Франция, Европа и Россия: два десятилетия совместных запусков в космическое пространство

Технический перевод статьи журнала ROOM, № 2(8) 2016

Стефан Израэл (Stéphane Israël), председатель и главный исполнительный директор Arianespace

30 июня того же года Де Голль и Леонид Брежнев подписали первое межправительственное соглашение между Францией и СССР с целью мирного освоения космоса, чтобы положить начало долговечному и уникальному сотрудничеству. С этого момента прочные взаимовыгодные связи стали налаживаться по обе стороны железного занавеса.

Для французского космического сообщества это означало более частый доступ в космическое пространство и более или менее неограниченные ресурсы; в то время как для Советов это была возможность смотреть через технологическое окно свободного мира и инициировать конкретные отношения с западными партнёрами.

Предварительные обсуждения совместных операций по запускам активно стали проводиться спустя 25 лет, в начале 1990-х годов, когда падение двух блоков стимулировало Россию на дальнейшее продвижение уже существующих стартовых активов, в том числе тяжёлой ракеты-носителя «Протон», а также «Союза», которые использовались для пилотируемых полётов, на мировой рынок. Для того чтобы форсировать свою интеграцию на международном рынке космических ракет-носителей, Россия возлагала надежду на альянсы с другими игроками.

Во-первых, в результате этой деятельности зародилось сотрудничество с американской космической отраслью, которая столкнулась с трудностями в отношении новой версии американской тяжёлой ракеты-носителя Delta III. Это привело к совместной коммерциализации российской тяжёлой ракеты-носителя «Протон», которая к тому времени в основном предназначалась для выведения межпланетных космических зондов или советских спутников, расположенных на геостационарных орбитах.

Ряд факторов послужили поводом для партнёрства между Роскосмосом и компанией Arianespace, а также русскими, французскими и европейскими предприятиями космической промышленности. Будучи историческим лидером коммерческой космической транспортировки, в основном геостационарных спутников связи, компания Arianespace могла приблизить российское космическое сообщество ближе к западным клиентам.

Со своей стороны, перед компанией Arianespace стояла насущная проблема разработки пусковых решений, способных удовлетворить растущий спрос программ группировки телекоммуникационных спутников.

Для удовлетворения подобного спроса и поддержания своих привилегированных отношений с пионером космического пространства – Россией, появилась идея совместной разработки специального космического корабля. Впрочем, экономически эффективная и надёжная российская средней грузоподъёмности ракета-носитель Soyuz, которая в основном использовалась для вывода на низкую околоземную орбиту (НОО) и полётов на российскую космическую станцию, вскоре оказалась наилучшим вариантом.

В 1996 году, после четырёх лет переговоров, российские и европейские космические партнёры создали совместное предприятие Starsem, принадлежащее в равных долях обеим сторонам и зарегистрированное во Франции. В настоящее время акционеры Starsem являют собой Airbus Defense & Space (35 процентов) и Arianespace (15 процентов), а также Роскосмос (25 процентов) и Самарский космический центр (25 процентов).

С тех пор технический диалог между обеими сторонами проходит гладко: французские инженеры в Ле Мюро (близ Парижа), работающие над пусковыми установками Ariane, и российские инженеры, ответственные за Soyuz, прекрасно понимают друг друга, что способствует столь знаменательному сотрудничеству в рамках новой модели Soyuz.

Действительно, адаптация Soyuz к широкому рынку телекоммуникаций потребовала некоторых модификаций, в основном в верхней части транспортного средства, для соответствия потребностям клиента. Например, новая ступень «Икар» была разработана на основе двигательной системы спутника наблюдения Komet и впервые была использована на ракете Soyuz-U для запуска 24 спутников Globalstar в 1999 году (шесть запусков, каждый из которых выводит четыре спутника).

Кардинальное усовершенствование тем не менее заключалось в замене «Икара» в 2000 году на верхнюю ступень (орбитальную ступень) «Фрегат» – проект, разработанный российским НПО Лавочкина с целью выполнения Российской федеральной программы и в то же время для коммерческого использования. Таким образом, Starsem профинансировала завершающий этап разработки. Эта автономная и гибкая верхняя ступень расширяет возможности трёх нижних ступеней, чтобы обеспечить доступ к полному спектру орбит (НОО, ССО, СОО и ГПО).

Главная двигательная установка ступени «Фрегат» может перезапускаться до семи раз в бою, тем самым обеспечивая пусковую установку для выполнения комплексных программ полёта, адаптированных к требованиям заказчика.

