Т. САЛАXУТДИНОВ

Все предшествующее развитие американской космонавтики было подобно скорее цирковому представлению, когда на арене одна за другой следуют не связанные между собой программы талантливых исполнителей, чем театральному спектаклю, протекающему по единому, хорошо продуманному сценарию. Вспомним, запуск американского искусственного спутника Земли, а затем и полеты астронавтов на кораблях «Меркурий» и «Джемини» логично вели к систематическому планомерному освоению околоземного космоса, к решению различного рода научных и практических задач пилотируемой космонавтики. Однако этот путь остался нереализованным. Поняв, что успехи советских космонавтов в освоении ближнего космоса оставляют американской стороне лишь вторые роли, стремясь восстановить в глазах мировой общественности свой пошатнувшийся престиж наиболее передового в экономическом и техническом отношении государства, правящие круги США приняли решение об осуществлении пилотируемого полета на Луну. После завершения работ по программе «Аполлон» развернулись исследования по программе «Скайлэб», и казалось, что теперь американские специалисты начнут планомерное освоение околоземного космоса. Но и эта программа после полета трех экспедиций была свернута.

Полет по совместной советско-американской программе «Союз—Аполлон» стал последним для американских астронавтов в 70-е годы. Эта программа не получила в США своего дальнейшего развития ни в аспекте космического сотрудничества с СССР, ни с точки зрения самостоятельного освоения космоса. Американские специалисты полностью сосредоточились на разработке принципиально нового транспортного аппарата многоразового использования «Спейс Шаттл». Но и его первый запуск не стал переломным пунктом в космической программе США, поскольку этот аппарат создавался для обслуживания традиционных полезных нагрузок. С появлением «Шаттла» на повестку дня все настойчивее вставал вопрос о том, куда идти американской космонавтике дальше — строить космические солнечные электростанции, ограничиться военной программой СОИ, стремиться к полету на Луну, Марс и другие космические тела с целью их дальнейшего изучения, создавать на орбите производственные мощности по выпуску новых сплавов, лекарств, научных лабораторий для исследования всех возможных земных и космических проблем?

Ответ на него был непрост. Различные специалисты имели свою точку зрения, разумеется наиболее отвечающую их научным интересам. Так, например, специалист по исследованию земных ресурсов космическими средствами, сотрудник НАСА В. Бейс считал, что исследования Земли с низких околоземных орбит гораздо важнее и перспективнее задач, связанных с полетами за пределы этих орбит. Руководитель НАСА Дж. Флетчер высказывался за освоение Луны и Марса, подчеркивая при этом, что требуется постепенное, последовательное и длительное освоение Луны и планет. По его мнению, осуществление марсианской программы по принципу «прилетели-улетели» станет тормозом на пути дальнейшего развития космонавтики. Эту мысль развивал сотрудник космического центра им. Джонсона В. Мендалл, считавший, что нельзя рассматривать лунное поселение просто как научный форпост типа антарктической станции. Луна, по его мнению, должна стать своего рода «детской площадкой», на которой человечество научится жить вне Земли на пути осуществления кажущейся сейчас фантастической идеи К. Э. Циолковского о расселении человечества во Вселенной.

Новая американская концепция освоения космоса стала разрабатываться в США с июля 1982 г., когда были утверждены общие направления национальной политики США в области космических исследований. Эта концепция примиряет все точки зрения, поскольку нацелена на осуществление долгосрочных космических программ, охватывающих в своей совокупности широкий спектр различного рода задач, начиная от экспериментов в ближнем космосе и кончая пилотируемыми полетами на Луну, Марс и даже, возможно, созданием на этих космических телах специальных поселений.

Правительство США считает, что новая космическая программа придаст мощный импульс развитию науки и техники во всех отраслях американской промышленности и будет способствовать росту экономики. Эта программа рассматривается также как важный элемент внешней политики США, поскольку к ее реализации предполагается привлечь некоторые страны Западной Европы, а также Канаду и Японию.

