Об одном аспекте программы Apollo
20 июля 2019 года исполнилось 50 лет со дня первой высадки человека на Луну. Этот юбилей дает повод вспомнить о некоторых уроках тех событий. Эти уроки до сих пор актуальны, потому что из них, в частности, следует, что планы создания сверхтяжелой ракеты-носителя в России – глупость несусветная. Балерина на орбитальной станции из рекламного ролика «Роскосмоса» и та кажется более уместной шуткой.
Для начала, как обычно, предлагаем познакомиться с основными тезисами статьи.
Тезис №1. Создание и полеты американской сверхтяжелой ракеты Saturn V в рамках лунной программы обошлись Америке с 1964 по 1973 годы в 6,42 млрд долларов. При этом программа Apollo в целом стоила 19,4 млрд долларов. То есть стоимость разработки и изготовления того, что Saturn V выводил в космос, превышала его собственную стоимость в два раза.
Тезис №2. Создание первого экземпляра сверхтяжелой ракеты руководитель «Роскосмоса » Дмитрий Рогозин оценивает в 740 млрд рублей (10 млрд.$). Но почему он ничего не говорит про те 1,5–2 трлн руб., что надо выделить на полезную нагрузку для этой ракеты. Построить ракету-носитель – это даже не полдела. Нужно затратить вдвое больше на создание полезной нагрузки для нее. Ракета – это не цель, а транспортное средство.
Тезис №3. Тяжелая «Ангара-5» ждала 19 лет своего первого пуска(Советский челнок «БУРАН»), а сверхтяжелая ракета(по Рогозину) полетит через 10 лет, к 2028 году? Думается, ответ на этот вопрос ясен.
Тезис №4. В 1960-е годы сверхтяжелая ракета (Н-1….Н4) была нужна, чтобы решить задачу по высадке человека на Луну как можно быстрее. А сейчас куда нам торопиться? Почему нельзя использовать многопусковую схему? Такой подход полностью соответствует идеологии развития отечественной космонавтики. Зачем мы 50 лет учились собирать огромные комплексы на орбите? Чтобы исследовать поведение мушки-дрозофил в невесомости?
Тезис №5. Для рекламы своей деятельности «Роскосмос» не придумал ничего лучшего, как снять танец нашего неумирающего лебедя в макете орбитальной станции. Похоже, «Роскосмосу» сегодня только и остается, что демонстрировать, как наши космические корабли бороздят просторы Большого театра. Зато безумные планы создания сверхтяжелой ракеты обсуждаются на самом высоком уровне.
Кому интересно, читайте дальше.
Сведем лунные счеты
Аспект лунной программы США полувековой давности, на который хотелось бы обратить внимание, очень прост.
По официальным данным бюджета NASA, создание и полеты американской сверхтяжелой ракеты Saturn V обошлись Америке с 1964 по 1973 годы в 6,42 млрд долларов. Это была самая большая статья расходов программы Apollo. Но при этом программа в целом стоила 19,4 млрд долларов-----(на наше время 145 млрд.$ или на 2020 г. 10,5 триллионов рублей!!!)
. Это значит, что расходы собственно на ракету-носитель сверхтяжелого класса составили всего 33% общих трат. То есть стоимость разработки и изготовления того, что Saturn V выводил в космос, превышала его собственную стоимость в два раза.
Практика показывает, что это же соотношение в целом остается верным для любой другой космической программы. Полезная нагрузка, как правило, стоит в разы больше, чем ракета-носитель для ее вывода в космос. Создание первого экземпляра сверхтяжелой ракеты нынешний руководитель «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин оценивает в 740 млрд рублей. На самом деле, конечно, траты окажутся куда большими. Во всяком случае, до этого заявления Рогозина много лет самые разные источники называли цифру 1,5 трлн рублей. Эта оценка кажется куда более близкой к истине.
