Официально работа на борту комплекса должна продлиться ещё три года. В России заговорили, что на этом и надо поставить точку. Хотя многие участники этого проекта заявили о своей заинтересованности в продолжении полёта станции как минимум до 2028 года.

Впрочем, не столь важно, когда МКС будет сведена с орбиты – через пять или через десять лет. В любом случае свою лепту в историю освоения космоса она внесла, и пришла пора думать о том, что придёт ей на смену. Рассматриваются различные варианты, международные и национальные. Каждый из них имеет свои достоинства и свои недостатки. Каждый имеет право на жизнь. Остаётся дождаться, какой из них сможет пройти путь от идеи до «воплощения в железо».

В статье рассказывается об истории создания и развития орбитальных космических станций, о полёте МКС и Китайской национальной космической станции, о планах создания окололунной станции и Российской орбитальной служебной станции (РОСС), о современных взглядах на будущее этого направления развития космической техники.

Небольшой экскурс в историю

Идея создания орбитальных станций появилась задолго до того, как человечество приступило к освоению космического пространства. И гораздо раньше, чем в наш лексикон вошёл сам термин «орбитальная станция».

Ещё в начале ХХ века «отец теоретической космонавтики», наш великий соотечественник Константин Эдуардович Циолковский сформулировал теорию «эфирных поселений». В своей научно-фантастической повести «Вне Земли», ставшей продолжением его изыскательских работ по космонавтике, он описал функционирующую в космосе станцию, населённую людьми, с оранжереями и искусственной гравитацией [ 1 ].

Естественно, реализовать этот проект в те годы не представлялось возможным. Но определённый интерес он вызвал. Особенно в европейских странах, где у Циолковского нашлось немало сторонников и последователей.

В 1928 году австрийский учёный Герман Поточник (Herman Potočnik), более известный под фамилией Ноордунг (Noordung), опубликовал первый детальный чертёж и соответствующий проект-обоснование космической станции. Работа была снабжена сотней иллюстраций [ 2 ].

На его взгляд, станция должна была состоять из трёх модулей, связанных между собой кабелем, «жилого колеса», которое должно было постоянно вращаться для создания искусственной силы тяжести, энергетических систем и обсерватории.

Несмотря на то, что книга Ноордунга была многими воспринята как фантазия – как в своё время и работа Циолковского, – она вдохновила специалистов-ракетчиков и надолго стала своеобразной классикой жанра.

Но всё это было до начала космической эры. Начавшиеся полёты в космос достаточно быстро продемонстрировали, что право на жизнь имеют и другие варианты создания и использования космических станций.

Зачем нужны орбитальные станции

Прежде чем рассказать о том, как на практике воплощалась в жизнь идея внеатмосферных поселений, давайте разберёмся, зачем же нужны при космических исследованиях орбитальные станции.

Можно назвать как минимум четыре причины, по которым человечеству необходимо иметь в своём арсенале орбитальные станции.

Во-первых, орбитальная станция – идеальное место для изучения поверхности Земли. В последнее время эта задача успешно решается и с помощью автоматических космических аппаратов. Но присутствие на борту спутника человека существенно расширяет наши возможности и масштаб этого изучения, делает наблюдения оперативными и весомыми.

Во-вторых, орбитальная станция – великолепное место для прикладных научных исследований. То, что невозможно сделать в условиях земного притяжения, можно осуществить в условиях отсутствия гравитации на борту станции.

В-третьих, орбитальная станция – уникальное место для изучения глубин Вселенной. То, что мы не можем увидеть с Земли (мешает атмосфера), мы довольно хорошо можем увидеть из космоса.

В-четвёртых, орбитальная станция – весьма практичное место для отработки технических средств и технологий для изучения дальнего космоса. Их можно рассматривать как «космодромы подскока» для стартов к Луне, к Марсу, к астероидам. А в будущем – и для организации межзвёздных полётов.

Для всего этого и нужны орбитальные станции.