Российское космическое агентство уже запланировало такую перезапускаемую ступень на основе двигательной системы космических зондов «Фобос» и «Марс 96». Тем не менее отсутствие финансирования отодвинуло эти планы. Создание совместного предприятия Starsem ускорило развитие «Фрегата» и принесло контракты с европейскими институтами, в результате 8 февраля 2000 года состоялся первый демонстрационный запуска.

16 июля того же года старт ракеты-носителя Soyuz-U официально положил начало коммерческому использованию ступени «Фрегат» запуском с Байконура Cluster II – космического аппарата Европейского космического агентства (ЕКА). 9 августа, вскоре после исходного полёта, который был предназначен для изучения взаимодействия между солнечным ветром и магнитосферой Земли, последовали два дополнительных спутника Cluster II. Три года спустя ещё один спутник ЕКА, Mars Express, полетел на борту ракеты «Союз-Фрегат».

2 июня 2003 года этот первый европейский космический аппарат для исследования Марса вместе с верхней ступенью «Фрегат» успешно расположились на промежуточной орбите, перед тем как ступень «Фрегат» повторно запустилась для вывода зонда на переходную орбиту к Марсу. В ноябре 2005 года миссия Venus Express Европейского космического агентства также безотказно отправилась в космос на борту транспортного средства «Союз- Фрегат».

Все эти успешные европейские институциональные миссии, запущенные с Байконура, вызвали дискуссии о переводе места запуска космических объектов «Союз» в Космический центр Куру во Французской Гвиане, где эксплуатируются ракеты Ariane (и совсем недавно Vega).

Кроме того, в это же время на рынке произошли важные перемены: спрос на группы телекоммуникационных спутников снизился настолько, насколько увеличился спрос на геостационарные спутники и институциональные миссии. Этот факт подчёркивает важность переноса космодромов вниз по направлению к экватору, где точка вращения Земли обеспечивает дополнительный заряд энергии. Расположенные на пяти градусах северной широты, объекты Куру идеально подходят, чтобы воспользоваться большим эффектом рывка, чем на большинстве других стартовых площадок.

7 ноября 2003 года по соглашению между Францией и Россией впервые было принято решение использовать преимущества надёжности транспортного средства «Союз» и расположения Куру вблизи экватора, что позволит значительно увеличить полезную нагрузку на геостационарной орбите от 2 до более 3 тонн специально предназначенных стартовых площадок.

Вскоре, в январе 2005 года последовало ещё одно соглашение между ЕКА и Роскосмосом, определяющее обязанности друг друга в отношении реализации программы «Союз в Куру». Открытие Гвианского космического центра для иностранного стартового комплекса, таким образом, прокладывает путь единственному такого рода сотрудничеству в этой области в мировом масштабе.

Большинство целевых пусковых установок «Союз», используемых на Байконуре, аналогичны, и на версиях Куру были выполнены минимальные изменения «Союз- СТА» и «Союз-СТБ», чтобы воспользоваться преимуществами опыта полёта «Союз». Тем не менее программное обеспечение полёта было скорректировано относительно новой траектории из Гвианы; основная бортовая адаптация заключалась во внедрении устройства безопасности в соответствии с установкой, реализуемой французскими властями в целях обеспечения безопасности в населённых пунктах, в том случае, если ракета сойдёт с курса, и переходе к стандарту телеметрии, используемому западными космическими державами.

Однако главное отличие в сравнении с оперативной схемой, разработанной на Байконуре, заключается в процессе интеграции, который в значительной степени изменился с введением передвижного портала, защищающего пусковую установку от непогоды в последние дни перед запуском и допускающего вертикальную стыковку верхнего композиционного комплекса, состоящего из верхней ступени «Фрегат», полезной нагрузки и обтекателя, в вертикальном положении на нижней ступени тримарана, за три дня до старта (схема аналогичная, как и для семейства Ariane).

Роскосмос решил воспользоваться опытом Куру для нового сибирского космодрома «Восточный», успешно открытого 28 апреля 2016 года, используя передвижной портал, чтобы обеспечить защиту ракеты-носителя, а также эксплуатационный персонал.

После нескольких лет монтажа конструкций, строго определённых для стартовой площадки Soyuz, которые в значительной мере расширили Гвианский космический центр (в общей сложности европейских инвестиций на сумму 500 миллионов при поддержке Arianespace во Франции и ЕКА), и после увеличения людских ресурсов российским оперативным персоналом 21 октября 2011 года состоялся первый запуск «Союз-СТБ» из французской Гвианы: миссия успешно вывела на орбиту два европейских радионавигационных спутника Galileo.

