Сможет ли Россия создать свою орбитальную станцию? И почему этому не стоит радоваться?

Россия одобрила решение по развертыванию национальной космической станции (РОС) — и отказу от участия в МКС. Критики считают, что создать такую станцию не выйдет. К нашему сожалению, они неправы: все необходимое для этого у «Роскосмоса» есть, что мы и покажем ниже. Но лучше, если бы не было: орбитальная станция — последнее направление работы в космосе, которое стоит развивать в 2020-х. Ее создание имеет столько же смысла, сколько разработка нового паровоза в эпоху расцвета тепловозов. Тем не менее оно практически неизбежно. Разбираемся почему.

История движется по спирали. Десять лет назад, в 2011 году, ТАСС уже публиковал материал с громким заголовком: «”Ее нужно затапливать”. Что будет с МКС и какой будет новая российская орбитальная станция». В тексте приводилось мнение действующего члена Российской академии космонавтики имени Циолковского Игоря Маринина.

Тогда он утверждал: «Решение нужно принимать уже сейчас, так как к Международной космической станции (МКС) появляется все больше технических замечаний. Ее нужно затапливать. К тому, что дальше, мы должны быть готовы». Маринин считал, что создание собственной обитаемой орбитальной станции было бы самым дешевым для страны вариантом. Но не очень эффективным. «У нас уже есть опыт и, в общем-то, не так много экспериментов в запасе», — говорил он.

Сегодня можно повторить абсолютно то же самое: к МКС появляется все больше технических замечаний, включая периодические утечки воздуха в российских сегментах (модуль «Звезда»). Очевидно, остальные наши модули станции тоже весьма старые и скоро могут дать «течь». Еще в прошлом ноябре РКК «Энергия» спрогнозировала лавинообразный рост числа неполадок на российской части МКС. Содержание ее после этого срока будет обходиться в 10-15 миллиардов рублей ежегодно. Это всего в три раза меньше, чем развертывание новой станции, притом что прослужит она куда дольше вечно латаемых модулей уже довольно старой МКС.

А как быть с заявлением NASA, что МКС может проработать до 2028 года? Все так, однако надо понимать, что МКС в целом — это одно, а российские модули — самая старая часть станции — чуть другое. Вся станция действительно без проблем доживет до 2028-го. Российские модули можно латать, можно задраить туда люки, станция в целом от этого работоспособность не потеряет.

Кажется, новость об одобрении Владимиром Путиным российской орбитальной станции (РОС) подоспела как нельзя вовремя. Но кажется так далеко не всем: некоторые считают, что Россия в принципе не способна создать свою орбитальную станцию.

Да мы одну «Науку» 25 лет запустить не можем, какая новая станция?

Часто можно услышать что-то вроде: «У Китая денег на космос куда больше. Но и он только делает космическую станцию, причем не такую уж большую. “Роскосмос” намного беднее, он просто не потянет подобное. Да мы такое ископаемое, как модуль “Наука”, запускаем только летом этого года — хотя он уже давно не способен ни на что!»

Действительно, история с «Наукой» может вызвать сомнения в том, что «Роскосмос» за несколько лет запустит минимум три модуля российской орбитальной станции. Если уж один модуль делали четверть века, получится ли сделать три за несколько лет? Мы были бы очень рады, если бы не вышло: это, объективно, ускорило бы развитие нашей космонавтики в 2020-х. Но, увы, не приходится и сомневаться, что у «Роскосмоса» получится создать эти модули и сделать из них станцию.

«Наука» в июле 2020 года, перед отправкой на Байконур, где она находится в готовности к запуску / ©Wikimedia Commons

Как это стыкуется с печальным опытом «Науки»? А просто: чтобы интерпретировать новости из госучреждений, надо обладать искусством понимания того, как там эти новости формируются. Если читатель в таком учреждении не работал, ему будет казаться, что он понимает новость оттуда, но на деле он часто будет ошибаться.

