Роскосмос: следующий шаг для человечества - это Луна

Роскосмос ранее анонсировал ряд амбициозных планов: освоение Луны, программа создания ракет на метановом топливе, разработка робототехнических комплексов для работы на поверхности планет. О текущем статусе этих проектов, важности освоения Луны, метановом ракетном двигателе и о том, какое имя получит робот, создаваемый по прототипу робота "Федор", для испытаний корабля нового поколения "Орел", в интервью ТАСС рассказал исполнительный директор госкорпорации "Роскосмос" по перспективным проектам и науке Александр Блошенко.- На каком этапе находится работа над лунной программой РФ?- В конце года Роскосмос внесет концепцию программы изучения и освоения Луны в правительство. Сейчас головная научно-исследовательская организация ракетно-космической промышленности - ЦНИИмаш совместно с Российской академией наук разрабатывает развернутый сценарный план, который будет рассчитан на период, выходящий за пределы действующей Федеральной космической программы, то есть далеко за 2025 год. Конкретные суммы в этот документ не войдут, но будут очерчены разумные границы по объему работ. Самое главное - будет прописан системный взгляд на наши планы.- Каковы ключевые элементы программы?- Главная задача - строительство научной лунной базы. Для нее выбран район на Южном полюсе Луны. Он благоприятен с точки зрения рельефа и условий - достаточно света для работы солнечных батарей и есть кратеры с постоянным затемнением и запасами льда, который можно будет использовать в качестве топлива, сырья и как научный объект для изучения эволюции Вселенной.На этой базе планируется разместить аппаратуру для изучения дальнего космоса и спецтелескопы для отслеживания угрожающих столкновением с Землей астероидов и комет. Эти телескопы вместе со спутниками в точках либрации системы Солнце-Земля потом войдут в глобальную систему мониторинга астероидно-кометной опасности, которая будет наблюдать за потенциально опасными объектами на фоне Солнца и в глубине космоса.Также на Луне планируется создать полигон для отработки технологий, которые понадобятся для продвижения дальше в космос. В дальнейшем в рамках освоения Солнечной системы интерес для Роскосмоса представляют малые тела и астероиды. Это и вопросы планетарной безопасности, и научные интересы, и источник сырьевых ресурсов. Но это дело дальнесрочной перспективы.Для лунной базы в сотрудничестве с Росатомом мы разворачиваем работу по ядерным энергетическим модулям небольшого размера. Предполагается, что будет сформирована специальная подпрограмма по развитию космической ядерной энергетики, в рамках который эти модули будут разрабатываться.Луна сегодня по многим причинам наиболее удобный объект для освоения человечеством, в том числе по соображениям безопасности. Это следующий шаг после низкой околоземной орбиты, где находится МКС. Сегодня путешествие к МКС занимает часы, к Луне дни, а, например, к Марсу - месяцы, а если придется ждать подходящего пускового окна (удобного взаимного расположения Земли и Марса), то и вовсе, годы. Представьте, если вдруг возникла необходимость экстренной эвакуации экипажа - насколько должны быть развиты технологии автономного жизнеобеспечения, чтобы гарантировать человеку безопасность в таких миссиях.- Кто будет работать на этой базе?- Обслуживанием инфраструктуры должны заниматься робототехнические системы. Постоянно обитаемая база на Луне не предполагается. Периодическое посещение поверхности спутника Земли людьми возможно, но только для решения задач, которые роботы выполнить не в состоянии.- Как соотносится с лунной программой проект создания ракеты-носителя сверхтяжелого класса (СТК)? - Эскизный проект по СТК разрабатывается независимо. Ракетно-космическая корпорация "Энергия" должна представить его в Роскосмос в конце года, где пройдет его защита. Параллельно мы ждем утверждения правительством отдельной программы по сверхтяжу. Мы предложили, чтобы в рамках этой программы с самого начала разрабатывались варианты полезных нагрузок, которые эта ракета должна выводить. Масштаб нагрузок регулирует стоимость программы. Проект СТК будет синхронизирован с лунной программой в широком смысле.- Какова может быть финансовая отдача от лунной программы?