Текст уведомления здесь
На стройке космодрома "Восточный", 2015 годРОСКОСМОС

Долгострои космического назначения

Почему космические проекты постоянно задерживаются и опаздывают

В 2018 году стало известно, что запуск к МКС российского модуля «Наука» в очередной раз переносится. Также сдвинулись сроки запуска главной космической обсерватории 2020-х годов «Джеймс Уэбб» и пилотируемого корабля Dragon V2. Два больших проекта Роскосмоса, ядерная энергодвигательная установка и пилотируемый корабль «Федерация» тоже явно не укладываются в сроки. «Чердак» попытался посмотреть на космические долгострои и понять, почему же так получается.
Добавить в закладки
Комментарии

Простого ответа на этот вопрос, однако, нет. Многократные задержки и неудачи случались с проектами, которые в итоге оборачивались феноменальным успехом («Хаббл» и первая ракета Илона Маска, Falcon 1), и с программами, которые заканчивались ничем (советский лунный проект). Участие военных, ученых или бизнеса  тоже само по себе не давало никаких гарантий: все выбивались из графиков, все не укладывались в сметы и у всех что-то ломалось, сгорало или взрывалось на старте.

Первая причина: что-то не так на земле

Разного рода неприятности ранжируются по шкале «нештатная ситуация» — «авария» — «катастрофа». Все это задерживает работу над любым космическим проектом, причем задержка может достигать нескольких лет даже в случае с нештатной ситуацией, когда еще нет ни жертв, ни масштабных разрушений.

Ошибка при сборке измерительного прибора привела к необходимости изготовить для телескопа «Хаббл» специальные «очки», систему COSTAR.

На Земле криво отполировали главное зеркало, не заметили этого из-за поставленной техником лишней шайбы — для того чтобы спасти ситуацию, NASA пришлось отправлять в космос шаттл.

Полмиллиарда долларов и минимум полгода работы; из телескопа для установки «очков» пришлось убрать один из научных инструментов.

Астронавты устанавливают COSTAR на «Хаббл»
Астронавты устанавливают COSTAR на «Хаббл» | NASA
Снимок галактики М100, сделанный «Хабблом» до установки COSTAR (слева) и после (справа)
Снимок галактики М100, сделанный «Хабблом» до установки COSTAR (слева) и после (справа) | NASA

Авария с лунной ракетой Н-1, когда первая ступень в полете загорелась и взорвалась на высоте 12 км, поначалу не привела к существенной задержке в советской лунной программе — следующая Н-1 была готова через несколько месяцев… Но идея пропустить ряд стендовых испытаний оказалась, мягко говоря, не самой удачной.

Ракета Н-1 на стартовой площадкеСС0

Вторая Н-1 через 23 секунды после запуска рухнула на стартовый стол — взрыв был сопоставим по мощности с небольшой ядерной бомбой. Его последствия устраняли (и разбирались в причинах) два года, за которые американские астронавты долетели до Луны.

Разного рода нештатные ситуации с уже готовым к пуску аппаратом, впрочем, стоит отличать от более прозаических причин. Старты переносят и потому, что не успели привезти и установить на борт прибор в срок, не отладили нужное для миссии программное обеспечение, а то и вовсе поставщик поднял цены на нужные конструкторам материалы и бухгалтерии пришлось заново переделывать все документы для их закупки.

Причина долгостроя номер два: что-то не так с космосом

В случае с марсианскими миссиями задержки из-за «опоздавшего» прибора или вовремя не отлаженного софта часто превращаются из месяцев в годы. Марс движется относительно Земли так, что расстояние до него постоянно изменяется и оказывается минимальным раз в 26 месяцев. Отправлять ракету к Красной планете, когда планеты разошлись на внушительное расстояние, слишком затратно, так что если опоздали — придется ждать.

