«Пастораль» «Роскосмоса»: что осталось от российской лунной программы и есть ли у нее перспективы

Начало XXI века ознаменовалось возрождением интереса к пилотируемым полетам за пределы низкой околоземной орбиты (НОО). Соединенные Штаты решили переформатировать наработки программы «Спейс Шаттл» (Space Shuttle) в нечто большее. Америка намеревалась отправиться на Марс, попутно повторив высадки на Луну. Так родилась программа «Созвездие» (Constellation), бесславно погибшая под гнетом бюрократии с бюджетными сокращениями и переродившаяся в «Артемиду» (Artemis). Последняя со скрипом воплощается прямо сейчас.

Поднебесная меж тем догоняет. Китайские аппараты уже не раз вышли на орбиту вокруг Луны, совершили на спутник Земли мягкую посадку, доставили туда роверы и отправили на Землю образцы реголита. Следующими этапами будут непосредственная подготовка к пилотируемым миссиям и их осуществление (включая высадку). С некоторым отставанием в том же направлении движется Индия, запустившая пару зондов и работающая над следующими. Обе страны испытывали трудности, но в целом справляются с поставленными серьезными задачами вполне успешно и не собираются останавливаться.

Уникальная картина Космического центра Кеннеди: SpaceX Falcon 9 с кораблем Crew Dragon (на переднем плане) и SLS с кораблем Orion (на заднем плане) установлены на стартовые столы LC-39A и LC-39B соответственно (апрель 2022 года) / ©NASA, Joel Kowsky

Это три основных игрока так называемой новой, или второй, лунной гонки — по аналогии с противостоянием СССР и США в деле освоения космоса, которое происходило в 1960-70-х годах. В ней присутствуют также менее солидные на первый взгляд участники: Япония, Евросоюз и, что немаловажно, частные структуры. Хотя у них есть самостоятельные программы освоения Луны, как правило, они выступают в качестве партнеров ведущей троицы (в основном США).

Соединенные Штаты на этот раз собираются отдать на откуп частникам даже такие критические элементы, как скафандры для внекорабельной деятельности во время высадки. Эта ситуация не идентична программе «Аполлон», над которой работало неисчислимое количество фирм-подрядчиков, но ведущую роль в разработке занимали госструктуры. Особенность второй лунной гонки в частичной коммерциализации прогресса. Ряд задач программы «Артемида» будет выполняться в формате заказа услуги: например, NASA нужно доставить прибор на Луну — коммерческие компании сами решают, как это сделать, уместив затраты в заданный бюджет. Само Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США в разработке миссии будет участвовать только как консультант. Теоретически это позволит не тратить свои ресурсы на разработку и тестирование вообще всех деталей лунной программы. Как получится на деле — скоро увидим.

А что же Россия?

Проигрыш в эпохальном состязании двух идеологических противников оставил заметный след в исторической памяти россиян. Споры о том, действительно ли США обошли СССР, были ли американцы на самом деле на Луне и чья вина во всех неурядицах советской космонавтики, регулярно разгораются и по сей день. Уязвленная национальная гордость вылилась в пусть и не особо активные, но все же отчетливые попытки наверстать упущенное.

Последние два десятилетия те или иные российские чиновники заявляют о планах отправки миссий на Луну. По некоторым из них даже идут работы. Однако до сих пор ни одна реализована не была. В общих чертах по состоянию на 2022 год отечественная лунная программа выглядит примерно следующим образом.

Намечены три этапа, каждый из которых в той или иной степени прорабатывается.

• Первый («Вылазка») подразумевает отправку нескольких автоматических исследовательских аппаратов, как посадочных, так и орбитальных.
• В рамках второго («Форпост») должны пройти испытательные беспилотные и полноценные научные пилотируемые полеты с выводом орбитальной станции, а также высадкой на поверхность.
• Ну а третий — «База», — как следует из его названия, ознаменуется созданием лунной исследовательской обитаемой базы.
• Единственная миссия высокой степени готовности на сегодня — «Луна-25», которая, как рапортует глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин, активно и без замечаний готовится к старту.

