Освоение Луны и Марса – новые российские амбиции. Ч.1

В России разработаны долгосрочные концепции развития космонавтики, включающие решение амбициозных задач по освоению Луны и Марса. Среди них – концепции РКК «Энергия» и ГКНПЦ им. Хруничева, предполагающие создание базы на Луне к 2030 г. и на Марсе к 2040 г.

На орбите

Стратегия РКК «Энергия» предполагает развитие деятельности по трём основным направлениям: околоземной космос, Марс и Луна.

Концепция деятельности в околоземном космосе предполагает, что по завершению в 2020 г. программы международной космической станции (МКС), от неё отделится российская секция (РС), которая впоследствии будет преобразована в орбитальный пилотируемый сборочно-эксплуатационный комплекс (ОПСЭК). Его задачей станет проведение космических исследований, отработка новых российских пилотируемых кораблей, технологий и космических аппаратов (КА).

До 2017 г. РС МКС дополнится новыми модулями: универсальным лабораторным (20,7 т), узловым (4 т), двумя научно-энергетическими по 20 т и автономным летающим технологическим КА (7,8 т). Обеспечение сегмента и всей станции должны выполнять корабли «Союз ТМА» и «Прогресс М» новых серий, а в 2015-2017 гг. их сменят пилотируемые транспортные корабли нового поколения (ПТК НП) и транспортная грузовая космическая система буксир-контейнер (ТГКС Б-К). В 2024-2031 гг. в состав ОПСЭК взамен отработавших ресурс модулей будут введены три новых модуля по 40 т (универсальный базовый и два научно-энергетических).

Тогда же начнутся работы по созданию КА, оснащённых ядерной энергетической установкой (ЯЭУ) и электроракетной двигательной установкой (ЭРДУ), в т.ч. межорбитальных буксиров для организации глобальной космической связи, мониторинга Земли, очистки околоземных орбит от космического мусора, защиты Земли от астероидной и кометной угрозы, и др.

Анализ задач космонавтики на ближайшие 40 лет приводит к необходимости создания ряда модулей космических ЯЭУ следующей мощности:

• 0,15-0,5 МВт – обслуживание деятельности на околоземных орбитах, энергообеспечение космических и планетных баз, производственных инфраструктур на околоземных орбитах, транспортировка автоматических КА и грузов на высокие околоземные орбиты, очистка орбит от «космического мусора»;

• 0,51-6 МВт – защита Земли от астероидов и ядер комет, транспортировка грузов к Луне и планетам;

• 24 МВт – полёты экспедиционных комплексов к Марсу.

Реализация концепций космической деятельности на Марсе и Луне намечена на период до 2040 г. При этом приоритет отдан пилотируемым полётам на Марс при использовании Луны как элемента межпланетной инфраструктуры.

Навстречу к Марсу

Концепция марсианской программы основана на заделе и опыте работ по программам «Мир» и МКС, а также на создании технологий космической ядерной энергетики. Сборку межпланетного экспедиционного комплекса (МЭК) для полёта на Марс планируется осуществлять из отдельных модулей на орбитальном комплексе ОПСЭК. Для вывода этих модулей на орбиту намечено использовать ракеты-носители (РН) двух классов: среднего и сверхтяжёлого.

Стартовая масса марсианского МЭК при использовании ЯЭУ и ЭРДУ составит св. 500 т, минимальный экипаж – 4 человека, продолжительность экспедиции – 1,5-2,5 года. В состав МЭК могут входить:

• многоразовый межорбитальный буксир (120 т) с ЯЭУ и ЭРДУ;

• межпланетный корабль (300 т) с заправленными баками рабочего тела для межорбитального буксира;

• модуль складской (20 т);

• пилотируемый марсианский посадочно-взлётный комплекс (40 т) в аэродинамическом контейнере или грузовой посадочный комплекс (40 т) в аналогичном исполнении;

• пилотируемый корабль (12-14 т) для доставки с Земли на МЭК экипажа и возвращения его с МЭК на Землю;

• кислородно-водородная разгонная ступень для обеспечения передвижения пилотируемого корабля.

Предусматривается также создание марсианской инфраструктуры, в т.ч.:

– автоматические аппараты связи, навигации и мониторинга на орбите вокруг Марса и его поверхности;

– марсианская орбитальная станция (40 т);

– база 1-го этапа (50 т) на поверхности Марса с целевыми модулями, ЯЭУ, вездеходами и агрегатами по добыче и переработке марсианских пород.

Луна по соседству

Концепция лунной программы аналогична марсианской, но учитывает особенности Луны (расстояние до Земли, гравитацию, отсутствие атмосферы, рельеф, ресурсы), а также особенности решаемых задач. Необходимые средства должны быть заимствованы из марсианского проекта с соответствующими модификациями.

