www.vko.ru


№3 (16) 2004
ПРОЕКТ ''РОССИЯ''

Так будет выглядеть в околоземном космическом пространстве многоразовый транспортный воздушно-космический аппарат.XXI век будет столетием космопланов

В России проектируется принципиально новый летательный аппарат - универсальный многоразовый транспортный воздушно-космический, сочетающий возможности самолета и космического корабля. На практике это может привести к колоссальному прорыву в освоении околоземного космического пространства.

В НАСТОЯЩЕЕ время ведущие авиационно-космические фирмы мира интенсивно разрабатывают одноступенчатые и двухступенчатые многоразовые воздушно-космические самолеты большой мощности и грузоподъемности - космопланы. Создание подобного аппарата уже значится среди основных приоритетов национальной космической программы США. Появление американского опытного образца ожидается через два года, начало серийного производства - через 10 лет. Однако и у России пока есть шанс не отстать в новой аэрокосмической и технологической гонке. В Институте прикладной механики (ИПРИМ) РАН трудятся над проектом многоразового транспортного воздушно-космического аппарата универсального применения (МТВКА-У), получившего символическое название "Россия".

НАСУЩНАЯ ПОТРЕБНОСТЬ

В последние годы стремительно возрастают исследования космического пространства, оно все шире используется в решении задач национальной обороны, экономики, науки, техники, всего народного хозяйства, идет формирование глобального космического мониторинга. Перспективы мирового грузопотока Земля-космос-Земля можно охарактеризовать следующими показателями: 2000 г. - 1000 тонн/год, 2015 г. - 2-3 тыс. тонн/год, 2050 г. - 20-30 тыс. тонн/год. Однако сегодня стоимость доставки 1 кг полезного груза в США и России на орбиту высотой в 200 км равняется 10-20 тыс. долл. Между тем требуется отправлять грузы на более высокоэнергетические орбиты (20 тыс. км) и совершать там полеты, что, конечно, обходится значительно дороже. А про геостационарные орбиты (36 тыс. км) и говорить нечего. Потребности международного рынка транспортных перевозок для освоения космоса удовлетворяются сегодня всего на 15% или на 7, 5 млрд. долл. в год.

Следует остановиться еще на одном экономическом факторе. Для российских космодромов (Байконур, Плесецк, Свободный и Капустин Яр) общая площадь отчуждаемых земель под аэродромы, зоны падения ракет и их ступеней превышает 20 млн. га. При этом размер компенсационных выплат находится в пределах 8-10 млрд. руб. в год. Таким образом, применение систем одноразовых ракет оправдано только для военных целей. Проблему значительного роста грузопотока на космические орбиты с их помощью решить не удастся. Необходима новая концепция создания транспортно-космических систем - экономически эффективных, самоокупаемых. Это и есть многоразовая транспортная воздушно-космическая система нового поколения, основанная на последних достижениях науки и техники.

Острая нужда в космоплане диктуется еще и громадным числом экономических глобально-масштабных задач по изучению космического пространства, стоящих перед человечеством. Для их решения в космос ныне запускается множество искусственных спутников и других исследовательских аппаратов, в основном, при помощи одноразовых ракет-носителей. В результате десятки тысяч объектов летают в космосе, а после окончания их работы или выхода из строя остаются там в виде "мусора".

Думается, нельзя назвать рациональным и создание аэрокосмических систем летательных аппаратов под каждую возникающую проблему, в частности, для изучения Луны, Марса, Венеры и т.д. Это приводит к распылению сил и средств. Причем в России множество ОКБ и заводов из-за отсутствия финансирования самостоятельно пытаются "родить" космические летательные аппараты сравнительно малой грузоподъемности.

РОССИЙСКИЙ КОСМОПЛАН

В Институте прикладной механики РАН разработаны теоретические основы для создания технического задания и проекта космоплана. Он представляет собой многоразовый транспортный воздушно-космический летательный аппарат большой грузоподъемности и должен после старта взлететь на околоземную рабочую орбиту (до 200 км), преодолеть весьма значительное расстояние со скоростью 20-30 тыс. км/ч или проделать там определенную работу и совершить аэродинамический спуск на аэродром по самолетному типу.

Космоплан может служить для доставки на околоземную орбиту полезных грузов и перевозить пассажиров. Проектный облик МТВКА-У позволяет разместить на борту первой ступени 600 человек - на двух палубах. Машина будет подниматься на высоту 100 км, делать виток вокруг Земли и совершать посадку. При скорости 20-30 тыс. км/час полет из Москвы в Нью-Йорк займет 50 минут, в Сан-Франциско - 1 час, в Австралию - чуть больше часа. Перегрузки не превысят 2-3 единиц, что вполне допустимо. Билет, по предварительным прикидкам, будет стоить около 15 тыс. долл. Но с началом массовой эксплуатации космопланов цена, как показывают расчеты, уменьшится.

