Суборбитальная эпопея Рутана: шаг первый

Первая коммерческая суборбитальная система Берта Рутана в составе самолета носителя WK1 и суборбитального корабля SS1 совершила первый пилотируемый полет за границу атмосферы 21 июня 2004 г. Стоимость создания системы оценивается экспертами в 25 млн долл., финансирование полностью осуществлял Пол Аллен.

Суборбитальный аппарат «СпейсШип Уан» (SS1) получил регистрационный номер Американской авиационной администрации (FAA) N328KF, где N – международный код США, а 328KF означает 328 килофутов или 100 км – расчетную высоту подъема аппарата. Впервые SS1 поднялся в воздух на внешней подвеске «Белого Рыцаря» (WK1) 20 мая 2003 г. – еще не имея на борту пилота и не сходя с подвески самолета-носителя. Далее последовала серия испытаний с отцепом аппарата от носителя, но без запуска двигателя. Наконец, 17 декабря 2003 г., в честь 100-летия первого полета самолета братьев Райт, SS1 выполнил первый пилотируемый полет с включением собственного ракетного двигателя, развив скорость М=1,2 и достигнув высоты 20,7 км (пилот – Брайен Бинни).

1 апреля 2004 г. компания «Скейлд Композите» получила от министерства транспорта США годичную лицензию на выполнение суборбитальных полетов, а аэропорт Мохаве 17 июня того же года на время получил статус первого коммерческого космопорта (Mojave Spaceport).

15-й испытательный полет SS1, состоявшийся 21 июня 2004 г., стал первым в истории пилотируемым полетом частного летательного аппарата за границу атмосферы: пилот Майк Мелвилл достиг на нем высоты 100,1 км. Максимальная скорость, полученная в этом 24-минутном полете, составила М=2,9.

29 сентября и 4 октября 2004 г. состоялось еще два суборбитальных полета SS1, благодаря которым его создатели и стали обладателями знаменитого Х-приза. В первом из них пилот Майк Мелвилл поднялся на высоту 102,9 км (скорость М=2,92, продолжительность полета 24 мин 11 с), во втором Брайен Бинни достиг 112 км (М=3,09; 23 мин 56 с). Эти триумфальные полеты детища Рутана стали 16-м и 17-м испытаниями «СпейсШип Уан» и завершили его летную «биографию». После этого «Скейлд Композите», заручившись финансовой поддержкой Ричарда Брэнсона, приступила к созданию коммерческой суборбитальной системы так называемого «второго этапа», включающей носитель WK2 и космолет SS2.

Основные данные аппарата «СпейсШип Уан» (N328KF): длина и размах крыла – по 4,9 м, площадь крыла – 15 м2 , масса пустого – 1200 кг, стартовая масса – 3600 кг. Экипаж – один пилот, предусмотрены места

для двух пассажиров. Двигательная установка состояла из одного гибридного ракетного двигателя SpaceDev Hybrid с тягой 7500 кгс и временем работы 87 с, использующего в качестве компонентов топлива окисел азота (N2O) и гидроксильный полибутадиен (HTPB). В ходе испытаний на SS2 была достигнута скорость полета, соответствующая числу М=3,09, максимальная высота полета 112 км и максимальная скороподъемность 416,6 м/с.

Самолет-носитель «УайтНайт» (в переводе с английского – «Белый Рыцарь», по системе обозначений компании «Скейлд Композитс» – Модель 318, регистрационный номер FAA – N318SL) строился изначально специально для проведения испытаний суборбитального аппарата SS1, но затем был предложен Рутаном американскому агентству перспективных разработок DARPA как летающая лаборатория более широкого профиля и, в частности, для проведения испытаний экспериментального космического аппарата компании «Боинг» Х-37.

Первый полет Модели 318 состоялся 1 августа 2002 г. С апреля 2003 по октябрь 2004 гг. она использовалась в качестве носителя аппарата SS1, с июня 2005 по апрель 2006 гг. – для проведения испытаний (сбросов) экспериментального аппарата Х-37, а в конце 2006 г. – по программе испытаний ламинарного обтекания адаптивного крыла (Adaptive Compliant Wing), разработанного компанией «ФлексСис» (FlexSys) по заказу исследовательской лаборатории ВВС США.

Силовая установка аппарата состояла из двух форсажных турбореактивных двигателей J85-GE-5 тягой около 1750 кгс компании «Дженерал Электрик» (аналогичные используются на истребителях F-5, учебно-тренировочных самолетах T-38 и т.д.). Экипаж – два человека, имеются также места для двух пассажиров (наблюдателей). Размах крыла аппарата – около 25 м, масса полезной нагрузки – 3600 кг, запас топлива – 2900 кг. На испытаниях была достигнута максимальная высота полета более 16 км.

