Зачем на МКС робот Федя?
Зачем вместо сверхтяжёлой ракеты, которая позарез нужна для обороны страны, в «Роскосмосе» сделали загадочного робота Федю, который стреляет по-македонски с обеих рук? Зачем на МКС робот-убийца? Почему вода затопила космодром Восточный и кто реально стоит за ликвидацией лучшего в мире космического проекта – настоящего робота-трансформера «Морской старт»? Наконец, смогут ли ядерные или газовые ракетные двигатели заменить жидкостные? Обо всём этом рассказывает экс-президент и генеральный конструктор РКК «Энергия» имени С.П. Королёва, руководитель пилотируемых программ в 2007–2014 годах, учёный с мировым именем, профессионал в области создания современных технологий и систем (ракетно-космических, робототехники и технической кибернетики, лучевых и др.), член-корреспондент РАН, доктор технических наук Виталий Александрович ЛОПОТА.
– ВИТАЛИЙ Александрович, в «Роскосмосе» объявили, что посылают на МКС робота Федю. Об этом Рогозин сказал президенту России на недавней встрече. Скажите, для чего он там нужен?
– Космическая робототехника на Международной космической станции нужна для внекорабельной (в открытом космосе) деятельности. Для деятельности внутри космических кораблей и станций у нас организованы достаточно мощные функциональные адаптивные системы управления – как автономная, так и с Земли. И я не знаю, для каких целей и функциональных задач в этих условиях нужен человекоподобный робот внутри весьма ограниченного объёма российского сегмента Международной космической станции (МКС). Если ставится задача испытать систему управления робота, изготовленную на отечественной компонентной базе, – это я ещё понимаю. Но робот роботу рознь…
Обращаю внимание, что наши коллеги-американцы вместе с канадцами много сил и времени потратили на создание роботов для внекорабельной деятельности. Канадская фирма изготовила робота «Канадарм» длиной полтора десятка метров. Это транспортный робот-манипулятор с шестью степенями свободы. Он не мог совершать технологические операции, и его использовали для вспомогательных работ: сборка модулей и всей инфраструктуры МКС, перенесение платформы, на которой закреплён космонавт, и его удержание в определённых местах и зонах работ. Следующим этапом развития космической робототехники можно считать изготовление канадцами – по заказу NASA (американского космического агентства) – технологического робота-манипулятора «Декстер». В нём применено много удачных новаций, которые позволили в кратчайшие сроки провести большое количество экспериментов в открытом космосе, не рискуя своими астронавтами при выходах в открытый космос.
Европейцы скооперировались с нами и, подчёркиваю, по российскому ТЗ лет 20 назад начали создавать транспортный шагающий манипулятор «Эра». Его предшественником был шестиосевой робот-манипулятор «Циркуль» – транспортный робот – шагоход по такелажным элементам крупногабаритных объёмных конструкций, который инициативно был создан в середине 90-х годов прошлого века в Петербурге в Центральном научно-исследовательском и опытно-конструкторском институте робототехники и технической кибернетики, где ранее были созданы транспортные роботы-манипуляторы для космической системы «Энергия-Буран». Идеология, документация и технология его космического использования с результатами испытаний совместно с НПО «Энергия» были представлены и защищены на НТС в «Роскосмосе». Тогда в тяжелейшее для нашей страны время чиновниками было принято решение предложить реализацию этой перспективной разработки европейской компании «Фокер» (Нидерланды). Российские разработки пришлось сконцентрировать на создании технологических роботов-манипуляторов, а в реализуемой в настоящее время Федеральной космической программе эта разработка завершается в проекте «Косморобот» (его неоднократно успешно демонстрировали на выставках). Робот реализует множество технологических функций для использования в открытом космосе, оснащён специальным магазином инструментов, гибкой адаптивной системой управления с реализацией технологий искусственного интеллекта, развитыми оптоэлектроникой и сенсорикой (включая силомоментную в приводах) с возможностью самодиагностики всех подсистем, системой 3D технического зрения с возможностью виртуального обзора рабочих зон по всей внешней поверхности МКС. В конце этого года запланировано изготовить его лётный образец. Доставка косморобота на МКС планируется в научно-энергетическом модуле. Впервые у «Роскосмоса», при реализации проекта «Косморобот» с европейским заделом (манипулятором «Эра»), появляется очень хороший шанс инициировать и возглавить реально необходимую и результативную в ближайшем будущем совместную российско-европейскую программу по космической робототехнике. Однако вместо этого в «Роскосмосе» предпринимается попытка подготовить процедуру закрытия проекта «Косморобот», несмотря на созданный задел и приоритеты, и продвинуть внеконкурсное шоу с человекообразным роботом Фёдором.
