О космолетах

Старт «Шаттла» осуществляется с помощью двух мощных твердотопливных двигателей (диаметр — 3,7 метра) первой ступени, а также жидкостных ракетных двигателей второй ступени, которые питаются топливом (жидкий водород и жидкий кислород) от большого бака второй ступени. Сначала, после выгорания топлива, сбрасываются пороховые двигатели, затем пустой топливный бак. После этого вторая ступень выходит на орбиту.

Что же происходит со сброшенными элементами конструкции? Бак (диаметром 8,5 метра и длиной 47 метров) разрушается и сгорает в плотных слоях атмосферы. Корпуса же пороховых двигателей спускаются на парашютах на воду, в океан, и буксируются к берегу, с тем чтобы после восстановительного ремонта и зарядки топливом использоваться вновь.

Так или иначе, но схема эта — компромисс и в техническом и в экономическом отношении. Посудите сами: максимальный полезный груз «Шаттла» от 14,5 до 29,5 тонны, а масса на старте около 2 тысяч тонн, то есть полезная нагрузка составляет всего 0,8–1,5 процента от полной массы заправленного корабля. В то время как обычная ракета имеет два-четыре процента при том же грузе в 29,5 тонны, ее стартовая масса была бы равна 750—1500 тонн.

Если же взять эти соотношения без учета массы топлива (понятно, что килограмм топлива и килограмм конструкции — вещи совсем разные), то преимущество в пользу обычной ракеты еще более возрастет — примерно от 10 до 15 процентов. Такова дань возможности использовать повторно хотя бы часть конструкции.

Вторая ступень «Шаттла» представляет собой нечто вроде ракетного самолета. Почему «нечто»? Да потому, что, обладая крылом, эта ступень осуществляет сход с орбиты как обычный космический аппарат и производит посадку без тяги, только за счет подъемной силы стреловидного крыла малого удлинения. Крыло позволяет совершать некоторый маневр как по дальности, так и по курсу и в конечном счете производить посадку на специальную бетонную полосу.

Посадочная скорость ступени при этом намного выше, чем у любого истребителя, — около 350 километров в час.

Полезный груз размещается в большом грузовом отсеке верхней ступени (ее называют иногда не очень точно орбитальным самолетом). Грузом может быть как спутник или дополнительная ракетная ступень, которые нужно оставить на орбите, так и специальные блоки для исследовательской и экспериментальной работы людей. В этом случае верхняя ступень «Шаттла» остается вместе с блоками на орбите на весь срок работы (предположительно до месяца).

Сейчас трудно судить, насколько, эффективной окажется эта система. Во всяком случае, технические и технологические трудности, с которыми столкнулись создатели «Шаттла», оказались выше, чем предполагалось. Разработка проекта велась почти десять лет, первый испытательный полет откладывался в течение полутора лет и состоялся в апреле 1981 года. Одна из трудностей — покрытие корпуса аппарата (а он имеет довольно сложную форму) теплозащитными плитками разных размеров и толщины (в различных местах ступени при прохождении плотных слоев атмосферы на этапе спуска будет различная температура — от нескольких сот до почти 1600 градусов по Цельсию).

Верхняя ступень «Шаттла» в принципе должна выходить на низкую орбиту, и, следовательно, для того, чтобы доставлять спутники на более высокие (круговые или вытянутые) орбиты, включая стационарные, а также на межпланетные траектории, предполагается применять специальные ракетные ступени — «космические буксиры», которые, как уже говорилось, будут доставляться на низкую орбиту также «Шаттлами».

Что и говорить, непросто все это — создать экономичную транспортную космическую систему.

Некоторых специалистов в идее «Шаттла» смущает еще и другое. Согласно экономическим расчетам он оправдывает себя примерно при 40 полетах в год на один образец. Получается, что в год только один «самолет», чтобы оправдать свою постройку, должен выводить на орбиту порядка тысячи тонн разных грузов. С другой стороны, имеет место тенденция к снижению веса космических аппаратов, увеличению продолжительности их активной жизни на орбите и вообще к снижению количества запускаемых аппаратов за счет решения каждым из них комплекса задач. Если говорить об орбитальных станциях и пилотируемых кораблях, то их запускается в год считанные единицы.

Тут, конечно, можно и возразить: тенденция снижения массы запускаемых спутников, если она действительно имеется, может быть временной, появившейся как раз из-за отсутствия экономичных средств выведения. И когда такие средства появятся, в них, очевидно, возникнет необходимость. Задач в космосе и сейчас хоть отбавляй, и космонавтика явно вышла на тот рубеж, когда дальнейшее ее развитие не может успешно идти без принципиального решения экономических проблем. С другой стороны, экономический эффект от средств многократного использования, подсчитанный как чистая экономия по сравнению с применением обычных одноразовых средств, начнет ощущаться по крайней мере через 10 лет, даже при неоптимальном количестве запусков.