Суборбитальный тур включает в себя два дня интенсивной подготовки и двухчасовой полет в космос. Сама космическая система состоит из самолета-носителя WK2 и космолета SS2. WK2 оборудован четырьмя турбореактивными двигателями «Пратт-Уитни» PW308A и выполнен по двухфюзеляжной схеме (в салоны внутри каждого из них космические туристы смогут пригласить своих гостей-наблюдателей). SS2 напоминает SS1, но почти в три раза превосходит его по размерам; на корабле увеличено количество иллюминаторов, да и сами они примерно в три раза больше стандартных авиационных (их диаметр составит 33 и 43 см). Над дизайном салона SS2, кстати, работал известный французский дизайнер Филипп Старк, который уже забронировал тур на суборбитальный полет. Излишне говорить, что верный своим принципам Берт Рутан в качестве основных конструкционных материалов для нового корабля и его носителя выбрал композиты. Именно этим представители компании VG и объясняют возможность длительной и безопасной эксплуатации кораблей. WK2 можно считать самым большим в мире самолетом, сделанным целиком из углерод-углеродных композиционных материалов: он имеет длину 23,7 м и размах крыла 42 м. Длина SS2 составляет примерно 18 м, размах крыла – около 8 м, а высота – 4,5 м. Длина внутреннего отсека, в котором размещаются космические туристы, достигает почти 4 м, а диаметр – примерно 2,3 м.

Полет проходит по той же схеме, которую использовал SS1 во время борьбы за X-Prize. Тандем WK2 с SS2 стартует с космодрома на высоту примерно 15-18 км. Здесь SS2 отделяется от WK2, теряет 1-2 км, после чего включается его собственная ракетная двигательная установка (разработана компанией Рутана), и космолет, развивая скорость в 3,5 Маха, поднимается на высоту 100-110 км (по европейскому стандарту это – граница атмосферы и космоса). Отметим, что во время подъема суборбитальные туристы испытают перегрузки в 4g (аналогичные перегрузки при возвращении с орбиты испытывают космонавты на российском корабле «Союз ТМА»). Выработав топливо, двигатель выключается, после чего крыло космолета разворачивается так, что SS2 начинает напоминать волан для бадминтона. За пределами атмосферы пассажиры примерно на 4,5 минуты оказываются в невесомости. В это время они могут отстегнуть ремни безопасности и по своему усмотрению насладиться отсутствием гравитации. Затем сила притяжения Земли возвращает корабль в атмосферу, и благодаря своей конфигурации SS2 в свободном падении сравнительно плавно снижается без серьезного перегрева конструкции. Уже в атмосфере крыло SS2 переходит в обычное положение, и космолет становится, по сути, обычным самолетом, готовым выполнить заурядную посадку на взлетно-посадочную полосу.

При возвращении, правда, перегрузки на борту SS2 усиливаются до 6g, но, как отмечают в VG, поскольку они приходятся на спину пассажира, то и переносятся значительно легче. По данным компании, тренинг в испытательном центре NASTAR в Пенсильвании (США) уже показал, что в 93% случаев будущие туристы самых разных возрастных категорий без особых проблем выдерживают такую перегрузку. Одним из немногих, кто не прошел отбор, оказался 89-летний отец Ричарда Брэнсона Эдвард Брэнсон, признался на пресс-конференции в США сам британский миллиардер. Однако один 80-летний клиент VG испытание центрифугой выдержал достойно и получил предварительное «добро» на полет в космос.

По данным компании «Вирджин Галактик», за последние три года на ее сайте оставили заявки более 85 тыс. человек из 125 стран мира. На ближайшие рейсы забронировали места 250 желающих, в т.ч. 11 граждан России (хотя россиян в списке клиентов VG пока сравнительно немного, компания считает нашу страну перспективным рынком для суборбитального туризма). Первая сотня туристов оплатила тур полностью, пояснил коммерческий директор VG Стивен Аттенборо. Этих клиентов в компании называют «группой основателей». Места в очереди со 101-го по 500-е определялись в зависимости от внесенного депозита – 175, 150, 125 или 100 тыс. долл. (остальную сумму туристы должны внести не позднее чем за три месяца до полета). Места с 500-го и дальше сейчас бронируются за 20 тыс. долл.