- Виталий Александрович, ещё порадовало то, что Рогозин сказал Путину, что на следующий год на космодроме Восточный запланировано аж четыре пуска. Было много критики по поводу этого космодрома. Какова, на ваш взгляд, судьба этого космодрома, его будущее и перспективы?
– Я, к большому сожалению, там не был последние лет пять. Но моя позиция остаётся однозначной: место (географическое) для этого космодрома выбрано очень неудачно. Во-первых, грунтовые воды находятся у поверхности, во-вторых, песчаный грунт уходит до глубины 60 метров, с учётом уровня грунтовых вод – это очень шаткая, близкая к болотистой, основа. Это может оказаться чёрной дырой для госбюджета. Об отсутствии перспектив я предупреждал ещё в 2008–2009 годах.
– Там же сделали огромную яму – отбойник пламени. Кстати, Рогозин сказал, что её заливает не грунтовыми водами, а дождями, которые сейчас идут на Дальнем Востоке.
– Здесь я соглашусь с Дмитрием Олеговичем: дожди идут. Но чем их больше, тем выше грунтовые воды. Природа связывает всё это в одну цепочку… Думаю, что неслучайно тогдашний руководитель «Роскосмоса» В.А. Поповкин, понимая это как профессионал, принял решение строить стартовый стол для ракет-носителей «Союз» с грузоподъёмностью 7–8 тонн, а не для тяжёлых и сверхтяжёлых ракет, как это планировалось.
– То есть до тяжёлых ракет там ещё не дошло?
– Я думаю, что до сверхтяжёлых не дойдёт. С тяжёлыми тоже может быть проблематично. Потому что уровень задач, которые необходимо решать для дальнего космоса и обеспечения обороноспособности, потребует выведения на высокоэнергетические орбиты масс не менее 10 тонн, а это требует иметь грузоподъёмности уже сверхтяжёлых ракет на низкие околоземные орбиты более 75–80 тонн.
– И всё это с Восточного?
– Восточный здесь вряд ли выдержит, потому что, если оглянуться на условия, в которых в прошлом здесь работала ракетная дивизия, то я думаю, что руководство страны, скорее всего, откажется от широкого развития этого космодрома.
– Не от космодрома, может быть, а от его расширения?
– От размещения сверхтяжёлых носителей.
– Кстати, когда взлетает ракета, у неё отделяются ступени и падают на Японию…
– Блоки первой ступени должны падать несколько севернее – у Сахалина.
– То есть они на Сахалин будут падать. А там у нас газоносные провинции…
– Это должны были проработать. Чтобы ступени не падали на газовые месторождения придётся пожертвовать некоторой эффективностью при выведении ракет.
– Да, как говорится, «не понос, так золотуха». Французы вот сделали в Гвиане космодром и прекрасно себя там чувствуют. Почему мы не купим какой-то клочок земли в океане на экваторе и не сделаем космодром там?
– Ваша идея с островом хороша, но это политический вопрос. Но, если помните, группа наших буйных космических профессионалов в середине 90-х годов смогла сделать морской космодром, и мы пускали наши ракеты с экватора – это и был плавучий остров.
– Он назывался «Морской старт». Говорят, что ракеты там были украинские.
– На самом деле практически 90% компонентов этих ракет изготавливалось в России, и вся документация – наша собственность. Поэтому нам абсолютно всё равно, где делать эти ракеты, – есть возможности в Красноярске, Миассе, Самаре и др. «Морской старт» был чисто коммерческим прорывом наших технологий на мировой рынок. Сочетание лучших ракетных технологий и экваториальных позиций. Если запускать, например, один килограмм полезного груза с экватора, нам нужно затратить 170 кг стартовой массы ракеты (в ней примерно 95% топлива). C космодрома на мысе Канаверал в США – 230 кг стартовой массы ракеты, с Байконура и Восточного – 350 килограммов.
– То есть Байконур – это уже в два раза менее эффективно, чем с экватора?
– Да, а если запускать из космодрома в Плесецке…
– Это в Архангельской области наш военный космодром…
– Стартовая масса ракеты для вывода килограмма груза составит около 700 килограммов.
Морской космодром с 2010 года на 95% принадлежал России и занимал достойное место на рынке, причём с большим портфелем заказов (контракты на 20 пусковых миссий, в том числе 15 были проавансированы значительными средствами) на много лет вперёд. Но тогдашним руководством «Роскосмоса» создавались все условия, для того чтобы его уничтожить.
– А тогдашнее руководство – это кто?
– Руководитель «Роскосмоса» В.А. Поповкин, его первый заместитель О.П. Фролов и некоторые более высокопоставленные чиновники.
– А чему он мешал?
