Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
8 декабря 2016, четверг, 01:08
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

ТЕАТР

РЕГИОНЫ

Лекции

Космонавтика в следующие десятилетия

Виталий Лопота
Виталий Лопота
Наташа Четверикова/Полит.ру

Мы публикуем стенограмму и видеозапись лекции доктора технических наук, профессора, заведующего кафедрой СМ-1 МГТУ им. Н. Э. Баумана, члена-корреспондент РАН, много лет возглавлявшего РКК «Энергия» им. С.П. Королева Виталия Лопоты. Лекция прошла в рамках цикла «Публичные лекции Полит.ру» в библиотеке-читальне им. И.С. Тургенева.

Текст лекции

 
Фото Наташи Четвериковой

Добрый вечер. О космонавтике говорить просто и сложно, и я не случайно разместил на слайде 1 13 окон, в десяти из которых видеосюжеты: летают космические корабли, летают ракеты, спутники, взрываются атомные бомбы. Этот коллаж ярко демонстрирует результаты, которые принесла космонавтика нашей стране и человечеству. Это оружие сдерживания, - ракетно-ядерный щит нашей страны, благодаря которому мы с вами смогли не одно десятилетие прожить в мире. С детства каждый из нас поднимал голову и завораживающе смотрел ночью в звездное небо. Видел звезды, планеты, Луну, астероиды и метеороиды, пытались познать небесную бездну и мечтать. Космонавтика принесла нам сегодня уникальные телекоммуникационные возможности, - каждый третий бит информации на Земле передается через космос, например, цифровое телевидение и пр. Сегодня невозможно представить комфортную жизнь без космонавтики, например, каждый день мы начинаем с прогноза погоды и планируем комфортную одежду.

1

Теперь о важном. Цель космонавтики: безопасность, технологическое развитие и благосостояние (слайд 2). Основные и приоритетные семь задач (!), которые нам необходимо решать: постоянный беспрепятственный доступ в космос; безопасность в космосе и защита от опасности из космоса; территориальные, ресурсные интересы; престиж государства; развитие технологий (не только космических, например, лунная гонка, 60-х годов, принесла нам современную кремневую электронику, которая вытеснила тяжелую и дорогую ламповую, с которой мы бы не смогли долететь до Луны); генерация новых знаний; воспитание инженерного и интеллектуального потенциала человечества. Эти амбициозные и непростые задачи должны разогревать умы и души молодежи, заставлять двигаться вперед.

2

Если посмотреть на окружающее нас ночное небо, то видим часть Вселенной (слайд 3): это галактики, наблюдаемые на небесной сфере. Наша галактика, в которой мы находимся, называется «Млечный Путь». Она видна бледной полосой в центре небесной сферы. Всего галактик в нашей Вселенной порядка 350-400 миллиардов. Каждая состоит из ассоциаций звезд, которых, например, в нашей галактике не менее 300 миллиардов. Вооружившись оптическим инструментарием, в полной красе можно увидеть нашу спутницу Луну (слайд 4) и соседние звезды (слайд 5).

3

4

5

Благодаря космонавтике последние полтора десятка лет знания о Вселенной и окружающем нас мире существенно изменились. Началось это когда рентгеновский телескоп подняли на станцию «Мир». Обследуя окружающее небесное пространство было обнаружено странное явление: с некоторых направлений Вселенной (преимущественно из центров галактик) были зафиксированы потоки рентгеновского излучения. Стало понятно, что для проведения комплексных исследований наблюдаемых явлений в окружающем нас пространстве необходим специальный исследовательский инструментарий, работающий в широком диапазоне излучений, который необходимо разместить в космосе над атмосферой Земли (выше 160 км), где нет поглощений во всем спектре излучений (слайд 6). Поэтому для исследования космоса необходимо одновременно измерять весь спектр излучения. Что он несет в себе, что свидетельствует?

6

Начнем с радиоволн. Ученые, исследующие радиоволны из Вселенной, ищут «голос разума» - какие-то закономерные процессы, которые могут подтвердить наличие жизни. К сожалению, до сих пор подтверждения того, что есть что-то разумное вне Земли («голос Вселенной») не нашли.

Спектр инфракрасного излучения свидетельствует нам о тепловых процессах, которые происходят в окружающем нас пространстве Солнечной системы и галактике Млечный путь. К поверхности Земли доходит небольшая часть этого излучения, потому что атмосфера интенсивно его поглощает.

Видимая часть спектра хорошо регистрируется на поверхности Земли и широко используется.

Ультрафиолетовое излучение – свидетельство плазменных процессов, которые происходят на звездах, в галактиках и во Вселенной.

Рентгеновское излучение – это следствие гравитационных катаклизмов. Потоки рентгеновского излучения ученые регистрируют из центров практически всех исследуемых галактик.

Гамма-излучение (γ-лучи) – это самое жесткое излучение после рентгена, и оно несет в себе информацию о термоядерных процессах, которые происходят в звездных веществах Вселенной.

Считается, что космос начинается со 100 км высоты, но следы атмосферы идут гораздо выше. На высоте ~160 км, - практически это грань нашей атмосферы, можно обнаружить ее следы. Это, в значительной степени, зависит от активности Солнца. Например, для чистоты многих исследований Международная космическая станция летает по круговой орбите в диапазоне высот 300–450 км от поверхности Земли. Почему не поднимаемся выше? Потому, что есть опасности для человека при пересечении радиационных поясов, которые охватывают Землю со стороны полюсов, и мы стараемся летать, не достигая их. Нижняя граница радиационного пояса находится на ~580 км. Поэтому орбиты пилотируемых полетов в верхней части не превышают 450 км. Спутники дистанционного зондирования Земли, связи и др. аппараты летают, как правило, гораздо выше. Низкоорбитальные – примерно до ~1500 км, а высокоорбитальные ~ 36 000 км (геостационарная орбита, наиболее «заселенная» ~1500 объектов, из них работают около 400).

Эффективное изучение окружающих нас галактик осуществляется по всему спектру излучений. Началось это, действительно, со станции «Мир», когда ревизии были подвергнуты многие устоявшиеся гипотезы и широко продолжается сегодня.

Первый мощный телескоп появился на орбите в начале 90-х годов. И сразу же количество знаний, открываемых галактик, звезд и планет стало резко возрастать (слайд 7). Наиболее интересные результаты ученым выдавал и выдает телескоп имени Хаббла (США). Многие наблюдаемые туманности Вселенной только в последние полтора-два десятка лет были объяснены,- это последствия взрывов звезд, подобных нашему Солнцу (слайд 8). Посмотрите на великолепные по своей зрелищности фотографии. На фотографиях оценено расстояние от границы до границы этих туманностей: один световой год ~1013км.

7

8

Интереснейшее явление было зафиксировано астрофизиками в 2012 году в созвездии Пегас (слайд 9). Это экзопланета Осирис (~0,7 массы Юпитера) на фоне родительской звезды HD209458 (стареющая звезда, которая превратилась в красного гиганта). За этой планетой астрофизики осуществляли постоянное тщательное наблюдение, потому что внешне она очень напоминала Землю. Здесь зафиксирован момент, как экзопланета при вспышке на звезде теряет свою атмосферу. Если на Осирисе была какая-то жизнь, то после этой катастрофы она, к сожалению, прекратилась. Нам необходимо знать и изучать, что и как происходит в космосе, какие опасности могут нам грозить, чтобы создать технологии их парирования (если мы сможем это сделать физически).

9

В результате комплексного анализа фотографий галактик в различных спектрах излучений, включая рентгеновский, выдвинуто предположение о наличии мощнейшего гравитационного катаклизма в центре исследуемых галактик (зона темной материи или «черная дыра»), то есть зона, в которой звезды и планеты исчезают (поглощаются) бесследно. Результат этого гравитационного катаклизма мы фиксируем в виде рентгеновского излучения. После гибели целой галактики начинается рождение сверхновой (слайд 10).

