Российская орбитальная служебная станция (РОСС) — будущее российского космоса

По окончании Второй мировой войны СССР и США вступили в космическую гонку, которая породила множество научных достижений. Однако помимо соперничества существовало и международное сотрудничество. Так, крупнейшим совместным космическим проектом стало создание Международной космической станции (МКС). В настоящее время пилотируемые полеты проводятся в двух вариантах: космонавты совершают полет или в рамках национальной космической программы, или в рамках международной программы, отправляясь на МКС.

Работа на станции является основой деятельности в космосе, и данная статья посвящена новой космической станции российского производства.

Первые сообщения о возможности создания такой станции стали появляться в 2014 г. на фоне обострившейся международной обстановки. В 2018 г. генеральный конструктор пилотируемых программ России Евгений Микрин на конференции, посвященной 20-летию МКС, представил концепцию российской окололунной станции. 12 апреля 2021 г. было принято решение отказаться от участия в МКС, создав собственную орбитальную станцию, об этом было объявлено на совещании у президента РФ Владимира Путина. Летом 2023 г. планируется завершить эскизное проектирование станции, а уже в 2024 г. должно начаться создание орбитального комплекса РОСС. Россия находится на пороге нового витка в исследовании космического пространства.

Российская орбитальная служебная станция состоит из нескольких модулей, главный и первый из которых — научно-энергетический модуль (НЭМ). Изначально планировалось использовать его для стыковки с МКС, но было решено сконструировать его для РОСС и отправить в космос в 2028 г. Этим ознаменуется первый этап запуска РОСС, который также будет включать в себя выведение на орбиту узлового, шлюзового и базового модулей. Эти модули обеспечат существование космонавтов, электропитание станции и даже проведение некоторых экспериментов. На втором этапе будут запущены целевой и производственный модули, где и будут производиться более сложные эксперименты в области космических и биотехнологий, а также для анализа данных. После вывода НЭМ на орбиту прибудет первый экипаж, расконсервирует станцию и начнет работу. Примечательно, что достаточно долгое время не было официальных заявлений о планах международного сотрудничества по созданию станции или по участию в работе на ней специалистов других государств, но 30 июня 2023 г. стало известно, что Россия предложила Алжиру и Египту поучаствовать в РОСС посредством строительства национальных модулей.

РОСС будет вращаться по солнечно-синхронной орбите (372 км от Земли, наклонение — 96,8º, что позволит станции пролетать над Арктикой). Это даст возможность для проведения уникальных опытов, в том числе тех, которые проводятся на РС МКС. Например, вследствие изменения наклона станции изменится и уровень радиации. Измерять его будет возможно на фантомах (это модели человеческого тела, оснащенные датчиками излучения и космических частиц), которые будут расположены внутри отдельных рабочих модулей и в каютах экипажа. После размещения фантомов предполагается последующее измерение с помощью детекторов дозы радиации на различные органы, извлечение дозиметров и считывание данных в обустроенной лаборатории в НЭМ, проведение анализа, внедрение в фантомы новых детекторов для дальнейшего экспериментирования. Данные исследования будут иметь практическое значение для обеспечения безопасности экипажа. Поскольку станцию планируют сделать посещаемой, а не обитаемой (для сокращения расходов), этот эксперимент ляжет в основу расчетов максимальной безопасной доли облучения для космонавтов, что впоследствии может быть использовано и в межпланетных миссиях.

Орбитальные станции как высшее достижение космической техники

Космическое пространство содержит в себе огромное количество тайн. 120 лет назад К. Э. Циолковский впервые предложил проект жидкостной ракеты для реального осуществления космического полета в своей статье «Исследование мировых пространств реактивными приборами». С этого момента космос стал не просто мечтой фантастов, а целью ученых и инженеров. По окончании Второй мировой войны СССР и США вступили в космическую гонку, которая породила множество научных достижений. Однако помимо соперничества существовало и международное сотрудничество. Так, крупнейшим совместным космическим проектом стало создание Международной космической станции (МКС). В настоящее время пилотируемые полеты проводятся в двух вариантах: космонавты совершают полет или в рамках национальной космической программы, или в рамках международной программы, отправляясь на МКС [1]. Работа на станции является основой деятельности в космосе, и данная статья посвящена новой космической станции российского производства.