Рис. 2. Орбитальная космическая станция «Алмаз»

Первые проекты орбитальных станций

Разработки первых орбитальных станций начались в СССР и США в начале 1960-х годов. Как и практически все космические программы того времени, они имели ярко выраженную военную направленность. С борта станций планировалось вести разведку территории потенциального противника, а в перспективе – размещать на станции боевые системы для ведения «звёздных войн». Военные обеих стран были заинтересованы в создании подобных космических аппаратов и давали на это деньги. Конструкторам же оставалось лишь воплотить заказ в «железо». Желательно при этом учесть и свои интересы. То есть «поработать на науку».

В нашей стране первый проект орбитальной станции родился в стенах ОКБ-1. Сергей Павлович Королёв лично руководил этой работой. Но довести проект до реализации ему не удалось – из-за большой нагрузки на конструкторское бюро в связи с работами над пилотируемыми кораблями и лунным проектом разработка орбитальной станции была перепоручена ОКБ-52 [ 3 ].

Возглавлявший в те годы ОКБ-52 Владимир Николаевич Челомей с энтузиазмом взялся за новый проект, идеально подходящий для его новой ракеты УР-500. Проект получил наименование «Алмаз». Это был космический разведывательный пост со сроком жизни один-два года, для работы экипажа из двух-трёх человек. Основным назначением станции было оборонное, хотя предусматривалось её использование в народно-хозяйственной и научной областях.

Стартовая масса «Алмаза» должна была составить 18,9 тонны, внутренний герметичный объём – около 90 кубических метров.

Специально для снабжения станции был разработан транспортный корабль снабжения, представляющий собой сложный 20-тонный пилотируемый корабль. Кроме доставки и спуска экипажей и грузов он мог длительно осуществлять энергоснабжение, ориентацию и управление комплексом, имея большой запас топлива.

На первом этапе доставка экипажа на станцию должна была производиться кораблём «Союз», насчёт чего была достигнута договорённость с ОКБ-1. И лишь после создания транспортного корабля снабжения планировалось «пересесть» на него [ 4 ].

Рис. 3. Американская станция MOL

Приблизительно в то же время, что и «Алмаз», в США разрабатывалась орбитальная станция MOL (MOL – сокр. от англ. Manned Orbiting Laboratory – пилотируемая орбитальная лаборатория). Именно этот проект получил финансирование. Хотя в НАСА существовали и другие предложения по созданию национальной орбитальной станции. Может быть, даже лучшие в техническом плане, нежели MOL. Тем не менее военные выбрали этот вариант как отвечающий их запросам.

Станция общей массой не более 11,3 тонны должна была состоять из лабораторного отсека и транспортного корабля «Джемини-Би» с общим герметичным объёмом 28,3-34,0 кубических метра. Предполагалось, что станция сможет маневрировать на орбите, хотя и в достаточно ограниченных пределах.

По своим техническим характеристикам MOL уступала «Алмазу». Зато американцы планировали одновременно разместить на околоземной орбите несколько таких станций, что существенно расширяло их возможности.

Первые пуски и «Алмаза», и MOL были запланированы на 1969–1970 годы. Но ни той ни другой не суждено было стать первыми станциями в своих странах. Американский проект сначала отложили, а потом и вовсе закрыли. А вот с советским проектом ситуация сложилась иная.

Орбитальная станция «Салют»

Строительство станции «Алмаз» началось в 1969 году. В следующем году были созданы корпуса восьми стендовых и двух лётных блоков станции.

Однако в середине года появились сообщения о планах запуска в США станции «Скайлэб» (Skylab), и политическое руководство страны потребовало не упустить приоритет в космической гонке. В результате, под нажимом руководства Министерства общего машиностроения СССР, изготовленные корпуса станции, оснастка, часть аппаратуры и документация были переданы в Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ), как после смерти Сергея Павловича Королёва стало называться ОКБ-1. Там на основе «Алмаза», с применением систем корабля «Союз», менее чем за год была создана долговременная орбитальная станция (ДОС) – «Изделие 17К».

Специально под ДОС был модифицирован и корабль «Союз», получивший стыковочный агрегат новой конструкции.