10

Еще немного о Вселенной и галактиках. Все галактики представляют собой, как правило, диски, ассоциации звезд, планет, в центре которых находятся «черные дыры» (слайды 11, 12). Последние полтора десятка лет тщательного изучения объемов Вселенной и галактик появились такие цифры. Положительная материя (то есть общий объем звездного и планетного вещества во Вселенной) составляет около 4%. «Черные дыры» (темная материя) составляют 23% объема Вселенной. Оставшиеся 73% объема – это то пространство Вселенной, в котором все перечисленные массы находятся в постоянном движении. Этот объем Вселенной получил название «Темной энергии».

11

12

Сегодня идет важнейший процесс познания окружающей нас Вселенной. Ученые-астрофизики тщательно исследуют и пытаются понять, что же происходит, почему «черные дыры» поглощают звездное и планетное вещество, и ничего оттуда, кроме рентгеновского излучения, не выходит. Какие механизмы движут наблюдаемыми процессами и многие еще до сих пор непознанные явления.

Галактику «Млечный путь», внутри которой находится наша Солнечная система, мы не можем реально зафиксировать со стороны. Но в результате астрономических исследований и статистического анализа стало понятно, что наша галактика представляет собой некую спиралевидную ассоциацию звезд (подобную спирали Архимеда), состоящую из шести «рукавов» (слайд 13). Солнечная система находится на периферии «рукава Персея». Здесь, на слайде, это место обозначено маленькой звездочкой. Расстояния и скорости в нашей галактике громадные. Например: Луна летает по орбите вокруг Земли со скоростью 1 км/с; Земля летает по орбите вокруг Солнца со скоростью 29,3 км/с и за один год делает один оборот; наша Солнечная система летает вокруг черной дыры в центре галактики с орбитальной скоростью 240 км/с и один оборот делает за 250 млн лет. А комфортные условия проживания на нашей планете мы имеем благодаря периферийному местоположению Солнечной системы в дисковой ассоциации звезд Млечного пути.

13

В Солнечной системе (слайды 14, 15) на ближних орбитах первые четыре планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс – планеты «теплой группы». Следующие четыре и одна «подозрительная» – планеты «ледяной группы». Планета с мудрым названием Юпитер (в 300 раз больше Земли) летает по своей орбите в одной фазе с Землей и защищает ее своим гравитационным полем от астероидов и метеоритов, которые двигаются в поясе астероидов между Марсом и Юпитером со скоростью ~30 км/с. Вспомните челябинский метеорит (размер ~20 м) - посланник пояса астероидов, влетевший в нашу атмосферу и устроивший взрыв при входе в ее плотные слои (мощность взрыва была равна восьми хиросимским атомным бомбам). Взорвался он верхних слоях атмосферы и не принес много бед. Так вот, Юпитер защищает Землю! Все, что «выбивается из строя» в поясе астероидов, Юпитер принимает на себя. Название «Юпитер» появилось в те времена, когда еще не было оптических средств, когда не могли знать устройство Солнечной системы. Случайно ли это?

14

15

Если сложить все массы планет и тел, которые летают в Солнечной системе, то они составят ~0,18% от массы Солнца. Земля просто «кроша» в этой общей массе! Но, мы должны понимать, что нам грозит и какие опасности нас ожидают, чтобы по возможности их парировать.

Расстояние от Земли до Солнца принято называть одной астрономической единицей (а.е.) – это 1,5 млн км. Границей Солнечной системы считается гелиопауза - это зона, где солнечный ветер, состоящий из атомов водорода и гелия, прекращается, т.е. скорость движения атомов от Солнца становится нулевой (расстояние от Солнца ~100 а.е. = 150 000 000 км).

16

В истории космонавтики были удачные попытки исследовать размеры и свойства периферии Солнечной системы. Здесь на слайде 16 показаны все четыре космических аппарата (КА), успешно улетевших на периферию Солнечной системы: «Пионер-10», «Пионер-11», «Вояджер-1», «Вояджер-2» (все аппараты сделаны фирмой Lockheed Martin). Наши ученые участвовали в создании энергетических систем для этих аппаратов – изотопные источники питания были поставлены из СССР. Аппараты летают уже 2–3 десятка лет. Чтобы достичь столь больших расстояний традиционными реактивными технологиями необходим уровень энергетики, которого мы до сих пор не имеем. Для реализации таких миссий использовались гравитационные маневры в поле притяжения планет и электро-ракетная тяга, для которой эффективно использовалась ядерная энергия. Например, стартуем с Земли и летим в сторону Луны, разгоняясь за счет ее притяжения, подлетая к Луне, производим маневр, делая определенное количество импульсов электро-ракетными двигателями, облетаем ее и летим обратно к Земле, разгоняясь от ее притяжения. Делаем такой же маневр вокруг Земли и летим разгоняясь к Венере, используя ее гравитацию. Маневрируя облетаем Венеру и разгоняемся возвращаясь к Земле, маневрируя ее облетаем и летим разгоняясь к Марсу. Далее аналогично используем гравитационные поля Юпитера, Сатурна и других планет. Максимально достигнутая в гравитационных маневрах скорость составляет на сегодняшний день более 80 км/сек. Дальше всех таким образом улетел «Вояджер-1», он находится на границе гелиопаузы (~100 а.е.).

17

Венера (слайд 17). Эта планета ближе к Солнцу, чем Земля. Впервые мы многое узнали о ней, когда в 1967 году космический аппарат «Венера-4» вошел в ее атмосферу. Конечно, он очень быстро прекратил свое существование, но успел передать основные параметры Венеры. Температура поверхности около 500 градусов Цельсия, давление – около 100 атмосфер, плотная углекислотная атмосфера с мощнейшими сернокислыми облаками. И только уже в последние десятилетия с помощью радиолокационных наблюдений смогли увидеть мощные вулканы, мощную планетную динамику, парниковые эффекты, которые там идут.

Однако, если решать задачи территориальных и ресурсных интересов человечества, прогнозировать, что возможное расширение границ Солнца несет риск уничтожения ближайших планет, нам целесообразно исследовать планеты, расположенные подальше от Солнца, например Марс.

18

Следующая планета, находящаяся рядом с Землей – Марс (слайд 18). Это последняя планета «теплой группы». Следующие планеты «ледяной группы», вероятно, надо исследовать только автоматами, пилотируемая космонавтика вряд ли это сможет сделать. Имеющаяся в нашем распоряжении энергетика позволила нам сегодня освоить скорости до второй космической. Напомню, первая – 7,8 км/с, позволяет преодолеть земную гравитацию и зафиксироваться на околоземной орбите. Впервые обосновал эту скорость и огласил ее на своей лекции Исаак Ньютон в 1687 году. Но так как доступная и эффективная энергетика того времени была пороховая, то естественной была мысль сделать мощную пушку, затащить ее на высокую гору и выстрелить вверх ядром, которое сможет преодолеет скорость 7,8 км/с. Но оказалось, что пороховой заряд оказался на столько велик, что ни один существующий тогда материал не выдержит этого взрывного горения… Потребовалось еще 270 лет, чтобы гений Сергея Павловича Королева, использовавший лучшие достижения немецких инженеров, смог создать соответствующую отечественную ракетно-космическую технику и мы смогли в 1957 году преодолеть земное притяжение и начать освоение космоса. Благодаря этим работам смогли первыми достичь Марс. Давление на планете оказалось примерно в 100 раз меньше нашего, земного. Температура на полюсах –150, на экваторе +25 градусов Цельсия. Атмосфера углекислотная. На поверхности планеты на глубине менее 1 метра много замерзшей воды, а на полюсах лед на поверхности. Если говорить о будущем и дорожной карте освоения космоса, то с нашей сегодняшней энергетикой достижимая цель Марс. Но отработать необходимые технологии, которые нам потребуются при дальнейшем освоении космоса, мы должны на Луне (слайд 19).

