Главный вопрос большой космонавтики: можно ли втащить на орбиту груза побольше, ценой подешевле?
— Конечно можно! — ещё шестьдесят лет назад ответили американские конструкторы и предложили такие решения, что у всех причастных глаза на лоб полезли.
Если конструкция сложная, её нужно делать проще. Если материалы дороги, нужно брать дешевле. Если одноразовая ракета не по карману, нужна многоразовая. На выходе получалось нечто монстрообразное. Давайте посмотрим.
Космос — дело каждого
Буквально каждого. Армия США, ВВС, флот, НАСА, ЦРУ… своей космической программы на заре космонавтики по американскую сторону границы не было разве что у мормонов. И то не факт. Далеко не все инженеры этих программ занимались «выжиманием» из каждой ракеты предельных лётных параметров. Многие конструкторы работали не с новейшими лёгкими сплавами, а с простой честной сталью, балками и шпангоутами. Немыслимые для привычных нам ракет 450-900 тонн полезной нагрузки с таким подходом могли оказаться вполне реальными.
В основе всего этого дела лежала концепция, получившая название «большой примитивный (вариант: глупый) носитель» — Big Dumb Booster. Суть её заключается в том, что с увеличением размеров носителя его сухая масса растёт медленнее, чем стартовая, так как объём конструкции пропорционален кубу размеров, а площадь — только квадрату. Грубо говоря, увеличив линейные размеры вдвое, можно было нарастить объём в восемь раз. Это позволяло не морочиться с облегчением конструкции, используя простые и дешёвые материалы и технологии.
Отдельные проекты грозились понизить цену запуска до аналога 50 современных долларов за килограмм: на два, а то и три порядка ниже тех цен, что мы имеем сейчас.
Вывод килограмма «Союзом» сейчас обходится инозаказчику в диапазоне 4200-11500 долларов. Доставка груза на корабле «Прогресс» — в 1600. Цена вывода спутника тяжёлым «Протоном» достигает почти 3000 долларов за килограмм, если аппарат доставляют на низкую орбиту, и превышает 11000, если речь идёт о геопереходной орбите.
Правда, сначала требовалось раскошелиться. Совсем немного, считанные миллиарды. Но миллиарды тогда были несколько другими. За три тогдашних миллиарда можно было построить семь атомных авианосцев.
Для справки: первый в мире атомный авианосец «Энтерпрайз» на рубеже 1950-1960-х стоил 451 миллион (примерно 3,3 миллиарда в текущих ценах), и от его серийного строительства отказались, посчитав, что это слишком дорого. А лунная программа в ценах 1970-х стоила чуть более 20 миллиардов (более 100 в ценах 2018 года). Современный атомный авианосец «Джордж Буш», вошедший в строй в 2009 году, обошёлся бюджету в 6,2 миллиарда долларов. А головной авианосец нового типа «Джеральд Форд» стоит больше 13 миллиардов.
Ничего не поделаешь — и новое оборудование дорогое, и инфляция влияет. С января 1961 года по январь 2018-го инфляция в США составила 731 процент, то есть цены в среднем выросли в 7,3 раза.
Впрочем, хватит бухгалтерии, пора о ракетах. Перед нами три наиболее заметных «сверхтяжёлых» проекта, которые вполне могли быть воплощены в металле.
Sea Dragon
Перед нами абсолютный рекорд по линейным размерам традиционных сверхтяжёлых ракетных проектов эпохи. В компании «Аэроджет» в далёком 1962 году запускать в космос хотели настоящий металлический небоскрёб. 150-метровый «Си Дрэгон» должен был стартовать с воды без всякой площадки. Он принимал бы вертикальное положение на воде с помощью балластного танка — а потом, оставив его в море — в облаках пара и пламени возносился бы прямо в космос из пены морской.