Основная идея этой программы состоит в следующем. На околоземную орбиту с помощью кораблей типа «Спейс Шаттл» доставляются отдельные элементы, из которых собирается орбитальная космическая станция (ОКС). На этой станции далее можно собирать космические аппараты различного класса и назначения, в том числе и предназначенные для полетов на Луну, Марс и другие космические тела.

ОКС приданы две платформы с исследовательской аппаратурой. Одна из них находится на орбите станции, другая — на полярной орбите. Первую обслуживает специальный орбитальный транспортный аппарат, базирующийся на станции. Вторая обслуживается «Спейс Шаттлом». Кроме того, для транспортировки грузов со станции на геосиихронные, геостанционарные, окололунные и прочие орбиты предусмотрен специальный межорбитальный транспортный аппарат (МТА). Он может также собираться из отдельных модулей на орбите или доставляться на нее уже готовым с помощью «Шаттла».

ОКС — долговременная станция, активный срок ее существования 25—30 лет. Конструкция ее за счет присоединения новых модулей будет изменяться в зависимости от решаемых ею функциональных задач. Поэтому эта станция многоцелевая.

Ее ввод в эксплуатацию возможен уже в начале 90-х годов, хотя полностью она может быть обеспечена всеми модулями несколько позже.

Рассмотрим теперь проекты отдельных космических объектов, разрабатываемых в США по этой программе,

Орбитальная космическая станция. Анализ проектных предложений по ОКС проводился НАСА с января 1984 г., когда президент США Р. Рейган подписал соответствующую директиву. Основной элемент станции — ферменная силовая конструкция длиной около 100 м. К ней с помощью специальных креплений крепятся различные компоненты станции: обитаемые отсеки (модули) с жилыми помещениями, научными лабораториями и мастерскими, отсеки с системами энергоснабжения, терморегулирования, жизнеобеспечения и т. д. Станции будут приданы также две открытые платформы с различного рода экспериментальным оборудованием и приборами для изучения космического пространства, Земли и ее атмосферы.

Для хранения космических транспортных средств и готовящихся к запуску ИСЗ на ОКС предусматривается специальный ангар.

Предполагается, что на начальном этапе станция будет иметь сравнительно небольшие габариты. Ее масса составит 100 т, потребляемая мощность — примерно 75 кВт, размах панелей солнечных батарей — 61 м. Сначала на ней будет работать экипаж из 6—8 человек, однако с течением времени количество астронавтов может увеличиваться. Габариты станции также могут с течением времени возрастать.

Орбита ОКС — геоцентрическая с наклонением 28,5° и высотой в пределах 320—435 км. При большей высоте требуются тяжелые экраны для защиты экипажа от космической радиации, при меньшей — становится значительным аэродинамическое сопротивление, что приводит к большим расходам топлива для коррекции орбиты.

Станция будет постоянно обитаема. Управление ее работой автономно — с бортового поста управления, работающего независимо от наземных станций слежения и командно-измерительного комплекса. Американские специалисты предполагают разработать новые системы управления станцией и широко использовать на ней робототехнику. Изучается возможность улучшить конструкцию солнечных батарей путем применения на них оптических концентраторов лучистой энергии и фотоэлементов на основе арсенида галлия. Традиционно желательной представляется разработка регенеративной системы жизнеобеспечения, основанной на организации замкнутого круговорота веществ, необходимых для жизни на станции.

Для окончательного формирования облика станции НАСА объявила конкурс, в котором приняли участие 67 фирм США и канадская фирма «Спар аэроспейс», разработавшая электромеханический манипулятор для «Шаттла». Все эти фирмы разделены по тематике работ на 13 групп, стоимость контрактов с этими фирмами составила 156 млн. долл. Затраты на проектные исследования и разработку проекта должны достигнуть 800 млн. долл., а общая стоимость программы — 18 млрд. долл.

Предполагалось, что всего будет разработано 8—10 конкурирующих проектов ОКС. Головной фирмы-разработчика, как это было в предшествующих программах, на этот раз не будет. Координацией усилий по проекту в целом будет заниматься научно-исследовательский центр НАСА им. Джонсона.