19

Последние 5 лет проходило много дискуссий, в результате которых сформирована согласованная всеми международными партнерами «дорожная карта» (слайд 20), с возможными сценариями в ближайшие десятилетия. Это два пути: Земля-Луна-астероиды-Марс или Земля-астероиды-Луна-Марс. Второй сценарий появился после, как нам кажется не достаточно проработанного заявления Президента США «мы полетим за астероидами». Я считаю, что мы должны в ближайшие 10 лет работать по программам освоения Луны, разрабатывая необходимые технологии для освоения Марса - реально достижимой цели космонавтики.

20

Ракетная энергетика. Под руководством академика Глушко В.П. исследовано взаимодействие различных видов топлив и окислителей (слайд 21). Подходящих окислителей несколько: кислород, фтор, азотный тетраоксид, перекись водорода и др. Горючих: спирт, керосин, ацетам, метан, НДМГ, водород и др. Из экологически чистых сочетаний самые эффективные – водород-кислород,. Еще более эффективные – водород-фтор, но в результате сгорания получается плавиковая кислота, которая очень опасна и агресивна. Высота столбиков над каждой парой топливо-окислитель показывает величину удельного импульса в пустоте при расширении продуктов сгорания. Анализ результатов исследований, включая комплексные технико-экономические показатели, показывает, что около Земли эффективен керосин-кислород, а в качестве горючего для космоса лучше водород-кислород. Оба эти сочетания топливо-окислитель экологически чистые.

21

Об энергетике космических перемещений. Напомню некоторые, озвученные мною цифры об энергетической структуре Вселенной: 4% - «положительная энергия» (звездное и планетное вещество). 23% - «отрицательная энергия» (черные дыры или темная материя). 73% - «темная энергия» (космос или пространство - энергетическое поле, в котором двигаются звездные и планетные массы). Здесь много неизведанного. Как использовать эту энергетику, нам еще предстоит изучить. А пока мы освоили реактивные принципы движения (слайд 22). При использовании химической энергетики максимальная скорость выброса рабочего тела может быть ~ 4…4,5 км/с, при этом нам удается разогнать ракету до второй космической скорости, ~ 12,8 км/с.
На электроракетных двигательных установках скорость выброса рабочего тела 50–100 км/с. Казалось бы, это использовать лучше. Но обратите внимание, что при химической энергетике мы имеем возможность выбрасывать десятки-сотни тонн в секунду, а в электроэнергетике – граммы в секунду. Естественно, если летать на электроракетных двигателях, то будем летать «спиралями» по длинным траекториям, а химическая энергетика обеспечивает нам быстрое перемещение. Обращаю внимание на эти серые зоны у полюсов. Это радиационные пояса Земли? Если осуществлять грузовые перевозки, то нет вопросов,- можно летать с небольшим изменением траектории (спиральными), многократно пересекая радиационные поля. Людей мы должны максимально оберегать, минимизируя время нахождения в радиационных поясах.

22

Сегодня, для эффективного перемещения при исследованиях и освоении Солнечной системы, используется три вида движения. Реактивное – на базе химической энергетики, реактивное – на базе электро-ракетных установок и гравитационный маневр (разгон в гравитационном поле планет и небесных тел).

Для реализации возможных в ближайшие десятилетия и столетия программ освоения космоса рассчитаны характеристические скорости, необходимые для лунных и марсианских программ (слайд 23). С существующей энергетикой дальше Марса нам пока не улететь. Представленные на слайде данные исследований это, по сути, техническое задание разработчикам ракетно-космической техники на многие десятилетия вперед. Для эффективного исследования космоса и движения вперед, спроектированы, необходимые элементы наземной и космической инфраструктуры (слайд 24). Какие ракеты, буксиры и аппараты должны быть, и какие необходимы орбиты. Какие должны быть инфраструктуры межорбитальная, орбитальная вокруг планет и на планетах. Об этом начали думать и проектировать еще во времена С.П.Королёва и инициативно продолжаем в настоящее время.

23

24

В 2011 году опубликована книга «Луна – шаг к технологиям освоения Солнечной системы», где все материалы объединены в единую логику. Надеемся, что книга будет хорошим настольным пособием конструкторам и инженерам, - создателям космической техники будущего.

Чтобы обслуживать жизнедеятельность людей на Земле сегодня летают космические аппараты мощностью от нескольких киловатт до нескольких десятков киловатт. А в перспективе уровень энергетики на орбите несколько возрастет до 150…500 киловатт (слайд 25). Чтобы осваивать Луну, надо иметь на орбите уже до 6 мегаватт мощности. А чтобы сделать шаг в сторону освоения Марса, необходим уже уровень 24 мегаватта. Технологии обеспечивающие такой уровень энергетики должны быть созданы.

25

Для экспедиции к Марсу, состоящую, например, из 4 космонавтов и использующей эффективную электро-ракетную энергетику, масса межпланетного комплекса составит ~ 480 тонн. Длительность миссии ~ 2 года (путь в одну сторону 8,5 месяцев, несколько месяцев работы на Марсе или на его орбите и 8,5 месяцев обратно).

Оценим эффективность выведения полезных грузов на орбиты. Чтобы вывести с Экватора на нижнюю орбиту (200 км над Землей) 1 кг полезного груза необходимо затратить 29 кг стартовой массы ракеты (слайд 26). Переместимся на территорию России: для выведения 1 кг полезного груза с космодрома Плесецк необходимо уже 35 кг стартовой массы ракеты (на 20% больше).

26

Основные же интересы космического рынка и количество работающих КА находятся на геостационарной орбите (ГСО, 36 000 км от поверхности Земли). Эта орбита характерна тем, что для ее достижения требуется вторая космическая скорость (большая энергетика) и угловая скорость полета на ней КА и угловая скорость вращения Земли одинаковы (КА всегда летит над одной точкой Земли), что очень выгодно, например, для телекоммуникаций. Чтобы запустить с Экватора (скорость движения поверхности Земли 464 м/сек) на ГСО 1 кг полезного груза необходимо 175 кг стартовой массы ракеты (слайд 27). При запуске на эту же высоту с космодрома «Восточный» необходимо ~350 кг стартовой массы ракеты (на ~200% больше) а при запуске с Плесецка необходимо уже ~700 кг стартовой массы ракеты (на ~400% больше). В такой неэффективной географической и энергетической ситуации находится наша северная страна! Для обеспечения конкурентоспособности выведения полезных нагрузок с территории России необходимо иметь либо максимально эффективные и дешевые средства выведения сверх тяжелого класса, либо развивать технологии осуществления экваториальных пусков, включая космодромы морского базирования.

27

На слайде 28 показано гравитационное поле системы Земля-Луна. Точки Лагранжа (L) 1, 2, 3, 4, 5 – точки либрации (гравитационный баланс системы Земля-Луна и Солнце). Это интересные точки и гравитационное поле, в которых можно находиться с минимальным расходом энергии и использовать его для отработки технологий гравитационных маневров.

28

Свойства точек Лагранжа могут также нам помочь в создании системы предупреждения кометно-астероидной опасности (слайд 29). Челябинский метеорит неожиданно принес нам определенные неприятности. Никто в мире его не видел. Он летел как черное тело и пролетал в сутки ~1,5 млн.км (скорость ~ 30 км/сек). Чтобы такого не повторилось необходимо, чтобы мониторинг окружающего Землю пространства осуществлялся с большой базы и нескольких (не менее 3-х) направлений. Очень выгодное положение для этого имеют точки L3, L4 и L5 – они двигаются по орбите Луны вокруг Земли с одинаковой, как и Луна, скоростью ~1 км/сек. Необходимо в этих точках симметрично расположить специально созданную систему телескопов (слайд 30). Тогда получим постоянно вращающуюся вокруг Земли на расстоянии ~380 000 км систему тройного мониторинга с базой регистрации каждого направления более 70…80 тыс.км. Такая система предупреждения кометно-астероидной опасности с высокой вероятностью зарегистрирует любой блик движущегося небесного тела. Это позволит точно определить регион максимальной опасности для принятия решения и организации эвакуации из нее людей. Обращаю ваше внимание на то, что основные неприятности, которые принес Челябинский метеорит, это поражение людей стеклами. Видели вспышку (скорость света 300 000 км/сек), далее идет звуковая волна (скорость 300 м/сек), и несколько медленней «приходит» ударная волна. Все с любопытством, собираясь у окон, рассматривали световое зрелище входа метеорита в атмосферу, а через некоторое время звуковые и ударные волны «приносили» беду. Правильной реакцией на такие световые эффекты должна быть реакция (как при ядерном взрыве) повернуться к ним спиной на 180о, лечь (подальше от окон) ногами в их сторону и закрыть голову руками.