Известно, что в первой сотне на суборбиту отправится совладелец российской компании «Евросеть» 33-летний Тимур Артемьев с женой. Они зарегистрированы под №31 и 32. До сих пор Артемьев надеялся, что он с супругой станет первой семейной парой, побывавшей в космосе. Это небольшое заблуждение журналистам пришлось развенчать: в 1984 г. на орбите уже находились супруги – астронавты NASA Джудит Резник и Роберт Муллейн. В то же время еще один будущий суборбитальный турист из России вполне может оказаться первым человеком, оказавшимся в космосе вместе со своими родителями и друзьями. Президент московского рекламного агентства «Орандж» (Orange) 34-летний Игорь Куценко, по его собственному признанию, решился на полет, увидев фотографию Ричарда Брэнсона и Берта Рутана на фоне «СпейсШип Уан» в одном из российских глянцевых журналов полтора года назад. Он зашел на сайт VG, заполнил заявку и через два дня уже оформлял тур. Причем с собой он потянул друга и партнера по бизнесу 38-летнего Сергея Тяглова, а также своих родителей (им 55 и 57 лет). «Когда я позвонил матери и сказал, что мы летим в космос, она спросила только одно: «Когда?» – рассказал Куценко. – Еще два места мы зарезервировали на случай, если кто-либо из наших друзей решит лететь с нами». «Экипаж» Куценко планирует полететь во второй сотне.

Первый суборбитальный SS2 на сборке в цехе компании «Скейлд"Композитс»

Берт Рутан в кабине строящегося SS2

Летчик-испытатель Брайан Бинни внутри тренажера пилота SS2

Имена остальных россиян, забронировавших тур на суборбиту, пока не раскрываются. В прессе, правда, появилась информация, что это могут быть президент корпорации «Миракс Групп» (Mirax Group) Сергей Полонский, депутат Госдумы Владимир Груздев и основатель компании «Гугл» (Google), выходец из России Сергей Брин. Наиболее правдоподобно в этом списке выглядит кандидатура Полонского. Он несколько лет готовился к орбитальному полету на МКС, но так и не полетел (по официальной версии, Полонского забраковали из-за высокого роста и большого веса, по неофициальным же данным, он не смог договориться с Роскосмосом о цене). При этом коммерсант неоднократно проявлял интерес к проекту Ричарда Брэнсона. Впрочем, Тимур Артемьев, знакомый с Полонским, не подтвердил намерение бизнесмена лететь на суборбиту. «Может быть, для него суборбитальный полет – слишком мелко», – пояснил он.

Что касается Владимира Груздева, то он как раз собирается отправится на орбиту в качестве космонавта-исследователя на российском корабле «Союз». Его полет, по предварительным данным, запланирован на осень 2009 г. Сергей Брин же вообще мало подходит под «россиянина, забронировавшего тур на суборбиту». Он – гражданин США и, как стало известно в середине июня, также хотел бы посетить МКС. Компания «Спейс Эдвенчерз» (Space Adventures) официально объявила, что Брин первым вошел в состав учредителей недавно созданной группы «Фаундин Эксплорер» (Founding Explorer), вложив 5 млн долл. в будущий орбитальный полет. Как известно, с 2010 г. Россия не сможет предоставлять места для космонавтов-туристов на «Союзах», т.к. к этому времени постоянный экипаж МКС должен вырасти с трех человек до шести, и «Союзы» понадобятся для доставки на орбиту профессионалов. Но «Спейс Эдвенчерз» создала специальную группу туристов-инвесторов, которые, вложив сейчас в качестве депозита 5 млн долл., смогут отправиться на орбиту на «туристическом» «Союзе». Первый такой полет запланирован на вторую половину 2011 г.

Клиентами «Вирджин Галактик» за последние несколько лет назывались и самые разные деятели культуры, науки и бизнеса со всего мира. Места на частных кораблях уже забронировали кинорежиссер Брайан Сингер («Люди Икс», «Доктор Хаус», «Возвращение супермена»), актрисы Сигурни Уивер, Анжелина Джоли и Виктория Принсипал, а также известный британский ученый Джеймс Лавлок (автор биосферной «теории Гайя»). Часть будущих туристов уже прошла специальную подготовку в центре NASTAR. Но, как уточняют в VG, жестких ограничений по здоровью суборбитальный полет не предусматривает (на суборбиту может отправиться практически любой человек в возрасте от 17 до 80 лет), так что предполетная подготовка – лишь двухдневный тренинг для будущих туристов. В будущем человек, купивший суборбитальный тур, будет проходить такую подготовку непосредственно перед полетом – в течение двух дней пребывания на космодроме.

