Прекрасная РОСС будущего

В этом апреле Россия, кажется, определилась с будущим своей пилотируемой космонавтики. Международная космическая станция в ближайшее десятилетие опустится с орбиты Земли на дно Тихого океана. А после этого, судя по всему, наши космонавты будут летать на околоземную станцию РОСС, первые элементы которой в минувшую пятницу показала журналистам РКК «Энергия». Давайте разберемся в анатомии будущей станции: что уже построено, а что еще в проекте.

Краткая история национальных станций

Идея создать свою высокоширотную национальную станцию (ВШНС) обсуждалась еще в 2014 году. Роскосмос тогда предлагал развернуть ее к 2019 году и выйти из программы МКС в 2020-м. В апреле 2015 года на нее откликнулся президент РФ, когда объявил, что к 2023 году планируется создать на орбите собственную станцию.

В концепции 2014 года станцию собирались строить из российских модулей, исходно предназначавшихся для достройки российского сегмента МКС. Базовым модулем должен был стать многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ) «Наука». Прямо сейчас он — на Байконуре, готовится лететь к МКС в июле (о его сложной судьбе читайте в нашем материале «Роковая стружка»). К «Науке» предполагалось пристыковать узловой модуль (УМ) «Причал» — он тоже уже построен и ждет отправки к МКС. Третьим «кирпичиком» станции должен был стать Научно-энергетический модуль (НЭМ), который тоже строился для МКС. А шлюзовую камеру для выходов космонавтов в открытый космос потом думали приспособить для программы российского участия в окололунной станции.

«Фишкой» ВШНС был космический аппарат «ОКА-Т», проект которого разрабатывался с начала 2010-х годов. Этот модуль предназначен для проведения экспериментов в невесомости вне станции — чтобы избежать вибраций от динамических операций и жизнедеятельности экипажа. «ОКА-Т» работала бы отдельно от станции и стыковалась к ней только для заправки топливом и смены расходных материалов и образцов в научной аппаратуре. Также к станции мог быть пристыкован трансформируемый модуль, патент на который был получен в РКК «Энергия» — внутри размещалась центрифуга короткого радиуса, созданная в Институте медико-биологических проблем РАН для профилактики воздействия невесомости на космонавтов. Для доставки экипажей и грузов планировалось использовать корабли «Союз-МС» и «Прогресс-МС».

Авторы проекта предполагали, что станция будет выведена на орбиту с наклонением 64,8 градуса, то есть выше чем у орбиты МКС (51,6 градуса). И разработчики, и руководство Роскосмоса подчеркивали, что такое наклонение улучшит обзор территории России с борта станции и позволит использовать для снабжения космодром «Плесецк» и «Восточный».

Однако в этом виде проект национальной станции осуществлен уже не будет. В 2016 году, когда была принята Федеральная космическая программа на срок до 2025 года, было решено завершить строительство российского сегмента МКС, пристыковав к нему МЛМ «Наука», УМ «Причал» и НЭМ. Планируемый ранее НЭМ-2 был отменен.

Пришествие РОСС

Осенью 2020 года идея собственной станции вернулась: руководитель полета российского сегмента МКС и заместитель гендиректора РКК «Энергия» Владимир Соловьев на Совете по космосу РАН заявил, что на российском сегменте МКС часть модулей и оборудования серьезно изношены, а после 2025 года начнется лавинообразный выход из строя оборудования на борту.

Тогда же Соловьев продемонстрировал новый проект — Российской орбитальной служебной станции (РОСС). Ее предполагалось вывести на орбиту с наклонением либо 51,6 градусов (в плоскости МКС), либо 71,6 градусов. Во втором случае со станции можно было бы наблюдать за полярными районами Земли, в том числе за Северным морским путем.

Сразу после этого выступления Роскосмос попытался успокоить страсти, заявив, что речи немедленном выходе из проекта МКС не идет, Россия выполнит свои обязательства и останется в проекте как минимум до 2025 года, а выступление Соловьева носило «информационный характер».

Прошло полгода, и о национальной станции заговорили уже высшие чиновники. 18-го апреля профильный вице-премьер Юрий Борисов заявил, что России следует честно предупредить партнеров о выходе из проекта МКС после 2025 года, а Соловьев опять выступил перед РАН — с рассказом о новом варианте национальной станции.

Как стало ясно позже, вопрос о будущем МКС обсуждался 12-го апреля на юбилейном совещании — по случаю Дня космонавтики — с участием президента РФ. Как сообщил 23-го апреля на встрече с журналистами в РКК «Энергия» исполнительный директор Роскосмоса по перспективным проектам Александр Блошенко, на этом совещании были представлены предложения, одобренные правительством: свернуть участие в МКС в 2025 году и сконцентрировать усилия на собственной станции.