Высадка человека на Луну в 1969 году выглядела столь фантастическим достижением, что многие до сих пор не верят в реальность этого события. Скептики считают, что все это была лишь имитация с постановочной съемкой в павильоне. Для борьбы с этими домыслами NASA в 2009 году провело фотографирование мест посадки американских аппаратов с помощью камеры высокого разрешения межпланетной станции Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Место высадки экспедиции Apollo 11 сфотографировано с высоты всего 24 км. Видна не только посадочная ступень и расставленное вокруг оборудование, но и следы астронавтов в реголите. Впрочем, скептиков и это не убедило. Они считают, что таких свидетельств можно сколько угодно наделать с помощью фотошопа. Остается ждать аналогичных снимков с будущих китайских или российских аппаратов.
Первый полет Saturn V состоялся в 1967 году. Чтобы это произошло, NASA потратило 4,039 млрд долларов. В сегодняшних ценах это 30 млрд, что в переводе в рубли дает 1,935 трлн. Положим, Россия не Америка, к тому же у нас уже есть готовые двигатели для этого проекта, так что ужаться до 740 млрд действительно удастся. Но ведь это цена только первого экземпляра с грузоподъемностью около 100 т, который ныне получил наименование «Енисей». А затем предполагается создавать ракету второго этапа – «Дон», грузоподъемностью 140 т. Во сколько обойдется ее создание, пока никто не говорит, но, скорее всего, даже в 1,5 трлн уложиться будет счастьем.
Но ограничимся этой скромной цифрой – 740 млрд рублей. Положим, такие деньги на сверхракету в России найдутся. Но почему-то про те 1,5–2 трлн руб., что надо выделить на полезную нагрузку для этой ракеты, какова бы эта нагрузка ни была, пока даже речи нет. Такое впечатление, что никто и не думает об этом. Как будто все эти межорбитальные буксиры, посадочные модули, взлетные ступени, лунные базы и трактора волшебным образом материализуются из картинок в красочных презентациях наших космических фирм.
Причем выделить эти, как минимум, 1,5 трлн на полезную нагрузку придется уже сейчас, одновременно с 740 млрд на ракету, иначе окажется, что мы через 10 лет получим замечательный носитель, на котором еще лет 10 нечего будет запускать в космос. А через 20 лет без серийного производства и регулярных пусков этот проект перестанет существовать. Он устареет, деградирует, рассосется, как без производства и пусков испарилась со всеми своими уникальными для своего времени технологиями советская сверхтяжелая «Энергия».
Положим, у главы государства есть идея, что у страны, которая справедливо гордится своей космонавтикой и своим балетом, должен быть не только Большой театр, но и большая ракета. Но почему же никто ему не объяснит, что построить ракету-носитель – это даже не полдела. Нужно затратить вдвое больше на создание полезной нагрузки для нее. Театр с вешалки только начинается. Ракета – это не цель, а транспортное средство. Что она будет транспортировать?
Saturn V прекрасно справился с конкретной задачей, под которую создавался. Но после завершения лунной программы другой работы для этой ракеты не нашлось. Почему? Потому что создавать новую полезную нагрузку для такого гиганта показалось слишком дорогим удовольствием даже для Соединенных Штатов. Запуск орбитальной станции Skylab в 1973 году – не в счет. Здесь дело в том, что после отмены трех последних экспедиций на Луну остались неиспользованные ракеты. Внутри водородного бака третьей ступени одной из них оборудовали импровизированную орбитальную станцию. За год на нее слетали три экспедиции. Казне это обошлось в 3 млрд долларов. На этом все и закончилось, включая деньги. Два оставшихся Saturn V стали музейными экспонатами.
Быть может, у Президента есть некие секретные военные планы использования сверхтяжелой ракеты-носителя. Но, во-первых, кто-то способен представить, что это может быть за совершенно необходимый для нашей обороны аппарат массой более 100 т в космосе? Хотя бы теоретически? А во-вторых, создание полезной нагрузки военного назначения такой массы все равно обойдется в те же 1,5-2 трлн рублей, если конечно не загружать ракету 100 тоннами дроби для тотального уничтожения всей космической инфраструктуры в околоземном пространстве. Для сравнения: весь гособоронзаказ, на все российские вооруженные силы, с 2011 по 2020 годы составляет 20 трлн рублей. Создавать при таком бюджете еще и непонятную «Звезду смерти» за 1,5 трлн – это маразм. Такой маразм уже имел место в истории нашей страны. А теперь, похоже, мы впадаем в него заново.