Спектр всевозможных работ на ОКС достаточно широк и постоянно будет изменяться и расширяться. Все эти работы можно условно разделить на несколько типов.

Первостепенное значение по важности будет иметь деятельность по обеспечению функционирования самой станции. В период ее эксплуатации необходимо проводить профилактические и ремонтные работы, осуществлять коррекцию орбиты, пополнять расходуемые материалы и топливо, «увозить» результаты исследований и производства, а также их отходы; менять старые и устанавливать дополнительные модули и пр.

Второй тип работ связан с полезным использованием станции и включает в себя проведение научных исследований и наблюдений, производство фармацевтических средств, полупроводниковых материалов, катализаторов и пр.

Третий тип работ обусловлен использованием станции в качестве космического порта. На ней будет производиться сборка, испытание и обслуживание различных транспортных космических аппаратов и их полезных нагрузок, обеспечение межорбитальных полетов, пилотируемых экспедиций на Луну, Марс, а также беспилотных полетов к различным планетам и космическим телам.

Столь большой объем работ на станции ставит перед исследователями довольно сложные проблемы, появляющиеся, вообще говоря, впервые в пилотируемой космонавтике. Одна из них состоит в необходимости решения вопросов совместимости на станции различного рода работ — может, например, оказаться, что проведение одних исследований потребует прекращения других.

Поскольку при эксплуатации станции ее облик будет изменяться, возникает проблема, связанная с возможным уменьшением интенсивности использования бортовых модулей (аппаратуры, систем и пр.) станции. Действительно, для замены, скажем, модуля, необходимо на некоторое время прекратить соответствующие исследования с тем, чтобы пристыковать новый модуль, провести аттестацию его летной годности и проверить его совместимость с уже используемыми системами.

Серьезной коррекции могут быть подвергнуты и методы разработки различных систем, модулей станции. Так как на орбите можно проводить соответствующий ремонт, то появляется возможность резко уменьшить объем наземных испытаний, ограничив их, скажем, лишь изучением совместимости модуля со станцией. По существу, открывается путь для отказа от дорогостоящих наземных испытательных комплексов и переноса основной тяжести экспериментальной отработки элементов космических систем на летные испытания. Другими словами, можно ожидать изменения появившейся и утвердившейся в первые двадцать—тридцать лет развития космонавтики тенденции переноса все большей части экспериментальной отработки космических систем с летных на наземные испытания и появления обратной тенденции уменьшения доли наземных и увеличения объема натурных испытаний в космосе. При этом все большую роль будут играть всевозможные расчетные методы, особенно в случаях, когда отказ той или иной системы некритичен с точки зрения выполнения полетного задания и не вызывает сомнения в безопасности полета. Следует подчеркнуть, что расчетные методы и сейчас имеют большое значение, но до сих пор результаты расчетов проверялись в ходе наземных испытаний. С появлением же ОКС исследователи получают возможность больше «доверять» расчетам и, основываясь только на их результатах, направлять космические объекты на орбиту, где они и будут подвергаться дальнейшим проверкам. Впрочем, время и опыт внесут свои коррективы в эти предположения.

В литературе довольно подробно обсуждается еще одна также впервые возникающая в космонавтике проблема физической и функциональной совместимости отдельных узлов и элементов станции. Сущность этого вопроса в целом сводится к следующему.

Изготавливая, скажем, новые модули для установки их на находящейся на орбите станции, необходимо каким-то образом обеспечить правильное сопряжение мест их стыка с соответствующими элементами на станции. Как это сделать? Вообще говоря, для этого имеется много способов. Можно, например, новый элемент сопоставить с мастер-шаблоном, использовавшимся при изготовлении соответствующего элемента самой станции, или с имитатором бортового оборудования (скажем, запасного экземпляра или точной физической копией узла станции). Однако все эти методы могут оказаться малопригодными в связи с тем, что элементы станции изменяют свои свойства, параметры, конфигурацию и прочее в результате длительного воздействия на них условий космического пространства.