29

30

Пилотируемая космонавтика (слайд 31). Самый крупный и дорогой международный проект (более $120 млрд). Напомню, что максимальные международные достижения в космосе были во времена самых холодных отношений между странами («Союз-Аполлон», «Мир-Шатл», «Морской старт», Международная космическая станция - МКС). На сегодняшний день МКС самое большое сооружение, когда-либо создаваемое в космосе (~126х72х40м). Идеология создания инфраструктуры МКС российская. После завершения эксплуатации американских Шатлов все партнеры пользуются пока услугами России (слайд 32). В настоящее время МКС превратилась в уникальную исследовательскую лабораторию на орбите. При этом объем актуальных задач, решаемых на орбите у Земли на много превышают задачи дальнего космоса (слайды 33, 34, 35), т.к. нет энергетической и технической готовности. Но задач много и есть чем заниматься.

31

32

33

34

35

Программа МКС сегодня согласована до 2020 года (слайд 36) и сейчас обсуждается программа до 2024 года. Если не помешает политика, то партнеры наиболее вероятно согласятся эксплуатировать МКС до 2028 года.

36

Развитие российского сегмента постоянно задерживается в основном из-за секвестров бюджета и административных проволочек при принятии решений (слайд 37). Многоцелевой лабораторный модуль по планам должны были иметь к 2014 году, но из-за ошибок на производстве его передвинули на 2017 год. МКС уже пролетала 15 лет, и сейчас, когда мы проектируем технику, мы уже ищем системы, подсистемы, материалы, конструкции, чтобы обеспечивать ресурс модулей не менее 30 лет. По крайней мере узловой модуль, вокруг которого будет формироваться будущая станция, должен иметь такой ресурс (слайд 38). А модули можно и менять. Когда ресурс американского модуля МКС будет завершен, у нас, так как мы задержали создание, ресурс будет еще значителен. Поэтому, мы должны это учесть на следующих этапах развития российского сегмента и предложить его международному сообществу использовать, как Межнациональную лабораторию для продолжения исследования космоса. Были ошибки – утопили станцию «Мир», и 10 лет человечество было, по сути, без космонавтики, пока мы не создали МКС. Опыт эксплуатации космических станций показывает, что правильно и технически, и экономически развиваться эволюционно и непрерывно. На сегодняшний день в промышленности имеются перспективные разработки, например, трансформируемый модуль (слайд 39). Стартует он небольшим объемом, а на орбите наддувается часть конструкции из специального материала, добавляя объем порядка 100 м3 (в середине имеется необходимая аппаратура. Это позволяет использовать модуль многофункционально: исследовательский, спальный, складской и пр.

37

38

39

Технологии освоения космоса в различных странах очень похожи. Т.к. длительное время СССР/Россия занимали явно лидирующие позиции, то ~70% космических технологий развиваются по нашей идеологии (слайд 40). Куда идет развитие пилотируемой космонавтики? Наиболее интенсивно работают американцы (создают четыре варианта кораблей) – наши основные конкуренты. Сроки летных испытаний и реальной эксплуатации создаваемых кораблей в США и России близки. Конкурентная среда в пилотируемой космонавтике расширяется и это будет существенно влиять на динамику развития космических технологий.

40

Российский пилотируемый транспортный корабль нового поколения (слайд 41). На авиационно-космическом салоне в 2013 году был представлен его габаритно-компоновочный макет. Корабль многоразовый, - планируется десятикратное его использование. Всю аппаратуру мы убрали внутрь возвращаемой части корабля. Для дальних полетов он будет весить 20 тонн, экипаж корабля – 4 человека для дальнего космоса, масса грузов – до 500 кг, автономность – 30 суток. Нижняя часть корабля разового применения, здесь используются одноразовые твердотопливные двигатели мягко приземления. Самая дорогая возвращаемая часть корабля. На базе этого же корабля получается достаточно конкурентоспособный корабль для полетов на нижнюю орбиту (к МКС), в отличие от дальнего космоса, в нем смогут летать семь человек (слайд 42). Предполагается, что этот корабль будет летать с космодрома «Восточный», но ракеты-носителя для этого корабля у нас пока нет. Чтобы этот корабль выносить на нижнюю орбиту, нужна 14-тонная ракета-носитель, а в дальние полеты, чтобы разогнать 20-тонный корабль до второй космической скорости, нужна минимум 75-тонная ракета (слайд 43). Такой ракеты в нашей стране пока нет. При пилотируемых пусках с космодрома «Восточный» мы сталкиваемся с очень сложными условиями, связанные с полетом корабля над океаном, который в наших широтах холодный и беспокойный. и поэтому нам нужны средства спасения (слайды 44, 45, 46). Сегодня в распоряжении МЧС такие средства, кроме экранопланов. имеются.

41

42

43

44

45

46

Обращаю внимание, что орбита 51,6о, по которой летает МКС, охватывает только южную часть страны. Для эффективного использования будущей станции для мониторинга территории страны, включая полярные зоны, надо было бы поднять орбиту до 72о. Но выведение кораблей с «Восточного» на орбиту с наклонением в 72о потребует согласования с Канадой и США, так как на одновитковую траекторию корабль выходит над их территорией (только при скорости 8 км/с корабль закрепился на орбите). Либо строить мощный стартовый комплекс в Плесецке для этого наклонения.

Необходимо выбирать траектории полетов ракет таким образом, чтобы поля падения их ступеней и спасение экипажа были бы тщательно предусмотрены, как с технической точки зрения, чтобы на каждом этапе полета мы могли спасти экипаж, так и с экономической.

В настоящее время в мире создаются примерно в равной пропорции капсюльные и крылатые пилотируемые корабли (слайд 47). По такому же сценарию мы работали в СССР. По созданию крылатых кораблей начиная с 1964 года эффективно выполнялась программа создания авиационно-космической системы «Спираль», включая важнейший этап - значительное количество летных испытаний орбитального самолета. Но, как-то странно и к сожалению, документация на этот корабль оказалась в США. По внешнему виду создаваемый там корабль «Dream Chaser» как близнец похож на орбитальный самолет программы «Спираль». В начале создания своего корабля американцы не скрывали, что в основе лежит документация из России, но сегодня об этом стараются не вспоминать. Сегодня в интересах военно-воздушных сил США уже летает Х-37, летал Х-38, европейцы разрабатывали, но не завершили программу «Гермес» (летного образца не создано). Разработки в этом направлении идут в Японии и Индии.

47

В РКК «Энергия» в 2005 году и в период 2008-2012 гг. инициативно работали в этом направлении. Прорабатывались различные варианты крылатых кораблей, включая трансформируемую форму (слайд 48) и развитие облика орбитального самолета программы «Спираль» (слайды 49, 50). Основная проблема при возвращении космических кораблей это вхождение в плотные слои атмосферы. Из-за трения корпуса или кромки крыла об атмосферу поверхность разогревается до температуры 2500–2700 градусов. Это преодолевается созданием на поверхности корпуса или крыла специальных защитных покрытий. Такие технологии были применены и на американских Шатлах и на советском Буране. При многократном применении необходим тщательный контроль целостности этих покрытий. Американцы потеряли свой «Шатлл-1» именно из-за трещин в защитной плитке. Закрытие программ «Спейс-Шатл» и «Буран» произошло из-за слишком большой дороговизны этих проектов и отсутствия экономически эффективных полезных нагрузок. Учитывая этот опыт, в настоящее время космические (орбитальные) самолеты разрабатываются компактными. Имеется проблема посадки из-за большой остаточной скорости приземления, порядка 300–350 км/ч. В этом случае гладкость посадочной полосы должна быть идеальной (плюс-минус 1 миллиметр на 100 м полосы). На территории холодной России это практически невозможно. Поэтому после входа в атмосферу и совершения необходимых маневров мы предполагали на высоте ~27 км открывать крылья, а на последнем километре высоты их складывать и выпускать парашют, точно на нем приземляясь. Даже если мы будем приземляться в тайгу, это поможет нам спастись, цепляясь за деревья. Но этот перспективный и достаточно хорошо проработанный проект остался без внимания Роскосмоса – финансов не нашли.