Главным достоинством ракеты была нетребовательность к техпроцессу. Строить её должны были бы на верфи — как корабль размером с лёгкий крейсер и скромным по тем временам водоизмещением в десять с чем-то там тысяч тонн. Сварка, 8-мм стальные листы, силовой набор… К месту пуска готовую ракету должны были буксировать по воде, как баржу. Это вам не хрупкая конструкция из тончайшего алюминия, которую при желании можно проткнуть отвёрткой и помять пальцем.
«Я, вождь Газгкулл Мак Урук Трака, и я гаварю словами багов. Я прарок Waaagh! И целыи миры гарят под моими кованными сапагами». Другой ассоциации у меня для вас нет, простите.
Да, изначальная разработка влетела бы в копеечку — порядка трёх миллиардов долларов. Тех, куда более весомых, чем сейчас. Зато цена пуска снижалась бы. Отдельная посадка многоразовых ступеней гарантировала, что каждая ракета прослужит как многие самолёты тех времён: лет по десять.
Ступени при этом, чтобы двигатели не портились, должны были садиться вверх ногами!
Да и летала бы такая ракета в планах тех лет, предусматривавших создание настоящих космических армад, не сильно реже самолёта.
Nexus
Примерно в те же годы рождён и второй рекордсмен, на этот раз по массе. «Нексус» компании «Дженерал Дайнемикс» чуть ниже, чем «Си Дрэгон», но вдвое шире. Ну и тяжелее: двадцать одна тысяча тонн на стартовой площадке и девятьсот тонн полезной нагрузки.
При таких, на первый взгляд, невменяемых размерах этот пепелац-переросток ещё и одноступенчатый. Но, как и «Дракон», обратно бы он садился в море вверх ногами.
Причина всё та же: чтобы не испортить двигатель заходом в плотные слои атмосферы и встречей горячего металла с морской водой. Море перед этим ещё и баламутилось тормозными ракетами за секунды перед самой посадкой; в такую солёную газировку настолько большая и тяжёлая конструкция опускалась бы и мягче, и с куда меньшими нагрузками.
Rombus
Прогресс не стоит на месте. Новые проекты на заре развития технологии всегда появляются очень быстро. Уже в 1964 году конструктор «Дугласа» Филипп Боно предлагает ROMBUS — Reusable Orbital Module-Booster & Utility Shuttle, то бишь многоразовый одноступенчатый паром земля-орбита-земля на 450 тонн полезной нагрузки. Он уже гораздо компактнее описанных выше монстриков — всего-то 29 метров высоты, 24 метра диаметра и скромные шесть с хвостиком тысяч тонн стартового веса. Топливные баки на корпусе полностью многоразовые, с отдельной посадкой на парашютах.
Если нужно, линейные габариты «Ромбуса» можно было и нарастить. Скажем, для полёта к Луне своим ходом и обустройства там постоянной базы на основе пустых топливных баков.
Есть даже несколько военных проектов на той же основе: небезызвестная «Итака». В довесок к ней — баллистический межконтинентальный транспорт стотонного класса, «Пегас». За тридцать минут — на другой континент через полмира!
Увы, полноценной битвы за Луну так и не случилось. Ничто из предполагаемой замены «Сатурну V», который в итоге потащил к Луне «Аполлоны», так и не покинуло кульманы. Но это вовсе не значило, что процесс остановился.
Вот ещё!
Новый виток спирали
Да, нынешние тяжёлые ракетные проекты гораздо скромнее. Бортовая электроника, успехи систем управления и контроля сделали за полвека то, чего все и ждали. Позволили точно и мягко сажать достаточно хрупкую конструкцию обратно на Землю своим ходом.
Да, они продолжают биться на посадках. Но для любого из вышеназванных проектов конструкторы закладывали надёжность в жуткие по современным понятиям о безопасности 75%. То есть считали абсолютно нормальным, что каждая четвёртая ракета будет — как минимум — биться сама, а то и пилотов за собой утаскивать.
Сейчас мы наконец-то можем обойтись без таких расчётов. Да, в космос пока не требуется доставлять большую полезную нагрузку, но частота полётов вновь растёт. А тяжёлые проекты снова подтянутся, главное — найти, зачем нужно вытаскивать на орбиту такую прорву груза.