«Решение подготовлено, но еще не принято, процесс выхода занимает не один день. Политическое решение еще не подписано, есть предложение, поддержанное правительством. Чтобы оно вступило в силу, нужно, чтобы глава государства издал директивный акт о начале переговоров с партнерами по МКС», — сказал Блошенко.

Когда и как это решение будет принято, неясно. Но облик будущей российской станции уже очерчен. Попробуем определить, какие ключевые ингредиенты для нее у нас уже есть, а какие еще предстоит найти.

1. НЭМ
2. Стартовая площадка и ракета
3. Узловой модуль
4. Корабли и экипажи
5. Шлюз
6. Что дальше?

НЭМ: есть только корпус

Научно-энергетический модуль строился не так долго, как многострадальная «Наука», но его история тоже началась не вчера. Еще на заре истории МКС российские специалисты рассчитывали отправить к станции научно-энергетическую платформу — доставить ее должен был шаттл. Но после катастрофы «Колумбии» от этих планов отказались, и в проектах появились два одинаковых модуля НЭМ — уже с собственными двигателями и с запуском на «Протонах».

В 2009 году руководители Роскосмоса говорили что НЭМ полетит к МКС в 2014 году, а в 2015 году к нему присоединится НЭМ-2. Однако только в 2012 году «Энергия» выиграла контракт на создание модуля: запуск был сдвинут на 2015 год, затем вообще на 2019-й. В дальнейшем, в том числе из-за сдвига запуска «Науки», отправка НЭМа съехала еще раз — на 2024-й.

Теперь НЭМу предстоит стать базовым модулем новой российской станции. К этой судьбе его никто не готовил. НЭМ планировался как периферийный модуль, который должен был в первую очередь обеспечить независимость российского сегмента по электропитанию. Его солнечные батареи должны были добавить около 18 киловатт, избавив российский сегмент от необходимости импортировать часть электричества с американского. Вторая его функция — склад, а третья — лаборатория: в модуле должны были стоять стандартные стойки для научного оборудования, подобные тем, что устанавливали в МЛМ.

НЭМ — один из самых крупных модулей в истории российской космонавтики. Объем его герметичного отсека — 92 кубометра. Для сравнения, гермообъем ФГБ «Заря» — 71,5 кубометра, а служебного модуля «Звезда» — 89,3 кубометра. Однако у него есть существенный недостаток: он «тупиковый», то есть стыковочный узел у него лишь один, а корма занята негерметичной частью модуля, на которой смонтированы солнечные батареи, система охлаждения, а также маршевые двигатели и топливные баки с сильфонами — сделанные по тем же принципам, что и баки МЛМ (о них мы подробно рассказывали в материале «Роковая стружка»).

Но даже единственный стыковочный узел необходимо будет заменить: раньше предполагалось, что НЭМ будет стыковаться с МКС, и там стоял «активный» узел со штырем. В роли базового модуля РОССа ему предстоит принимать корабли с космонавтами, а также узловой модуль, которые сами оснащены активными узлами, а значит узел на модуле надо будет заменить на пассивный.

Сейчас в РКК «Энергия» стоит только корпус летного экземпляра НЭМа, изготовленный на РКЦ «Прогресс»:

Самые существенные переделки проекта касаются внутренней начинки модуля. Его предстоит превратить из склада-лаборатории в центр управления будущей станции и сделать пригодным для жизни космонавтов, которым нужны места для сна, тренажеры для поддержания физической формы, вода, воздух и пища. Наконец им не обойтись без АСУ — ассенизационно-санитарного устройства, попросту туалета.

Вот список систем, необходимых для базового модуля, роль которого на МКС играет «Звезда»:

• центральная и терминальная вычислительные машины;
• система управления и навигации;
• система связи для работы со спутниками-ретрансляторами «Луч» и с наземными измерительными пунктами, расположенными на территории России;
• полный комплект систем жизнеобеспечения и терморегулирования: система кондиционирования, туалет, система генерации кислорода, система регенерации воды, система очистки атмосферы и так далее. Это потребует, в том числе, доработать внешний корпус (необходимы клапаны для вакуумирования систем жизнеобеспечения);
• комплекс спортивных тренажеров;
• медицинская стойка;
• каюты для экипажа.