48

49

50

В рамках проекта «Спираль» орбитальные самолеты летали в космос около двух десятков раз, получены уникальные результаты летных испытаний, планер испытывали на грунтовых аэродромах, поставив сзади самолетные двигатели, это было действительно великое достижение. На базе тех разработок можно было бы эволюционно сделать корабль нового поколения массой ~12 тонн, в котором при четырех космонавтах сзади имеется объем ~8 м3, либо два космонавта с соответствующей аппаратурой. Наличие крылатой машины с возможностью бокового маневра могли бы нас очень сильно выручить при пусках с космодрома «Восточный». В случае неудачи мы можно сманеврировать и спасти экипаж (слайд 51). Система аварийного спасения, которую мы отстреливаем на определенной высоте, при появлении крылатых кораблей превращается в систему аварийного спасения и довыведения (слайд 52). А ведь это дает 12…15 тонн твердого топлива и дополнительные конкурентные преимущества при выведении, - один из перспективных взглядов создания и компоновки РКТ в будущем.

51

52

Для эффективного освоения дальнего космоса в соответствии с приведенной «дорожной картой» (слайд 53) требуется новый технологический уровень. На слайде 54 приведены технологические задачи, которые мы должны освоить по 11 направлениям технического развития для пилотируемых и автоматических программ. Обращаю внимание на одно из ключевых направлений – легкие и надежные конструкции, которое существенно повышает конкурентоспособность КА на космическом рынке. Программы на слайдах 55 и 56 сформированы по всем направлениям развития космонавтики (по ближнему и дальнему космосу, по пилотируемым и автоматическим системам, по дистанционное зондированию и связи, по ракетной технике) на 30–40 лет вперед. Хотел бы обратить ваше внимание, что освоение космоса автономными миссиями – дело очень дорогое и не эффективное (слайд 57). Для выполнения на орбите определенных работ необходимо иметь системы жизнеобеспечения и инструментарий, а его доставка обходится очень дорого (стоимость доставки на 200 км орбиту одного килограмма груза ~ $10…25 тыс. в зависимости от габаритов). Опыт советской, российской и мировой космонавтики доказали, что формирование орбитальных станций – это тот перспективный путь развития, который позволяет эффективно решать намного больше задач, чем автономные полеты.

53

54

55

56

57

Формируемые программы освоения космоса обязательно должны быть эволюционными (слайд 58). Сегодня мы летаем на одних средствах – разрабатываем следующие. Потом эти следующие станут базовыми, пойдет разработка следующих. И эволюция должна идти каждые 10–15 лет. Тогда мы можем планировать длительные программы и успешно идти вперед.

58

С учетом длительного и эволюционного характера программ освоения дальнего космоса необходимо предусматривать модульное построение космических средств (слайд 59). Наиболее эффективно разработку и отработку этих технологий проводить в рамках международного сотрудничества в программах пилотируемых полётов, при последующем их использовании для создания будущих космических аппаратов и комплексов. Пилотируемые космические средства - это на 100% автоматические системы, с рациональным использованием человека и возможностью его вмешательства в управление системами и агрегатами. При освоении космоса вся необходимая космическая инфраструктура должна создаваться, исходя из требований обеспечения безопасной и эффективной деятельности человека в агрессивных условиях космоса. Поэтому в будущем, при освоении Солнечной системы, целесообразно автоматические и пилотируемые программы формировать как единый исследовательский комплекс.

59

Необходимый бюджет стартовых масс для будущих космических программ и миссий (околоземных, марсианских, лунных и астероидных) в настоящее время достаточно точно рассчитан. Массы полезных нагрузок для обеспечения миссий укладываются в следующие типоразмеры грузоподъемности ракет-носителей: либо среднего класса,до 16 т - для освоения «нижней орбиты», либо сверхтяжёлого класса, от 75 т и выше. Конфигурация модулей, баков и конструкций универсальна и обеспечивает одновременно защиту экипажа от радиации. Возможно ли это делать одной стране? В принципе да. Но только в принципе. Так как это дело очень дорогое и ресурсоёмкое, то что мы должны иметь зоны, в которых мы учимся мирно жить, подставлять друг другу плечо. На МКС у нас нет войн. Там идет нормальная рабочая жизнь. Также очень важна психологическая атмосфера. Понимая это, в 2009 году ключевые специалисты и ведущие в мире компании объединились в амбициях по освоению космоса (РКК «Энергия», «Локхид Мартин», «Боинг», ЕАДС «Астриум» и «Мицубиси Хэви Индастри»). Были проработаны ключевые элементы, которые необходимо иметь, чтобы эффективно двигаться по дорожной карте «Луна – астероиды – Марс» (слайд 60). Это корабли, ракеты, буксиры, всевозможные модули, энергетика, взлетно-посадочные компоненты. В зависимости от сложности проекта они компонуются в необходимой конфигурации. Если лететь на астероиды, нужно только три этих ключевых элемента. Для лунной программы их нужно пять. На Марс лететь – их нужно все шесть элементов. И делать их нужно в кооперации. Но чтобы мы вместе могли эффективно работать, у нас должны быть дружественными все интерфейсы и стыковочные агрегаты, - все должно быть взаимосвязано. Космос ошибок не прощает, космонавтика – это работа без ошибок.

60

На этом повторно представленном слайде 61 – уникальный документ, это по сути техническое задание создателям космической техники, наверное, на 50 лет вперед. Но, создавая технику «сегодняшнего дня», мы должны думать о дне завтрашнем. Было предложено, что на начальном этапе освоения (при условии, что ближайшие 10 лет доступным средством выведения будет ~70-тонная ракета) посещаемая станция должна быть на орбите вокруг точки L2, а орбита вокруг точки L1 будет отлетной. Почему посещаемая станция не на Луне? Во-первых, на Луну необходимо приземляться, а там нас никто не ждет. Любая ошибка чревата. Во-вторых, обращаю внимание на поле скоростей: всего 10м/сек нужно, чтобы перелететь с орбиты L2 на орбиту L1. Чтобы с этой орбиты улететь к Марсу, нужно всего 1 км/сек. Поэтому было принято согласованное решение, что на орбите L2 нужно размещать станцию, а орбита вокруг L1 будет отлетной. Причем орбита должна быть такого размера (~60 000 км), чтобы с любой ее точки была постоянная связь с Землей.

61

Кто и что может делать? (слайды 62, 63, 64). Партнеры определились, что в качестве посещаемой лунной станции лучше других может использоваться российский научно-энергетический и узловой модули. На первом этапе пилотируемым кораблем будет американский «Орион», – наш можно будет использовать на следующем этапе. Взлетно-посадочные модули производятся в США. Трансформируемые (надувные) модули создаются в США и разрабатываются в России и т.д. То есть получается хорошая кооперация. При этом специалисты имеют однозначную позицию, что обитаемая станция-порт у Земли должна быть (некоторые политики заявляют, что на «нижней орбите» теперь нечего делать). Работ в интересах Земли еще достаточно, а в случае нештатных ситуаций – как зона спасения будущих экипажей.

