После долгой паузы в России возобновляется разработка воздушных стартов космических аппаратов. Перспективный проект "Вьюга" имеет шансы оказаться дешевле своих предшественников, поскольку в роли самолета-носителя космического аппарата выступает Ил-76. Основная задача проекта - проведение технологических и общебиологических исследований на коммерческой основе, а также получение новых материалов в условиях космического полета. Кроме того, система может применяться для запуска спутников массой до полтонны.
Проект авиационно-космической системы "Вьюга". Фото: Лин Индастриал
Идея космического старта давно привлекает внимание ученых и инженеров. Ее суть состоит в том, что объект, который необходимо вывести в космос, например, спутник, вместе с ракетой-носителем стартует не с земли, а уже с высоты 10-15 км со специального самолета. Такой способ, по идее, может иметь ряд преимуществ. Ракетный двигатель лучше работает в вакууме, поскольку энергетические потери от давления воздуха исчезают. Хоть двигатель будет запускаться и не в безвоздушном пространстве, тем не менее даже в разряженной атмосфере потери мощности будут намного меньше. Одна из ступеней двигателя ракеты-носителя может использовать воздушно-реактивный двигатель, где в роли окислителя выступает воздух, следовательно, масса и габариты его будут достаточными, чтобы такую конструкцию смог поднять грузовой самолет. Воздушный старт можно осуществить из наиболее выгодной географической точки - близко к земному экватору, что значительно снизит расход топлива. Наконец, для такого способа выхода в космос нет необходимости строить новые наземные космодромы или платформы для морского старта - достаточно уже существующих аэродромов.
Первые эксперименты с воздушным стартом начали проводить в США. Инженерами была предложена конструкция Х-15, представляющая собой подобие самолета с ракетным двигателем, который запускался со стратегического бомбардировщика В-52. Одним из пилотов Х-15 был Нил Армстронг - первый человек, ступивший на Луну. Правда, после удачных пусков ракет "Сатурн" работы по воздушному старту были заморожены.
В СССР также существовала своя программа под названием "Спираль", в рамках которой был предложен проект многоразового космического самолета. Этот аппарат должен был запускаться с гиперзвукового носителя и, используя первоначальное ускорение, выходить в космос уже на своих двигателях. Программа сначала вызвала интерес у военных - ведь, по сути, речь шла о перспективном орбитальном бомбардировщике, который мог достигать территории вероятного противника на огромной скорости и высоте, что практически полностью исключало риск перехвата. Однако и отечественная программа была вскоре свернута, хотя отдельные ее наработки впоследствии использовались при создании "Бурана".
Несмотря на заманчивость, идея воздушного старта содержит ряд подводных камней. Самый главный из них - ограниченная грузоподъемность современных самолетов. Для перевозки "Бурана" использовался Ан-225 "Мрия", способный поднимать до 250 т, однако этот уникальный аппарат был построен только в одном экземпляре. Конечно, грузы такой массы - редкое исключение. В основном с помощью космического старта предполагается выводить на орбиту легкие спутники, весящие в разы меньше. Однако тут есть технический нюанс. Дело в том, что для выведения объекта массой 400 или 500 кг на орбиту вполне хватит ракеты-носителя весом в 20-30 т, что составляет стандартную нагрузку большинства современных грузовых самолетов или бомбардировщиков. А вот если требуется доставить в космос объект весом в тонну или полторы, масса ракетоносителя возрастает непропорционально и составляет уже около сотни и более тонн. Это не единственное препятствие. К примеру, многие спутники специально сконструированы так, чтобы переносить только осевые нагрузки, которые возникают при старте ракеты с космодрома, т.е. их оборудование легко выдерживает большие перегрузки. А вот боковые нагрузки не переносят совершенно. Это значит, что еще до того, как самолет-носитель займет необходимую для пуска высоту, оборудование может быть повреждено - опасность таят незаметные воздушные ямы, переход между воздушными слоями разной плотности и температуры и прочие факторы, уберечься от воздействия которых при горизонтальном полете самолета практически нельзя. Самолет может тряхнуть, как грузовик на грунтовой дороге.
Наконец, есть проблемы с созданием гиперзвукового носителя, которого пока нет даже в виде полноразмерного макета.
Можно, конечно, обойтись уже существующими "воздушными извозчиками". Это и было предложено в проекте "Вьюга", который предусматривает для передачи нагрузок на самолет-носитель специальную внутреннюю ферму, габариты которой позволяют поместить ее в грузовом отсеке Ил-76. Система, которая выводится в космос, состоит из двух ступеней - разгонной (первой) и орбитальной (второй). После взлета самолета-носителя на высоте 10 км происходит отделение космического аппарата, и включаются двигатели первой ступени. После подъема на высоту 96 км включаются двигатели орбитального модуля, который несет полезную нагрузку. Первая и вторая ступени - возвращаемые. После использования они на парашютах опускаются на землю. В качестве носителя военных грузов или оружия такая система вряд ли может быть использована, поскольку полезная нагрузка явно недостаточна. Но как коммерческий космический аппарат "Вьюга" вполне сгодится.
Пока это лишь один из многих проектов воздушно-космических возвращаемых аппаратов. Работы по данной теме продолжаются как у нас, так и за океаном наравне с направлением "Морской старт". Ввиду усиления орбитальной группировки России не исключено, что в ближайшее время какой-то из прототипов "космических" самолетов будет реализован.