На презентации 23-го апреля в РКК «Энергия» не показали, сколько иллюминаторов будет на новом базовом модуле, переделанном из НЭМа. Например, у служебного модуля МКС «Звезда» в полу — пять иллюминаторов диаметром 228 миллиметра и один кварцевый диаметром 426 миллиметра, что позволяет экипажу вручную фотографировать Землю или устанавливать на иллюминаторы автоматическую научную фотоаппаратуру. Судя по схемам, у НЭМа будет один иллюминатор в полу, и, может быть, по одному в каютах.

Дооснащение модуля всеми этими системами увеличит его массу, которая и так близка к предельной. На НЭМ, например, было решено не ставить гиродины — гигантские гироскопы, которые позволяют управлять ориентацией станции, не используя двигатели. Дополнительная масса гиродинов, несколько сот килограммов, делают невозможным запуск на выбранную для станции полярную орбиту.

Вернуться наверх

Стартовая площадка и ракета: строится и проектируется

Запуск НЭМа в прежней реальности, где ему предстояло отправиться к МКС, должен был выглядеть так же, как скорый старт «Науки»: на «Протоне» с Байконура на орбиту с наклонением 51,6 градуса и высотой около 400 километров.

Ракета-носитель «Протон-М» для запуска НЭМа уже изготовлена, ей присвоен номер 93703, и она уже несколько лет лежит в ожидании пуска в одном из цехов Центра имени Хруничева. Теперь ей придется выводить на орбиту какой-то другой аппарат. НЭМу в роли базового модуля новой российской станции предстоит лететь на ракете, которой еще нет — «Ангаре-А5М» — и стартовать с площадки, которая еще не построена, с космодрома «Восточный».

Теоретически НЭМ можно запустить на полярную орбиту и с Байконура на оригинальном «Протоне-М», но к этому есть несколько препятствий. Во-первых, большая часть пусков с этого космодрома — это пуски на геостационарную орбиту или на орбиту МКС, поэтому все штатные районы падения первых ступеней находятся к востоку от Байконура. Когда Роскосмосу потребовались пуски спутников системы OneWeb на полярную орбиту, ему пришлось отдельно договариваться с казахскими властями о новых районах падения к северо-западу от стартовой площадки.

Кроме того, Россия еще в 2014 году договорилась с Казахстаном, что после 2025 года пуски «Протонов» прекращаются. Одна из двух стартовых площадок для этого носителя должна закрыться в конце 2022 года. Наконец, у самих «Протонов» гарантийных срок хранения — около шести лет. Учитывая, что сроки постройки модифицированного НЭМа могут сдвинуться, есть риск, что после 2025 года уже и ракета «испортится», да и стартовать с Байконура ей уже не откуда.

У космодрома «Восточный», с другой стороны, есть поля падения для запусков на орбиты с наклонением около 98 градусов — орбиту РОССа.

Универсальную пусковую площадку для всех модификаций тяжелой «Ангары» начали строить в сентябре 2018 года, тогда рассчитывали, что первый старт с него состоится в 2021 году, сейчас первый пуск планируется на август 2023 года. Правда на достройку всей пусковой инфраструктуры потребуется еще два года.

При этом НЭМу нужно будет дождаться специальной модификации «Ангары» — «Ангары-А5М», которая будет оснащена форсированными двигателями — РД-191М. Они должны обеспечить прибавку в грузоподъемности примерно на 10 процентов по сравнению с базовыми РД-191, которые сейчас используются на «Ангаре». Это добавка, как пояснил Соловьев журналистам, необходима как «запас прочности» для ракеты, которая будет использоваться в пилотируемой программе.

Огневые испытания новых двигателей планируются на 2022 год, а поставки для «Ангары» — не раньше, чем в 2023 году.

Вернуться наверх

Узловой модуль: построен, но полетит на МКС

У НЭМа всего один стыковочный узел, в отличие от ФГБ или базового блока «Мира». Поэтому к нему нельзя будет пристыковать сразу и грузовой «Прогресс» и «Союз» с космонавтами, которые смогут разгрузить этот «Прогресс». Нельзя будет и растить станцию дальше, пристыковывая новые модули.

Поэтому к НЭМу необходимо добавить недостающие стыковочные узлы. Такое дополнение уже готово и стоит в цехе «Энергии»: это узловой модуль (УМ) «Причал», шар с шестью стыковочными узлами, который мы видели на картинке выше, в центре одной из первых версий российской станции.