Первая в мире орбитальная космическая станция, вошедшая в историю под наименованием «Салют», была запущена с космодрома Байконур 19 апреля 1971 года. К ней совершили полёты два пилотируемых космических корабля. К сожалению, вторая экспедиция на «Салют» закончилась трагически – при возвращении на Землю экипаж корабля «Союз-11» погиб из-за внезапной разгерметизации спускаемого аппарата. Поэтому дальнейшие полёты на первую орбитальную станцию были отменены.

Тем не менее Советский Союз завоевал приоритет в создании орбитальных космических станций, опередив США. Кроме того, на практике удалось доказать целесообразность создания орбитальных станций и оценить их эффективность в таких направлениях космической деятельности, как наблюдение за земной поверхностью, астрофизические наблюдения, изготовление в невесомости материалов и ряде других [ 5 ].

Другие «Салюты», «Алмазы», орбитальный комплекс «Мир»

В 1973–1982 годах в Советском Союзе было запущено ещё шесть орбитальных станций: два «Алмаза» и четыре ДОС. Причём две последние станции («Салют-6» и «Салют-7») относились уже к станциям второго поколения: наличие двух стыковочных узлов позволяло снабжать станцию грузами и расходными материалами, а также производить смену экипажей без консервации станции [ 5 ].

Пять станций эксплуатировались в пилотируемом режиме. Правда, с различной степенью успеха. Но с каждым новым полётом увеличивалось количество экипажей, побывавших на станциях, и продолжительность их эксплуатации в пилотируемом режиме, и количество экспериментов, которые проводили космонавты на их борту.

20 февраля 1986 года началось создание в космосе советского орбитального комплекса «Мир» – уникального сооружения, которым до сегодняшнего дня по праву гордится отечественная космонавтика.

По первоначальным замыслам, комплекс, состоящий из базового блока, стыковочного модуля и пяти специализированных модулей, планировалось развернуть на орбите в течение трёх лет. Однако сделать это в означенные сроки не удалось в силу ряда причин.

Во-первых, параллельно с развёртыванием на орбите «Мира» шли работы над созданием многоразовой транспортной системы «Энергия» – «Буран». Ракетно-космическая отрасль СССР работала с перенапряжением и не смогла выдержать графики двух столь масштабных проектов. Поэтому сроки работ и по «Миру», и по «Бурану» постоянно сдвигались вправо.

Во-вторых, экономика Советского Союза во второй половине 1980-х годов начала испытывать серьёзные трудности, которые не позволяли выделять в достаточном объёме средства, необходимые для быстрой реализации многих космических проектов. Сделать это не удалось, даже урезав финансирование многих других программ, в первую очередь народно-хозяйственного назначения.

В-третьих, в те же годы начали происходить бурные изменения на мировой политической арене, приведшие, в конце концов, к развалу Советского Союза и возникновению на постсоветском пространстве 15 независимых государств. Это негативно сказалось на ходе строительства орбитального комплекса. Впрочем, как и на многом другом.

Как бы то ни было, пусть и с опозданием на несколько лет, но комплекс «Мир» был развёрнут на околоземной орбите. Случилось это в 1996 году, когда был запущен и введён в строй модуль «Природа». К сожалению, к тому времени многие составные части комплекса уже выработали свой гарантийный ресурс, и периодически в космосе возникали технические проблемы.

Как бы то ни было, орбитальный комплекс «Мир» эксплуатировался в течение 15 лет, в три раза дольше, чем это планировалось [ 6 ].

Рис. 5. Модуль «Квант-2» комплекса «Мир»

Рис. 6. Модуль «Кристалл» комплекса «Мир»

Международная космическая станция

В тот период, когда ещё только шло развёртывание комплекса «Мир», родился проект станции «Мир-2». Она должна была стать ещё более грандиозным сооружением, чем её предшественница.

Но названные выше причины, которые затормозили ход работ по «Миру», привели к тому, что и создание «Мира-2» было предложено отложить до лучших времён. Возможно, так бы и поступили, если бы не настойчивость тогдашнего руководителя Научно-производственного объединения (ныне – Ракетно-космическая корпорация) «Энергия» Юрия Павловича Семёнова.