Именно так было с модулем «Наука». Стандартная версия его истории проста: строить начали в 90-х, запустить хотели с 2007 года, нашли засоры в трубках и много лет не могли устранить. В общем, все по классике: «До чего дожились, — иронически сказал Полесов, — вчера весь город обегал, плашек три восьмых дюйма достать не мог. Нету. Нет! А трамвай собираются пускать!»

Попробуем оценить эту эпическую историю взвешенно-отстраненно. «Науку» сперва делали как дублера модуля «Заря» для МКС. Она должна была обеспечивать станцию электроэнергией от мощных солнечных батарей и хранить топливо для корректировок орбиты. Но с «Зарей» все получилось удачно, поэтому дублер ей не понадобился. А какой вообще смысл тогда был в запуске «Науки»? Что бы с ней делали, если потребность МКС в электроэнергии и запасе топлива для корректировок уже была удовлетворена?

Если поинтересоваться мнением самих работников космической отрасли, то они и не скрывают: поначалу «Науку» планировали использовать как… склад ненужных (американских) вещей. За деньги, разумеется:

«В 2005-2006 годах на МКС был недостаток места для хранения научной аппаратуры, — поясняет генеральный конструктор КБ «Салют» (входит в Центр Хруничева) Сергей Кузнецов. — Поэтому предусматривалось много места в МЛМ («Наука») отдать под склад. Наши американские коллеги готовы были доплачивать за то, чтобы лишний ящик поставить в модуль на хранение… Но к началу 2010-х дефицита мест под хранение уже не было. NASA пристыковало дополнительные модули. И запускать наш модуль под склад не было никакой необходимости. Поэтому его доработали с тем, чтобы мы могли в нем проводить максимальное количество научных экспериментов. Каюту для космонавта поставили».

Иными словами, СМИ рассказывают нам немного не то, что было на практике. Никакого «научного модуля» с 1995 года никто не строил. Там и места для космонавтов не было. Сначала его создавали просто как резервный модуль на случай, если с «Зарей» что-то пойдет не так. Потом модуль хотели сдавать денежным коллегам по станции, и лишь когда не вышло, начали там делать каюту, приборы и так далее.

А как же засоры в трубопроводах? Для начала стоит спросить: а кто-нибудь когда-нибудь вообще видел официальное заявления «Роскосмоса»: «в трубопроводах «Науки» нашли засоры, мусор, поэтому…»? Автору не удалось найти ни одного человека, которой такое заявление читал. Его и не было: вся эта информация пришла в СМИ через «утечки». Любой журналист, работающий с организациями типа «Роскосмоса», прекрасно знает: оттуда не так часто бывают утечки, не согласованные с той или иной частью его руководства.

Правда, интересно: официально ничего не заявляли, а неофициально история о засорах сразу утекла? А вот более странные детали этого пазла. Журналист спрашивает работников отрасли:

«Я разговаривал со многими специалистами из РКК “Энергия” и из “Хруничева”. Однозначного ответа на вопрос “А был ли брак?” так и не получил. В “Энергии” ссылаются на заключение специалистов, разобравших один из блоков топливной системы и обнаруживших там загрязнения. Но как посторонние частицы выглядели? Пожимают плечами. Как они могли попасть в замкнутую систему? “Ну с 1995 года мало ли что могло произойти…”»

Обратим внимание: как выглядели частицы, из чего они были, кто их конкретно видел — никто не знает. Даже в космической отрасли. Помимо трубопроводов, аналогичные слухи — опять же, без официальных заявлений — ходили про топливные баки «Науки». Итог? «На “Хруничева” проблему решили сами: топливные емкости разобрали, придирчиво проверили, испытали — никаких микротрещин и грязи не обнаружили. А потом поставили на место».