– Он мешал офшорному бизнесу на ракетах «Протон». Не принимали во внимание даже то, что морской космодром обеспечивал технологическую устойчивость ряда стратегических предприятий. Например, производство единственного на сегодняшний день конкурентного преимущества России – это сверхмощные двигатели, которые производит НПО «Энергомаш», с тягой не менее 800 тонн в пустоте и 740 тонн у земли.
– То есть вот на ракетах «Зенит», которые стартовали с «Морского старта», как раз стоял двигатель РД-171?
– Конечно. А для того чтобы обеспечить технологическую устойчивость производства, в год надо было выпускать не менее 5–6 двигателей. Их заказчиком был только «Морской старт», и, уничтожая морской космодром, блокировалась устойчивая работа всей кооперации предприятий, включая стратегические. Многие, кто принимал это решение, и сегодня ещё управляют в отрасли.
– Сидят в «Роскосмосе»?
– Да, сидят и в «Роскосмосе». «Зенит» поднимал такую же полезную нагрузку с экватора, как тяжёлые ракеты с космодрома Байконур или Восточный.
– Что сегодня с космодромом «Морской старт»?
– Он был куплен компанией S7, но, к большому сожалению, больше о нём ничего не слышно – на рынке его пока нет. Сначала были громкие заявления об этом космодроме, но сегодня практически год никто о нём не говорит. Уверен, что при согласовании продажи «Морского старта» руководство страны было целенаправленно введено в заблуждение.
– ИДЕЯ «Морского старта» очевидна. Кто-то повторил её?
– Китайцы объявили, что соорудили уже 8 морских космодромов, 8 барж. Один запуск уже прошёл. Таким образом Китай пытается захватить лёгкими ракетами рынок малых полезных нагрузок. Маск здесь не конкурент, потому что у него ракеты всё-таки более тяжёлые.
Но вернусь к «Морскому старту». Он был придуман ракетно-космической корпорацией «Энергия» и реализован в партнёрстве с «Боингом», с норвежской фирмой «Кварнер», КБ «Южное» и Южным машиностроительным заводом. Этот космодром-робот был придуман в городе Королёве. Построен в кооперации отечественных и норвежских кораблестроителей. Подготовка и старт ракеты, включая все предстартовые операции, осуществляются в автоматическом режиме – ни одного человека на стартовой платформе нет.
«Морской космодром» – это инфраструктура, построенная на базе самоходной морской нефтедобывающей платформы водоизмещением в погружённом устойчивом состоянии во время старта 46 тысяч тонн. Размеры платформы – около 140 метров в длину и более 70 метров в ширину с комфортными каютами на 90 человек. Её сопровождает сборочное командное судно – более 220 метров в длину, водоизмещением 30 тысяч тонн, с центром управления полётами, с комфортными каютами и условиями отдыха на 250 человек, 5 цехов для подготовки и испытания трёх ракет-носителей с системой их перегрузки на стартовую платформу. Стартовая команда и организация работ по подготовке и проведению пуска на «Морском старте» существенно (примерно в 20 раз) меньше стартовых команд Байконура и Восточного. До сих пор это лучший в мире и уникальный объект наземной космической инфраструктуры!
– Виталий Александрович, мы с вами говорили о сверхтяжёлой ракете, – она необходима для выведения на орбиты высокоэнергетических платформ, освоения дальнего космоса и решения важных государственных задач?
– Высокоэнергетические космические аппараты для исследования дальнего космоса и других важных задач необходимо разгонять после старта до второй космической скорости. Чтобы осуществить это, например для аппарата массой 10 тонн, необходимо после достижения первой космической скорости (примерно 8 км/c) израсходовать дополнительно не менее 65–70 тонн ракетного топлива. Аналогичные расходы нужны при выведении аппаратов на геостационарную орбиту. Поэтому для обеспечения устойчивых позиций в космической деятельности государствам-лидерам необходимы сверхтяжёлые ракеты-носители грузоподъёмностью более 75–80 тонн на нижнюю околоземную орбиту.
– Я же помню, Путин говорил, что двигателисты у нас работают вовсю над какими-то ядерными двигателями.
– Да, это электроракетные двигатели, которые запитываются от ядерных энергоустановок. Они достаточно эффективны и создают выброс массы рабочего тела со скоростями на порядок и более превышающими скорость выброса на жидкостных и твёрдотопливных двигателях. Но, к большому сожалению, это двигатели малой тяги. Выброс массы рабочего тела у них составляет в лучшем случае десятки граммов. А при использовании жидкостных и твёрдотопливных ракетных двигателей выброс массы рабочего тела может достигать сотни тонн в секунду. Поэтому тяга таких ракетных двигателей позволяет нам взлететь с Земли, преодолевая её притяжение, а электроракетные двигатели мы используем для перемещения космических аппаратов уже в космосе.