От объединения технических знаний друг друга до получения новых международных клиентов и финансирования новых проектов каждый из партнёров нашёл свою соответствующую нишу в этом сотрудничестве с относительной лёгкостью, сохраняя при этом взаимную независимость доступа в космическое пространство. На сегодняшний день Starsem выполнила 26 запусков «Союз» с Байконура (в том числе 10 ведомственных), а Arianespace выполнила 15 запусков «Союз» из Куру (12 ведомственных).

Подобная деятельность демонстрирует значительный вклад Soyuz в Гайане как во французские, так и европейские программы, причём большая часть запусков предназначалась для развёртывания группы навигационных спутников Galileo, спутников для наблюдения за поверхностью Земли Sentinel (Европейский Союз, EКA) и спутников Pleiades (французское космическое агентство), а также научного спутника Gaia (ЕКА) в 2013 году.

До сих пор коммерческие миссии Soyuz были сосредоточены на запуске 12 спутников на среднюю околоземную орбиту (СОО) для телекоммуникационного оператора O3b Networks; с четвёртым запуском Soyuz, планируемом из ГКЦ  на начало 2018 года, согласно последнему договору подряда с поэтапной оплатой, который компания Arianespace подписала с американской компанией OneWeb, предполагается развёртывание группы почти из 700 малых спутников на низкой околоземной орбите в течение только двух лет и потребует по меньшей мере 21 запуск Soyuz как из Гвианского космического центра (ГКЦ), так и с российских космодромов.

Наряду с возможностью проведения коммерческих запусков на геостационарную переходную орбиту (ГПО) при помощи Soyuz с Французской Гвианы в 2017 году, с целью обеспечения времени старта, этот факт показывает, как «Союз» может дополнить в долгосрочной перспективе пусковые установки Ariane и Vega, а также демонстрирует гибкость семейства ракет-носителей Arianespace для адаптации к потребностям клиента.

Многие перипетии космических запусков и эволюции рынка спутников в будущем не так легко предсказать. Мало что мы знали ещё в начале 1990-х годов, когда сокращение разрыва между французским и российским опытом в сфере космических запусков с помощью Starsem привело к глобально беспрецедентному сотрудничеству, которое мы наблюдаем сегодня, структуру которого в скором времени необходимо будет обновить с учётом новых элементов, как-то: недавнее открытие космодрома «Восточный».

И вне всякого сомнения, долгосрочные связи, налаженные между Францией, Европой и Россией будут активом в решении предстоящих проблем и решении важных вопросов. Это особенно актуально в то время, когда различные космические агентства во всём мире теперь инициируют глобальные проекты, которые невозможно выполнить без международного сотрудничества.

В этой связи прошлым летом генеральный директор ЕКА Иоганн Дитрих Вернер подтвердил необходимость думать наперёд о том, что последует после закрытия Международной космической станции (МКС) в 2024 году. Его идея создания лунной «деревни», поэтапно, с использованием роботов, предполагает участие международных участников и подготовит почву для создания первой обитаемой станции на нашем естественном спутнике.

Мы также знаем, что НАСА проявляет живой интерес к отправке пилотируемого космического корабля на Марс к 2030 году, хотя такая программа потребует значительного финансирования и взамен предлагает весьма спорную научную выгоду (роботизированные миссии, как правило, от 100 до 1000 раз дешевле, чем пилотируемая миссия с аналогичными научными результатами).

Эти амбициозные проекты поднимают важные вопросы: важен ли технологический прорыв для стартовых комплексов или нет, сыграют ли важную роль в этой области многоразовые ракеты, как утверждают некоторые из конкурентов Arianespace? Ответы на эти вопросы не так просты, как кажется, поскольку экономический аспект осложняется несколькими проблемами. Но вопросы должны быть приняты во внимание для будущих эволюций семейств европейской Ariane 6 и российских ракет-носителей «Ангара» в течение следующего десятилетия.

В любом случае нет никаких сомнений в том, что снижение стоимости доступа в космическое пространство приведёт к увеличению частоты запусков и расширению сферы космических услуг. Компании Arianespace и Starsem по-прежнему возлагают надежды на своё плодотворное сотрудничество с большим количеством успешных запусков из Гвианского космического центра, с космодромов «Байконур» и «Восточный».

Технический перевод статьи журнала ROOM

Оригинал статьи можно прочитать по этой ссылке
France, Europe and Russia - two decades of space launch cooperation
 журнал ROOM №2 (8) 2016