Но уже готовый УМ не станет частью РОССа. Осенью 2021 года он должен полететь к МКС, где он пристыкуется к «Науке». У того надирный стыковочный узел — гибридный ССВП-М (система стыковки внутреннего перехода), его диаметр больше стандартного ССВП, используемого на российском сегменте МКС для транспортных кораблей. Поэтому, чтобы не лишиться четвертого причала на российском сегменте, и нужен УМ, нижний стыковочный узел которого комбинированный — ССВП/ССВП-М. Он подходит и для модулей, и для «Прогрессов» с «Союзами».

Для РОССа потребуется построить новый «Причал», к его стыковочным узлам смогут стыковаться и грузовые и пилотируемые корабли, а главное — новые модули.

Использование отдельного центрального узлового модуля сделает РОСС первой настоящей «модульной станцией», где любой модуль можно заменить при необходимости, включая первый «базовый», что было невозможно на «Мире» и МКС.

Вернуться наверх

Корабли и экипажи

Первая экспедиция к РОССу, по словам Соловьева, должна будет отправиться почти сразу после запуска НЭМа, еще до прибытия узлового модуля — в 2026 году, если НЭМ стартует, как планировалось, в 2025-м.

Первые космонавты, говорит Соловьев, полетят с Байконура на обычном «Союзе»: «Сначала НЭМ, потом нужно прилететь „Союзом“, потом — узловой модуль. Причем „Союзы“ смогут стартовать даже с Байконура. Возможно с помощью носителя „Союз-2.1б“ с несколько уменьшенным экипажем, до двух человек, можно лететь на эту (полярную) орбиту. На первых этапах с Байконура, потом — с Восточного», — сказал он журналистам.

В дальнейшем для экспедиций посещения планируется использовать корабли «Орел».

Соловьев подчеркнул, что экипажи на РОССе будут работать вахтовым методом: держать станцию постоянно обитаемой дорого, кроме того, радиация на полярной орбите слишком высока. Космонавты будут отправляться туда по мере того, как для них накопиться достаточное количество задач.

Вернуться наверх

Шлюз (бывший лунный)

Шлюзовой модуль, необходимый для того, чтобы космонавты могли выходить в открытый космос, — это последний элемент «РОССа первого этапа». Физически этого модуля еще нет, но его проект прорабатывался в РКК «Энергия» — предполагалось, что она станет вкладом России в окололунную станции Gateway.

Фишка модуля в том, что это, по сути, два шлюза: в нем два отсека, где можно провести шлюзование. «Если обнаружится герметичность главного люка, у нас всегда остается возможность для члена экипажа уйти в следующий отсек и провести шлюзование там. Это дополнительный, резервный шлюзовой отсек», — сказал в беседе с N + 1 конструктор НЭМа Алексей Бидеев.

Вернуться наверх

Что дальше?

Первый этап строительства станции предполагается закончить к 2030 году, а на втором этапе дооснастить двумя новыми модулями, созданными на базе того же НЭМа, но со вторым стыковочным узлом вместо негерметичного отсека. Планируется пристыковать к станции производственный модуль и платформу обслуживания космических аппаратов (стапель).

Корпуса всех модулей на базе НЭМа будут делать в РКЦ «Прогресс» в Самаре, где есть оборудование для обработки корпусов больших диаметров. В отличие от корпусов новых ракет «Союз-5», в которых ребра жесткости «вафли» располагаются внутри, у корпуса НЭМа они располагаются снаружи. После того как корпуса модулей будут сделаны, их по железной дороге доставят в РКК «Энергия» для оснащения бортовым оборудованием и первым испытаниям.

Свободнолетающий модуль ОКА-Т из проекта исчез, однако сама идея таких кочующих модулей, где в почти идеальных условиях идут производственные процессы или эксперименты, никуда не исчезла. По словам Соловьева, проект «морально устарел», но от идеи «парка свободнолетающих модулей» конструкторы не отказались.

Новая российская станция, уверяет заместитель гендиректора РКК «Энергия», будет не только научной, но индустриальной площадкой. «На нем будут производственные отсеки, будет выносной стапель, на котором мы можем парковать разные автоматические космические аппараты, ремонтировать, дозаправлять их, юстировать полезную нагрузку и потом опять отправлять в космическое пространство. Мы планируем создать некий парк буксиров, которые будут выводить эти автоматические аппараты на нужные нам орбиты и в нужное нам время» — сказал он.

Также новая станция будет играть роль пересадочного узла для российской лунной пилотируемой экспедиции. Новый сценарий предполагает использование четырех пусков ракеты «Ангара-А5В» с водородным разгонным блоком, чтобы обойтись без сверхтяжелого носителя.

Вернуться наверх

Александр Хохлов, Илья Ферапонтов