Николай Сергеев: Русский космос: прорыв в будущее, часть 1

Николай Сергеев: Русский космос: прорыв в будущее, часть 1 20.04.2018 08:36

Послание президента Российской Федерации В.В. Путина Федеральному собранию 1 марта 2018 года стало ярким свидетельством возврата Российского государства в разряд великой державы не только в военной области. Владимир Путин очертил тот круг прорывных научно-технических задач, которые необходимо решить российскому обществу уже в ближайшие если не годы, то десятилетия. В ряду первостепенных задач одно из центральных мест занимает дальнейшее опережающее развитие космонавтики.

Уже во времена первого спутника Земли и полета Юрия Гагарина новорожденная в то время космическая отрасль выступала мощным движителем развития отечественной науки и экономики. В нынешние же времена не только научно-техническое и экономическое, но и политическое значение космонавтики трудно переоценить. После полета Юрия Гагарина в космосе побывало более 500 человек из 38 стран мира, но только три мировые державы - Россия, США и Китай - могут позволить себе иметь собственные пилотируемые космические программы, которые предполагают не только полеты на орбиту Земли, но и на Луну и Марс, а в будущем и к другим планетам и телам Солнечной системы.

Следует заметить, что Европейский союз, несмотря на всю его экономическую мощь, не имеет научных и материальных ресурсов для осуществления собственной программы пилотируемых полетов. Участие же европейских исследователей и космонавтов в пилотируемых программах России или США, а также в проекте Международной космической станции лишь подчеркивает это обстоятельство.

 
Международная космическая станция

Отсюда следует закономерный вывод: самостоятельную политику в области освоения Космоса имеют возможность проводить только страны-цивилизации такие как Россия (Русская цивилизация), США (англосаксонский мир) и Китай (Ханьская цивилизация), что, впрочем, не исключает объединения их усилий (с привлечением Евросоюза, Индии и других стран) для воплощения таких масштабных космических проектов как пилотируемые полеты на Марс и Венеру или защита Земли от метеоритной опасности. Именно за такое международное сотрудничество выступает Россия.

Ну а что представляет собой современная российская космонавтика? Существует и довольно широко распространено мнение о том, что нынешний российский космос существует исключительно за счет советского наследия, исчерпав которое космонавтика Российской Федерации едва ли не прекратит свое развитие. К счастью, это глубокое заблуждение, уходящее корнями в недоброй памяти 90-е годы XX столетия. В те смутные времена согласно тогдашней статистике самыми популярными специальностями у студенческой молодежи были экономисты и юристы. Об инженерах космической и авиационной техники речь практически не шла. 

Российская космонавтика в те годы не только была спасена, но и продолжала развиваться благодаря гражданскому подвигу ученых, конструкторов и инженеров, которые вопреки всему остались верны Русскому космосу. И все же угроза для российской космонавтики сохранялась, т.к. в 90-е годы резко сократился приток молодых инженеров и конструкторов в космическую отрасль.

Однако все изменилось с приходом к власти Владимира Путина. Космонавтика вновь стала объектом особого внимания со стороны руководства Российской Федерации. Это коснулось и подготовки молодых кадров для космической отрасли. В настоящее время специалистов для работы в области космонавтики готовит более десяти ведущих вузов страны. Причем, дело поставлено таким образом, чтобы максимально приблизить подготовку высококлассных специалистов к предприятиям космической отрасли.

При непосредственной поддержке Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос» в Омске на базе одного из крупнейших предприятий по выпуску ракетно-космической техники производственного объединения «Полет» был создан Центр подготовки космических инженеров, кафедры которого развернуты непосредственно на заводах данного ПО.

А, к примеру, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева и Московский государственный университет имеют собственные группировки спутников на орбите Земли. Так, студентами, аспирантами и учеными Самарского университета разработаны и произведены спутники «СамСат-218» и «Аист-2Д», которые используются для решения технологических и образовательных задач.

В свою очередь, МГУ намерен создать на околоземной орбите собственную космическую флотилию, флагманом которого является спутник «Михайло Ломоносов». В число задач последнего входит отслеживание и изучение космического мусора на орбите. Кроме того, он положит начало созданию системы оповещения астероидной опасности. На «Михайле Ломоносове» установлены также орбитальные телескопы, входящие в систему наземных роботизированных телескопов «Мастер». Помимо «Михайло Ломоносова» на орбиту с научно-образовательными целями были выведены два студенческих мини-спутника МГУ «Татьяна-1» и «Татьяна-2».

Флагман космической флотилии МГУ спутник «Михайло Ломоносов»

Для дальнейшего освоения космического пространства, особенно для полетов в дальний космос необходимы качественные изменения в двигательных системах космических кораблей. В настоящее время космические полеты осуществляются с помощью ракет, которые осуществляют движение за счет сгорания в их двигателях жидкого или твердого топлива. За прошедшие шестьдесят лет с начала космической эры эта ракетная технология была всесторонне отработана и, как считают специалисты ракетостроения, практически достигла потолка и дальнейшее развитие космонавтики возможно только на иных двигательных установках.