Для решения этой проблемы некоторые авторы предлагают такой подход: снимать данные о бортовом стыке и в цифровой форме передавать их по телеметрическим каналам на Землю, где они с помощью ЭВМ сопоставляются с аналогичными данными стыка изготовляемого элемента. Съем данных о бортовом стыке может осуществляться с помощью сканирующего лазерного луча, что обеспечивает высокую точность измерений.

При изготовлении ОКС, конечно, возникнет много новых проблем, но в целом все они разрешимы, а многие необходимые технологические приемы уже успешно отработаны в период эксплуатации советских станций «Салют» и «Мир». Так, например, станция «Мир» создает все предпосылки для развертывания в космосе, по существу, любых по объему производственных площадей. Из шести ее стыковочных узлов четыре могут служить для присоединения к станции новых модулей, к которым, в свою очередь, можно присоединять дополнительные. Два оставшихся узла могут «принимать» всевозможные транспортные корабли.

Советские космонавты уже неоднократно осуществляли наращивание панелей солнечных батарей на станции или их замену. Мощная ракета-носитель «Энергия» позволяет выводить на околоземную орбиту 100 т полезных нагрузок, в том числе и космический самолет «Буран».

Значительный опыт накоплен советскими исследователями и в обеспечении длительных пилотируемых полетов, что потребовало решения ряда весьма сложных медико-биологических проблем.

Таким образом, если специалисты США еще только проектируют свою ОКС, исследователи СССР ее, по существу, уже имеют, обеспечив серьезные заделы для развертывания широких и разнообразных работ по освоению космоса.

Перспективные транспортные космические самолеты и ракеты-носители. Расширение программы космических исследований, естественно, должно сопровождаться увеличением грузопотоков по трассе «Земля—орбита—Земля». Только реализация программы СОИ потребует выведения в космос полезных нагрузок массой 9·-10³— 9·10⁴ т. С помощью существующих аппаратов типа «Спейс Шаттл» и одноразовых ракет в космос можно вывести, по оценке американских экспертов, всего 454 т грузов в год, причем габариты 166 компонентов системы ПРО не соответствуют габаритам отсека «Шаттла». Эти цифры, разумеется, возрастают, если учитывать гражданские программы, в том числе создание ОКС, межпланетных станций, спутников Земли, марсианского космического корабля и пр.

Кроме того, увеличение грузопотоков в космос (и обратно) приведет к критическому положению с точки зрения требующихся при этом ассигнований. Поскольку стоимость вывода на орбиту одного килограмма полезной нагрузки с помощью «Спейс Шаттла» достигает (по некоторым данным) 8800 долл., нетрудно подсчитать, что для вывода 100 т потребуется 880 млн. долл., а для работ только по программе СОИ — 79,2—792 млрд. долл. Это, конечно, астрономические суммы, и их крайне желательно уменьшить по крайней мере в 10—20 раз.

Все эти обстоятельства настоятельно требуют создания новых типов транспортных космических систем с большей грузоподъемностью и меньшей удельной стоимостью выводимых полезных нагрузок. Исследования в этом направлении стали проводиться в США с середины 70-х годов, тотчас же, как был в целом готов проект «Спейс Шаттл» и развернулись широкие работы по его практической реализации. Эти исследования проводились в Научно-исследовательском центре им. Лэнгли, фирмах «Мартин Мариетта Корпорейшн» и «Боинг Аэроспейс Корпорейшн».

На фирме «Мартин Мариетта» рассматривались варианты транспортных космических аппаратов (ТКА) с вертикальным взлетом и горизонтальной посадкой. Специалисты «Боинга» сосредоточили свое внимание на аппарате горизонтального взлета (с помощью разгонной тележки) и горизонтальной посадки. В том и другом случае топливом для двигателей служат жидкие водород и кислород, аппараты предполагалось выполнить в одноступенчатом варианте. Их основные параметры приведены в таблице.

