Космический эксперт Пушкин рассказал, зачем спасать ракетные ступени вертолетом
- Накануне частная компания Rocket Lab предпринимателя Питера Бека впервые сумела вернуть при помощи вертолета и парашюта ступень космической ракеты при запуске для повторного использования. После SpaceX они стали второй компанией, реализовавшей свой способ спасения ступени. Это важное событие для космонавтики? - Вообще идея вертолетного подхвата ракетной ступени не новая, давно выдвигаемая, в том числе у нас в России. Это довольно отработанная технология, связанная с космосом. Подобным образом из космоса возвращали спускаемые аппараты, капсулы с фотопленкой. В основном такими экспериментами занимались американцы. Проблема у них была в том, что их территория вытянута в другую сторону от пусков, и им было проще подхватывать какие-то объекты. Были даже эксперименты с подхватом человека. Такой эпизод есть в одном из фильмов про Джеймса Бонда, и это не киношная сказка – когда человек прыгает с парашютом, и его подхватывает самолет или вертолет. Эта система была отработана много для чего. - У нас в стране тоже использовалась подобная система? - Да, насколько я знаю, такая система была отработана на наших вертолетах в 70-80-е годы для спасения военного спецобъекта. Было осуществлено множество успешных подхватов в воздухе и продемонстрирована высокая надежность. - Но при космическом запуске этот способ возврата ступени применили впервые… - Да, для космоса ее у нас никогда не применяли. Самая большая проблема для системы подхвата – это вес того, что вы хотите подхватить. Он определяется грузоподъемностью вертолета. В России мои коллеги прорабатывали вопрос о вертолетном подхвате универсальных ракетных модулей УРМ-1 ракеты "Ангара". Он весит порядка десяти тонн. - В самый раз для самого грузоподъемного в мире вертолета Ми-26? - Да, Ми-26 его поднимает. Ми-26 с грузоподъемностью 20 тонн в полете может подхватить максимальную массу до 15 тонн. В этом никаких проблем нет. - А в чем есть? - Могут быть проблемы с габаритом парашюта и самого вертолета. Если объект маленький, маленький парашютик, крюк, все нормально. Но для большого объекта нужны большие парашюты, вертолеты начинают их сдувать. То есть при переходе от маленького к большому начинаются свои проблемы. То, что сейчас делает Rocket Lab, видимо правильно, поскольку размер их ступени позволяет реализовать подхват наиболее простым способом. То есть им не надо делать каких-то суперсложных удерживающих устройств – летит парашют, подхватили его крюком и все. При этом при подхвате не возникает никаких перегрузок и рывков, и он решает проблему последнего этапа использования ракеты. У Space X это посадка первой ступени на ножки, а у Rocket Lab – подхват. Не стоит забывать, что подхватить ступень вертолетом это одно, совсем другая проблема - уложить ее аккуратно. В принципе у нас в России, в США думаю тоже, вертолетами умеют аккуратно укладывать грузы, есть большой опыт возведения мачт и прочих конструкций. - Ведь в обоих случаях ступень для мягкой посадки должна нести лишнюю нагрузку… - Да, в случае с подхватом вы экономите на ножках и топливе для тормозного импульса, но в ступень надо запихнуть парашют, и нужен вертолет, который надо обслуживать… На пальцах это примерно аналогичные системы. Подхват ракеты вертолетом – это даже проще, чем посадка на ножки, не надо отрабатывать динамику полета. - Может ли идея подхвата найти применение в российских ракетах? - Тяжело сказать, у нас есть свои вопросы с многоразовостью, насколько это перспективно в наших условиях. И если мы говорим про тяжелые, то есть государственные ракеты, то там грузоподъемности не хватит. Да, УРМ "Ангары" можно подхватить, но при этом, если "Ангару" сделать многоразовой, у нее серьезно снизится масса полезного груза и такая ракета будет не нужна. Но если говорить про сверхлегкие