Для выведения грузов на высокоэнергетические орбиты (20-36 тыс. км) предназначена вторая ступень. На космоплане установят транспортно-монтажную стыковочную систему для ее запуска и приема обратно в МТВКА-У по завершении ее работы на орбитах. То есть на близких околоземных орбитах аппарат превращается как бы в летающую "стартовую площадку".


Направления и области применения МТВКА-У-космоплана

В ИПРИМ рассмотрены и сделаны предварительные расчеты двух вариантов космоплана - одноступенчатого и двухступенчатого. В последнем случае - с расположением второй ступени с полезным грузом как внутри корпуса-крыла, так и на верхней внешней его поверхности. Аппарат должен совершать горизонтальный взлет и садиться на аэродромы первого и второго класса (с проектным обликом в плане круглой формы). Для двухступенчатого варианта сделан ряд расчетных схем космоплана треугольной формы в плане (его стартовый вес - 800 и более тонн).

Первостепенное значение для воплощения проекта МТВКА-У в жизнь имеет разработка высокоэнергетических двигателей и сверхжаростойких и высокопрочных композиционных материалов, что обусловлено самой природой космоплана. В настоящее время в качестве маршевых двигателей приняты трехкомпонентные (керосин, жидкий кислород, жидкий водород) РД-701 с тягой 200 тонн, экономически выгодные для горизонтального старта. При полете космоплана на расстояния 25-30 тыс. км со скоростью 20-30 тыс. км/час для снятия теплового барьера предусмотрено регулирование термостабильности конструкции, пространственное маневрирование (регулирование теплопритока и теплооттока).

В основу проекта МТВКА-У положен модульный подход, т.е. опыт, заделы и освоенная технология российских ОКБ и заводов по созданию самолетов и ракет: модифицированные двигатели, материалы, системы управления (старта, полета, стыковки), оборудование, элементная база, уже применяемые в отечественных системах. В этом случае космоплан можно получить через 8-10 лет. Ожидаемая рентабельность его в эксплуатации в 8-10 раз выше существующих самолетов типа ИЛ-96-300, Боинг-747. Ориентировочная стоимость проекта, по предварительным расчетам, - 6 млрд. долл.

ЧТО НЕОБХОДИМО

В первую очередь надо объединить ОКБ, НИИ и предприятия, занимающиеся строительством авиационно-космических систем, сформировать единое ОКБ и производство по проектированию и строительству космоплана. Несколько мощных аппаратов большой грузоподъемности, многоразового использования универсального типа, летающих в широком диапазоне высот и гиперзвуковых скоростей, станут на околоземных орбитах летающими "стартовыми площадками" для запуска и приема обратно в космоплан второй ступени - универсального модуля, способного проводить работы в космосе, доставлять туда и обратно полезные грузы. Это позволит при помощи порядка десяти космопланов и нескольких десятков универсальных модулей второй ступени справляться с широким фронтом научных и экономических проблем.

В России для строительства космоплана имеется практически все: кадры, научная, конструкторская и промышленно-технологическая база. На наш взгляд, в самое ближайшее время необходимо выбрать техническую схему и облик машины. Представляется целесообразным организовать при Федеральном космическом агентстве новое направление по созданию многоразового универсального космоплана для исследования ближнего, среднего и дальнего космического пространства, специальное ОКБ и производство. Надо в самое ближайшее время поручить соответствующим ОКБ разработку и строительство космоплана, организовать требуемое финансирование, прикрепить институты для экспериментальных и научных исследований по ходу разработки и строительства МТВКА. Кроме того, есть смысл при ИПРИМ РАН организовать Академический центр по фундаментальным аэрокосмическим проблемам. Наконец, для окончания разработки технического задания и облика конструкции космоплана в 2004 г. требуется финансирование в пределах 5 млн. руб.

XX столетие называли веком развития и строительства самолетов и вертолетов. XXI-е - уже именуют веком космопланов, а XXII-е - веком звездолетов. Таково почти единодушное мнение ученых, которые трудятся в авиационных и космических отраслях техники. Разработка МТВКА-У - дело очень важное, необходимое для России. Кроме всего прочего, эта машина будет иметь колоссальное стратегическое значение. Ее использование позволит повысить безопасность и обороноспособность страны.

Иван ОБРАЗЦОВ
академик РАН.

НПО "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина СМИ.ru Вестник ПВО
www.vko.ru