- Быстро вернуть выделенные на лунную программу деньги не получится. Хотя бы потому, что на Луне сейчас нет, например, сверхценного сырья, добыча которого компенсировала бы все затраты.Но это логичный следующий шаг в освоении космоса для человечества. Мы уже десятки лет поддерживаем существование человека на низкой околоземной орбите. Луна - это необходимый следующий шаг к освоению практических навыков использования планет и малых космических тел, умению заблаговременно распознавать внешние космические угрозы и их парировать.Это вопрос не только национальной безопасности, но и общечеловеческойОдновременно Лунная программа заставит существенно "подтянуть" производство российской электронно-компонентной базы, обеспечит дальнейшее импортозамещение в робототехнике, энергетике и материалах, даст мощнейший толчок развитию искусственного интеллекта и направлений его использования. Вспомните, какой гигантский технологический скачок в смежных с комической индустрией отраслях совершила наша страна благодаря программе "Энергия-Буран". В конце концов это демонстрация технологического могущества страны - способности создания в агрессивной космической среде за пределами околоземной орбиты условий для жизни и работы человека.- Глава Роскосмоса заявил о планах по созданию российских ракет на метане. О чем идет речь?- По ракете-носителю на метане у нас создан большой задел. Работы по созданию двигателей на метане ведутся предприятиями отрасли с 1998 года. Кроме того, изначально опытно-конструкторская работа (ОКР) "Феникс", которая позже была переориентирована на разработку "Союза-5", предполагала создание перспективной ракеты носителя среднего класса именно на метане. С этой ОКР была синхронизирована разработка соответствующего двигателя. В воронежском КБ Химавтоматики ведется разработка опытного образца двигателя тягой 85 тонн. Опытный образец получил индекс РД0177, а перспективное летное изделие - РД0169.Сейчас мы предлагаем сделать новую ракету носитель среднего класса на метановых двигателях. РКЦ "Прогресс" разработало в инициативном порядке основные разделы ее эскизного проекта. Новая ракета в отличие от "Союза-2" не будет иметь боковых блоков, а получит тандемную схему - один блок на первой ступени, один на второй, то есть это будет "карандаш", по компоновке внешне похожий на "Зенит". Соответственно, планируется интенсифицировать работы в КБ химавтоматики по метановому двигателю, чтобы создать уже летный образец для проведения советующих испытаний. На первой ступени нового носителя планируется использовать воронежские РД-0169, на второй - тот же РД-0169, но с высотным соплом. Этот двигатель в перспективе будет сертифицирован на многоразовое применение.- Эта ракета заменит "Союз-2"?- В ближайшее время заменять "Союз-2" мы не планируем потому, что он нужен для пилотируемой программы, обеспечен заказами Министерства обороны и имеет огромную статистику успешных стартов. Одна из главных причин создания новой ракеты - задел по технологиям на многие годы вперед. Кроме двигателей, она получит новую систему управления, новые материалы и технологии производства. Носитель будет предельно прост и надежен в эксплуатации и технологичен в изготовлении.Метан позволяет применять новые конструктивно-компоновочные схемы при проектировании, за счет этого число деталей и сборочных единиц по сравнению с "Союзом-2" уменьшится вдвое, что существенно повысит технологичность и удешевит себестоимость выпуска ракеты. Ее стартовая масса будет меньше, чем у "Союза-2", а грузоподъемность даже немного больше - до 10 т на низкую околоземную орбиту при пуске с космодрома "Восточный". Ракета получит головной обтекатель увеличенного размера - до 5 метров в диаметре, что сегодня очень важно для заказчика, так как ограничение по диаметру обтекателя ограничивает типы космических аппаратов, которые можно выводить.Другая изюминка нового носителя в исходно заложенной предельной цене пуска. Мы хотим изначально в техническом задании прописать стоимость пусковой услуги. Она должна быть конкурентоспособной. Причем не на момент принятия решения о постановке работ, а по состоянию на момент ее первого пуска.Проектирование носителя под заданную стоимость пуска - принципиально новый подход для отрасли и одновременно объективная необходимость- И когда может быть выполнен первый старт нового носителя?