Не исключено, что такая секретная нагрузка может появиться в будущем, которое Президент мудро предвидит. Возможно, есть расчет на некие грядущие международные программы, в которые Россия войдет как равноправный партнер с готовым сверхтяжем в качестве достойного вклада. Но если при разработке такой невероятно сложной техники мы опираемся на подобные соображения, то это значит, называя вещи своими именами, что мы создаем чудовищно дорогую систему неизвестно для чего. Такой подход и есть та самая глупость несусветная.
Новый носитель разрабатывают под конкретную полезную нагрузку. Отступление от этого правила или ошибка в его применении приводит к печальным последствиям. И таких случаев было немало.
Сверхтяжелые ошибки
Вот несколько примеров ошибок, которые были совершены при создании космических сверхтяжеловесов. Советская сверхтяжелая ракета Н-1 изначально планировалось Сергеем Королевым под некий «тяжелый межпланетный космический корабль» массой в 75 т и должна была иметь 24 двигателя на 1-й ступени. Учитывая экономические и технологические возможности страны, это было вполне реальное предприятие (для сравнения, у Falcon Heavy Илона Маска – 28 двигателей на 1-й ступени). Однако вскоре выяснилось, что для доставки одного космонавта на Луну по однопусковой схеме требуется грузоподъемность минимум в 95 тонн. В результате спешной доработки на 1-й ступени появились 30 двигателей
Итог этой технической авантюры известен – четыре аварийных испытательных пуска подряд. А вот в США инженеры начали с того, что подсчитали: для доставки на Луну двух человек потребуется ракета грузоподъемностью как минимум 120 т. Причем Вернер фон Браун, всегда умевший держать нос по политическому ветру, пытался развести американцев на более мощную ракету Nova, с которой не стыдно и на Марс полететь, но специалисты NASA умерили пыл немецкого мечтателя своими расчетами: нужна ракета на 120 т. Скрепя сердце, именно такую ракету фон Браун и сделал. Зато в результате этого «крохоборства» планирование и финансирование программы в целом было таким, что к моменту первого старта Saturn V уже была готова полезная нагрузка в виде лунного комплекса Apollo. Главный итог такого подхода – юбилей, который стал поводом для написания этой статьи.
30 двигателей на 1-й ступени советской царь-ракеты Н-1 были рискованным решением. Шесть центральных двигателей появились в процессе доработки первоначального проекта под нужды лунной программы. Сложнейшая техника создавалась в спешке, без должной наземной отработки.
Но главная причина провала советской лунной программы не в каких-то технических проблемах, а в неспособности грамотно распорядиться ограниченными ресурсами. Эти ошибки хорошо известны:
Начать хотя бы с опоздания на 3 года с началом проекта относительно американцев. При этом для облета Луны и для высадки на нее планировались две совершенно разные ракеты-носителя – Н-1 Сергея Королева и УР-500 («Протон») Владимира Челомея, который с Королевым соперничал, а не сотрудничал. В США кооперация была такова, что три первые ступени Saturn V поручили делать разным фирмам, а у нас «социалистическое соревнование» руководителей превзошло остротой капиталистическую конкуренцию. После смерти Сталина легендарный совет главных конструкторов будто разучился работать вместе ради великой цели. ОКБ-456 Валентина Глушко, самое мощное и опытное предприятие по разработке ракетных двигателей, не участвовало в создании Н-1. Двигатели, ключевой элемент проекта, разрабатывало ОКБ-276 Николая Кузнецова, которое вообще не имело опыта создания ЖРД. Военные не поддержали проект. Все эти разногласия усугубились смертью в 1966 году Сергея Королева. Н-1 осталась сиротой в окружении очень злых на нее дядек. Отсюда и результат.