62

63

64

О сравнении американской и российской техники. Американские инженеры имеют значительный опыт и хорошее конкурентное преимущество в создании взлетно-посадочных комплексов, и это использовать в совместных проектах. «Lockheed Martin» в настоящее время несколько опережают всех в создании корабля («Орион») для освоения дальнего космоса. Ракету-носитель грузоподъемностью 70 тонн (1-й этап) и 130 тонн (2-й этап) в комбинации твердотопливных ускорителей и водородных ЖРД создает «Boeing». У России хорошее конкурентное преимущество в реализации пилотируемых программ, в стыковочных агрегатах, в системах астронавигации и управления. Следует также отметить наше лидерство в сверхмощных керосин-кислородных жидкостных ракетных двигателях (ЖРД), что позволяет создать конкурентоспособные сверхтяжелые РН с водородом только на третьей ступени. В результате, наша ракета должна быть менее дорогой и не менее конкурентоспособной. У них – твердотопливные ускорители, потому что нет своих мощных ЖРД, а у нас есть. Но для успешного освоения дальнего космоса российско-американская кооперация наиболее эффективна.

Ну, а теперь о миссиях, например, к Луне. Мы выбрали такие конфигурации орбит (слайд 62), исходя из возможности их достижения существующими и создаваемыми в ближайшие 10-15 лет ракетами. Сейчас в России имеются ракеты грузоподъёмностью 20–22 тонны, - этого недостаточно. Если будет ракета грузоподъемностью 75–80 тонн, то мы сможем облететь Луну, зафиксироваться на орбитах: вокруг L1, L2 и близких к экваториальным. Интересующую исследователей полярную орбиту Луны и последующим прилунением при одно пусковой схеме выведения, приведенными выше ракетами, обеспечить не возможно. Однако, сформировав необходимую техническую инфраструктуру у Луны на орбитах вокруг L2 или L1, мы сможем обеспечить работу на поверхности Луны. При наличии 75-тонных ракет, возможна лунная миссия, включая достижение поверхности, при двух пусковой схеме (слайд 65). Одно пусковая схема выведения с достижением полярной орбиты Луны с прилунением в необходимую точку может быть реализована только ракетой грузоподъемностью 130–140 тонн.

65

На слайде 66 приведен схемный план пилотируемой экспедиции на Луну. Для обеспечения экспедиции используются ядерные буксиры или солнечные буксиры. Для обеспечения эффективной работы экспедиции, не обсуждая ее технических элементов, необходима восьми пусковая схема. Восемь 75-тонных ракет нам надо, чтобы полностью выполнить миссию. Первые три пуска потребуются для создания и сборки на «нижней орбите» межпланетного экспедиционного комплекса (МЭК) и эксплуатации его следующие 15 лет. И по пять пусков нужны для обеспечения миссии каждой экспедиции (слайд 67) в течение 15 летнего ресурса МЭК. Примерно такой же схемный план необходим и для осуществления миссий к Марсу (слайд 68). Учитывая, что межпланетные экспедиции длительные и дорогостоящие, то характер их выполнения должен быть эволюционный и с тщательным долгосрочным планированием. Для реализации программ и миссий дальнего космоса необходимо создание: надежной международной кооперации; ракет-носителей и межорбитальных буксиров сверхтяжелого класса; технологий обслуживание космических аппаратов, включая системы жизнеобеспечения, и сборочно-монтажных операций на межпланетных комплексах (к Луне, Марсу и астероидам); радиационная защита и безопасность; роботизированные системы для внутренней и внешней космической деятельности и многое другое.

66

67

68

О средствах выведения. Сегодня российская космонавтика имеет три типа ракет среднего и тяжелого класса летной квалификации: «Союз», «Протон» и «Зенит» (собирается в основном из российских компонентов на Украине). На слайдах 69, 70, 71 приведены отечественные ракеты-носители, которые эксплуатировались и создавались последние десятилетия. Самая надежная в мире ракета «Союз» создана в середине 50-х годов (грузоподъемность 7,5…8 тонн, эффективность выведения 2,7%). «Протон» и «Зенит» (соответственно 22 т и 14 т, 3,1%). «Протон» – экологически грязная ракета, поэтому на смену ей создается «Ангара-5» (20…25 т, менее 2,5%). Обращаю внимание, что в 1987 году была запущена ракета «Энергия», которая вывела на орбиту 105 тонн с эффективностью 4,4%, но, к сожалению, по инициативе М.С.Горбачева программа «Энергия-Буран» была закрыта. Можно было бы закрывать часть этой программы, связанную с многоразовым кораблем «Буран», но не с ракетой-носителем «Энергия». До сих пор таких показателей ни одна страна мира не смогла достичь. Перспективные РН «Энергия-К» и «Русь-М» прорабатывались, но решения по их созданию не были приняты.

69

70

71

В США, например, закрыли программу «Спейс-Шаттл», но все технологии, которые в этой программе разработаны, включая 600-тонный твердотопливный и 250-тонный жидкостный ракетные двигатели, используются для создания новой ракеты SLS. К 2017 году SLS 70-тонной грузоподъемности должна летать, а к 2025 году должна быть готова 130-тонная SLS (слайд 72).

72

В ответ на эти вызовы в России могли бы в ближайшие годы создать конкурентоспособные РН среднего и сверхтяжелого класса грузоподъемностью до 75…86 тонн, используя технологии ракеты «Энергия» (слайд 72, 73). В США запланировали создать ЖРД с тягой 350 тонн тяги только к 2017 году, а отечественный серийно выпускаемый 800-тонный ЖРД летает с 1985 года! Т.к. за годы развала СССР и в 1990-е годы, к сожалению, потеряны водородные технологии, то сейчас, используя конкурентоспособные компоненты, можем создать РН грузоподъемностью до 86 тонн на керосин-кислороде, и только на следующем шаге к ~2030 году – до 150 тонн и более на водороде. На слайдах 74, 75 облики конкурентоспособных РН, которыми можно было бы гордиться нашей стране. У нас есть все компоненты, из которых их можно быстро создать. При этом соблюдается международный стратегический и технологический баланс.

73

74

75

В сохранение и развитие ракетно-космических технологий большой вклад внес космодром морского базирования проект «Морской старт», созданный в середине 1990-х годов, в самое тяжелое время, когда российская космическая промышленность простаивала в отсутствии заказов. Идеи космодрома морского базирования, родившаяся в Ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П.Королева, были реализованы вместе с «Боингом», с норвежской компанией «Кварнер» и с нашими украинскими коллегами (КБ «Южное» и НПО «Южмаш». С этого космодрома (слайды 76-85) в период 1999-2014 год было запущено 36 ракет. Это уникальный проект, в составе которого мобильные стартовая платформа и сборочно-командное судно, внутри которых – цеха для сборки ракет космического назначения, обеспечения автоматической подготовки и проведения пусковых операций. Подготовка и проведение пуска проходит на стартовой платформе при полном отсутствии персонала. Это самый современный космодром в мире.

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

По результатам прогноза возможных задач и направлений развития космонавтики (в части пилотируемой, связи и телекоммуникаций, мониторинга Земли с высоких орбит и др.), можно сделать выводы, что для обеспечения конкурентоспособности России на мировом рынке с учетом проводимых программ импортозамещения, в ближайшие десятилетия потребуется выведение на высокоэнергетические орбиты специализированных и многофункциональных автоматических космических аппаратов, масса которых будет значительно превышать возможности существующих РН (слайд 86). Уровень грузоподъемности носителей, которые нужны в России для перспективных полезных нагрузок на ближайшие десятилетия: среднего класса - до 14...16 тонн и сверхтяжелого более 75 тонн. Для реализации пилотируемых программ освоения дальнего космоса эффективнее использовать, как это показано ранее, 130…150 тонн.

86

Сравнение прорабатываемых вариантов РН тяжелого и сверхтяжелого классов (слайд 87), построенных на основе маршевых двигателей:

-  РД-171  («Энергия-5К», «Энергия-6К»);

- РД-180 («Русь-М);

-  РД-191  («Ангара-А5», «Ангара-А7В»)

показало, что использование РД-171 позволяет:

–  минимизировать количество используемых двигателей, ракетных блоков и основных элементов конструкции РН и, следовательно, повысить надежность и снизить стоимость изготовления РН;

–  ускорить создание необходимых РН сверхтяжелого класса, исключить (на первом этапе) необходимость применения крупногабаритных ракетных блоков на компонентах топлива жидкий кислород и жидкий водород (О2 + Н2), эффективно использовать ресурсы на разработку будущих конкурентоспособных РН сверхтяжелого класса с О2 + Н2 и создание наземной инфраструктуры.