ракеты, то да, наверное, кому-то в силу высокой компетенции команды дешевле будет подхватить. А кому-то дешевле будет сесть на ножки. И я знаю коллективы у нас в стране, которые пытаются сажать на ножки. - Посадка как у Маска на ножки и вертолетный подхват в воздухе – не единственный способ спасения первой. Насколько перспективно использование крылатой ступени, которая садится на аэродром по-самолетному? - Да, такой способ предлагался несколько раз. Первый раз - еще в СССР, когда таким способом собирались спасать боковые ступени ракеты "Энергия". Изначально ступень предлагали возвращать не на ножки, а боком на посадочные опоры с применением пороховых двигателей и парашютов. Классическая парашютно-реактивная посадка, как для космического корабля "Союз". Это было реализовано в виде макетов, мы видели эти элементы на "боковушках" ракеты, но при бросковых испытаниях ракетный блок ломался пополам. Партия и правительство стали срочно искать замену, рассматривали в том числе подхват, правда двумя вертолетами одновременно. Выяснилось, что это сложно, и так появилась идея сделать ракетный блок с крылом, которое раздвигалось как ножницы. Проект назывался ГК-175. Были сделаны расчеты, продувки, но на этом этапе уже все понимали, что ракета летать больше не будет, как и "Буран". - А в двухтысячных такие идеи предлагались? - Да, в Центр Хруничева пришли люди, имевшие ранее отношение к этому проекту, в основном военные, и предложили такую схему для ступеней "Ангары". Так родился проект "Байкал", туда нагнали людей с "Молнии", участвовавших в разработке планера "Бурана", которые шапкозакидательски решили, что этот проект будет реализуем. Это был примерно 2001 год. На готовой "Ангаре" это все проработали, оказалось, что система ничего не дает, и где-то в 2002 году проект свернули, хотя денег в него вбухали много. Тогда-то в альтернативу ему был проработан проект подхвата боковых блоков вертолетом. Затем участники проекта сделали вывод, что крылатые ступени на готовой ракете использовать нельзя, надо увеличить размерность ракеты, сделать ее метановой, и расчеты на пальцах показали, что все получится. На Хруничева руководителем пришел Владимир Нестеров, который в молодости имел отношение к проекту "Энергия", и снова поддержал проект крыла. Так родился проект МРКС - "многоразовая ракетно-космическая система", на базе "Байкала", с крыльями, но большей размерности. Но опять же на этапе бумаги было показано, что есть куча технических сложностей, а экономические характеристики даже на бумаге получались спорными. Сейчас в ЦНИИМаше на базе делается летный демонстратор "Крыло-СВ". Но и с этой системой есть проблемы. - Проблема с шарниром, на котором должно вращаться крыло? - Это не самая главная проблема. Главное – возвращение. Большие скорости при входе в атмосферу и большие скорости при посадке. Отсюда тянутся другие проблемы – и перегрев, и динамика, удары и прочие. Крылатый блок вроде красивый, интересный. Но он очень дорог в разработке и отработке. Чтобы сесть на ножки, надо разработать несложные системы, приводы, и добавить топлива. Для подхвата нужен парашют, вертолет, небольшие доработки. А с крылом необходимо полностью изменять корпус ступени, все надо переделывать, добавлять кучу дорогущих авиационных систем, но самое главное – это нельзя отработать в ходе штатных полетов ракеты, как у SpaceX и Rocket Lab. Система очень интересная в плане освоения средств, в хорошем смысле, там много очень интересных задач, и люди к этому тянутся. Но неспроста реализованы пока две другие системы, а третью – только на выставках показывают. И ею почему-то до сих пор интересуются только военные, и наши, и всего мира, видимо еще со времен "Бурана". В общем, посадка при помощи вертолетного подхвата — неплохая идея, хотя не сказал бы, что она революционная. Она ничем не хуже, чем посадка на ножки.