Второй пример – советская сверхтяжелая ракета «Энергия». Здесь с инженерной и организационной точки зрения все, вроде, делалось правильно. Именно поэтому эта ракета вообще взлетела. Этот носитель проектировался конкретно под многоразовый космический корабль «Буран». Задача была поставлена четко, а на ее выполнение дружно работала вся страна при финансировании по линии Министерства обороны. Проблема лишь в том, что создание «Бурана» было если и не несусветной, то очень большой глупостью. Напомним, что изначально «Буран» разрабатывался как точная копия американского шаттла. Против такого подхода возражали все специалисты, в том числе и главный конструктор Валентин Глушко, продолживший дело Сергея Королева. Специалисты справедливо указывали, что такая система нам не нужна, поскольку грузопотока на орбиту в таком объеме в ближайшие десятилетия не предвидится даже в Америке, не говоря об СССР. Но руководство страны решило иначе. И, по сути, единственный аргумент, которым руководствовалось Политбюро, принимая это решение, был связан с тем, что американский шаттл мог совершить боковой маневр в атмосфере и с любого витка сбросить ядерный заряд прямо на Кремль.
Положим, что технически это возможно. Но как эти руководители представляли себе практическое осуществление этой угрозы? То, что ядерная война могла бы начаться с внезапной атаки шаттла на кабинет Брежнева, – это маразм, который даже обсуждать не хочется. Но даже если и так, то чем в этой ситуации могла помочь ответная возможность «Бурана» спикировать на Белый дом? Или мы сами рассчитывали начать таким эффектным образом внезапный разгром Америки? Тем не менее именно под этот стратегический идиотизм было принято решение, над выполнением которого трудились тысячи организаций и миллионы людей по всей стране. И то, что «Буран» все-таки взлетел, это их заслуга. А вклад руководителей состоял в том, что в результате траты колоссальных ресурсов была создана выдающаяся по своему техническому уровню система, которой оказалось совершенно нечего делать в космосе.
И это даже без учета развала СССР.
Первая ступень Saturn V с пятью двигателями F-1 тягой 790 т в вакууме. Фон Браун предлагал варианты с шестью и даже восемью F-1 на первой ступени. Предполагалось, что американские астронавты будут садиться на Луну на взлетно-посадочной ступени высотой более 30 м. Но один из сотрудников NASA, Джон Хуболт, вовремя вспомнил про схему полета с отделяемым на окололунной орбите посадочным модулем, которую Юрий Кондратюк предложил еще в 1916 г. Поэтому хватило пяти F-1. Фон Браун был огорчен, но с расчетами согласился.
Советские конструкторы все-таки придумали, как сделать, чтобы наша многоразовая транспортная космическая система не стала точной копией американской. Шаттл был, по сути, космическим самолетом с огромным подвесным баком и двумя твердотопливными «ускорителями». А у нас ракету-носитель «Энергия» можно было использовать отдельно от орбитального корабля «Буран».
Грузоподъемность «Энергии» составляла 105 т. Проблема лишь в том, что полезных грузов такой массы, кроме «Бурана», в СССР не было. Были бесполезные, вроде спешно сляпанного макета экспериментальной боевой станции «Скиф-Д», который при выводе сам себя сжег в атмосфере. А не было таких грузов в СССР даже не потому, что в них не нуждались военные или народное хозяйство, а потому что их создание обошлось бы баснословно дорого, как минимум в два раза дороже, чем сам носитель, разработка которого и так потребовала напряжения всех интеллектуальных сил страны. (Для сравнения: программа создания Международной космической станции массой чуть больше 400 т оценивается в 100 млрд долларов, то есть по 25 млрд на каждые 100 т). Существовали амбициозные планы по выводу на геостационар гигантских спутников связи массой 20 т. Но радиотехническая промышленность СССР не производила такого количества необходимой аппаратуры даже по весу. Не говоря о качестве. А если ресурсы на создание такой нагрузки и были, то их сожрал «Буран».