Возникает вопрос: если никто не может конкретно указать, была ли грязь, то зачем «Науку» мариновали на Земле аж до 2021 года? Отчего не запустили раньше? Мы ответим вопросом на вопрос: а что бы она там делала в условиях наличия того же числа космонавтов? Простаивала бы в ожидании их рабочих часов? К тому же это для людей со стороны «Науку» просто мариновали. Для работников российской космической отрасли ее «маринование» было очень полезно. Из интервью с ними:

«Снимать, чистить и собирать всю систему заново было неэффективно. Мы все клапаны и трубопроводы срезали. А назад их уже не поставишь. Чтобы «Наука» смогла летать, на «Хруничева» освоили новое производство, чтобы изготовить агрегаты и трубопроводы. Нами заново создано 576 трубопроводов… Но, как говорится, нет худа без добра. Теперь на МЛМ все, кроме маршевых двигателей и баков, новое».

Все это было в годы отчаянной нехватки заказов и бедности нашей космической отрасли. Задержка «Науки» на Земле означала новую работу, новые заказы, новые деньги — новое производство на «Хруничеве». Какой вменяемый работник госорганизации откажется от такого?

Подытожим. Когда люди наверху думают, что сокращают финансирование на космос, это не значит, будто они его могут сократить реально. Всегда можно составить акт, по которому в трубопроводах найдут мусор (и не важно, что его никто не видел). Правда, самих видевших мусор никто особо не видел. Но разве это может стать препятствием для финансирования нового производства на «Хруничеве»? Под таким соусом можно менять содержимое модуля с жилого на складской, со складского — на научный и так далее. Если бы не физическое старение МКС и нежелание США строить следующую международную станцию, на «Науке» можно было найти и шерсть с запахом серы — был бы повод для разборки и изготовления новых систем.

Итак, с «Наукой» все понятно. Но сможем ли мы сделать несколько новых модулей за несколько ближайших лет? Ведь, судя по «Науке», опыт строительства корпусов модулей у нас утерян? Процитируем все тоже интервью о «Науке»:

«Правда ли, что Россия потеряла опыт создания таких сложных корпусов вроде корпуса МЛМ?» — спрашиваю я, вспомнив еще одну статью «эксперта». И снова Варочко смотрит на меня удивленно: «Сейчас по соседству — еще шесть таких “корпусов”! Это же части первой ступени ракеты “Протон”! Никаких навыков мы не растеряли: и изготавливать можем, и разводку техники проводить. Но нам важно такие станции и дальше создавать».

Вывод: технически это вполне реально. Более того, после фактического свертывания производства «Протонов» делать модули для орбитальной станции из частей его первой ступени — логичное решение. Чем-то же надо занять освободившиеся производственные мощности.

Наконец, руководство «Роскосмоса» право, когда отмечает, что два модуля будущей станции уже фактически созданы и сейчас идет их оснащение. Это узловой модуль «Причал», который позволит станции стыковаться и «подключать» новые модули, и научно-энергетический модуль, способный обеспечить ее электроэнергией от масштабных солнечных батарей.

Создание новой орбитальной станции не означает, что имеющиеся на орбите российские модули немедленно от нее отцепят и затопят в океане. Вероятнее, их попробуют передать западным партнерам, как об этом уже заявило руководство «Роскосмоса». Ничего нереального в этом нет, поскольку российские модули можно использовать для хранения ненужного экспериментального оборудования из западных отсеков.

Почему современные орбитальные станции не дотягивают до идей Циолковского и фон Брауна?

Однако наша главная проблема — вовсе не в том, способна ли Россия построить новую станцию или что будет с ее модулями на старой. Есть куда более острый вопрос. Наши орбитальные станции все еще не дотягивают до идей Циолковского 1903 года — и в нынешнем виде строительство новых мало что даст

В 1903 году Константин Циолковский впервые высказал мысль, что люди могут создать искусственный аналог силы силы тяжести в космосе — сделав свои станции там вращающимися. А в 1936 году советский фантаст Беляев изобразил крайне продвинутую кольцевую орбитальную станцию в повести «Звезда КЭЦ». Станция состояла из бублика. Поскольку бублик вращался, центробежная сила в его наружной части имитировала гравитацию — при желании даже сильнее земной. По мере приближения к центру условия плавно менялись, и в центре была уже полноценная невесомость. Это позволяет организовывать любые эксперименты при самом широком диапазоне силы тяжести — от нуля до земного уровня.