На сегодня «Вирджин Галактик» заказала постройку двух самолетов-носителей WK2 и пяти суборбитальных космолетов SS2, называемых также VSS (Virgin SpaceShip). Первый из них уже получил имя собственное «Энтерпрайз» (Enterprise), а второй, постройка которого запланирована на 2009 г., – «Вояджер» (Voyager). Именем третьего SS2, который предполагается изготовить в 2009-2010 гг., может стать «Колумбия». В честь «шаттлов» «Челленджер», «Дискавери» и «Атлантис», возможно, будут названы в будущем и следующие корабли Рутана и Брэнсона. Четвертый из них планируется построить в 2010-м, а пятый – в 2011 г.

В последние несколько лет, на фоне всплеска интереса к коммерческим суборбитальным полетам, в разработке находилось как минимум 25 различных проектов, способных решать подобные задачи, несколько из которых, по мнению экспертов, имели более или менее реальные шансы на претворение в жизнь.

До недавнего времени у нынешних несомненных лидеров – обладателя Х-приза Берта Рутана и возглавившей и финансирующей нынешнюю программу «СпейсШип Ту» компаниии «Вирджин Галактик» было три-четыре относительно «весомых» конкурента.

Частная компания «Рокетплэйн Кистлер» предлагала переоборудованный бизнес-джет «Лирджет-25» взлетной массой 8,7 т, оснащенный кроме штатных турбореактивных двигателей еще и кислородно-спиртовым двигателем RS-88, развивающим тягу 25 тс. В 2010 г. он должен был осуществить свой первый полет из космопорта в Оклахоме. Но в прошлом году компания «Рокетплэйн Кистлер» фактически была объявлена банкротом.

Следом шел проект Джефа Безоса, владельца известного интернет-сайта amazon.com: его аппарат «Нью Шепард», оснащенный девятью криогенными ЖРД, должен был взлететь с ранчо Ван Хорн в Техасе в 2010 г.

Джеймс Бенсон, отделившийся от основанной им фирмы «СпейсДев» и владеющий сейчас компанией «Бенсон Спейс», предлагал ракетоплан «Дрим Чейзер», оснащенный гибридным ракетным двигателем и вмещающий пилота и двух пассажиров.

Компания «ПлэнетСпейс», созданная три года назад предпринимателем Чириндживом Катурия и канадским ракетчиком Джеффом Ширином, изначально планировала отправлять туристов в суборбитальные полеты не как-нибудь, а на ракете V-2! Первый пуск планировался уже на 2007 г., но затем предприятие изменило направление проекта, осуществив в прошлом году «дрейф» в сторону системы, напоминающей российский «Союз» в комбинации с космическим планером. Руководство «ПлэнетСпейс» считало, что суборбитальные полеты корабля «Сильвер Дарт» («Серебряная стрела») могут начаться уже в середине 2009 г. из международного аэропорта «Рикенбейкер» в Колумбусе (шт. Огайо). Впрочем, эти сроки вызывают обоснованное сомнение.

А в 2007 г., накануне открытия аэрокосмического салона Ле-Бурже, у Рутана и Брэнсона, появился новый «конкурент»: свой проект ракетоплана представила европейская корпорация «EADS Астриум». Аппарат взлетной массой 18 т оснащен двумя ТРДД, позволяющими достичь высоты 12 км, и кислородно-метановым ЖРД тягой 30 тс. Он способен доставить пилота и 8-9 пассажиров на высоту 110 км, а затем вернуть их на аэродром. Но EADS еще только предстоит найти инвесторов на сумму в 1 млрд евро, необходимую на разработку аппарата и постройку двух его летных экземпляров. По оценкам компании, при начале работы в 2008 г., первый полет может состояться в 2012 г. Через пять лет, в 2017 г., «EADS Астриум» надеется получить до 30% рынка, который оценивается компанией в 20 тыс. человек в период до 2020 г. Стоимость места в суборбитальном европейском ракетоплане составит порядка 100-200 тыс. евро.

Второй европейский проект – суборбитальный ракетоплан VSH – был представлен еще в октябре 2006 г. Аппарат стартовой массой 11,6 т, оснащенный российским РД-0110 (используется на третьей ступени РН «Союз»), по замыслу разработчиков сможет вмещать шесть пассажиров.

В космической гонке участвуют и некоторые другие западные компании. Например, «Армадилло Аэроспейс» из Техаса, созданная миллионером Джоном Кармаком, ведет разработку суборбитальной системы из ракетных модулей, легко соединяемых друг с другом. В 2008 г. система может быть использована для полета в стратосферу «скайдайвера» – парашютиста в скафандре «Орбитал Аутфиттер» – для побития рекорда высоты парашютного прыжка, установленного почти полвека назад.