Первые сообщения о возможности создания такой станции стали появляться в 2014 г. на фоне обострившейся международной обстановки. В 2018 г. генеральный конструктор пилотируемых программ России Евгений Микрин на конференции, посвященной 20-летию МКС, представил концепцию российской окололунной станции. 12 апреля 2021 г. было принято решение отказаться от участия в МКС, создав собственную орбитальную станцию, об этом было объявлено на совещании у президента РФ Владимира Путина. Летом 2023 г. планируется завершить эскизное проектирование станции, а уже в 2024 г. должно начаться создание орбитального комплекса РОСС. Россия находится на пороге нового витка в исследовании космического пространства.

Причины создания национальной космической станции

Евгения Дрожащих:
Борьба за мир в космосе: о подходах России и США по предотвращению гонки космических вооружений

У читателей может возникнуть вопрос — для чего Россия строит свою собственную орбитальную станцию? Это весьма дорогостоящее предприятие, которое может создать настоящую «дыру» в бюджете, особенно на фоне текущих военных затрат. Также этот проект требует использования самых современных технологий, потому что старые решения и конструкции уже не отвечают требованиям нашего времени. Кроме того, Россия заявила, по словам главы «Роскосмоса» Юрия Борисова, о выходе из МКС после 2028 г. — это означает резкое сокращение международных контактов по вопросам космических полетов, а значит и замедление развития. Рассмотрим эти вопросы.

Начнем с причин выхода России из проекта Международной космической станции. Срок эксплуатации МКС продлен до 2030 г., далее станция будет затоплена в Тихом океане. МКС, начав свою работу в 1998 г., в 3–4 раза превысила гарантийный срок (изначально МКС планировалось эксплуатировать до 2013 г.). За время работы станции ее техническое состояние сильно ухудшилось. Конечно, многое на МКС чинят и заменяют — например, в апреле 2022 г. установили солнечные батареи, которые увеличили выработку электроэнергии на 34%, но изначально в проекте МКС не было предусмотрено многократных замен модулей. В целом ремонт космической станции может иметь смысл только в двух случаях — если стоимость ремонта не превышает стоимости строительства новой станции и если станция самоокупается. Сейчас МКС не отвечает ни одному из этих требований. Следовательно, отпадает необходимость эксплуатировать станцию, если на ней нельзя работать и если ее нельзя контролировать.

Дискуссия о затоплении МКС содержит два ключевых вопроса. Во-первых, после закрытия проекта человечество может потерять возможность в принципе пребывать и работать в космосе. У МКС нет и не планируется аналогов, в то же время единственной действующей орбитальной станцией, кроме МКС, является китайская «Тяньгун», на которой, однако, находятся только китайские космонавты, что обусловлено китайкой политикой. Следовательно, затопление МКС без создания как минимум подобной по функциям станции грозит не только двадцатилетней паузой [2] в длительных пилотируемых космических полетах, но и постепенной потерей навыков, необходимых для возобновления космических миссий. Такое вполне возможно. Например, некоторые исследователи полагают, что астронавты США больше не летают на Луну (последняя миссия состоялась в 1972 г.) в том числе из-за того, что технология такого полета устарела или утеряна (на протяжении долгого времени после 1972 г. США реализовывали многие другие космические проекты, которые были одновременно более целесообразными и менее затратными, поэтому представляется вполне логичным, что новый полет на Луну перестал рассматриваться как потенциальный проект). В результате ряд проектов по исследованию космоса придется заморозить на долгое время или совсем закрыть.

Во-вторых, важным вопросом является само решение о затоплении. МКС сконструирована таким образом, что все страны, участвующие в проекте, вносят свой вклад в его функционирование. Следовательно, решения принимаются коллегиально, и наибольшее значение, конечно, имеют голоса России и США, потому что эти государства обеспечивают большую часть работы МКС: США обеспечивают подачу электричества и управление ориентацией станции, а российские грузовые корабли «Прогресс» регулярно выводят ее на заданную орбиту, как только фиксируется отклонение от нужного курса под воздействием земной гравитации. Эти же корабли «Прогресс» и будут использованы для направления станции в установленный район в Тихом океане после заблаговременного понижения орбиты станции.

Отечественные орбитальные станции в истории

Стоит отметить, что в истории есть прецеденты использования орбитальной станции для международного пользования. Это «Салют-6», «Салют-7» и «Мир». Понимание того, как проходила эксплуатация станций и как она завершилась, приблизят нас к более объективной оценке перспектив РОСС. Итак, рассмотрим каждую из трех станций подробнее.