При выведении КА на ГСО эффективно используются средства межорбитальной транспортировки - разгонные блоки на компонентах топлива О2 + Н2 или жидкий кислород и нафтил (О2 + РГ-1).

87

 

Также эффективно использовать для довыведения КА на ГСО собственные двигательные установки на основе ЭРД. Это позволяет увеличить массу КА на ГСО на 20…30%, но при длительном времени их выведения.

Указанные эффективные, надежные и конкурентоспособные средства выведения должны быть созданы и находиться в продуктовом ряду ракетно-космической промышленности.

Создать в короткие сроки и с минимальными затратами РН грузоподъемностью 75–85 тонн можно только на мощных ракетных двигателях (РД-170/171). Возможные этапы создания в России РН сверхтяжелого класса приведены на слайде 88. Для сохранения стратегических и рыночных позиций в мире России необходимо к 2018…2020 году из имеющихся компонентов летной квалификации создать РН грузоподъемностью 16 тонн, которая будет базовым модулем более тяжелых ракет. К 2020…2025 году необходимо освоить РН грузоподъемностью 75…86 тонн. К 2030 году нужно освоить 100 тонную грузоподъемность либо ракетой, где первые две ступени на кислород-керосине, а третья – на кислород-водороде, либо создавать РН по кислородно-водородному сценарию, осваивая 140 тонную грузоподъемность и далее до 200 тонн. Габариты ракет: 100-тонная РН – 90 метров высотой, а 70-тонная – 63 метра.

88

И наконец о технологическом прорыве, который необходим при создании спутников связи и дистанционного зондирования Земли (слайд 89). В этом направлении рынок космических информационных услуг развивается наиболее динамично. На сегодняшний день, например, вся российская телекоммуникационная спутниковая группировка способна обеспечить информационные потоки с общей производительностью до 15…16 гигабит в секунду, проектируется аппараты с производительностью 36 гигабит в секунду на один борт (слайд 90). Но современные требования должны быть на уровне 100…150 гигабит в секунду на один борт. Над этим надо работать и двигаться вперед.

89

90

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ). Современные КА низкоорбитального ДЗЗ, предлагаемые российскими производителями (РКК «Энергия») на рынке имеют хороший конкурентный уровень (слайд 91). Однако, для повышения конкурентоспособности нужно делать следующий шаг в создании высокоорбитальных систем ДЗЗ (слайд 92), чтобы обеспечить точные целеуказание для эффективного использования низкоорбитальных систем ДЗЗ. Это должны быть не менее 2-х высокоорбитальных КА на двух высокоэллиптических орбитах (~40 000 км). Высокоорбитальные КА обеспечат в реальном времени: видеонаблюдение высокого разрешения (слайд 93), интерферометрическую радарную съемку, высокоскоростную связь и передачу данных, на базе которых будут формироваться точные целеуказания. В результате этой комбинации ограниченная группировка высоко и низкоорбитальных КА ДЗЗ (6…8 шт.) позволит эффективно обеспечить многофункциональный глобальный (в реальном времени) и детальный мониторинг земного шара.

91

92

93

В заключении хочу еще раз напомнить те базовые технологии, которые необходимо освоить для обеспечения конкурентоспособности отечественной ракетно-космической техники (слайд 94) и что, в какие периоды до 2040 года необходимо будет делать (слайд 95).

94

95

Большое спасибо за внимание.

Обсуждение лекции

Вопрос:

Скажите, пожалуйста, американцы были на Луне или не были?

Виталий Лопота:

У нас нет в этом сомнений – были. Из семи миссий, шесть удачных и одна – неудачная (космонавты вынуждены были вернуться обратно). Образцы лунного грунта, которые были доставлены нашей техникой, это всего несколько килограмм, и полторы сотни килограмм, которые американцы доставили, идентичны.

Вопрос:

Три разноплановых вопроса. По «железу: можно ли на основе МЛМ – сделать высокоширотную станцию, о чем сейчас говорилось? По людям: скоро пойдет новая серия «Союзов», вы за кого, за опыт или за молодежь?

Виталий Лопота:

Попробую ответить. Во-первых, многоцелевой лабораторный модуль, о котором вы спросили, – это старые технологии. Его делали очень долго, переделывая старые корпуса и т.д. Научно-энергетический модуль, макетирование которого сегодня завершается, – современный и более функциональный.

Вопрос (продолжение):

Сейчас идет новая серия кораблей «Союз». Был небольшой конфликт Виноградова с молодыми космонавтами. Выбор сделали в пользу молодых. Вы за кого?

Виталий Лопота:

Мое мнение такое, что надо делать корабли нового поколения, а не заниматься продолжением модернизации старых кораблей. Но для этого нужна новая более мощная ракета.

Вопрос (продолжение):

Мы когда-нибудь в системах управления от двоичной системы перейдем к троичной?

Виталий Лопота:

Вы затронули очень старую дискуссию в области вычислительной математики. Если ответить коротко: я – за троичную логику. Но в настоящее время этого изменения вряд ли допустят. Что значит двоичная логика? Это система, когда программирование вычислений построены на логике «да-нет». Троичная логика – это система, построенная на логике: «да-нет-или». С точки зрения эффективности программирования вычислений троичная логика намного лучшие. Великий математик Эйлер, которого Екатерина II пригласила работать в Россию доказал это еще в XVIII веке. Он доказал важность иррационального и трансцендентного числаe = 2,71828 в дифференциальном и интегральном исчислении и других разделах математики (функция экспоненты интегрируется и дифференцируется «в саму себя»), логарифмы по основанию e принимаются как натуральные и обеспечивают максимальную вычислительную емкость. Так как алгебры иррациональных чисел нет, то наибольшая вычислительная емкость после числа е оказывается у троичной логики. Поэтому именно на троичной логике в конце 50-начале 60 годов в нашей стране были построены многие ответственные системы управления. К сожалению в последующем эта эффективная система вычислений была вытеснена маркетинговой политикой американских производителей вычислительной техники. Сегодня мы используем менее эффективные системы вычислений. Троичной логике, к сожалению, уделяется недостаточно внимания.

Вопрос:

На фотографии морского космодрома была, насколько я понял, украинская ракета «Зенит».

Виталий Лопота:

Почему Вы считаете ракету «Зенит» украинской?, если в ней ~90% лучших российских компонентов. Без России эту ракету производить не возможно

Вопрос:

Где сейчас находится «Морской старт»?

Виталий Лопота:

В настоящее время базируется в порту Лонг Бич в Калифорнии. Запуски ракет космического назначения производятся с Экватора около острова Рождества, - это в 5000 км от базового порта. П Космодром морского базирования проект «Морской старт» сегодня самый современный и технологичный в мире (создавался по российской идеологии и ориентирован на отечественные производства). 95% компании «Морской старт» контролируется Ракетно-космической корпорацией «Энергия».

Вопрос (продолжение):

Насколько мы сейчас зависим от «Южмаша»?

Виталий Лопота:

Пока зависим. С моей точки зрения, нам достаточно было бы 3-х лет, чтобы в России сделать ракету такого же типа, но более современную.

Вопрос (продолжение):

То есть это сейчас возможно?

Виталий Лопота:

Да. Нужна только команда.

Вопрос (продолжение):

И последний вопрос: возможны сейчас пилотируемые запуски с морского старта?