Он вошёл в правительство России с предложением создавать новую станцию не собственными силами, а в международной кооперации, учитывая окончание холодной войны и изменения на политической карте мира, тем более что такая позиция встретила поддержку и понимание у наших бывших противников.

Так родился проект, который привёл к появлению в космосе Международной космической станции. В нём нашли воплощение идеи, которые закладывались в нашей стране в станцию «Мир-2», а также наработки, которые были сделаны в США по станции «Фридом».

Строительство «международного дома» началось в 1998 году запуском модуля «Заря». Он стал основой будущей станции, к нему стыковались другие модули.

Первоначально запланированные темпы по завершению строительства к 2005 году выдержать, увы, не удалось. Возможно, самым серьёзным ударом, сказавшимся на сроках, стала катастрофа в 2003 году американского шаттла «Колумбия». И хотя тот трагический полёт проходил не по программе МКС, гибель корабля и экипажа заставила скорректировать сроки дальнейших полётов многоразовых кораблей, с помощью которых на орбиту доставлялись основные элементы конструкции станции.

В основном сооружение МКС было завершено в 2011 году. Но это не означало, что станция приобрела окончательный вид. Некоторые модули, которые должна была запустить Россия ещё много лет назад, надолго задержались на Земле. Один из них, модуль «Наука», был запущен летом 2021 года. На конец этого же года запланирован запуск ещё одного модуля – «Причал». А научно-энергетические модули, которые должны были обеспечить энергетическую независимость России в космосе, похоже, никогда в состав МКС не войдут.

Или войдут? Пока непонятно.

Несмотря на все перипетии, все годы, пока шло строительство, на станции работали международные экипажи. Сегодня на борту трудятся участники уже 66-й экспедиции. Правда, только в 2020 году удалось достигнуть «плановой численности» экипажей – семь космонавтов.

Замедление строительства привело к тому, что всё чаще и чаще на борту станции стали возникать технические проблемы с оборудованием. Что и неудивительно – при гарантийных сроках эксплуатации до 2015 года станция уже переработала более пяти лет. А по прогнозам специалистов, спустя несколько лет число нештатных ситуаций может возрасти лавинообразно [ 7 ].

Рис. 7. Модуль «Природа» комплекса «Мир»

День сегодняшний

МКС в течение 20 лет оставалась единственным форпостом человечества на околоземной орбите. Лишь в 2021 году в космосе появился её «младший брат» – Китайская национальная станция. Согласно проекту, станция КНР будет состоять из трёх основных модулей: базового «Тяньхэ» (天和) и двух лабораторных – «Вэньтянь» (問天) и «Мэнтянь» (梦天). Её сборку на околоземной орбите планируется завершить уже в следующем году.

Орбитальная станция в составе трёх модулей будет весить около 66 тонн. В базовом варианте китайская космическая станция по массе будет приблизительно в два раза легче «Мира» (140 тонн) и в пять раз легче МКС (420 тонн). Но с пристыкованными космическими кораблями, пилотируемым «Шэньчжоу» (神舟) и грузовым «Тяньчжоу» (天舟), её вес увеличится до 100 тонн, а за счёт дополнительных модулей общий вес станции может быть увеличен до 180 тонн.

Постоянный экипаж – три человека, а максимальный – шесть человек.

В общей сложности для монтажа всех узлов китайской орбитальной станции потребуется по меньшей мере 11 запусков, включая доставку на орбиту базового и двух лабораторных модулей, а также запуск четырёх грузовых кораблей и четырёх пилотируемых экспедиций.

В 2024 году Китай рассчитывает запустить оптический телескоп «Сюньтянь» (巡天), который сможет периодически состыковываться с орбитальной станцией для обслуживания.

Пока с осторожностью, но в Китае уже допускают, что их национальная станция может приобрести международный характер. По неофициальной информации, идёт обсуждение с Европейским космическим агентством вопроса о строительстве, запуске и вводе в состав китайской станции европейского научного модуля. Естественно, рассматривается вопрос и о полётах европейских космонавтов на китайских кораблях. Они уже начали тренировки в Центре подготовки космонавтов в Пекине.