АМС «Луна-25» готовится к старту в НПО имени Лавочкина, июнь 2022 года / ©«Роскосмос»

Отметим сразу, что, рассматривая ниже состояние и перспективы российской программы освоения Луны, прямого сравнения с зарубежными аналогами Naked Science делать не будет. Как минимум, из-за неравенства условий, в которых находятся участники новой космической гонки. Бюджет «Роскосмоса» не резиновый, с преемственностью технологий есть проблемы, а также сказываются экономическая и политическая изоляции. Кроме того, важно подчеркнуть, что полной информации о проектах отечественной космонавтики в свободном доступе нет (из-за общей закрытости отрасли), так что ряд подробностей пришлось просто опустить за неимением достоверных источников.

Что нужно для полета на Луну

Строго говоря, необходимы лишь хоть какая-то ракета (можно даже просто попутный запуск) и мало-мальски функциональный аппарат, разработка которого обойдется в невеликие деньги. Так и поступил израильский стартап SpaceIL — и им почти удалось. Но если подходить к делу с серьезными, «взрослыми» амбициями, то потребуется нечто большее. Без пилотируемых миссий не обойтись. Насчет орбитальных и поверхностных баз пока думать не будем, сфокусируемся на задаче оставить отпечаток ноги космонавта в реголите. Путем оценки параметров выполненных и проектируемых полетов к естественному спутнику Земли получаем следующее.

Для реализации лунной пилотируемой программы необходимы: мотивация (о ней отдельно и ниже), ракета-носитель (или несколько), беспилотные орбитальные и посадочные аппараты (для разведочных и подготовительных миссий), космический корабль (с разгонным блоком), а также посадочный модуль с возвратной капсулой и скафандрами для внекорабельной деятельности на поверхности другого небесного тела. При этом потребуется не менее четырех полетов: разведка поверхности и отработка выхода на селеноцентрическую орбиту, отработка мягкой посадки, испытания всей связки из перелетного и посадочного модулей, непосредственно высадка. На деле миссий будет даже больше, но выше перечислен непреложный минимум. Космонавтов на Луне должно быть не менее двух (чтобы один помог другому в случае неприятности), еще одного или пару крайне желательно оставить на лунной орбите.

Подготовительные беспилотные миссии можно запускать на уже существующих ракетах, а вот для высадки потребуется новая. Чтобы поднять с Луны 100 килограммов (один космонавт в легком скафандре) нужен аппарат массой (с топливом и системой жизнеобеспечения) в тонну-полторы. Чтобы доставить его на Луну, необходим посадочный модуль массой около 3 тонн. Умножим все на минимальное количество членов экипажа и даже предположим, что забор образцов во время высадки не предполагается — все равно выходит уже 8-9 тонн на двоих космонавтов. За образец перелетного корабля возьмем «Союз», который изначально задумывался именно под эту задачу. В необходимой для лунной миссии конфигурации он имел массу почти 10 тонн.

Переместить без малого 20 тысяч килограммов на селеноцентрическую орбиту будет «стоить» около 50 тонн — топливо и сам разгонный блок. Итого для запуска посадочной лунной миссии требуемая грузоподъемность носителя на НОО составляет не менее 70 тонн. И то исключительно в том случае, когда кроме двух высаживающихся космонавтов в экипаже никого нет.

«Луна. Первые минуты после посадки». Рисунок Алексея Архиповича Леонова, советского космонавта, первого человека вышедшего в открытый космос / ©Леонов А. А., «РИА Новости»

Что у нас уже есть

Проведем беглую инвентаризацию.

• Сверхтяжелая ракета-носитель — ее нет, разработка приостановлена, бюджет перенаправлен в пользу «метановых технологий», результата стоит ждать не ранее 2030-х.
• Автоматические зонды — один из шести запланированных вот-вот полетит, остальные — в стадии изготовления конструкционного макета, а то и вовсе на этапе проработки документации.
• Пилотируемый космический корабль проходит испытания, первый полет пока что намечен на 2024 год.
• Посадочный и взлетный модули — состояние разработки достоверно неизвестно (предположительно, нет даже эскизного проекта).
• Разгонный блок — идет подготовка конструкторской документации, изготовление намечено на «после 2025 года».
• Скафандры для деятельности на поверхности Луны — их нет, статус разработки неизвестен.

Еще в те времена, когда возможность создания сверхтяжелых носителей казалась малореальной, придумали альтернативную схему полета к естественному спутнику Земли — многопусковую. Она подразумевает вывод всех основных элементов миссии на нескольких ракетах. Но с ней возникает проблема повышенного риска отказов. Разбивка технологического процесса на отдельные этапы, которые имеют ограниченный срок функционирования и остро зависят друг от друга, лишь снижает общую надежность всего мероприятия. Одно дело, когда несколько запусков применяются лишь для дозаправки выведенного за один заход корабля на НОО. Если что-то пойдет не так, экипаж всегда может оперативно вернуться на Землю.

Российские предприятия ракетно-космической отрасли предлагают наиболее сложный вариант с несколькими стартами «Ангары» (иногда в паре с «Союзом») за неимением сверхтяжелой ракеты. Первый запуск доставляет взлетный модуль на Луну, еще пара выводит на НОО перелетный корабль и разгонный блок (или два, но тогда пусков должно быть больше) с посадочным модулем, а на четвертом летят сами космонавты. На околоземной орбите собирается «конструктор» для отправки к Луне, в него переходит экипаж, и только после этого миссия выполняется. Если стыковки пойдут не так, то взлетный модуль пропадает (у него ограниченный срок ожидания экспедиции), если за время ожидания он выйдет из строя, а космонавты уже прибудут, они обречены.

С имеющимися ракетами тоже не все гладко. Россия располагает «Союзом», «Протоном» и «Ангарой», но для лунных задач подходит только последняя, а ее испытания пока не завершены. Плюс потребуется сертификация для пилотируемых полетов. Грузоподъемности проверенного временем и давно допущенного к отправке людей в космос «Союза» (8,2-8,7 тонны с российских космодромов) попросту не хватит ни на один элемент миссии к Луне. А многострадальный «Протон» не может запускать пилотируемые корабли (опасное топливо и спорная надежность), морально устарел и, несмотря на успешные последние старты, все равно имеет репутацию далеко не самой безотказной ракеты в мире.

Что касается «Ангары», то даже по завершении испытаний вариант А5 сможет выводить ненамного большие нагрузки, чем «Протон» — 24,5 тонны. Через какое-то время в строй встанет более мощная версия А5В, рассчитываемая на 38 тонн полезного груза на НОО. Получается, без сверхтяжелой ракеты российская лунная программа для высадки космонавтов потребует трех-четырех пусков даже самых мощных имеющихся носителей (пока что в планах четыре старта). Решение нельзя назвать оптимальным, но иных пока не предвидится.

А как же подготовительный беспилотный этап? Тут можно порадоваться «Луне-25» — она, похоже, действительно случится. Но судьба дальнейших миссий пока совершенно неизвестна. Да и в целом «Луну-25» (изначально — «Луну-Глоб») можно смело назвать единственным этапом актуальной российской лунной программы.

Последняя отечественная миссия на Луну, беспилотная «Луна-24», стартовала почти 46 лет назад. Она осуществила забор грунта и доставила его обратно на Землю. Так впервые удалось доказать наличие воды в лунном реголите. А за последние четверть века российская космонавтика не смогла полностью самостоятельно произвести ни одного аппарата, предназначенного для работы дальше околоземной орбиты. Это позволяет предположить, что необходимые для их разработки технологии не развиваются на современном уровне. На фото: в левой части — макет АМС «Луна-24» / ©Музей космонавтики

Первую за почти полвека отечественную миссию к естественному спутнику Земли начали разрабатывать задолго до серьезных разговоров о полноценной лунной программе. Фактически весь российский проект пилотируемых полетов на Луну и строительства базы на ней вырос вокруг «Луны-25». История этого проекта насчитывает почти 25 лет, первые наработки появились в начале 2000-х, а текущий облик на чертежах аппарат принял в начале 2010-х. С 2008 года миссия сменила, как минимум, 13 ориентировочных дат запуска, две ракеты-носителя и один космодром. Иными словами, этот долгострой по своей затянутости может смело соревноваться с МЛМ «Наука».

Дальнейшие автоматические исследовательские станции по программе имеют все шансы провести в разработке сравнимое время. Теоретически высадку на Луну можно выполнить и без них, но это будет безрассудством. Перед успехом «Аполлонов» мягкую посадку на другое небесное тело США отрабатывали семь раз в рамках программы «Сервейер» (Surveyor). Можно возразить, что СССР успешно выполнил множество миссий на поверхность естественного спутника Земли. Но последний раз это произошло 46 лет назад. С тех пор сменилось несколько поколений инженеров, а имевшиеся технологии, даже если не забыты, безнадежно устарели. Да и проблемы возрождения космической техники на современном инженерном уровне наглядно показали те же Соединенные Штаты, попытавшись использовать легендарные двигатели Rocketdyne F-1 для боковых ускорителей ракеты Space Launch System (SLS). Получилось даже хорошо (прирост тяги 15% плюс упрощение конструкции), но дешевле и эффективнее все делать с нуля.

В сухом остатке на сегодняшний день имеем:

• регулярно изменяющийся облик всей лунной программы;
• крайне низкую стадию готовности всех миссий первого этапа, кроме одной;
• отсутствующие «в металле» ключевые элементы второго этапа;
• третий этап существует исключительно в форме осторожных набросков.

Зачем вообще лететь на Луну?

Один этот вопрос вызывает едва ли не больше споров, чем вся космическая гонка XX века. Ответить на него можно по-разному в зависимости от личных взглядов, широты кругозора и дальновидности. Если вкратце, то лететь нужно, чтобы не потерять статус космической державы и не отстать безнадежно от более продвинутых соседей по родной планете.

С научной точки зрения исследование естественного спутника Земли позволит ответить на важнейшие вопросы космологии. В том числе — как формировались наша планета и вся Солнечная система. А вслед за освоением Луны обязательно последуют экспедиции на Марс. Благодаря этому мы почти наверняка получим подтверждение тому, что жизнь встречается во вселенной повсеместно. А заодно узнаем много нового про ее зарождение и эволюцию. Все это двинет человечество на совершенно новый уровень познания окружающего мира, и хорошо бы оказаться в рядах пионеров следующей научной революции. Потому что те, кто первыми получают новые знания, имеют больше всего шансов ими с пользой распорядиться.

Технологически лунная гонка, как и вся космонавтика в целом, представляет собой идеальный фронтир прогресса. Требуемые для нее инженерные решения и разработки лежат на грани возможностей человеческой изобретательности. Постоянные попытки «обмануть физику» заставляют ракетно-космическую отрасль непрерывно выдавать новые революционные продукты — будь то материалы, виды техники или технологические процессы. Терять эти компетенции смерти подобно. Ни одна страна, желающая быть на волне прогресса, не может себе такого позволить. А однажды забросив космонавтику, дешево и быстро в нее вернуться не получится. Да и отставание наверстать не удастся уже никогда, причем с каждым упущенным годом оно будет нарастать по экспоненте.

Наконец, и самое главное, лунная гонка — вопрос престижа. Даже не факт какой-либо победы в ней, а само участие. Это заявка на статус равноправного игрока, даже если экономические условия не позволяют соревноваться на уровне лидеров. Это демонстрация политической воли, способности эффективно мобилизовать экономику, решать нетривиальные задачи. Иными словами — настоящая олимпиада, только для государств, а не отдельных личностей. Можно даже сказать, что участие (неважно, вместе с кем-либо или «против») в таких неофициальных соревнованиях — вопрос самоуважения нации.

Вышеописанные три аргумента обязательно найдут своих оппонентов. И это хорошо, без палитры свободных мнений наука и общество не могут нормально функционировать. Применительно к космонавтике главное помнить, что сегодня у человечества есть невероятно детализированные карты для самых разных применений, возможность в масштабах планеты отслеживать климатические изменения (то есть предсказывать погоду, планировать сельское хозяйство и вовремя реагировать на стихийные бедствия), а также широкополосная связь в любых уголках Земли. Перечень положительных эффектов на повседневную жизнь каждого человека от стартовавшей в середине XX века космической гонки можно продолжать очень долго. Хотя начиналось все с желания военных забросить бомбы подальше и любознательности ученых, которые убедили политиков ради престижа нации запускать на разработанных ими ракетах исследовательские приборы.