Виталий Лопота:

В принципе, ракета «Зенит» (грузоподъемность 14 тонн) и двигатель РД171 квалифицировались под пилотируемые программы. Не случайно два стартовых комплекса были построены на Байконуре, с башней посадки космонавтов. Авария ракеты в период ее разработки уничтожила один из стартовых комплексов, но второй до сих пор работает. В своем классе по тактико-техническим данным это лучшая ракета в мире. Первая ступень этой ракеты была боковыми «ускорителями» в РН сверхтяжелого класса «Энергия» (грузоподъемность 105 тонн). Используя современные идеологию и технологии можно довести грузоподъемность ракеты среднего класса до 16,5 тонн, а ракеты сверхтяжелого класса (без использования водорода) довести до 86 тонн.

Вопрос:

Виталий Александрович, подскажите, пожалуйста: была информация, что документация по «Спирали» ушла в Америку. Документация передана официально или неофициально. Каким способом она ушла?

Виталий Лопота:

Этот вопрос задайте пожалуйста к нашим спецслужбам.

Вопрос (продолжение):

Я имею в виду: она была выкрадена или официально передана? Никто не знает?

Виталий Лопота:

На первом этапе создания американские коллеги не скрывали, что исходная документация, по которой они делали свой «Дрим Чейзер», была из России.

Вопрос (продолжение):

Понятно. И второй вопрос: в РКК «Энергия» есть прекрасный музей, в котором сохранены уникальные вещи. Я помню, на одной экскурсии, когда посетители задали вопрос, на какую сумму был застрахован спускаемый аппарат Юрия Гагарина, был очень грамотный ответ: «Бесценный». Скажите, с вашей точки зрения, экспозиция нового музея, который планируется на ВВЦ, будет каким-то способом дополняться вашими экспонатами?

Виталий Лопота:

Это не от меня зависит сегодня, но я могу сказать, что на ВВЦ необходимо делать специальные демонстрационные макеты. Макеты для демонстрации и для обучения. Не габаритно-весовые, а только габаритные. Они должны быть масштабированными и прозрачными, с доступом, чтобы можно было все просмотреть. Вы видели, наверное, только музей пилотируемой космонавтики, а на «Энергии около каждой ракеты лежат компоненты, которые обеспечивали конкурентные преимущества ракет на каждом этапе их создания. По сути, это уникальная конструкторско-технологическая школа подготовки специалистов, - ведь хороших учебников практически нет.

Реплика:

Уникальная школа!

Виталий Лопота:

Конечно.

Вопрос:

Виталий Александрович, вопрос в продолжение «Морского старта». Буквально недавно появилось сообщение, что Дмитрий Рогозин сказал, что возможен перенос порта приписки в Бразилию. Насколько это реально и как вы к этому относитесь?

Виталий Лопота:

Космодром «Морской старт» – это мобильный космодром, он может базироваться в любой точке земного шара. Чтобы он был экономически эффективен, он должен терять как можно меньше ресурсов на перемещение к месту старта. Это должна быть экваториальная зона. В Бразилии есть такое место, называется оно Аль Кантаре. Там бразильцы вместе с украинцами длительное время строят космодром для запуска легких ракет. В каком он состоянии, честно говоря, не знаю. Думаю, что экономическое и техническое состояние Украины заставило бразильцев обратиться к
Д.О. Рогозину во время его визита. Выводы можно будет сделать проведя рекогносцировочные работы. Какая инфраструктура рядом? Есть ли аэродромом? Где будут азотно-кислородные заводы? Как будут доставляться полезные нагрузки? Согласятся ли производители полезных нагрузок перемещать их в Бразилию? У меня как-то было предложение разместить космодром в Суринаме, они тоже на экваторе. Было предложение от Эквадора перебазировать морской космодром на бывшую американскую базу. Но тогда нужно пускать ракеты через Америку, а зоны падения ступеней попадали на территории нескольких стран. Этим надо заниматься тщательнейшим образом. Есть и другие зоны: есть Филиппины, есть Австралия, было предложение перебазировать на базу в Камрань. Есть великолепное место – Сейшельские острова в Индийском океане. Надо тщательнейшим образом прорабатывать, потому что космодром морского базирования в себе имеет всю необходимую структуру. Нам нужна только бухта в районе Экватора, где можно защититься от волн при перегрузке ракет со сборочно-командного судна на платформу.

Вопрос:

Хотел спросить в свете того, что вы показали Млечный Путь в профиль. Вообще, американцы сняли его, это – спиралеобразная галактика, которая имеет какой-то центр масс, и мы там на окраине находимся.

Виталий Лопота:

Сейчас я вам покажу эту модель. Понимаете, никто не может эту спираль отснять. Проводились исследования различных частей нашей галактики, и по отклику радиосигналов оценивалось – что где находится. И вот это – модель нашей галактики. Представьте себе, чтобы нашу огромную галактику исследовать, нам нужно иметь технические средства, которые летают раза в полтора быстрее, чем скорость 240 км/с, чтобы была возможность вернуться обратно. Поэтому мы обмеряем ее радиолокационными методами.

Вопрос (продолжение):

Я к чему это спрашиваю: значит, где-то имеется большой центр масс, который влияет на наши орбитальные полеты?

Борис Долгин:

В чем вопрос? Сформулируйте вопрос.

Вопрос (продолжение):

Значит, это надо учитывать, этот центр масс может нам траекторию менять.

Виталий Лопота:

Естественно!

Вопрос:

Разрешите очень короткий вопрос? Интересно ваше личное мнение, ваш прогноз: первый человек на Марсе? Россия, Америка, Китай? Или, как сейчас говорят, скорее всего это будет частный проект, не государственный?

Виталий Лопота:

Покойный академик Б.Е.Черток года три назад, выступая на академических чтениях, бросил такую шутку: «Пока вы с американцами соберетесь, сделаете что-то и прилетите на Луну, вас там будут обслуживать китайские роботы». Летая вместе с американцами, мы все время договариваемся о регламентах, решения долго и тщательно обсуждаются прежде, чем приниматься. Все сегодня понимают, что в одиночку осваивать дальний космос тяжело и очень дорого. Если говорить реально, то для освоения Луны нужно минимум лет 10–15. На Луне будут отрабатываться те технологии, которые нам потребуются на Марсе. Дальше: Марс – это где-то год 2035-й. Но я против приземления на Марсе. Закрепиться на орбите Марса, роботами «отрабатывать» Марс. Приземляться на Марс можно только тогда, когда мы технически и технологически сможем оказывать поддержку экипажам на Марсе. Приземление это самый тяжелый и страшный момент космического полета. Я как генеральный конструктор всегда с трепетом ждал разделение и вход спускаемого аппарата в плотные слои атмосферы, преодоления высоких температур (на уровне кипения железа), раскрытие парашюта и мягкого приземления спускаемого аппарата на землю. Даже под парашютом мы летим 8–10 м/сек. У космонавтов, отработавших по полгода в невесомости имеется масса физиологических проблем. Например, если космонавты после приземления в очень плохом физическом состоянии, то это, как правило, свидетельство их плохой работы над своей мышечной системой в течении полета. Встречая космонавтов на Земле, мы тщательно подготавливаем необходимые технические и медицинские средства спасания. А если приземляться на другую планету? Кто нам там будет помогать? Нужно будет создать настолько надежные независимые технологии поддержки и обеспечения, чтобы быть уверенными в безопасности наших посланцев.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Loading...
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях, публичных лекциях и других мероприятиях!
3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM iPhone MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi Адыгея Александр Лавров альтернативная энергетика Анастасия Волочкова «Ангара» антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика аутизм Байконур бактерии библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса британское кино Византия визуальная антропология викинги вирусы Вольное историческое общество Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология геофизика глобальное потепление грибы грипп дельфины демография дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение зоопарк зрение Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лексика лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг моллюски Монголия музеи НАСА насекомые неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. одаренные дети онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека Протон-М психология психофизиология птицы РадиоАстрон ракета растения РБК РВК РГГУ регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент русский язык рыбы сердце сериалы Сингапур сланцевая революция смертность СМИ Солнце сон социология спутники старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология фольклор химия христианство Центр им.Хруничева школа школьные олимпиады эволюция эволюция человека экология эмбриональное развитие эпидемии этика этнические конфликты этология Юпитер ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефоны: +7 495 980 1893, +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.