Концепция ГКНПЦ им. Хруничева представлена в более подробном, чем концепция РКК «Энергия», виде. Реализация этой программы рассчитана на 30 лет. При этом предложено вначале создать околоземную орбитальную станцию, и на её базе – сборочный комплекс, затем – выполнить программу освоения Луны, и только после неё – Марса.

Создание сборочной платформы – орбитальной станции на низкой околоземной орбите намечено на 2020-2030 гг. Планируется в 2031 г. на её базе построить орбитальный сборочный комплекс ОПСЭК. Там из отдельных модулей намечается собирать космические корабли (КК) для полёта на Марс и другие планеты.

Программу освоения Луны предлагается осуществить за 12 лет (в 2025-2036 гг.) При этом потребуется разработка и производство межорбитальных буксиров, модулей лунной орбитальной станции (ЛОС) и лунной базы, пилотируемых и грузовых кораблей для посадки на Луну, кораблей для доставки космонавтов на ЛОС и возвращения на Землю. Для выведения их на орбиту потребуются новые РН, обеспечивающие вывод на низкую околоземную орбиту грузов массой 20-60 т: «Ангара» (А5, А5П и А7В), создаваемые ГКНПЦ, «Русь-М» (МП и МТ), разрабатываемые ЦСКБ «Прогресс» или многоразовые ракеты космического назначения (МРКН), предлагаемые ГКНПЦ. Создать их планируется к 2025 г., а стартовать они должны с нового космодрома «Восточный». При этом использование МРКН позволит, например, сократить расходы на лунную программу на 10-25% по сравнению с одноразовыми ракетами.

Этапы лунной программы включают создание лунной орбитальной станции, высадку на Луну и организацию на ней баз. Лунную орбитальную станцию с экипажем 4 чел. намечено создать из двух модулей в 2025-2026 гг. Станция будет предназначена для исследования Луны и управления автоматами на поверхности, а также обеспечения высадки на Луну космонавтов, прибывших с околоземной орбиты и возвращения их на Землю.

Космические средства для обеспечения высадки на Луну включают, в т.ч. модули ЛОС, пилотируемые корабли для полётов на окололунную орбиту (ПК-Л) и посадочно-взлётные лунные корабли (ПВЛК).

Элементы лунного транспортного космического комплекса:

Пилотируемую экспедицию с высадкой на Луну, при использовании в качестве РН многоразовых ракет МРКН, намечено осуществить в следующей последовательности:

1. С космодрома «Восточный» на низкую околоземную орбиту стартуют многоразовые ракеты МРКН-60 (г/п до 60 т) с межорбитальным ракетным буксиром (МРБ) и МРКН-35 (г/п до 35 т) с посадочно-взлётным кораблём ПВЛК. Буксир МРБ и корабль ПВЛК стыкуются, стартуют с околоземной орбиты и через трое суток прибывают на окололунную орбиту, где ПВЛК отделяется и стыкуется на боковой стыковочный узел станции ЛОС.

2. С космодрома «Восточный» на низкую околоземную орбиту стартуют МРКН-60 с МРБ и МРКН-21 (г/п до 21 т) с пилотируемым кораблём ПК-Л. Буксир МРБ и корабль ПК-Л стыкуются, стартуют с околоземной орбиты и через трое суток прибывают на окололунную орбиту, где ПК-Л отделяется и стыкуется на торцевой стыковочный узел ЛОС.

3. Посадочно-взлётный корабль ПВЛК с тремя космонавтами расстыковывается с ЛОС, выполняет посадку на Луну, где космонавты до 14 суток выполняют исследования, после чего стартуют с неё на взлётном модуле, который выходит на окололунную орбиту и стыкуется с ЛОС.

4. Корабль ПК-Л с четырьмя космонавтами расстыковывается с ЛОС и стартуют к Земле. При подлёте к ней от ПК-Л отделяется агрегатно-двигательный отсек, возвращаемый аппарат тормозится об атмосферу и приземляется на парашютах.

Создание баз на Луне намечено на следующие сроки:

• Базы 1-го этапа (посещаемые космонавтами на 2 недели) – на 2028-2029 гг.

• Базы 2-го этапа (постоянные) – на 2035-2036 гг.

• Элементы лунной инфраструктуры включают жилой и служебно-шлюзовой модули (каждый имеет длину 6,1 м и диаметр 3 м).

Элементы лунной инфраструктуры:

Во 2-й части читайте о том, когда и как российская космонавтика надеется осваивать Марс