Но, несомненно, все эти предложения несколько меркнут на фоне активно развивающихся работ по «СпейсШипу Ту». И если даже несмотря на огромный опыт Рутана, помноженный на деньги Брэнсона, разработчики SS2 пока не называют даты начала своих коммерческих суборбитальных полетов, то что уж говорить про перечисленные выше проекты…

Игорь Афанасьев, Дмитрий Воронцов

А у нас в стране в последние годы также ведутся работы над несколькими проектами суборбитальных туристических аппаратов.

В МГТУ имени Н.Э. Баумана проектируется крылатый ЛА с шутливым названием «Одуванчик». В нем всего четыре пассажирских места. По замыслу разработчиков, корабль способен совершать как суборбитальные, так и орбитальные полеты. В зависимости от цели полета аппарат может снабжаться нужным разгонным блоком – в первом случае одноступенчатым, во втором – двухступенчатым. Кораблю не понадобится космодром – он сможет взлетать с мобильной платформы, а приземляться как при помощи парашюта в заданном районе, так и «по-самолетному» – на полосу аэродрома. Сейчас ЛА находится в стадии предварительного проектного исследования. В 2009 г. МГТУ планирует изготовить аппарат, а к 2010 г. – начать его испытания. Предполагаемая цена «билета» – 100 тыс. долл.

В другом российском аэрокосмическом вузе – в МАИ – в течение ряда лет разрабатывался проект миниатюрного ракетоплана воздушного старта ARS (Aerospace Rally) для старта с борта модифицированного самолета МиГ-31 на высоте 15-25 км. По замыслу разработчиков, полет на высоту до 130 км будет осуществляется с помощью гибридного ракетного двигателя, а кроме пилота, космоплан сможет доставлять в космос двух пассажиров. Пока проект находится на самой ранней стадии.

Уже довольно давно разработку суборбитальных аппаратов ведет и один из грандов отечественного авиапрома – ЭМЗ им. В.М. Мясищева.

С середины 2000-х гг. по заказу СП «Спейс Эдвенчерз» проектируется ракетоплан «Космополис» C-XXI. Он рассчитан на суборбитальный полет двух туристов и должен доставляться на высоту 20 км самолетом-носителем М-55Х. После воздушного запуска ракетоплан должен совершать набор высоты с помощью твердотопливного ракетного двигателя (подробнее об этом проекте с носителем на базе М-55Х – см. «Взлёт» №4/2005, с. 33, №3/2006, с. 31). «Спейс Эдвенчерз» планировала использовать два «космопорта» – в Рас-эль-Хайме (ОАЭ) и Сингапуре. Стоимость постройки первого оценивается в 265 млн долл. Однако, в прошлом году стало известно, что финансирование проекта приостановлено, и его будущее выглядит неопределенным. Стоимость одного места на борту C-XXI оценивалась примерно в 100 тыс. долл.

Второе детище ЭМЗ им. В.М. Мясищева – авиационно-космическая система М-91. Она состоит из самолета-носителя 3М-91 (его предполагается создать на базе известного самолета ВМ-Т, модификации стратегического бомбардировщика 3М, использовавшегося для воздушной транспортировки на «Байконур» орбитальных кораблей «Буран» и элементов ракеты-носителя «Энергия») и космического возвращаемого модуля КМ-91, разрабатываемого в НПО «Молния». Количество пассажирских мест в последнем доведено до 14, экипаж составляет два человека. Схема полета – такая же, как у системы C-XXI. Отделение ракетоплана от самолета-носителя будет происходить на высоте 17-18 км. По внешнему виду ракетоплан представляет собой самолет с крылом малого удлинения, на концах которого установлены вертикальные кили, и передним горизонтальным оперением, размещенным на удлиненной носовой части фюзеляжа. По бортам и на верхней поверхности фюзеляжа в несколько рядов расположены круглые иллюминаторы, предоставляющие пассажирам отличный обзор. При условии наличия финансирования начало полетов планируется разработчиками на 2011-2012 гг., а цена «билета» оценивается «всего» в 100 тыс. долл. Проект М-91 в виде модели демонстрировался в апреле этого года на выставке «Высокие технологии XXI века» в Москве (см. фото).

Таким образом, теоретически отечественные суборбитальные аппараты могут в перспективе составить определенную конкуренцию западным проектам. Но, как обычно, все упирается в извечный русский вопрос: «Где взять деньги?».

Игорь Афанасьев, Дмитрий Воронцов