Альтернативна космонавтика

1. У тіні від «палиці»
2. Улюбленець директора?
3. Складні дискусії з простим питанням

NASA планує з 2015 року використовувати нову ракету Ares I. Однак група аерокосмічних інженерів пропонує іншу концепцію корабля, який можна зробити швидше і дешевше.

Після 2010 року NASA повністю відмовиться від використання космічних човників. На зміну їм з 2005 року розробляється Ares I, але він буде готовий лише до 2015 року. З 2010 по 2015 рік американські астронавти зможуть вибратися в космос лише за допомогою російської ракети «Союз». У разі будь-яких політичних ускладнень між двома країнами під ударом опиниться вся програма США з розвитку пілотованої космонавтики.

Однак чи є Ares I кращим способом для американців зберегти свої позиції в космічному бізнесі? Може, простіше не будувати нову ракету з нуля, а використовувати обкатані компоненти «шаттловской» програми, поставивши поверх цієї конструкції новий модуль з екіпажем? Саме такий підхід і пропонує група «бунтівних» інженерів NASA. Вони розробили альтернативний проект під назвою Jupiter Direct 2.0, який безпосередньо базується на випробуваних компонентах старих човників. Ентузіасти стверджують, що їхня ракета-носій Jupiter 120 буде потужнішим і дешевше, ніж прийнята до реалізації ракета Ares I, і до того ж їх носій можна буде запустити вже в 2013 році, скоротивши інтервал вимушеної бездіяльності, пов'язаний зі списанням останніх човників.

У минулому році офіційні особи NASA випустили тристорінковий документ, в якому крок за кроком піддані критиці ті вузлові положення проекту Jupiter Direct, які не узгоджуються з офіційно прийнятою програмою. Дискусія переросла рамки одних тільки інженерних проблем. Висловлені опозиціонерами сумніви щодо професіоналізму та об'єктивності офіційного керівництва NASA підривають авторитет цього агентства.

Гаряча космічна дискусія Мабуть, вперше з часів програми Apollo в NASA розгорілися настільки гарячі суперечки про майбутнє американської пілотованої космонавтики. І, напевно, вперше за всю історію намічається майже відкрите протистояння конструкторів проекту Ares з «неофіційною» командою розробників проекту Jupiter Direct. Чи вдасться бунтівникам-ентузіастам змінити концепцію американської космічної програми, покаже час.

У тіні від «палиці»

Ці розборки припали на критичні часи в житті аерокосмічного агентства. Тільки що були продекларовані честолюбні плани по новим перспективам експлуатації МКС, за новими експедиціям на Місяць і польоту людей на Марс, і тут раптом все це ставиться під питання політичними змінами в Вашингтоні, що вибухнув економічною кризою і зростаючою напруженістю у відносинах з Росією. І політики, і впливові вчені рекомендують продовжити польоти космічних човників і при цьому підганяють NASA з розробкою ракети Ares I.

Проект ракети Ares I був вперше опублікований в 2005 році в доповіді NASA про нову стратегію в космічних дослідженнях. Тоді ж ця ракета отримала кличку «Палка» через своїх пропорцій - великої довжини при малій ширині. Доповідь декларував нові плани NASA, що стосуються майбутніх космічних польотів за участю людей. Реалізація цих планів передбачала будівництво пілотованого космічного корабля Orion, розрахованого на 4-6 пасажирів. Для виведення його в космос і призначалася ракета-носій Ares I. На першому етапі вона повинна була доставити астронавтів на космічну станцію, виконуючи таким чином функцію космічного човника. При польотах на Місяць і інших далеких експедиціях на додаток до ракети Ares I мала з'явитися ще одна ракета-носій - Ares V. Її випробування намічені на 2018 рік. Цей потужний безпілотний апарат повинен виводити на орбіту великі і масивні агрегати, які можуть знадобитися для реалізації дальніх експедицій. Згідно з планами NASA, в ході місячної експедиції Ares I повинен вивести на орбіту модуль Orion з астронавтами всередині. Ракета Ares V повинна в свою чергу доставити на орбіту місячний посадковий модуль Altair і заправлену пальним щабель повернення до Землі (EDS). Три зістиковано секції - Orion, Altair і EDS - забезпечують широкі можливості для реалізації розширених місячних (і навіть більш далеких) місій.

Спочатку ракета Ares I виглядала цілком пристойно. Однак з часом NASA стало вносити в проект несподівані зміни. Заради економії грошей головний двигун верхнього ступеня, вельми потужний і багаторазово перевірений на «човниках», поміняли на двигун з потужністю на 40% меншою - J-2X. А щоб компенсувати програш в потужності, на перший ступінь ракети Ares I довелося поставити не чотири (як у шатлів), а п'ять твердопаливних бустерів. В результаті виникла нова проблема - сильні вібрації, добре знайомі ракетників коливання сили тяги. Для їх придушення знадобилося ще 6 т додаткового обладнання, в результаті чого корисне навантаження ракети знизилася на півтонни.

Улюбленець директора?

Зробивши ставку на Ares I, NASA заявляє, що фахівці проаналізували сотні різних конфігурацій, включаючи і ту, яка використовується в Jupiter 120. Однак деякі інженери вважають, що вибір проекту Ares I пояснюється особистої прихильністю, яку відчувають до нього керівник NASA Майкл Гріффін і колишній глава відділу досліджень Скотт Горовіц. І хоча Гріффін рішуче відкидає критичні висловлювання на адресу NASA, невдоволення в стінах агентства продовжує зростати.

