрома Байконур ракета-носитель «Энергия» вывела космический корабль на околоземную орбиту. «Буран» два раза обогнул планету и приземлился на аэродроме «Юбилейный». Визуально посадка «Бурана» ничем не отличалась от приземления американских челноков. Однако «Буран» произвел свой полет и посадку полностью в автоматическом режиме – советским «шаттлом» управлял не экипаж, а бортовой вычислительный комплекс. Автоматический полет «Бурана» попал на страницы Книги рекордов Гиннесса и до сих пор этот рекорд не побит. К сожалению, первый полет «Бурана» стал и последним.
Подробно о том, как развивалась программа «Энергия-Буран» и чем она удивила весь мир, читайте в этой статье .
Планы для космоплана
На заре создания многоразовых авиационно-космических систем их основным назначением считался менее затратный и более оперативный по сравнению с одноразовыми ракетами доступ в космос. Но, как оказалось, проектирование такой технически сложной системы весьма затратно, да и эксплуатация не всегда экономически выгодна.
В наши дни современные технологии могут предоставить новые возможности космическому взлету «по-самолетному». Это не только организация доставки грузов на орбиту и обратно на Землю. Рассматриваются такие возможности, как трансконтинентальные перелеты, а также развитие космического туризма с пребыванием на орбите в течение нескольких дней и возвращением на аэродром вылета.
фото: Ralf Manteufel / wikimedia.org
Создание авиационно-космических систем сможет стать своего рода платформой для реализации прорывных решений. Проект такого масштаба способен аккумулировать в себе практически весь научный и промышленный потенциал страны с последующим внедрением новых технологий во многих секторах экономики. Такой была и программа «Энергия-Буран», в ходе выполнения которой была создана разнообразная номенклатура военных и гражданских разработок. Сотни этих решений нашли применение в различных сферах. К примеру, системы автоматического пилотирования, разработанные для космоплана, используются в современных истребителях и беспилотниках. Ну и, конечно, они могут стать базой при разработке нового российского космоплана – тема многоразовых крылатых космических кораблей продолжает развиваться.
События, связанные с этим
Телескоп «ТАЛ-Вега»: расширяя горизонты
От ракеты до «Кометы»: самые знаковые проекты «Технологии»
Источник
Космический туризм: что надо знать
Теперь материалы РБК Трендов можно не только читать, но и слушать. Ищите и подписывайтесь на подкаст «Звучит как тренд» в Apple Podcasts, «Яндекс.Музыке», Castbox или на другой платформе, где вы слушаете подкасты.
Как появился космический туризм
Первым непрофессионалом в космосе должна была стать американка Шэрон Крист Маколифф. Она победила в конкурсе «Учитель в космосе» и вошла в состав экипажа шаттла «Челленджер» в 1986 году. Однако Маколифф не суждено было стать первым космическим туристом: на 73 секунде полета у шаттла взорвался внешний топливный бак, что привело к разрушению корабля и гибели всей команды.
Первый успешный космический туристический полет состоялся в 2001 году. Тогда американец Деннис Тито совершил на неделю слетал на МКС за $20 млн. В следующем году российский корабль «Союз» доставил на МКС еще одного туриста — южноамериканского миллионера Марка Шаттлворта.
«Турагентством» в обоих случаях выступала компания, которая отправляет в космос частных лиц, финансирующих полет из собственных средств, — Space Adventures.
Пионер космического туризма
Всего по программе космического туризма в космосе побывали семь человек. Один из них — американец Чарльз Симони — даже дважды.
«Всех наших предыдущих клиентов мы отправили в космос на российских кораблях «Союз». На данный момент мы организовали восемь космических полетов на Международную космическую станцию. У нас также есть соглашения с компаниями Boeing и SpaceX для полетов наших клиентов на американских кораблях Starliner и Dragon соответственно», — рассказала РБК Трендам Стейси Тирн, вице-президент по коммуникациям Space Adventures.