Как двигались Земля и Марс по отношению друг к другу в начале 2016 года, с указанием оппозиции и момента наибольшего сближенияNASA

Запуск марсохода Curiosity, например, пришлось отложить на 2011 год именно по причине неготовности всех приборов к 2008 году. Аналогично отложили для доработки пуск российского «Фобос-грунта», хотя станции это не помогло: вскоре после запуска связь была утеряна и через некоторое время аппарат сошел с орбиты и сгорел в атмосфере.

Причина долгостроя номер три: кажется, что-то не так

Ученые обычно хотят аппарат побольше и с самыми лучшими приборами. Например, к Марсу хорошо бы отправить тяжелый марсоход с буром и возвращаемым на Землю аппаратом. А еще бы поставить на него с десяток анализаторов, штуки три камеры... А еще бы на орбиту вокруг планеты вывести два спутника… Стоп, на сколько, говорите, у нас бюджет утвердили? На один простенький спутник с полезной нагрузкой в пятьдесят килограммов? Нет, так не пойдет, надо добиться финансирования миссии хотя бы с посадкой на поверхность! Пусть не марсоход, но хотя бы неподвижный аппарат-то сделаем!

Чиновники, отвечающие за финансирование работ, хотят сократить расходы, и это очевидно расходится с интересами ученых. Заменив тут ученых на военных, мы получим ту же картину: одним хочется иметь с полсотни спутников для наблюдения за всей планетой и поиска подлодок потенциального противника — вторые стремятся сократить расходы. Затяжной пинг-понг между ведомствами начинается на стадии эскизных проектов и продолжается даже после того, как все уже оказалось на орбите (продлевать работу или нет? Если да, то насколько?).

Наглядным примером может быть российский проект «Венера-Д». Предложения середины нулевых годов включали такие интересные идеи, как, скажем, работающая год (!) на поверхности планеты автоматическая станция. Но затем программу пересмотрели, и вместо обещанного в 2005 году запуска «до 2015 года» все свернуло в сторону проработки сотрудничества с NASA и проекта, который запланирован на срок после 2025 года. Состав этой миссии (спутник на орбите вокруг Венеры, спускаемый модуль, аэростатный зонд) еще могут быть пересмотрены, а каждый пересмотр означает дополнительные задержки.

Концепт-арт станции «Венера-Д»NASA/JPL-Caltech

Модуль международной космической станции «Наука», он же МЛМ, многофункциональный лабораторный модуль, делался в 1995 году как дублер основного модуля «Заря». Потом проект пересмотрели вместе со всей схемой развития российского сегмента станции и в итоге вышли на очередную доработку, а теперь она уже который год не может улететь с планеты.

А детектор космических лучей AMS-02, который сначала хотели сделать охлаждаемым жидким гелием, но потом отказались от сложной и капризной криогенной системы в пользу варианта попроще и подешевле? Смена проекта, возможно, уменьшила общую стоимость всех работ, но стоила дополнительной задержки.

Отдельно отметим, что у NASA с нулевых годов наблюдается чехарда с амбициозными проектами: сначала это была программа возвращения на Луну, Constellation (от нее остался в итоге корабль «Орион»), при Обаме предполагалось «подтащить» к Земле для детального исследования малый астероид — с уходом предыдущего президента США от этой затеи тоже отказались, а сейчас вовсе говорят про создание новой обитаемой станции вблизи Луны. Какие-то наработки, сделанные внутри этих проектов, бесспорно нашли себе применение, но в целом этот калейдоскоп сложно назвать эффективным использованием ресурсов.

Причина долгостроя номер четыре: никто не знает, как это делать

Иногда долгострой оказывается следствием того, что инженеры вначале излишне оптимистичны. Телескоп «Джеймс Уэбб» по проекту должен стать не просто самым большим телескопом в космосе — это, без всякого преувеличения, инструмент нового поколения. Его зеркало не просто сделано из нескольких сегментов (что уже отработано в наземных обсерваториях) — оно складное и приводимое в рабочую конфигурацию без участия человека.

