При создании Crew Dragon Илон Маск пошел на серьезный риск
Продолжаются споры о том, насколько технологически новым является запущенный к МКС космический корабль Crew Dragon. Несомненно, Илон Маск произвел ряд ярких, но по сути чисто внешних эффектов (как его новые скафандры, например). Однако некоторые технические решения Crew Dragon действительно стали большим шагом вперед для освоения космоса. Хотя и рискованными.
Начнем с простого: Crew Dragon действительно значительно больше и тяжелее своего основного конкурента – российского космического корабля «Союз».
Объясняется это просто: изначальный проект «Союза» проектировался в условиях очень жестких ограничений по габаритам и весу – «в девичестве» первый «Союз» был орбитальным кораблем советской лунной программы и носил название 7К-ЛОК. Параметры 7К-ЛОК задавались возможностями и диаметром головной части советской лунной ракеты Н-1: масса корабля 9,85 тонны, а основной диаметр – 2,2 метра.
Впоследствии «Союз» переделали для экспериментов, а после закрытия советской лунной программы – и для постоянной эксплуатации на околоземной орбите. Из-за этого «Союз» пришлось еще больше ужать по стартовому весу, до 6,6 тонны, так как выводить на орбиту Земли его пришлось одноименной ракетой, которая имела очень жесткие ограничения по полезной нагрузке.
Первый запуск орбитального «Союза» в беспилотном варианте осуществили еще в 1966 году, более полувека тому назад. С тех пор за счет улучшения возможностей ракеты-носителя «Союз» вес новых модификаций «Союза» довели до 7,2 тонны. А вот с габаритными размерами что-то сделать оказалось гораздо сложнее – и они остались такими же, как у первых «Союзов». Из-за ограничений веса и габаритов «Союза» его конфигурацию несколько раз меняли от трехместной к двухместной – и наоборот, но и сегодня при наборе в российский отряд космонавтов присутствуют антропометрические ограничения (хотя и менее строгие, чем в 1960-1990-х годах). Сегодня в космосе летает уже шестое поколение «Союзов», имеющее название «Союз-МС», а экипаж российского корабля составляют три человека.
А вот диаметр Crew Dragon составляет 3,66 метра при стартовом весе 12 тонн. Изначально под полеты к Луне планировали и Crew Dragon, но впоследствии в SpaceX отказались от этой идеи, ограничив применение своего корабля околоземной орбитой.
Всё дело в том, что старты к Луне – совсем недешевое начинание, один запуск тяжелой ракеты SLS, которую хотят использовать для вывода нового американского лунного корабля «Орион» к нашему естественному спутнику, будет стоить около 1,3 млрд долларов. Второй причиной такого изменения планов SpaceX стала масса сложностей, с которыми сталкивается любой лунный корабль. Полет к Луне задает массу требований по автономности и надежности, а возвращение на Землю со второй космической скоростью резко поднимает требования к теплозащите при входе в атмосферу нашей планеты. Так что часто встречающееся утверждение о том, что Crew Dragon может летать к Луне и будет использован, как корабль снабжения для новой американской окололунной станции, не соответствует действительности. Его удел – полеты в пределах околоземной орбиты, с миссиями снабжения МКС. Пока что для запусков Crew Dragon будут использовать хорошо зарекомендовавшую себя ракету Falcon 9, которая является частично многоразовой и использует возвращаемые первые ступени.
Несмотря на внушительный внутренний герметичный объем корабля, составляющий девять кубометров, в ближайшие годы корабль продолжит полеты с экипажами из четырех человек, а миссии с семью астронавтами пока что остаются делом будущего. Но, конечно, по сравнению с тремя космонавтами в «Союзах», на старте и при посадке зажатых в спускаемом аппарате с герметичным объемом чуть меньше четырех кубометров, это является значительным шагом вперед. Новые американские корабли гораздо просторнее и удобнее для экипажа.
Новая система спасения и многоразовость
Еще одним существенным отличием Crew Dragon от российских «Союзов» является их система аварийного спасения экипажа (САС). В американском корабле она интегрирована в конструкцию – в то время как в «Союзах» она внешняя, построенная на сбрасываемых на участке выведения пороховых ускорителях.
Преимущество нового американского подхода очевидно. Внешняя пороховая САС всегда будет мертвым грузом на старте, а вот интегрированная в систему корабля САС может использовать топливо, предназначенное для маневров ориентирования и сближения на орбите. В этом случае никакого лишнего груза САС, сбрасываемого после старта, не будет – всё это топливо попадет на орбиту вместе с кораблем.
Кроме того, не нужно специальным образом крепить тянущую пороховую САС перед пилотируемым кораблем, что упрощает требования к носовому обтекателю на старте. В силу этого Crew Dragon использует небольшой носовой конус, защищающий стыковочный адаптер во время полета в атмосфере, а в качестве обтекателя выступает сам корпус корабля.
На «Союзах» с орбиты управляемо сходит лишь небольшой спускаемый аппарат, который не подлежит повторному использованию. У Crew Dragon возвращаемые герметические капсулы составляют около половины корабля по массе и объему, что позволяет говорить об их «частичной многоразовости» и решать эту задачу в дальнейшем. Как следствие, при повторном использовании это сулит немалую экономию средств.
Впрочем, такая компоновка САС несет и определенный риск – фактически космический корабль стартует на «бочке с гидразином», токсичным топливом, которое используется в САС и двигателях системы ориентации.
Такие опасения отнюдь не досужий вымысел: в апреле прошлого года САС внезапно взорвалась на испытательном стенде, разрушив капсулу Crew Dragon. В итоге надежность новой системы САС пришлось проверять в отдельном испытательном полете – в январе 2020 года ракета-носитель Falcon 9 стартовала с массогабаритным макетом Crew Dragon, который был принудительно «спасен» с помощью САС, отработавшей в этот раз штатно.
Всё это в значительной мере затянуло выход Crew Dragon на финишную прямую. Изначально первый пилотируемый полет к МКС был запланирован на 2017 год, но в последние три года Crew Dragon несколько раз проваливал критические испытания, после чего инженеры SpaceX были вынуждены производить болезненные переделки и длительные доводки новых систем.
Все остальные элементы конструкции Crew Dragon (включая большие обзорные иллюминаторы, красивые, но неудобные скафандры экипажа, которые даже невозможно надеть без посторонней помощи, или же сенсорные дисплеи в кабине экипажа) – это лишь внешний антураж, не имеющий особого значения для развития пилотируемой космонавтики. Хотя, конечно, все эти визуальные моменты были использованы SpaceX в пиаре первого пилотируемого полета их космического корабля. Картинка получилась сочная и яркая.
Заключение
На сегодняшний день США по нескольким параметрам действительно вырвались вперед в вопросе конструкций и технологических решений пилотируемых орбитальных кораблей. Их разработки удобнее для космонавтов, обеспечивают доставку большего числа людей на орбиту, выполнены с учетом последних конструкторских идей и подходов. С другой стороны, Crew Dragon – это всё тот же корабль снабжения для МКС, просто чуть более удобный и новый, нежели российский «Союз».
Да, этот запуск США – отнюдь не технологический прорыв, но тот самый «маленький шажок», из суммы которых складывается дорога длиной в целую космическую эпоху. И поэтому России стоит не затягивать переход к своим новым пилотируемым программам с тем, чтобы не отставать от США в этом вопросе надолго, что может очень легко превратиться в «навсегда».
Алексей Анпилогов