- РКЦ проработал компоновку ракеты и варианты стартовых комплексов под нее. Теперь нужно делать полноценный эскизный проект. Его мы планируем закончить к концу следующего года. При выделении необходимых денег создать летный вариант ракеты на метане можно будет к концу 2024 года, а первый старт выполнить в 2025 году.- Какая выгода от метановых двигателей?- Про упрощение конструкции ракеты я уже сказал. Это достигается, собственно, за счет применения двигателя с умеренными параметрами в камере сгорания (давление, температура), также положительно сказывается на характеристиках и хорошая охлаждающая способность метана, его более высокий удельный импульс (двигатель будет более экономичен), применение надежной системы турбонасосных агрегатов и удачная компоновка баков. Температура жидкого метана в баке горючего (минус 160 градусов Цельсия) близка к температуре жидкого кислорода в баке окислителя (минус 183 градусов Цельсия). По сравнению с использованием керосина в качестве горючего, который требует поддержания его при температуре плюс 40 градусов Цельсия, это позволяет существенно упростить систему термостатирования, сделать ее единой и выполнить баки для окислителя и горючего с совмещенными днищами. Все это упрощает и повышает надежность изделия.С метаном удобно реализовывать схему горячего резервирования за счет того, что он создает меньшее давление и температуру в камере сгорания по сравнению с керосиновым двигателем при одинаковом уровне тяги. То есть пять - семь двигателей первой ступени номинально работают в щадящем режиме, и в случае отказа одного из них, есть возможность форсировать работу остальных, обеспечив тем самым успешный пуск и выполнение миссии.Метановые двигатели выгодно использовать на многоразовых ракетах, потому что такое топливо создает гораздо меньше сажи по сравнению с керосином и соответственно требует меньшего межполетного обслуживания. Справедливости ради отметим, что гептил еще меньше сажи дает, но он крайне токсиченНу и доступность, а также меньшая стоимость сырья позволит снизить и стоимость запуска. Мы называем двигатель метановым, потому что применяем гостированный сжиженный природный газ марки А - который на 99% состоит из метана. Это то, что серийно выпускает Газпром, и разработка нового вида топлива не требуется. Именно на таком топливе мы и проводили предварительные прожиги изделий. Все решения по транспортировке и хранению этого вида топлива коллегами-энергетиками уже придуманы и доведены практически до совершенства. Тут, безусловно, мы рассчитываем на их помощь.- Недавно на МКС побывал антропоморфный робот "Федор". Об успехах известно, а какие проблемы были выявлены?- Для кардинальной переработки этой системы наземного исполнения для использования в космосе было мало времени, поэтому робот получился излишне габаритным и тяжелым. Хотя его можно было бы облегчить, например, заменив отдельные металлические элементы на полимерные и композитные. Также требуют доработки задающие устройства, (например - костюмом для оператора) алгоритмы работы с задающими устройствами и некоторые настройки.- Когда на МКС полетит следующий робот?- В первую очередь следует отметить, что Роскосмос в значительной мере меняет подход к проведению научно-прикладных исследований в пилотируемом космосе - формируется нормативно-регулирующая база проведения целевых работ (здесь это аналог понятия "космический эксперимент"). Работы будут проводиться проектным методом по направлениям: научные фундаментальные исследования, отработка технологий освоения космического пространства, а также решение практических задач в интересах сторонних заказчиков и реализация образовательных мероприятий.Пока дата полёта следующего робота не определена. Ведутся работы по созданию робототехнического комплекса для внекорабельной деятельности - целевая работа "Теледроид", и у нас есть неплохой задел по проекту "Косморобот". Программа предусматривала полуавтономное передвижение на этот раз совсем не похожего на человека робота по внешней поверхности Научно-энергетического модуля. Сейчас концепция пересматривается: на новом модуле должен стоять европейский манипулятор "Эра" и есть предложение по интеграции робота с этой "рукой". Аналогично системе из манипулятора Canadarm и робота Dextre.