Параметры ТКА	Мартин Мариетта	Боинг
Полная масса, т Сухая масса, т Масса полезной нагрузки, т Длина, м Взлет Двигатели	1925 203 29,5 62 вертикальный ЖРД типа «Шаттл», но с двухпозиционным соплом	1180 117 19,5 66 горизонтальный с помощью тележка ЖРД типа «Шаттл»

Аппарат фирмы «Мартин Мариетта» имеет несущие топливные баки и такую же систему теплозащиты, как и у «Шаттла». Фирма «Боинг» остановила свой выбор на перспективной паяной сотовой конструкции многофункционального назначения (эта конструкция несет силовую нагрузку, служит топливным баком и теплозащитой — подробности неизвестны).

Как показали расчеты, использование двухпозиционного сопла двигателей дает некоторые преимущества схеме с вертикальным взлетом. Кроме того, горизонтальный взлет требует больших крыльев, что увеличивает аэродинамическое сопротивление при взлете и вызывает потери в массе за счет дополнительных мероприятий по тепловой защите.

Анализ двигательных установок проводился по двум основным направлениям. Во-первых, по пути проверки эффективности использования комбинированных топлив. Здесь предполагалось получить эффект за счет применения горючего с высокой плотностью (обычное углеводородное горючее типа RP-1) и высококалорийного жидкого водорода с общим окислителем — жидким кислородом. Расчеты показывают, что в одноступенчатом ТКА потеря удельного импульса за счет использования углеводородного горючего на 8% компенсируется повышением плотности топлива на 50% (меньшие топливные баки) и повышением тяговооруженности на 30%. В ходе исследований изучались различные варианты двигательных установок: с двумя камерами, одна из которых работает на углеводородном, а вторая на водородном горючем, с последовательным и с параллельным их включением; с соплами внешнего расширения, двухрежимная двигательная установка экспандерного типа.

Наиболее привлекательна двигательная установка, представляющая собой связку модифицированного ЖРД «Спейс Шаттла» и двигателя газогенераторного цикла с высоким давлением, работающего на топливе RP-1 + О₂. Ее использование достаточно дешево и имеет низкую степень технического риска. Однако наилучшими характеристиками обладает двигатель эспандерного типа, разработка которого сопровождается и несколько большим техническим риском. Этот тип двигателя, по всей вероятности, следует рассматривать лишь в качестве перспективного.

В литературе обсуждаются перспективные ТКА с улучшенными средствами аэродинамического управления. Предлагается использовать системы управления с обратной связью, позволяющие ТКА совершать полет на режимах, считающихся неустойчивыми. Эта система допускает уменьшение площади крыла и замену большого по размеру киля меньшими поверхностями управления с повышенными динамическими характеристиками.

В Научно-исследовательском центре им. Лэнгли изучался двухступенчатый ТКА типа «Спэйс Шаттл» второго поколения. Его грузоподъемность составляет 68 т (при выводе полезной нагрузки на околоземную орбиту). Стартовая масса сравнительно мало превышает стартовую массу «Шаттла» и составляет 2450 т. На долю космического самолета приходится 1361 т. Основная двигательная установка орбитального самолета (ступени) представляет собой модифицированные двигатели «Шаттла». Они имеют двухпозиционные сопла, обеспечивающие степень расширения 50:1 и 150:1, их тяга на 20% превышает тягу ЖРД «Шаттла».

На разгонной ступени предусмотрен новый тип двигателя, работающий по газогенераторному циклу. Его топливом служит углеводородное горючее и жидкий кислород.

Логика работы двигательных установок следующая. При взлете аппарата запускаются двигатели обеих ступеней. До разделения последних топливо перекачивается из разгонной ступени в космический самолет. После разделения разгонная ступень в планирующем полете возвращается на Землю (в район стартового комплекса), а полностью заправленный космический самолет продолжает полет на орбиту. Топливные баки и рама крепления двигателей космического самолета образуют несущую конструкцию. Зона полезной нагрузки приспособлена для размещения на ней как оборудования, так и топлива, которое потребуется доставлять на орбиту для заправки межорбитальных транспортных аппаратов и других космических аппаратов, собираемых на орбите.

По-видимому, этот тип транспортного аппарата и будет взят американскими специалистами за основу при создании ТКА второго поколения.

Рассматриваются и другие схемы ТКА, в том числе и весьма большой грузоподъемности (для выведения 220 т на низкую околоземную орбиту).