Александр Ермаков:
Полет стрелы Артемиды. Состоялся первый старт новой лунной ракеты США

«Салют-6» была запущена в космос в 1977 г. Целью проекта было продолжение исследования космоса. Данная орбитальная станция оснащалась двумя стыковочными узлами, имела больший внутренний полезный объем и три панели солнечных батарей, что позволяло производить смену экипажей в космосе и тем самым поддерживать постоянный пилотируемый режим станции. «Салют-6» примечателен двумя основными новшествами. Во-первых, для коррекции орбиты станции впервые использовались космические корабли «Прогресс». Это имеет значение, потому что подобные корабли будут использоваться для работы РОСС. Во-вторых, это была первая станция с экспедицией посещения из других стран, на ней побывали 9 космонавтов из других государств. В 1982 г., после ввода в эксплуатацию «Салюта-7», данная станция была затоплена.

«Салют-7» стал следующей станцией, на которой побывали представители других государств — Индии и Франции. Станция состояла из двух обитаемых отсеков (переходного и рабочего), негерметичного агрегатного отсека и промежуточной камеры. «Салют-7» прослужил дольше, чем его предшественник, а впоследствии был создан художественный фильм с одноименным названием, центральной темой которого стало происшествие 1985 года. Уже в следующем году станцию законсервировали, а в 1991 г. в результате высокой солнечной активности увеличилась плотность верхних слоев атмосферы, из-за этого аппарат стал снижаться и распался в атмосфере на осколки, упавшие на малонаселенные районы в Южной Америке. «Салют-7» стал последней станцией в своем роде.

Следующей орбитальной станцией стал «Мир». Станция была обитаема с 1986 по 2001 гг. Это вторая по продолжительности работы станция (после МКС). «Мир» также посетили граждане 10 стран, не считая СССР. Успех работы станции был колоссальным — состоялось 23 000 экспериментов, была произведена фотосъемка 125 млн кв. км земной поверхности, были зафиксированы рекорды пребывания в космосе. Тем не менее в 2001 г. Правительство РФ приняло решение затопить станцию. В качестве причины называли аварии и слишком дорогостоящее обслуживание.

Конечно, главным искусственным космическим объектом на настоящий момент является МКС. Не будем подробно останавливаться на истории ее создания и принципах работы. Скажем только, что она по очевидным причинам намного технологичнее и функциональнее «Мира». Тем не менее максимальный срок эксплуатации МКС подходит к концу, и Россия сделала выбор в пользу собственной орбитальной станции для сохранения возможности пребывания в космосе.

РОСС: планы реализации

Российская орбитальная служебная станция состоит из нескольких модулей, главный и первый из которых — научно-энергетический модуль (НЭМ). Изначально планировалось использовать его для стыковки с МКС, но было решено сконструировать его для РОСС и отправить в космос в 2028 г. Этим ознаменуется первый этап запуска РОСС, который также будет включать в себя выведение на орбиту узлового, шлюзового и базового модулей. Эти модули обеспечат существование космонавтов, электропитание станции и даже проведение некоторых экспериментов. На втором этапе будут запущены целевой и производственный модули, где и будут производиться более сложные эксперименты в области космических и биотехнологий, а также для анализа данных. После вывода НЭМ на орбиту прибудет первый экипаж, расконсервирует станцию и начнет работу. Примечательно, что достаточно долгое время не было официальных заявлений о планах международного сотрудничества по созданию станции или по участию в работе на ней специалистов других государств, но 30 июня 2023 г. стало известно, что Россия предложила Алжиру и Египту поучаствовать в РОСС посредством строительства национальных модулей. С учетом того, что в целом сотрудничество России с этими странами нарастает, можно предположить, что Алжир и Египет согласятся присоединиться к проекту.

Примечательно, что РОСС будет вращаться по солнечно-синхронной орбите (372 км от Земли, наклонение — 96,8º, что позволит станции пролетать над Арктикой). Это даст возможность для проведения уникальных опытов, в том числе тех, которые проводятся на РС МКС. Например, вследствие изменения наклона станции изменится и уровень радиации. Измерять его будет возможно на фантомах (это модели человеческого тела, оснащенные датчиками излучения и космических частиц), которые будут расположены внутри отдельных рабочих модулей и в каютах экипажа. После размещения фантомов предполагается последующее измерение с помощью детекторов дозы радиации на различные органы, извлечение дозиметров и считывание данных в обустроенной лаборатории в НЭМ, проведение анализа, внедрение в фантомы новых детекторов для дальнейшего экспериментирования. Данные исследования будут иметь практическое значение для обеспечения безопасности экипажа. Поскольку станцию планируют сделать посещаемой, а не обитаемой (для сокращения расходов), этот эксперимент ляжет в основу расчетов максимальной безопасной доли облучения для космонавтов, что впоследствии может быть использовано и в межпланетных миссиях.