- Какой робот полетит на "Орле"?В первых тестовых полетах корабля "Орел" будет использоваться робот для внутрикорабельной деятельности, создаваемый на платформе "Федора". Шифр целевой работы - "Испытатель". Робот получил предварительное название ARTEM - Automatic Research and TEsting Machine.- Будет ли он управлять кораблем?- Да, он будет делать то, о чем нас так долго все просили - нажимать кнопки, выполнять определенные операции. Пока не могу сказать, какой именно объем управления кораблем у него будет. Но стыковку со станцией, которая должна быть выполнена в рамках второго полета "Орла", он, конечно, проводить не будет - это проблематично с точки зрения безопасности.- Чем он будет отличаться от "Федора"?- Я подозреваю, что очень многим. После предварительной обработки результатов полета "Федора" на МКС очевидно, что в конструкцию "Артема" будет внесена масса изменений. Каких конкретно, пока говорить рано.Внешний антропоморфный вид его сохранится, но я надеюсь, он станет элегантнее. Сейчас "Федор" довольно "топорно" выглядит на первый взгляд, но это сделано целенаправленно - в рамках опытной отработки важные узлы расположены снаружи для удобства обслуживания, а не закрыты "для красоты" пластиковыми накладками. "Федор" в этом смысле, как автомат Калашникова, который разбирается руками и выколоткой, в то время как для обслуживания американской M16 нужно с собой носить набор специальных инструментов.- Какие роботы разрабатываются для работы на других планетах, в чем будут их особенности?- Рассматриваются разные концепции, в том числе с антропоморфными элементами. Антропоморфность будет востребована для выполнения нестандартных задач в режиме копирования действий человека-оператора с помощью задающего устройства. Для работы по программам с высокой степенью автономности зачастую более удобны спроектированные специально под задачу не похожие на человека роботы.В целом уже есть определенность с платформой, на которой могут размещаться напланетные робототехнические комплексы. Это будет шагающая колесная тележка, которая может и катиться, и переступать через препятствия. Опытный образец такой тележки был создан еще в СССР в Центральном научно-исследовательском институте робототехники и технической кибернетики в Ленинграде, его концепция взята за основу. Выглядеть это будет так: колеса с гребущими лопатками или перфорированные колеса крепятся на шарниры, которые, в случае необходимости, могут двигаться, и тогда платформа способна переползти через камни, "перешагнуть" через трещины.Кентавроподобный робот на шагающей тележке для решения нестандартных задач на других планетах - это тоже одна из концепцийГусеницы, например, для Луны не подойдут. В таком шасси большое число роликов, а лунный реголит - это очень абразивная пыль, которая быстро будет приводить такую платформу в негодность.- Планируется ли создавать на Земле испытательный полигон для роботов?- Да, такой полигон может появиться в ближайшие несколько лет на Кавказе или на Камчатке. В этих регионах подходящий ландшафт и грунт для отработки робототехнических комплексов. Есть места, где рельеф и грунт по некоторым свойствам похожи на те, которые есть на небесных телах. Европейское космическое агентство для этих целей уже давно "облюбовало" склоны вулкана Этна в Италии.Не исключаю, что отработка следующих этапов миссии "Экзомарс" будет проводится на этом полигоне. Там же можно будет испытать роботы на шагающей платформе и образцы специального назначения, например, для разминирования. Этот полигон можно будет использовать также для тестирования робототехнических комплексов для нужд Минобороны, МЧС, Росатома, ФПИ, других организаций и компаний.- Давно и много говорится о привлечении в отрасль молодых специалистов. Есть какие-то свежие идеи на этот счет?- У немецкого аэрокосмического центра DLR есть хорошая практика. Они ежегодно берут около 40 студентов и те отрабатывают свои идеи на тестовом проекте ракеты. Могут в ней что-то перепроектировать, поставить свою простейшую полезную нагрузку. Куратор от DLR в их проект не вмешивается, а только следит за безопасностью для персонала. До 90% запусков заканчивается неудачей. То есть человек 1,5 года горел, работал, а потом у него с датчика не снялись показания, потому что он банально контакты плохо припаял. Потом, естественно, следует подробнейший разбор технических деталей каждой такой студенческой миссии, поскольку вся работа тщательно документируется. Для практикантов-студентов это урок на всю оставшуюся жизнь. И толк от такого, даже зачастую плачевного, опыта несоизмеримо больше, чем от проекта, где за тебя руководитель все сам поправил, а ты даже не понял, где ошибся.