– Виталий Александрович, недавно я слышал о том, что «Роскосмос», его руководитель Рогозин вступили в кооперацию с «Газпромом» и они хотят делать ракетные двигатели на жидком сжиженном газе, пропан-бутане. Может быть, за этим будущее? Ведь газа-то у нас столько, что можно всю страну отправить в космос!
– Я, как человек, отвечавший за результат запусков пилотируемых и других космических аппаратов, отношусь к этому с большой опаской. Могу пояснить. Топливо «сжиженный природный газ – кислород» имеет небольшие энергетические преимущества перед топливом «керосин-кислород». Например, по уровню удельного импульса он всего лишь на несколько процентов выше. Но плотность сжиженного газа в 2 раза меньше, чем плотность керосина, поэтому если мы имеем одну и ту же массу горючего, то масса баков для сжиженного газа будет больше примерно в 1, 7 раз и практически уничтожит всё энергетическое преимущество сжиженного газа. Но не это самое важное.
Мои опасения связаны с тем, что сжиженный газ в широчайшем диапазоне температур имеет плотность, равную плотности воздуха, легко с ним смешиваясь. При всего лишь 2% смеси сжиженного газа с воздухом образуется объёмная взрывчатая смесь! Объёмы топлива, заправляемые в ракету, слишком большие, и даже при малой утечке сжиженного газа вокруг ракеты может легко образоваться объёмная взрывоопасная среда больших размеров. При заправках традиционных топлив «кислород-керосин» и «кислород-водород» из-за разных плотностей компонентов топлива и воздуха образование объёмной взрывоопасной среды больших размеров маловероятно – традиционные топлива менее опасны. В своё время академик Валентин Петрович Глушко, величайший учёный-двигателист (все первые ступени наших отечественных ракет летают до сих пор на его двигателях), определив и испытав всевозможные сочетания горючих и окислителей для ракетных топлив, не стал использовать особо взрывоопасные смеси в мощных ракетных двигателях.
А если говорить о перспективных движителях для будущей космонавтики, то уверен, что они должны строиться не на принципах химической энергетики. Наиболее вероятно, это будут электромагнитоплазменные или электромагнитовакуумные двигатели, где будут использоваться всегда высокоэффективные полевые электромагнитные взаимодействия в электрических полях звёздных систем. Их нужно искать, находить и использовать для создания новых технологий движения, значительно более эффективных, чем реактивные, – окружающая природа нам это подсказывает. Какие электрические поля существуют в поле нашей звезды вокруг Земли, как их использовать? В своё время это уже демонстрировал Никола Тесла.
– Ну это такие легенды…
– Почему легенды? Надо буйствовать мыслями и идти вперёд…
– Вот чёрная материя ещё.
– В том числе… В ракетной технике, которая использует реактивное движение, мы сегодня взяли практически всё. Но осваивать дальний космос с КПД систем на уровне 1% неэффективно. Например, чтобы обеспечить всем необходимым экипаж из четырёх человек для трёхлетней экспедиции к Марсу с 1, 5-годовым периодом работы на орбите и поверхности планеты и безусловным возвращением, используя самые эффективные современные технологии движения, нужно иметь массу межпланетного комплекса около 500 тонн.
– А мы с вами говорим: чтобы 10 тонн запустить даже не к Марсу, а намного ближе, нужно, чтобы ракета была сумасшедших размеров. То есть разговоры про полёты к Марсу, выражаясь языком интеллигенции, это «разводилово на деньги». Потому что кроме еды нужно и от радиации защищаться. Там же никакой защиты нет от этого ужаса!
– Андрей Иванович, для этого нужно уметь быстрее летать. Это необходимость хоть и далёкого, но будущего. Звёзды всё равно свою жизнь заканчивают, наше Солнышко тоже наполовину уже выгорело.
– Уже холодновато у нас в европейской части. Вот рогозинский Федя и пригодится. Не пьёт, не ест, радиации не боится.
– Подожди, а что он может делать? Профессионалы, кто робототехникой занимается, с улыбкой воспринимают это…
– Будет по ночам, когда никто не видит, каким-то образом проникать в американский сегмент, подсматривать и подслушивать, чем занимаются представители страны вероятного противника. Какую новую дырку в нашем сегменте хотят просверлить? Рогозин же уверен на 100%, что именно они просверлили в российском туалете на МКС дырку!
– Наверное, будет интересно взять интервью у Дмитрия Олеговича или на крайний случай у руководства департамента пилотируемых программ. Они должны точно знать, какие конкретные стратегические задачи решает этот внеконкурсный робот, созданный в основном на иностранной компонентной базе с нарушением регламентов создания отечественной ракетно-космической техники.
– Ну что ж, начали с Фёдора, на Фёдоре и закончим. И будем следить за новыми чудесами современного «Роскосмоса»!