С 1946 года похожие проекты кольцевых станций предлагал Вернер фон Браун для США, куда его вывезли из Германии. Диаметр кольца предполагался в 76 метров, скорость вращения — три оборота в минуту. Это позволяло создать искусственный аналог силы тяжести, примерно равный марсианской.

Может показаться, что создание силы тяжести на «колесе фон Брауна» (или, если угодно, колесе Циолковского) лишено смысла. Орбитальные станции нужны для экспериментов в условиях, которых нет на Земле. Зачем же делать в космосе искусственную силу тяжести? Причины, однако, есть — и они очень значимы. Людям незачем жить в открытом космосе: на Земле более чем достаточно и места, и ресурсов. А вот жить на Марсе и других телах Солнечной системы смысл есть.

Как мы уже писали, без людей невозможно всерьез исследовать другие небесные тела. Все попытки роботов в этом исчерпывающе показывают, что без человека не получится даже понять, есть ли жизнь на Красной планете. Ясно, что изучать какие-то более сложные вопросы без базы там вовсе нереально. Наконец, Илон Маск прав, когда отмечает, что длительное выживание любого вида на одной планете практически исключено. Соответственно, мы либо станем видом мультипланетным, либо исчезнем.

Сила тяжести на той же четвертой планете — всего 0,38 от земной. Если женщина забеременеет на Марсе, будет ли ее эмбрион развиваться нормально? С точки зрения радиации это точно вполне безопасно. Ведь даже на поверхности Красной планеты — излучение всего 0,23 зиверта в год, а плод хорошо защищен жидкостью, поглощающей космические лучи. К тому же человек основную часть времени проводит в помещении, где радиационный фон значительно ниже.

Но что с действием гравитации? Из опытов на МКС известно, что при полной невесомости эмбрионы мышей не развиваются нормальными. Однако это при 0G, а что будет при 0,38G — науке пока не известно.

Встают и другие вопросы. Точно известно, что при невесомости кости и мышцы человека от недостаточной нагрузки быстро деградируют, теряя массу. А какова будет ситуация для марсианской силы тяжести? Или лунной? Многие предлагают оснащать будущие марсианские базы и колонии компактными центрифугами для сна. Что станет с человеком, если восемь часов он проспит при 1-1,2 земной силы тяжести, а днем будет работать при 0,38G? Сохранят ли его кости и мышцы прочность? Без кольцевой станции все это не узнаешь.

Ничего не мешает ей поддерживать в наружном кольце 1-1,2 G, а во внутреннем — марсианскую или лунную силу тяжести. В «оси» колеса Циолковского можно поддерживать и 0G, чтобы на той же станции делать и опыты, типичные для МКС.

Увы, на практике ничего этого у орбитальных станций нет, и в обозримом будущем не будет. Дело в том, что сейчас такие станции используют по принципу персонажа известного анекдота: «Я выпил, мне тяжело искать ключи в темноте улицы, где я их потерял, поэтому вот уличный фонарь, под ним светло, там и буду искать».

Орбитальную станцию в виде колеса Циолковского трудно сделать из кусков первой ступени «Протона». Тут надо создавать что-то новое, думать, а не загружать существующие производства, оставшиеся от эпохи коммерческих полетов «Протонов». Да, у кольцевой станции куда больше научного смысла. Но администраторы «Роскосмоса» предлагают начальству строить станции затем, чтобы тратить на космос поменьше, а не чтобы смысла от них было побольше.

Есть и другие проблемы. Руководство «Роскосмоса» публично вопрошало, зачем лететь на Марс и Луну, — то есть проявляло ограниченное понимание необходимости освоения космоса. Естественно, таким людям сложно осознать, зачем нужны исследования влияния марсианской и лунной гравитации на организм людей или эмбриогенез животных. Они лучше будут исследовать все это при нулевой гравитации — хотя при ней никто из нашего вида никогда жить не будет.