Я бы хотел постепенно перестроить взаимодействие с нашими вузами в подобный формат. Лучше пусть ребята ошибутся лишний раз, но зато сами и честно. Думаю, на "Восточном" в перспективе можно организовать студенческую стартовую площадку с небольшими полями падения для экспериментальных суборбитальных ракет.С этого старта студенты наших технических вузов будут запускать ракеты, которые сами будут разрабатывать, модернизировать и комплектовать своей полезной нагрузкойДо того, как такой старт будет создан и организованы работы студенческих групп над пусковыми проектами, можно запустить и другой формат обучения. Мы можем выводить собранные студентами космические аппараты как попутную нагрузку. Будут ли они работать весь положенный срок или ломаться - для Роскосмоса не столь принципиально, важным является обеспечение условий для незасорения низких околоземных орбит, но для студентов, вложивших свои силы в эту программу, это станет бесценным опытом. Подобные проекты и сейчас есть, но на поверку эти спутники можно назвать "студенческими" лишь условно. Нам же, повторюсь, важнее чувствовать собственный вклад молодого специалиста - так предприятия отрасли присматривали бы себе кадровый резерв, проверяя его уже "в деле".- Возвращаясь к Луне, ранее предлагалось добывать там гелий-3. Как обстоит дело с этой историей сейчас?- Довольно часто, к сожалению, циркулирующее предложение о добыче в лунном грунте изотопа гелия Не-3 и спасения человечества от энергетического голода основано на нескольких заблуждениях.Во-первых, этого изотопа в поверхностном слое лунного реголита очень мало. В солнечном ветре гелий (Не-4) составляет около 4% и, действительно, есть очень небольшая доля изотопа Не-3. Эти частицы при столкновении с Луной имплантируются в ее грунт, но на очень маленькую глубину, поскольку частицы солнечного ветра имеют относительно малые энергии. Поэтому имплантированные частицы быстро улетучиваются с поверхности. Для того, чтобы добывать этот изотоп в необходимых объёмах, нужно создать на Луне промышленность, соизмеримую с золотодобывающей отраслью на Земле. При этом доля Не-3 в лунном грунте столь мала, что, если бы золото на Земле содержалось в таком же количестве, его добыча оказалась бы экономически невыгодной.Во-вторых, единственным преимуществом управляемой термоядерной реакции Не-3 по сравнению с обычной реакцией дейтерий-тритий, которую пока безуспешно в течении более чем 50 лет пытаются осуществить в разных странах, является то, что продуктами реакции являются заряженные протоны, а не нейтроны как в случае реакции дейтерий-тритий. Протоны легче остановить магнитными полями, забрать у них энергию и сделать реакцию немного более чистой. Впрочем, на строящейся сейчас международной установке ITER в г. Кадаракш (Франция) эта проблема выхода нейтронов уже решена. Стоит отметить, что плата за это небольшое преимущество оказывается очень высока: для дейтерий-тритиевой плазмы термоядерный синтез возможен при температурах, превышающих 100 млн градусов. Для реакции с изотопами Не-3, нужна температура в девять-десять раз больше, то есть порядка миллиарда градусов. Конечно, не исключено что в будущем человечество решит и эту задачу сверхвысокотемпературного термоядерного синтеза, но и тогда изотопы Не-3 не понадобятся - близкую критическую температуру для синтеза (1,3 млрд градусов) имеет реакция с атомами бора, который в неограниченных количествах можно добывать в земных океанах.Таким образом, пока вопрос практического использования лунного Не-3 в термоядерной энергетике на повестке не стоит. Есть ряд неразрешимых на сегодня технологических проблем, которые не позволяют создать на Земле реактор на гелии-3. Плюс цена добычи и доставки гелия-3 с Луны совершенно нивелирует его потенциальные преимущества и пока относит эту тему в разряд спекуляций.Беседовал Дмитрий Решетников

Также по теме: