Траектория жизни. Между вчера и завтра

Феоктистов Константин Петрович

При использовании современных одноразовых средств выведения на орбиту (исходя из стоимости выведения на низкую орбиту порядка 5000 долларов за килограмм) стоимость полета на базу корабля массой около семи тонн, с учетом массы двигательной установки с топливом, необходимой для возвращения на Землю, составит порядка нескольких миллионов долларов в зависимости от использованного носителя, плоскости орбиты выведения на промежуточную орбиту и компонентов, используемых в ракетной ступени для выведения корабля с промежуточной орбиты на ГСО. Это очень много. Поэтому нужно стремиться к минимальному составу экипажа на станции и к достаточно большому

сроку вахты. Представляется логичным иметь в составе экипажа базы трех космонавтов со сроком работы каждой смены один год.

В жилом модуле базы, учитывая стоимость доставки грузов, следует ориентироваться на систему обеспечения жизнедеятельности экипажа, использующую для своего функционирования расходуемые материалы в виде заменяемых в процессе работы элементов оборудования. Обезвоженную пищу, белье, одежду придется доставлять грузовыми кораблями. Масса доставляемых пищи, белья и прочего может составить порядка 2–3 тонн в год при общем грузопотоке на базу порядка 15–20 тонн в год (напомним, что грузопоток на станцию «Мир» составляет 10–15 тонн в год). Основную часть грузопотока будет составлять оборудование для регламентных работ, приборы и агрегаты, требующие замены на обслуживаемых базой аппаратах, новое научное оборудование, топливо и тому подобное.

В варианте «облака» заправочная станция должна представлять собой самостоятельный автоматический космический аппарат. Поэтому она должна иметь в своем составе весь набор служебных систем, обеспечивающий ее существование: системы управления и ориентации (в том числе и радиолокатор для измерения дальности и радиальной скорости относительно основного блока базы, силовые гироскопы в качестве управляющих органов), связи, терморегулирования, электропитания, систем обеспечения жизнедеятельности, включаемых во время посещения их космонавтами.

Заправочная станции должна предусматривать как свою заправку от грузового корабля-заправщика, так и заправку от нее корабля обслуживания и, возможно, других аппаратов, которые будут к ней подходить на заправку. Ее пневмогидросхема заправки должна быть секционированной и включать в себя: емкости для компонентов, баллоны наддува, компрессорные установки и пневмогидроавтоматику.

Аппарат для перелетов между объектами обслуживания базы может представлять собой орбитальный корабль, способный работать как в пилотируемом режиме, так и в беспилотном. В беспилотном режиме корабль может использоваться для простейших операций обслуживания, таких, например, как операция заправки. Для более сложных операций, связанных с заменой или ремонтом приборов и оборудования обслуживаемого аппарата, в полет на этом корабле отправляется экипаж. В составе корабля обслуживания не нужно иметь спускаемый аппарат. Зато все остальное должно быть: аппаратура управления и связи, энергопитания с использованием солнечных батарей, системы терморегулирования и жизнеобеспечения, двигательная установка с маршевым и управляющими двигателями, стыковочный узел.

Кроме того, в нем должны быть установлены средства заправки обслуживаемых аппаратов: емкости для компонентов заправки, баллоны наддува, компрессорная установка (для перекачки газа наддува из баков заправляемой двигательной установки в ее баллоны) и пневмогидроавтоматика.

Естественно, что аппараты, которые станут клиентами базы на ГСО, должны будут унифицировать используемые компоненты, пневмогидросхемы своих двигательных установок (хотя бы в части заправки и обеспечения

безопасности), стыковочные устройства.

Если принять ту же стоимость доставки топлива на низкую орбитальную станцию — 5000 долларов за килограмм, то переход к многоразовому кораблю МПК ГСО может сократить расходы на смену экипажа базы примерно вдвое. Но нужно еще принять во внимание расходы на полет пилотируемого транспортного корабля «Земля — орбита — Земля» и ту долю расходов на низкоорбитальную станцию обслуживания, которая будет отнесена на счет межорбитального пилотируемого корабля, так что выигрыш может оказаться не столь существенным.

Но будущее все же, наверное, за многоразовыми системами. И на них и нужно ориентироваться. А решительного сокращения транспортных расходов можно добиться только при последовательном применении принципа многоразовости, только при создании действительно экономичной многоразовой транспортной системы, обеспечивающей доставку грузов на низкую околоземную орбиту по цене примерно 100 долларов за килограмм.

Повторю, что на базу ГСО потребуется доставлять около 15–20 тонн грузов в год. Доставка этого количества грузов с помощью одноразовых грузовых кораблей обойдется примерно в 500 миллионов долларов (при такой же, как и в случае использования одноразового пилотируемого корабля, схеме оценки, то есть при работе в плоскости экватора). Поэтому и здесь возникает задача оценки целесообразности создания многоразового грузового транспортного корабля.

Такой корабль можно представить в виде многоразового буксира с электрореактивными двигателями, получающими электроэнергию для своей работы от солнечных батарей. У такого буксира, правда, будет один крупный недостаток: неоперативная доставка грузов, так как его полет с низкой орбиты на ГСО займет несколько месяцев.

По этой же причине, а также потому, что он при этом будет долго двигаться в радиационных поясах, корабль с электрореактивными двигателями едва ли будет использоваться для доставки экипажей на базу ГСО (экипажу пришлось бы по два месяца в процессе выведения сидеть в малом пространстве радиационного убежища).

В настоящее время общая мощность электростанций на Земле составляет около 2–3 миллиардов киловатт, и этого не хватает. Один Китай, например, вынужден строить и ежегодно вводить в число действующих электростанции мощностью около 20 миллионов киловатт. Потребности в электроэнергии будут расти и в дальнейшем по ряду объективных причин.

Во-первых, мощности энергетики в основном сосредоточены в странах Запада (Европа и Северная Америка) и в нашей стране. В слаборазвитых странах, в которых живет более трех четвертей населения Земли, переход к современному уровню потребления электроэнергии еще впереди: если в нашей стране и странах Запада мощность электростанций составляет примерно 0,5–1 киловатт на человека, то в остальных, как правило, много меньше — 0,1 киловатта на человека.

Во-вторых, рано или поздно будет решена задача создания экологически чистого электромобиля, использование которого потребует увеличения мощности электроэнергетики на миллиарды киловатт: сейчас в мире примерно 100 миллионов автомобилей со средней мощностью около 50 киловатт (то есть их общая мощность в сумме приблизительно 5 миллиардов киловатт). Так что от необходимости решения проблемы электроэнергетики не уйти: в XXI веке ее придется решать. И тут естественно возникает вопрос: а есть ли у нас такие возможности?