Ведутся довольно активные работы по совершенствованию орбитальных космических самолетов. В США были проанализированы три конструктивные схемы такого самолета. В первом варианте баки для криогенного топлива подвешены внутри несущей фюзеляжной конструкции. Сила тяги воспринимается в основном рамой крепления двигателей, образованной из системы балок, а также корпусом фюзеляжа.

Во втором варианте топливные баки и рама подвески двигателя образуют жесткую несущую конструкцию. Панели системы внешней теплозащиты служат своего рода аэродинамическими поверхностями. Крылья крепятся к баку системой подкосов, усилия тяги передаются на корпус через специальный конический элемент, жестко связывающий раму крепления двигателей и баки.

Третья схема представляет собой гибрид первых двух — жесткая несущая конструкция образована соединением баков и рамы подвески двигателей и находится внутри отдельной обтекаемой оболочки, фюзеляжа.

Анализ показал, что наиболее легкой и дешевой является вторая схема, а гибридная схема с оболочкой из композиционного материала углерод-углерод имеет лучшие эксплуатационные качества и всепогодные характеристики.

В середине 60-х годов в США были проведены исследования вопроса о возможности применения на ТКА горизонтального взлета ВРД. Этот тип двигателей имеет преимущество по удельному импульсу перед ЖРД до скорости М=10, далее это преимущество исчезает. Кроме того, у ВРД на порядок ниже тяговооруженность и они имеют большой аэродинамический нагрев. Одной из наиболее перспективных считается схема двухступенчатого аппарата, использующего турбореактивные двигатели на углеводородном топливе. Однако на пути реализации этого варианта встают серьезные трудности.

Следует отметить, что в США ведутся исследования по изучению одноступенчатых ракетных самолетов, способных летать со скоростью М = 25 на больших высотах, вплоть до выхода в космическое пространство (высота свыше 100 км). Буквально через неделю после катастрофы «Челенджера» Р. Рейган подписал директиву по созданию варианта такого самолета (Х-30). Его полет от Вашингтона до Токио займет менее двух часов. На этом самолете предполагается установить комбинированную двигательную установку. Возможно, что дальнейшее развитие такого самолета приведет и к созданию новых космических транспортных аппаратов.

В последние годы в США привлекает большое внимание проблема разработки аппаратов, способных маневрировать при спуске с орбиты в атмосфере Земли. Они должны осуществлять спуск по баллистической траектории с большой боковой дальностью, а также производить маневр для изменения угла наклона плоскости орбиты. Для отработки этих вопросов в Научно-исследовательском центре им. Лэнгли начали изучать концепцию экспериментального спускаемого аппарата ЕРВ. Он должен запускаться из отсека полезной нагрузки «Спейс Шаттла» и осуществлять заданный маневр при спуске на Землю. Специалисты разработали соответствующую программу летных испытаний, но на этом пути встала весьма сложная проблема неконтактных измерений.

Американские специалисты не оставляют без внимания и одноразовые ракеты-носители. В ходе их развития будут решаться, по существу, те же проблемы, что и крылатых транспортных аппаратов — снижение затрат на запуск одного килограмма полезной нагрузки, а также повышение их грузоподъемности. Рассматриваются проблемы повышения технических характеристик навесных РДТТ. Специалисты считают целесообразным создать одноразовую ракету-носитель с массой полезной нагрузки 180 т. Эта ракета должна иметь центральную ступень с ЖРД, работающим на водородно-кислородном топливе, и четыре навесных РДТТ. Длина каждого из них составляет 56,5 м, диаметр — 6,25 м, масса твердого топлива — 990 т, стартовая масса — 1120 т, относительная масса топлива - 0,89, реальный удельный импульс в пустоте — 2540 Н·с/кг. Предполагается, что стальные многосекционные корпуса, применяющиеся в настоящее время на крупногабаритных РДТТ, будут в перспективе изготавливаться из дешевых материалов типа стекловолокна S-2 или коммерческого кевлара. В качестве окислителя вместо использующегося перхлората аммония будет применяться нитрат аммония. На пути создания таких РДТТ стоят проблемы изготовления крупногабаритных корпусов и сопел методом намотки, заполнения корпуса топливной массой методом непрерывного литья и др.