Ложка меда в бочке дегтя: почему национальные станции лучше и дешевле международных

Обычная реакция большинства граждан на международные космические проекты сугубо положительная. Они говорят, что «космос — это дорого, по одному его не освоить, лучше вскладчину». Однако эти соображения — чисто теоретические, а не выведенные из наблюдений за практикой. Если мы обратимся к ней, то заметим нечто странное. Национальные космические станции дешевле международных и проводят заметно больше экспериментов в единицу времени — то есть они более результативны.

Возьмем американскую станцию «Скайлэб» из 1970-х. В современных деньгах она стоила 12 миллиардов долларов (здесь и далее — в современных долларах). Объект построили всего за один беспилотный вылет (плюс ремонт во втором, пилотируемом). После строительства станции Соединенные Штаты были вынуждены прекратить летать в космос, ведь иначе NASA не хватило бы денег на «Шаттлы». Однако, даже несмотря на заброшенность, станция просуществовала на орбите долгие годы после последнего посещения человеком.

«Скайлэб» не была постоянно обитаемой, потому что Штатам не на чем было возить туда людей. Чтобы относительно честно сравнить ее с МКС, надо взять цену суток пребывания там астронавта и пересчитать ее исходя из постоянной обитаемости. За пару тысяч суток существования «Скайлэб» при типичном экипаже в три человека дала бы шесть тысяч человеко-дней.

Да, полеты к станции раз в три месяца требовали бы дополнительных 20 полетов ракет «Сатурн IB» — или еще семь миллиардов долларов. Выходит, при постоянной эксплуатации единственная в истории американская орбитальная станция принимала бы астронавтов дешевле 3,2 миллиона долларов в сутки на человека.

А вот для МКС цена американского человеко-дня на ее борту — ровно девять миллионов долларов в сутки. Как говорится, почувствуйте разницу. И это мы еще не учли того очевидного факта, что при регулярных пилотируемых полетах к «Скайлэб» она могла бы просуществовать намного дольше тех шести лет, которые у нее получились без постоянных корректировок орбиты (как у современной МКС). Иными словами, разрыв по затратам между «Скайлэбом» и МКС на деле многократный. Стоимость «Мира» и МКС мы не будет даже сравнивать, поскольку там разрыв еще сильнее.

Отчего удельная цена национальной станции ниже, чем у международной? Как мы не раз упоминали, основная часть стоимости космических программ — их разработка (НИОКР). Национальная станция включает что-то, что разработали в одной культурной среде зачастую давно знающие друг друга игроки космической отрасли. Нет нужды в «притирке» поставщика к потребителю — или она минимальна. Но с международным проектом не так: чтобы шлюзы стыковались, нужно что-то поменять в конструкции. Чтобы электроснабжение станции было совместимым, следует выбрать чей-то «национальный» стандарт, а затем остальные участники проекта будут под него адаптироваться. Все это может существенно поднять стоимость НИОКР.

Не менее интересна ситуация с интенсивностью космических экспериментов. На «Скайлэб» провели наблюдения большой научной значимости, хотя люди в сумме не пробыли на ней и полугода. Всего там осуществили около 300 исследований на 510 человеко-суток (0,59 исследования на человеко-сутки).

На «Мире» за почти 15 лет работы провели 23 тысячи научных экспериментов. То есть количество экспериментов на человеко-сутки вышло даже больше, чем у «Скайлэб». Впрочем, неудивительно для «обжитой» станции с постоянным проживанием людей. Но вот у МКС, несмотря на десятки тысяч человеко-суток, проведенных людьми на ее борту, интенсивность экспериментов куда ниже. Ситуацию в целом неплохо подытожил известный популяризатор космоса Виталий Егоров:

«По мнению многих космонавтов и специалистов, российское участие на МКС выглядит откатом назад по сравнению с “Миром”: полеты стали полугодовыми (то есть много короче, чем раньше, из-за чего сложнее исследовать влияние космоса на человека. — Прим. ред.), в редких исключениях больше, экспериментов выполняется меньше, замкнутость цикла внутренней среды также снизилась, а зависимость от наземного управления — возросла. На “Мире”, например, вода могла использоваться по несколько раз, а на МКС регулярно подвозят свежую. Для космонавтов так комфортнее, но в дальнем полете подобной роскоши не будет».