Space Shuttle и «Энергия»–«Буран». С инженерно-технической точки зрения копия значительно превзошла оригинал, но это не могло исправить главную ошибку – изначальную бессмысленность всей этой затеи.
Положим, если бы СССР не распался, для «Энергии» и «Бурана» придумали бы использование, как придумали сборку МКС для шаттла в США. Но даже в этом случае мы видим все тот же маразм: сначала создать чудовищно дорогую «игрушку», а потом придумывать, для чего ее можно использовать. Говорить, что СССР пришел к краху из-за таких маразматических решений, было бы преувеличением, но после распада Советского Союза такой маразм нам точно оказался не по карману. А главное, создание грузов такой массы оказалось не по карману вообще никому в мире, включая американцев. Именно поэтому «Энергия» не нашла даже единичного коммерческого использования, в то время как тот же «Протон» 25 лет был нарасхват на международном рынке пусковых услуг и кормил нашу космическую отрасль, пока ее руководители не угробили его репутацию в серии нелепых аварий.
Пример третий – американская сверхтяжелая ракета-носитель Space Launch System (SLS), которая должна, согласно нынешним планам, совершить первый полет в 2020 году. Saturn V, получивший в последних модификациях возможность выносить в космос 140 т, был создан с нуля за 5 лет в далекие 1960-е годы. SLS грузоподъемностью 95 т в базовой версии представляет собой набор элементов системы Space Shuttle. В нем нет ничего нового. Эта разработка началась в 2011 году и до сих пор не закончена. А до SLS американцы с 2005 года разрабатывали Ares V, наработки которого легли в основу SLS. Ares создавался для пилотируемых полетов на Марс, в то время как средств для осуществления такого полета даже у США не нашлось. То есть на носитель, создававшийся под лозунгом полета на Марс с настоящей целью сохранения технологий шаттла и рабочих мест его производителей, деньги нашлись, а вот на полезную нагрузку для него их не было. Стоит ли удивляться, что программу отменили.
После этого Конгресс потребовал создать SLS. Зачем? А просто так. Чтобы гордиться. В решении Конгресса так и сказано: создать носитель грузоподъемностью не меньшей, чем была у Saturn V. И сейчас для этой ракеты срочно придумывают цель. Сначала это был некий полет к булыжнику, который для этого нужно было доставить на орбиту Луны с одного из астероидов. Эта программа называлась Asteroid Redirect Mission – миссия по перенаправлению астероида. Только представьте себе этот маразм: специально созданный автоматический аппарат с захватами должен был подобрать с поверхности какого-нибудь астероида валун диаметром 6 м и массой 20 т, отбуксировать его в окрестности Луны, и все это лишь для того, чтобы астронавты смогли слетать к нему на SLS. В конце концов даже американцы поняли, насколько глупо будет выглядеть втыкание флага в шестиметровый булыжник, и программу свернули.
Пришлось вмешаться Трампу, но пока у него фантазии хватило лишь на приказ высадить на Луну американскую женщину к 2025 году. Есть полная уверенность, что и этого не произойдет. Просто потому что у NASA не хватает при нынешнем финансировании денег даже на своевременное завершение работ по SLS, на которую уже потрачено около 20 млрд при готовых технологиях. А на создание лунного комплекса нужно денег в два раза больше, чем даже если бы SLS пришлось разрабатывать с нуля. То есть никаких американок на Луне к 2025 году не будет гарантированно. Так же можно гарантировать, что никакой сверхтяжелой ракеты к 2028 году не появится и в России. И дело не только в финансах.
Сверхтяжелые РН, в ряды которых затесалась и просто тяжелая Falcon Heavy. Обратите внимание на 3-ю ракету слева. Это китайский «Великий поход 9», первый полет которого ожидается в 2030-х годах. Китайцы никуда не торопятся, потому что понимают: создавать ракету без четкого понимания, для какой именно совершенно конкретной полезной нагрузки она предназначена и когда именно эта нагрузка будет готова к полету, – бессмысленное занятие.