Межорбитальные транспортные аппараты. С середины 70-х годов в США было предложено несколько схем межорбитальных транспортных аппаратов (МТА). В целом все они имеют много общего, но по основным отличиям их можно классифицировать следующим образом: аппараты, помещающиеся в незаправленном виде в зону полезной нагрузки «Шаттла» и не помещающиеся в нее; использующие для торможения двигатели или специальный аэродинамический экран; имеющие сравнительно небольшой (~1000 км) и значительный (много больше 1000 км) радиус действия.

Круг задач, решаемых с помощью МТА, достаточно широк. Они могут использоваться для доставки с ОКС различных грузов на другие орбиты, для обслуживания космических платформ, сборки ОКС, повышения орбиты последних. МТА могут снимать объекты с орбиты и доставлять их либо к «Шаттлу», либо к ОКС и т. д.

В целом МТА представляет собой двигательную установку с оборудованием, необходимым для осуществления полета. Форма МТА — дискообразная. Полностью заправленный аппарат имеет массу около 4 т, две трети из которых приходится на топливо (данные касаются одного из наиболее перспективных вариантов МТА). Предполагается, что двигательная установка будет состоять из четырех ЖРД тягой 445 Н каждый. Эта установка служит для изменения орбиты, т. е. является, по существу, маршевой. Кроме того, аппарат будет снабжен 12 двигателями реактивной системы управления с тягой 12 Н. Эти двигатели предполагается зарезервировать для повышения надежности, т. е. на МТА будет еще 12 двигателей, входящих в систему управления. Топливо — гидразин.

Этот МТА способен совершать операции на орбитах высотой до 1100 км.

Другой вариант МТА предназначен для работы в более широкой зоне космических орбит. Он не размещается в зоне полезной нагрузки «Шаттла» и будет собираться в космосе. Этот МТА может доставлять полезные нагрузки массой 135 т? на геостационарную орбиту. С низкой на геостационарную орбиту и обратно он может доставить 7,13 т полезной нагрузки. Аппарат способен доставить на Луну 18,8 т груза, а обратно — 6,8т. Двигательная установка работает на кислородно-водородном топливе, масса которого составляет 38 т. Масса аппарата без топлива и полезной нагрузки — всего 438 кг. При возвращении, скажем, с Луны на околоземную орбиту гашение скорости осуществляется с помощью специального аэродинамического экрана.

Имеются и другие варианты МТА — здесь, по-видимому, только время сможет сказать, какой из них будет выбран за основу.

Космические платформы. Как уже отмечалось, новая американская концепция освоения космоса предполагает использование свободнолетающих платформ.

Первая платформа предназначается для полета на высоте 420 км (на той же, где и ОКС) с углом наклонения орбиты i = 28,5°; вторая будет летать на высоте 575 км на полярной орбите (i = 90°). Обе платформы имеют солнечную, звездную и земную ориентацию. Вторая платформа, кроме того, будет иметь возможность ориентироваться по магнитным силовым линиям Земли.

Поскольку вторая платформа должна совершать полет по орбите, отличающейся от орбиты ОКС, необходимо было разработать способы ее обслуживания. Рассматривались два основных способа, предполагающих использование космического самолета. Первый состоит в применении специального транспортного модуля, с помощью которого в автоматическом режиме или посредством дистанционного управления производятся операции по его стыковке с платформой, ее обслуживанию, в том числе и по замене аппаратуры. Второй способ заключается в непосредственном использовании космического самолета для всех этих операций на низкой околоземной орбите с последующим переводом платформы на полярную орбиту при помощи автономной двигательной установки. Более экономичным будет второй способ при условии, что обслуживание платформы осуществляется не чаще одного — трех раз в год.

Американские специалисты изучали довольно много типов конструкций этих платформ.