Ближайший туристический полет в космос на Crew Dragon назначен на октябрь 2021 года. Цена путевки — $55 млн за человека. Путешествие стало возможным благодаря открытию на Международной космической станции секции SpaceX. За логистику поездки частных граждан будет отвечать новый игрок рынка космического туризма — стартап Axiom Space. В общей сложности туристы проведут два дня в пути и восемь дней на борту с космонавтами, которые работают на орбитальной станции.
Туристические полеты NASA
В середине 2019 года NASA анонсировало открытие своей секции на Международной космической станции для туризма и других деловых мероприятий. NASA планирует отправлять туристов на МКС за $58 млн, что на $3 млн выше ценника Axiom Space.
По словам Робина Гейтса, заместителя директора МКС, в год будет проводиться до двух коротких частных миссий. Частным астронавтам будет разрешено оставаться на МКС на срок до 30 дней, путешествуя на американских космических кораблях Crew Dragon и, а CST-100 Starliner. Первый корабль уже прошел сертификацию NASA и стал первым коммерческим космическим лайнером с лицензией. Испытания корабля CST-100 Starliner от Boeing задерживаются.
Впрочем, в рамках предстоящей миссии непрофессионалов — миллиардера, поставщика медицинских услуг и случайно выбранного счастливчика — NASA предоставит только космодром. За выбор космонавтов, их экипировку и обучение будет отвечать SpaceX. Запуск запланирован на четвертый квартал 2021 года.
Полеты на Луну и около нее
Space Adventures предлагают и окололунный полет. В нем будут использованы проверенные в полете российские космические аппараты. Запланировано участие двух частных лиц и одного профессионального космонавта для полета по свободной траектории вокруг обратной стороны Луны. Они окажутся в нескольких сотнях километров от ее поверхности. Любой турист, который решит присоединиться к окололунной миссии, увидит освещенную дальнюю сторону спутника, а затем станет свидетелем восхода Земли, поднимающейся над поверхностью Луны.
До конца 2021 года Space Adventures планируют отправить на МКС двух туристов на российском корабле «Союз МС». В 2023 году Space Adventures и РКК «Энергия» также отправят на МКС двух космонавтов. В ходе экспедиции один из участников космического полета совместно с профессиональным российским космонавтом совершит выход в открытый космос, следует из пресс-релиза «Роскосмоса». Планируется, что космический турист выйдет в открытый космос на 90–100 минут, что соответствует одному витку вокруг Земли.
Обучение такому космическому полету будет длиться несколько недель в Центре подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина в Звездном городке. Подготовка к выходу в открытый космос предполагает ознакомление с работой скафандра «Орлан» и с тем, как проводится выход в открытый космос. Лучшее место для моделирования открытого космоса — подводная среда, поэтому большая часть обучения будет проходить в плавучем комплексе Звездного городка, куда погружен макет модулей МКС в полную величину. Каждый шаг процесса выхода и входа на космическую станцию в скафандре «Орлан» тщательно репетируется. Пребывание в космосе продлится примерно две недели, чтобы дать время для подготовки и выхода в открытый космос.
В 2023 полет вокруг Луны планирует совершить и миллардер Юсаку Маэдзава. Ранее бизнесмен выкупил все места на корабле SpaceX Starship для первого полета вокруг Луны и пригласил всех желающих подать заявку на отбор у себя в Twitter. Цель проекта dearMoon— позволить нескольким талантливым людям совершить полет вокруг Луны бесплатно, что, по задумке Миэдзава, должно вдохновить их на создание новых произведений искусства.
Помимо Space Adventures, планы по освоению рынка космического туризма есть у компаний Virgin Galactic (принадлежит Ричарду Брэнсону) и Blue Origin (принадлежит Джеффу Безосу). В 2019 году NASA выбрало Blue Origin и еще десять других компаний для производства прототипов космических аппаратов для высадки на Луну.