Однак деякі ветерани NASA, наприклад колишній заступник директора Скотт Пейс, кажуть, що багатьом молодим співробітникам не вистачає досвіду для розробки нової техніки. «Вони вміють вести рядові дослідження і експлуатувати вже наявне обладнання, - вважає Пейс. - Це благодатний грунт для хворого честолюбства, і декому може здатися, що їх рішення залишилися недооціненими. Так траплялося ще за часів проекту Apollo, і це призводило до жарким спорах. Зараз комп'ютери надають інженерам нові можливості, так що тепер будь-хто може провести досить переконливий аналіз і так опрацювати свою конструкцію, як нам і не снилося в 1960-х ».

Саме завдяки цим новим можливостям в NASA і сформувалася група інженерів «підпільників». Тим часом Стівен Метшан, колишній інженер і програміст компанії Boeing, аналізував за допомогою програмного забезпечення, створеного за контрактом з NASA, характеристики різних конфігурацій ракет і їх вартість. Його дані, які він оголосив на одній з аерокосмічних конференцій в 2006 році, свідчили, що рішення на зразок пакетного бустера шаттла має явні переваги перед ракетою Ares I.

Боротьба за майбутнє космічних польотів Рано чи пізно, але шаттли будуть списані і перед NASA постане питання, яким чином доставляти астронавтів у космос. Для цих цілей в космічному агентстві зараз займаються розробкою носіїв Ares, однак розумність цієї програми поставлена ​​під сумнів авторами альтернативного проекту Jupiter Direct. Його прихильники стверджують, що ця альтернатива потребують менше коштів і часу для реалізації.

Незабаром глава «підпільників» Росс Тірні і Метшан об'єднали свої зусилля, до них приєдналися ще три незалежних фахівця, і в співавторстві вони створили 131-сторінковий документ, який в 2007 році був оголошений на засіданні Американського інституту аеронавтики і астронавтики. З тих пір число співробітників NASA, таємно симпатизують команді Jupiter Direct, зросла до 60 осіб.

Складні дискусії з простим питанням

Тим часом в проекті Jupiter Direct не міститься ніяких революційних рішень. По суті, це комбінація з деталей від нинішніх космічних програм. Модуль Orion і місячний посадковий модуль залишаються без змін, а одноступенева ракета Jupiter 120, яка повинна замінити собою Ares I, - модифікований зовнішній паливний бак шаттла з двома двигунами RS-68. Ці надійні рідкопаливні двигуни використовуються зараз в ракеті Delta IV для виведення супутників на орбіту. Стартовий розгін забезпечується двома чотирьохсегментних твердопаливними бустерами, запозиченими безпосередньо від шаттла. «Цей апарат зможе доставити на космічну станцію вдвічі більше вантажу, ніж Ares I», - каже Метшан. Дальність дії Ares I обмежена лише низькими навколоземними орбітами, в той час як Jupiter 120 дозволить направити Orion навіть на траєкторію обльоту Місяця.

Зліва: 2015. Вихід на навколоземну орбіту. Перша місія нової ракети-носія - це висновок жилого модуля Orion з астронавтами на орбіту МКС. Прихильники Проет Jupiter стверджують, що могли б дістатися до МКС вже в кінці 2013 року. Справа: 2020. Політ на Місяць. Для цього необхідно додатково вивести на орбіту щабель повернення на Землю (EDS), яка в космосі буде зістикована з модулем Orion і місячним посадковим модулем Altair. Обидві конкуруючі програми передбачають необхідність другої ракети.

Для відпрацювання експедиції з посадкою на Місяці буде потрібно пара невеликих двоступеневих ракет Jupiter 232. Одна з них закине на орбіту Orion і місячний посадковий модуль Altair, інша - ступінь повернення на Землю. Першу сходинку Jupiter 232 будуть розганяти три двигуни RS-68, друга буде приводитися в рух парою двигунів J-2X. Jupiter 232 менш сильний, ніж проектований в NASA Ares V, але Метшан стверджує, що дві такі ракети зможуть закинути на Місяць більше корисного вантажу, ніж транспортники Ares. Прихильники Jupiter Direct вважають, що розробка обох моделей Jupiter потягне на $ 13 млрд (проти $ 25 млрд на Ares I і Ares V).

На шляху до реалізації проекту залишилися дві серйозні технічні проблеми - модифікація зовнішнього паливного бака шаттла, щоб він зміг послужити в якості корпусу ракети, і сертифікація двигунів RS-68 під використання на пілотованому кораблі. Прихильники Jupiter Direct впевнені, що їх система легко впишеться у вже наявну інфраструктуру. За розрахунками Метшана, проект Jupiter Direct тільки на одних наземних експлуатаційних роботах дозволить заощаджувати по $ 2 млрд на рік.

Прихильники NASA вважають, що нав'язаний їм суперечка ведеться не надто чесно - якщо проект Ares долає всі перешкоди, супутні виконанню будь-якої реальної програми, то Jupiter Direct існує всього лише на папері. Його автори можуть критикувати кожен компроміс, на який змушені йти розробники NASA, в той час як їх власна концепція не піддається ніяким практичних випробувань. Загалом, суперечки тривають, а тим часом термін закінчення служби шатлів вже близький.

Стаття опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №3, Лютий 2009 ).