Вот каково мнение по данному вопросу заместителя генерального директора АО «Российские космические системы» Анатолия Перминова:

 «Из существующих ракетных двигателей, будь это жидкостные или твердотопливные, грубо говоря, выжато всё, и попытки увеличения тяги, удельного импульса просто бесперспективны. Ядерные же энергодвигательные установки дают увеличение в разы. На примере полёта к Марсу – сейчас надо лететь полтора-два года туда и обратно, а можно будет слетать за два-четыре месяца».

С 2010 года в Российской Федерации выполняется не имеющий аналогов в мире проект создания транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса. И как сообщил директор Исследовательского центра имени М.В. Келдыша Анатолий Коротеев ядерная энергодвигательная установка (ЯЭДУ) будет готова к полету уже в 2018 году. Таким образом, к концу нынешнего десятилетия в России намечено создание космического корабля для межпланетных полетов на ядерной тяге.

 
Ядерная энергодвигательная установка на испытательном стенде

Появление таких кораблей позволят значительно активизировать исследовательскую и промышленную деятельность в околоземном пространстве и предоставят возможность начать реальное освоение Луны (уже разработаны проекты строительства на спутнике Земли атомных станций). 

А вот что говорит о возможностях ЯЭДУ начальник отдела электрофизики Исследовательского центра имени М.В. Келдыша, профессор факультета аэрофизики и космических исследований Московского физико-технического института О. А. Горшков:

 «Использовать ЯЭДУ с ионными двигателями можно на межорбитальном многоразовом буксире. К примеру, возить грузы между низкими и высокими орбитами, осуществлять полеты к астероидам. Можно создать многоразовый лунный буксир или отправить экспедицию на Марс».

 
Межорбитальный космический буксир

Следует заметить, что Российская Федерация занимает ведущие позиции в мире в области ядерного двигателестроения. Так, член специальной комиссии НАСА профессор аэронавтики Эдвард Кроули полагает, что на корабле для международного полёта к Марсу должны стоять российские ядерные двигатели: 

«Востребован российский опыт в сфере разработки ядерных двигателей. Я думаю, у России есть очень большой опыт, как в разработке ракетных двигателей, так и в ядерных технологиях. У нее есть также большой опыт приспособления человека к условиям космоса, поскольку российские космонавты совершали очень долгие полёты».

Однако ядерные энергодвигательные установки это уже настоящее, российская же наука смотрит в будущее. Так, с 2014 года в Объединенном институте высоких температур (ОИВТ) Российской академии наук воплощается прорывной научный проект «Фундаментальные основы энергетики будущего», который финансируется Российским научным фондом, Федеральным агентством научных организаций и ОИВТ РАН. На первые четыре года осуществления проекта выделено порядка полутора миллиардов рублей.

В рамках проекта решаются задачи, направленные на создание установок для безопасного хранения, транспортировки и использования такого энергоносителя как водород, который предполагается получать с помощью избыточной электроэнергии, получаемой на атомных электростанциях. Это чрезвычайно важная задача, т.к. собственно электроэнергия не подлежит хранению и эту задачу накопления и хранения энергии предполагается решать посредством водорода. 

 
Объединенный институт высоких температур РАН. Здесь рождается будущее российской энергетики

Следующая проблема, на решение которой нацелен данный проект связана с получением термоядерной реакции с помощью мощных лазерных потоков.

Ну а самой удивительной частью проекта «Фундаментальные основы энергетики будущего» являются исследования, направленные на получение антиводорода. Вот, что рассказывает по этому поводу один из руководителей проекта, заместитель директора ОИВТ РАН академик О.Ф. Петров:

«Антиводород представляет собой уникальное топливо для энергетических установок будущего, в том числе для ракетных двигателей. Современные ракеты работают на твердом или жидком топливе, при этом две трети их массы составляет топливо. При соединении вещества и антивещества выделяется колоссальная энергия. Нескольких миллиграммов антивещества достаточно для того, чтобы долететь до Марса. 

К сожалению, на данный момент в лаборатории можно получить всего несколько атомов антиводорода. Но одна из наших групп выдвинула предложения по модернизации существующих установок для получения большого количества антивещества. В будущем полученный антиводород может быть использован в качестве топлива для фотонных двигателей».

Итак, к настоящему времени в российской космической отрасли решены две фундаментальные задачи, которые являются необходимым условием для ее дальнейшего опережающего развития. 

Во-первых, ведется целенаправленная масштабная подготовка квалифицированных инженерных и конструкторских кадров. И во-вторых, Российская Федерация является мировым лидером в разработке и производстве принципиально нового поколения космических энергодвигательных установок. При этом, российские научные центры активно занимаются исследованиями в области перспективных (недавно казавшимися фантастическими) принципов ракетно-космического движения.

В следующем материале будут рассмотрены вопросы, связанные с дальнейшей судьбой Международной космической станции, созданием российской национальной орбитальной станции, российскими программами освоения Луны, Марса и дальнего космоса.