Более того, члены совместной миссии могут провести и другие опыты. Например, эксперименты в области генетики, физиологии и медицины (по влиянию радиации на экспрессию генов, регенерации тканей, воздействию на опорно-двигательную и иммунную системы), наблюдения за Землей, материаловедения, астрофизических экспериментов, выращивания растений, а также ряд иных исследований. Отличительной чертой вышеупомянутых экспериментов может стать трансляция проведенных опытов в научно-исследовательские и образовательные центры посредством передачи с борта РОСС фото- и видеоматериалов на наземные приемные станции.

Наталья Селезнева:
Per aspera ad astra: некоторые достижения и перспективы китайской космической программы

Однако, несмотря на изначально мирные цели создания станции, Дмитрий Рогозин в 2022 г. заявил, что на фоне антироссийских санкций РОСС может стать военно-прикладной. Что имеется в виду, сказать сложно, но милитаризация космического пространства существенно ограничивается Договором о космосе 1967 года и Конвенцией о международной ответственности за ущерб, причинённый космическими объектами 1972 года. Несоблюдение международных обязательств может повлечь за собой непредсказуемый и опасный процесс — гонку вооружений в космосе.

Теперь немного о технологических аспектах. Известно, что все части РОСС будут запущены с космодрома «Восточный». Любопытны в данном свете несколько совпадений: на «Восточном» также разрабатывается ракета-носитель «Амур», двигатель которой будет работать на связке метан-кислород. Выбор пал именно на метан, потому что это дешевое топливо, и его использование и переработка широко освоены. Метан — экологичное топливо, которое почти не оставляет отходов, поэтому он наиболее удобен для многоразовых запусков. Подчеркнем, что «Амур» как раз относится к типу ракет с многоразовым запуском. В свою очередь, модули РОСС планировалось выводить в космос на ракете-носителе «Союз-2.1б», а «Амур» призван заменить ракеты класса «Союз-2». К тому же, в 50 км от «Восточного» строится Амурский газоперерабатывающий завод, от которого на стартовый комплекс достаточно протянуть трубопровод. Это также позволит сэкономить на топливе и снизить стоимость запуска. Исходя из вышеперечисленного, рискнем предположить, что части РОСС, возможно, смогут выводить на орбиту именно на «Амуре». Кроме того, напрашивается вывод, что руководство «Роскосмоса» отступает от старой практики запусков одноразовых ракет, как говорил Дмитрий Рогозин, и стремится максимально удешевить стоимость каждого полета, при этом строя многоразовые ракеты, следуя таким образом по пути Илона Маска.

Скажем несколько слов и о планах главного стратегического противника России на данный момент — США. NASA планирует в ближайшие годы развернуть в космосе Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) — орбитальную окололунную станцию, которая будет использоваться сначала для изучения Луны и дальнего космоса, а затем — для пересадки астронавтов, летящих на Марс и обратно. В проекте также участвуют Канада, ЕС и Япония. «Роскосмос» отказался от сотрудничества в 2021 г., потому что не было удовлетворено требование участия в проекте на равных с США.

В заключение отметим, что наблюдаемая тенденция к преобладанию национальных космических проектов над международными скорее имеет негативный характер. Это подтверждается тем, что отдельному государству крайне сложно обеспечить финансирование собственной орбитальной станции. Кроме того, в ситуации соперничества, во-первых, не происходит обмена идеями между учеными разных стран, что многократно тормозит технический прогресс, а во-вторых, повышается риск милитаризации космоса вопреки всем договоренностям на международном уровне и появляется угроза космической гонки вооружений крупнейших ядерных держав. На фоне нестабильного политического положения России трудно сказать, будет ли проект РОСС реализован, поскольку масштабные инвестиции, необходимые для строительства станции, скорее будут использованы в военно-политических целях. Однако в будущем такая станция необходима для пилотируемых космических полетов, и это оставляет вопрос о ее создании актуальным.

1. Китайские космонавты также работают на национальной отечественной станции «Тяньгун». Космонавтов других стран там нет. — Примеч. авт.

2. По словам Александра Хохлова, члена Северо-Западной организации Федерации космонавтики России.