Аналогичные переговоры идут с правительством Саудовской Аравии. Возможен ввод в состав китайской станции и арабского модуля.

День послезавтрашний

Полёты на МКС и Китайскую космическую станцию – это день сегодняшний. Возможно, и завтрашний. А что же будет потом?

Несколько лет назад США предложили всем своим партнёрам по МКС стать участниками строительства новой международной орбитальной станции, известной как «Гейтвей» (Gateway). Разместить эту конструкцию было предложено не на околоземной, как все предыдущие станции, а на окололунной орбите.

Поначалу американская инициатива была встречена с энтузиазмом, в том числе и в России. Однако довольно скоро отношение к проекту в нашей стране претерпело кардинальное изменение. В первую очередь потому, что для нас в «Гейтвее» отводилась второстепенная роль.

С одной стороны, это понятно – в России в настоящее время отсутствуют (и в ближайшее время вряд ли появятся) технические средства, ракеты и корабли, которые позволили бы полноценно участвовать в работах на борту окололунной станции.

Но, с другой стороны, такое отношение к отечественной космонавтике, конечно же, обижает.

Это и привело, в конце концов, к тому, что Россия отказалась участвовать в проекте. Но все другие участники международной кооперации с таким положением вещей согласились. И в будущем «Гейтвей» станет продолжением МКС. Для всех, кроме России.

Развёртывание окололунной станции планируется начать в 2024 году. Хотя изначально этот год значился как завершение строительства. Сдвиг вправо неудивителен – не только у России отсутствуют необходимые технические средства. Нет их и у США.

Отказ от работы по проекту «Гейтвей», а также естественное старение МКС привели к появлению идеи о развёртывании на околоземной орбите Российской орбитальной служебной станции (РОСС). С таким намерением весной 2021 года выступил Роскосмос. Одновременно было объявлено о прекращении нашей работы на МКС с 2025 года.

Разработку эскизного проекта станции планируется начать в самое ближайшее время, но уже сегодня обозначены её основные контуры.

Самое главное – на станции не будет постоянного экипажа. Космонавты будут работать на борту вахтовым методом.

На первом этапе создания станции (до 2030 года) на орбиту планируется вывести два-три модуля. Первым модулем новой станции, возможно, станет научно-энергетический модуль (НЭМ). Ранее он предназначался для МКС. Его создают с 2012 года. После доработки его предполагается использовать в качестве основы новой станции. Кроме того, на первом этапе планируется дооснастить РОСС стыковочным и шлюзовым модулями.

На втором этапе (2030–2035 годы) планируется запустить ещё несколько модулей, в частности целевой производственный модуль, а также выносную платформу для обслуживания других космических аппаратов.

Отечественная станция должна стать (правда, уверенности в этом пока нет) эволюционным шагом при разработке программ по изучению и освоению Луны, Марса и реализации инновационных научно-технических программ в космосе. Как отметил глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин, РОСС станет прообразом модулей, которые через десятилетия отправятся к другим планетам.

Орбитальная станция или полёт на Луну?

РОСС – не единственный амбициозный проект, который в ближайшее десятилетие намерен реализовать Роскосмос. Есть планы и по отправке российских космонавтов на Луну. Правда, наши лунные планы пока сформулированы в весьма общем виде, и сказать конкретно, когда состоится высадка, сегодня нельзя. Ориентировочно – после 2030 года.

Впрочем, и вопрос о станции ещё не решён окончательно. И нельзя исключить вариант, что мы продолжим работу на МКС и после 2024 года. Это станет ясно в самом ближайшем будущем.

Резонен вопрос: «А сможет ли Россия, если так сложатся обстоятельства, потянуть две масштабные космические программы, требующие огромного финансирования?»