Мотивация, целеполагание, идеология

Рационализировать необходимость полетов к Луне через перспективы науки и технологий — дело благородное. Однако все решают политики, которых нужно как-то убедить в том, что практически буквально бросать миллиарды бюджетных денег в небо действительно имеет смысл. И это не так уж плохо. Человек — существо очень странное, если перед ним не ставить экзистенциальную цель, он вряд ли будет продолжительное время работать творчески, эффективно и продуктивно. А кто как не политики умеют такие цели ставить? Будет это угроза существованию вида или нации либо желание показать всему миру реалистичность невозможного — вопрос, лежащий в плоскости текущей государственной идеологии.

Именно поэтому, отстаивая бюджеты NASA перед Сенатом США в 2021 году, новый глава агентства Билл Нельсон размахивал фотографиями, которые сделал китайский марсоход. Мол, Поднебесная вообще-то наступает нам на пятки, очнитесь, какие сокращения финансирования?! Но это Соединенные Штаты, у них есть колоссальные средства и большая фора, так что мотивации «удержать позицию» будет достаточно. Другие игроки догнать и тем более обогнать Америку вряд ли смогут, а вот пройти похожий путь, но по-своему и заметно — сумеют. Что тоже будет неоспоримым достижением. Китай с Индией, судя по всему, именно так и объясняют свои лунные программы: хотим показать, что мы способны забраться на ту же вершину.

Табличка с гравировкой на лесенке посадочного модуля «Аполлон-11»: «Мы пришли с миром ради всего человечества» / ©NASA

Беда в том, что Россия почему-то не хочет довольствоваться таким вариантом, и это приводит к полному отсутствию мотивации. В нынешнем виде лунная программа едва достигла подготовительной стадии — «Роскосмос» пока разместил лишь два основных тендера на проработку технического задания к скафандру, луноходу, системам жизнеобеспечения для взлетных и посадочных модулей (один в 2019 году, второй в прошлом сентябре). Фактически это самый начальный этап разработки необходимого для миссий на Луну оборудования. И хотелось бы думать, что шифр научно-исследовательской работы — «Пастораль» — сотрудники «Роскосмоса» выбирали, не зная значения этого слова. Потому что в противном случае он выглядит неким глубоко философским признанием бесперспективности всей деятельности в этом направлении. Ведь лунная гонка никак не может быть простой и незатейливой, словно жизнь умилительных пастушков и пастушек.

Вместо заключения

Семьдесят лет назад мир, возможно, был устроен проще, но градус геополитической напряженности, откровенно говоря, находился на куда как более высокой отметке. Что не помешало человечеству сделать невероятное и ступить на другое небесное тело. Новая космическая гонка отличается: в ней больше участников и больше коммерческих задач. Но общая картина выглядит весьма похожей — ближайшие десятилетия покажут, какие страны будут «двигать прогресс». Они смогут осваивать Солнечную систему, а остальным придется довольствоваться ролью зрителей. И никакие прошлые достижения тут не спасут ситуацию, если обеспеченный ими задел не совершенствуется прямо сейчас.

Бесспорно, прикладное значение космонавтики в современном мире велико. Но умение разрабатывать спутники для сельского хозяйства, оборонно-промышленного комплекса или связи совсем скоро станет недостаточным для статуса космической державы. Более того, необходимые научно-исследовательские работы для создания орбитальных военных и народно-хозяйственных аппаратов уже не могут двигать прогресс, как раньше. Технологии достигли такого уровня, когда сделать спутник может кто угодно, а предложение на рынке пусковых услуг вот-вот превысит спрос.

Чтобы двигаться дальше, нужны новые цели. Даже если они выглядят повторением старых. Это нормально — Америку открывали несколько раз. Предсказать, что человечеству принесет новая космическая гонка, не смогут даже самые смело мыслящие фантасты. Практическое влияние на повседневную жизнь она окажет быстрее, чем первая, но все равно оно наступит не сразу. И как бы абсурдно на фоне происходящих в мире событий эта мысль ни выглядела, космонавтика — одна из важнейших сфер деятельности человечества, о которой не стоит забывать. Если, конечно, думать не только о завтрашнем дне, но и о будущем следующих поколений.