Почему международные станции выходят и дороже, и менее результативными, чем национальные? Ситуация точно описывается известной фразой из русского фольклора: «в колхозном поле — каждый суслик агроном».

Какая-то страна хочет посмотреть, что будет с ее космонавтом через полтора-два года на орбите? Без больших проблем не получится. Ведь график полетов туда и обратно надо согласовать со всеми международными партнерами. Вероятность того, что NASA в тот же период времени захочет того же самого, низка. Там крупный отряд астронавтов, куда постоянно очередь, и американцам хочется «пропустить через космос» побольше людей.

Да и потом, возка людей на МКС паритетна: вы отвезли столько-то наших на «Шаттлах» (до 2011 года) и «Драконах» (с прошлого года) — значит, мы должны компенсировать это возкой на «Союзах». Множество мелких согласований в итоге исключают гибкость в принятии решений национальными космическими агентствами. Получается типичный «колхоз»: каждый национальный участник хочет своего. Чтобы воз МКС трогался с места, и лебедю, и раку, и щуке приходится идти на компромисс, отказываясь от заметной части собственных планов.

Самое интересное — в том, что национальные космические станции вовсе не исключают международного сотрудничества. На том же «Мире» побывало множество американских астронавтов, и рекорд длительности полета женщин-астронавтов установлен там же, а вовсе не на МКС. Но пока станция национальная, все вопросы сотрудничества решают на переговорах космических агентств, которые помнят, кто в этом доме хозяин. И не влияют отрицательно на график работы национальной станции. Ее владелец, Национальное космическое агентство, просто не обязан идти на те компромиссы, которые сорвут его графики.

Мы практически уверены, что похожая картина будет наблюдаться на Марсе в 2030-х. Присутствие там человека будет происходить либо в рамках отдельных национальных программ, либо окажется предельно малоэффективным и сопряженным с постоянными организационными проблемами. К счастью, второй вариант маловероятен: отношения США, с одной стороны, и КНР и России — с другой — на сегодня предельно плохие, и перспектив их улучшения нет.

Если национальные станции так хороши, отчего политики и космические агентства вообще решили строить МКС?

В свое время Штаты тоже проголосовали за международную космическую, а не национальную американскую станцию. Почему? Здесь надо напомнить: МКС строили в период, когда США могли летать в космос только на «Шаттлах». А это занятие не просто дорогое, но и очень рискованное.

Уже с 1986 года, после катастрофы «Челленджера», стало ясно, что «Шаттлы» аварийно опасны. После каждого ЧП их полеты прекращали на годы. Это вполне разумно: нужно выяснить причины случившегося, чтобы не угробить новым полетом еще один челнок.

Как можно строить национальную станцию, когда ты в любой момент можешь оказаться на годы отсечен от собственных полетов в космос?

С МКС эта проблема не стояла. Да, после очередной катастрофы «Шаттла» в 2003 году сами американцы пару лет в космос не летали. Ну и что? Их регулярно привозили и отвозили на не имевших ни одной катастрофы после 1971 года «Союзах». В 2011-2019 годах астронавты вообще не могли летать в космос сами. И что? США просто заплатили «Роскосмосу» 3,9 миллиарда долларов за доставку своих людей на орбиту. Если для российской корпорации это целый годовой бюджет, то для Штатов — пыль, десятые доли процентов от количества долларов, напечатанных только за один прошлый год.

Итак, ранее смысл в МКС для NASA был — и большой. Сейчас ситуация резко изменилась. «Драконы» выглядят надежными кораблями, без рискованности «Шаттлов». Достаточно сказать, что у них, как и у «Союзов», есть система аварийного спасения. Параллельно «Драконам» и их носителям «Фальконам» Штаты разрабатывают еще два новых корабля и ракеты для них. Если один тип окажется аварийным, используют другой.