Маловероятно, что из бюджета будут выделены достаточные средства и для станции, и для Луны. Нужно трезво смотреть на вещи и понимать, что освоение космического пространства, если это не связано с вопросами обеспечения национальной безопасности, находится не на первом месте у российского правительства. Надежда на то, что работы будут профинансированы некими частными источниками, также весьма призрачна. Поэтому придётся тратить только то, что сможет выделить государство. А этого явно не хватит на всё.

Тем не менее частично оба эти проекта могут быть реализованы. Например, посещаемая станция в обслуживании будет стоить в несколько раз дешевле, чем постоянно обитаемая. А пилотируемый облёт Луны, без высадки на её поверхность, можно реализовать за гораздо меньшие деньги.

Конечно, это не совсем то, чего хотелось бы. В этом случае говорить о реализации проектов можно будет весьма условно. Но лучше так, чем никак.

А там, возможно, и вторые этапы программ подоспеют, и наши внуки увидят то, что полвека назад не увидели мы – нашего соотечественника, прогуливающегося по поверхности Луны.

Литература:

1. Циолковский К. Э. Вне Земли: науч.-фантастическая повесть. Изд. 2-е, испр. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 144 с.

2. Herman Noordung. Das Problem der Befahrung des Weltraums. Der Raketen-Motor. Berlin, 1929.

3. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С. П. Королёва. Т. 1. 1946–1996 / Под редакцией Ю. П. Семёнова. М.: РКК «Энергия», 1996.

4. Афанасьев И. Леонардо XX века. К столетию со дня рождения Владимира Челомея // Новости космонавтики. 2014. № 6. С. 1-5.

5. Афанасьев И. Б., Батурин Ю. М., Белозерский А. Г. и др. Мировая пилотируемая космонавтика. История. Техника. Люди / Под редакцией Ю. М. Батурина. М.: РТСофт, 2005. 747 с.

6. Лындин В. Орбитальная станция «Мир». Цифры и факты // Новости космонавтики. 2001. № 5. С. 7-9.

7. Фомина Е. В., Сенаторова Н. А., Кириченко В. В., Вагнер И. В. МКС – платформа для разработки системы профилактики гипогравитационных нарушений в межпланетных миссиях // Воздушно-космическая сфера. 2020. № 4. С. 8-17.

References

1. Tsiolkovskiy K.иE. Vne Zemli: nauch.-fantasticheskaya povest'. Moscow, Academy of Sciences USSR, 1958. 144 p.

2. Herman Noordung. Das Problem der Befahrung des Weltraums. Der Raketen-Motor. Berlin, 1929.

3. Raketno-kosmicheskaya korporatsiya «Energiya» imeni S. P. Koroleva. Vol. 1. 1946–1996. Ed. Yu. P.  Semenov. Moscow, RKK "Energiya", 1996.

4. Afanas'ev I. Leonardo XX veka. K stoletiyu so dnya rozhdeniya Vladimira Chelomeya. Novosti kosmonavtiki, 2014, no. 6, pp. 1-5.

5. Afanas'ev I. B., Baturin Yu. M., Belozerskiy A. G. et al. Mirovaya pilotiruemaya kosmonavtika. Istoriya. Tekhnika. Lyudi. Ed. Yu. M. Baturin. Moscow, RTSoft, 2005. 747 p.

6. Lyndin V. Orbital'naya stantsiya "Mir". Tsifry i fakty. Novosti kosmonavtiki, 2001, no. 5, pp. 7-9.

7. Fomina E. V., Senatorova N. A., Kirichenko V. V., Vagner I. V. MKS – platforma dlya razrabotki sistemy profilaktiki gipogravitatsionnykh narusheniy v mezhplanetnykh missiyakh. Vozdushno-kosmicheskaya sfera, 2020, no. 4, pp. 8-17.

Автор рисунков – Александр Шлядинский

© Железняков А. Б., 2021

История статьи:

Поступила в редакцию: 16.09.2021

Принята к публикации: 11.10. 2021

Модератор: Плетнер К. В.

Конфликт интересов: отсутствует

Для цитирования: Железняков А. Б. Форпосты человечества на околоземной орбите // Воздушно-космическая сфера. 2021. № 4. С. 44-54.