«Бюджетные полеты» в невесомости
В мире есть несколько проектов, которые на коммерческой основе предлагают туристические полеты с 2004 года на специальных самолетах во Франции, США и России — Airbus A300 Zero-G, Boeing 727 G-Force One и Ил-76 MKД. Невесомость достигается с помощью пилотажных маневров, их называют «параболы». Специально обученные пилоты выполняют пилотажные параболы и пассажиры испытывают настоящую невесомость.
Перед началом параболы самолет летит горизонтально на высоте 7,3 км. Пилот начинает направлять судно вверх, постепенно увеличивая угол наклона до 45 градусов, до высоты 9,7 км. Во время такого подъема пассажиры чувствуют тягу в 1,8 Гс. Затем самолет «отталкивается», чтобы создать невесомый сегмент параболы. В течение следующих 20-30 секунд в самолете — невесомость. Затем начинается плавный сегмент, который позволяет пассажирам стабилизироваться на полу самолета. Этот маневр повторяется 13-15 раз, каждый из которых занимает около 16 км для выполнения. В самолетах нет иллюминаторов, поэтому пассажиры не могут понять, что самолет меняет углы полета.
Для такого полета в невесомости у желающих не должно быть синусита, астмы, гипертензии, недавних операций на сердце. В процессе полета также не рекомендуется трясти головой — надо смотреть только вперед, иначе вас стошнит.
В дополнение к невесомости все компании включают в туры параболы, разработанные, чтобы почувствовать лунную гравитацию (одна шестая человеческого веса) и марсианскую гравитацию (одна треть человеческого веса). Это создается за счет более длинного пролета дуги на вершине параболы.
Сколько стоит полет в невесомости
Стоимость полетов в российской компании ООО «Страна Космического Туризма» на Ил-76 MKД:
- Одно место в невесомом полете (включает 10-15 параболических маневров) — 280 тыс. руб. на русскоязычной версии сайта и €5 тыс. — на англоязычной;
- Корпоративная вечеринка или групповой полет (для 14 человек) с арендой всего самолета — €56 тыс.
Ближайший полет в невесомости состоится 12 апреля 2021 года.
Стоимость полетов в американской компании Zero Gravity Corporation (включая все налоги) на Boeing 727 G-Force One:
- Одно место в невесомом полете (включает 15 параболических маневров) стоит $6,7 тыс. В сумму также включен обязательный тест на COVID-19, обед, экипировка, сертификат о полете в невесомости, фотосъемка, а также сувениры от ZERO-G. Для больших компаний компания предлагает групповые полеты. Стоимость организации такой перевозки оговаривается отдельно.
Когда ждать массовых полетов на космических кораблях
По прогнозу UBS, к 2030 году объем рынка космического туризма достигнет $3 млрд. Одно из перспективных направлений в этой области — использование космических аппаратов для дальних перелетов, например, из Лондона в Шанхай. SpaceX планирует заменить самолеты шаттлами и сократить время в пути с 15 часов в самолете до 40 минут на космическом корабле в ближайшие десять лет.
Однако аналитики UBS отмечают: чтобы бизнес стал успешным, компаниям придется снизить цену такого полета до цены билета бизнес-класса или даже ниже, чтобы заинтересовать клиентов.
Пока все космические туристы отправлялись с Земли на МКС, но в будущем полеты могут стать короче и дешевле. Компании Blue Origin и Virgin Galactic работают именно в таком направлении. Blue Origin планирует отправлять туристов в космос за $200–300 тыс. (вместо $55 млн) и специализироваться на суборбитальных полетах. При этом скорость летательного аппарата меньше первой космической — то есть, ее недостаточно для того, чтобы выйти на орбиту. Такие полеты дешевле и технически проще — необходимая скорость для суборбитального полета в восемь раз меньше, чем орбитальная скорость. К тому же туристам не нужно терпеть изнурительные тренировки перед полетами. В ближайшие годы именно такие полеты могут послужить толчком к росту популярности космического туризма.
Источник