Так, например, одна из них представляет собой развертываемый трубчатый каркас, имеющий в сложенном виде габариты 2,7 X 1,4 X 10,4 м. На этом каркасе размещаются сменные кассеты с блоками различных подсистем (2 кассеты служебных подсистем, 3 кассеты с научной аппаратурой), развертываемые панели солнечных батарей, радиатор для отвода избыточного тепла в космос. Размеры каркаса позволяют разместить на нем девять стандартных кассет. На платформе предусмотрен блок служебных систем (смонтированный на двойной кассете), обеспечивающих энергоснабжение, ориентацию, регулирование теплового режима платформы, связь и первичную обработку получаемой информации.

Вторая конструкция — стержневого телескопического типа. Эта платформа используется совместно со специальным обслуживающим модулем, выполняющим функции служебных систем, предусмотренных в предыдущем варианте. Платформа выводится на орбиту без научной аппаратуры, которая доставляется отдельно следующими рейсами «Шаттла». Развертывание платформы производится с помощью манипулятора космического самолета, пристыкованного к платформе.

Все описанные конструкции имеют однотипные служебные системы. Система энергообеспечения состоит из аккумуляторных батарей емкостью 60 А·ч, двух панелей солнечных батарей общей площадью 205,6 м² и распределительного устройства. Система терморегулирования — жидкостная, активная. В ее состав входит радиатор площадью 85,5 м², гидронасос и теплообменник, предназначенный для отвода тепла от научной и служебной аппаратуры в охлаждающий контур системы терморегулирования.

В литературе приводится описание еще одной конструкции платформы, отличающейся от предыдущих прежде всего наличием двигательной установки, которая предназначена для компенсации потери высоты платформы, для ее перевода с орбиты высотой 420 км на орбиту высотой 575 км (полярную). Двигатели работают на топливе длительного хранения (гидразине). Масса двигательной установки — 2315 кг, удельный импульс двигателей — 2250 Н/кг·с. Установка состоит из восьми основных двигателей тягой 178 Н.

Платформа содержит модуль с оборудованием, предназначенным для обеспечения полета, а также собственно платформу, соединенную с этим модулем, на которой размещается полезная нагрузка. Модуль доступен для обслуживания его космонавтом, вышедшим в открытый космос из космического самолета или ОКС. Сборка платформы производится на орбите. Модуль общего назначения связан с имеющими две степени свободы панелями солнечных батарей (их четыре), а также теплоизлучателем, представляющим собой тепловые трубы. Мощность солнечных батарей 20—25 кВт, площадь— 620 м². В систему единого энергопитания входят также никель-кадмиевые аккумуляторные батареи, преобразователи и стабилизаторы напряжения. Платформа снабжена аппаратурой связи и средствами управления полетом.

Вся платформа в целом имеет сравнительно небольшие габариты (в собранном виде) и массу и может быть доставлена на орбиту за один рейс «Шаттла».

При развертывании конструкции в космосе из отсека полезной нагрузки космического самолета извлекается сначала модуль с оборудованием общего назначения и присоединенным к нему теплоизлучателем. Потом к модулю крепятся панели солнечных батарей, затем монтируется двигательная установка и наконец — платформа для полезной нагрузки, доставка которой осуществляется следующим рейсом «Шаттла».

В США рассматриваются и другие конструкции космических платформ: из треугольных ферм с креплением к ним открытых платформ, из пятигранных расположенных в ряд ячеек, из стоек и соединительных элементов, сделанных из композиционных материалов, и др.

Разумеется, проводятся предварительные работы с тем, чтобы представить образ будущего «марсианского» корабля. Пока это делается для выработки требований к ОКС, но кто знает, может быть, эти исследования получат свое продолжение и осуществятся прогнозы экспертов об осуществлении пилотируемого полета на Марс к 2015 г.

Если в США действительно будут осуществлены все эти проекты, то развитие космонавтики, несомненно, поднимется на новую, более высокую качественную ступень. Однако можно ожидать, что в планы НАСА будут внесены серьезные коррективы, поскольку далеко не все из запланированного диктуется внутренней логикой развития космонавтики, экономической целесообразностью. В любом случае космонавтика находится на пороге значительных событий.