Представьте себе конструкцию размером с небольшой садовый домик, которая должна раскладываться с точностью до долей микрометра. Которая должна быть при этом легкой, но прочной, поскольку запуск на ракете сопровождается перегрузками и вибрацией. Которая должна выдержать охлаждение на двести градусов без температурных деформаций… И это еще не полный список всех требований только к одной из частей «Джеймса Уэбба». Никто не делал раньше ничего подобного, равно как и многие иные космические проекты тоже были первыми в своем роде.

А иногда, напротив, проблемой оказывается то, что технология утрачена: топливные баки на «Науке» были сделаны в 1990-х годах и сейчас таких же просто не делают. Можно, конечно, разработать новую конструкцию, но это еще дольше и дороже, чем разбирать имеющиеся для прочистки от случайно попавших загрязнений. Повторить программу «Аполлон» и построить еще одну ракету «Сатурн-5» в США тоже не получится: проще сделать новый проект, чем заниматься промышленной археологией.

Кстати, и советская, и американская ракетные программы начинались с копирования немецких «Фау-2». Даже при наличии ключевых конструкторов это заняло несколько лет; конструктор Борис Черток в своей книге «Ракеты и люди» отмечал, что для выхода в космос иногда приходилось решать задачи вида «наладить производство электрических разъемов с десятками контактов». Чтобы полететь в космос, иногда приходится решать проблемы вроде модернизации фабрики штепселей, а это требует времени и денег.

Почему же так долго

Причины этому, в самом широком смысле, две. Одна из них называется «Б — безопасность», другая «О — открытость». Сейчас любая авария становится поводом для общественного обсуждения. Нарушили технологию при сборке, ракета упала после запуска или взорвалась еще до старта? Готовьтесь к куче публикаций, где в вашей отрасли или хотя бы компании (если вас зовут Илон Маск) будут искать признаки кризиса. Переносы оказываются наименьшим злом: лучше перестраховаться и отменить старт ракеты из-за сильных порывов ветра или подозрительных показаний датчиков, чем потом иметь дело с последствиями взрыва.

Например, даже последняя череда неудач Роскосмоса меркнет на фоне советских запусков 1960-х годов, про которые часто не сообщали публично. Это и Н-1 (в общей сложности четыре попытки, ни одна не дошла даже до отделения второй ступени), и «Марс-1969» (два аппарата потеряны при взрыве ракеты-носителя), и пуски по марсианской программе в 1960 и 1962 годах.

Кроме того, за прошедшие с зари космической эры полстолетия существенно пересмотрены требования к безопасности. Запускать ракету как можно скорее, чтобы опередить соперников, попасть к очередной круглой дате или успеть до отъезда высокого начальства, теперь не принято — запуск скорее отложат, чем решат рискнуть.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Печальная история «Науки»

Филипп Терехов — о судьбе последнего в своем роде модуля МКС и его будущем

В феврале этого года космонавты Александр Мисуркин и Антон Шкаплеров начнут подготовку российского сегмента Международной космической станции к встрече модуля «Наука», который уже второй раз выходит на финишную прямую перед запуском. В прошлый раз — в 2013 году — его успели собрать и отправить на испытания, где обнаружилось загрязнение в двигательной системе. На устранение замечаний и переборку ушли годы. По просьбе «Чердака» о долгой и немного печальной истории модуля, который не может отправиться в космос уже больше двух десятилетий, рассказывает Филипп «lozga» Терехов.
Добавить в закладки
Комментарии

Приключения транспортного корабля снабжения

В 1960-х в СССР разрабатывалась военная орбитальная станция «Алмаз». Главной задачей ее экипажей должно было стать фотографирование Земли. Отснятую пленку требовалось возвращать с орбиты, но корабль «Союз» мог перевозить очень небольшое количество груза. Поэтому разработчик станции, ОКБ-52 решило заодно создать универсальный корабль, который мог бы не только доставлять на орбиту большие объемы груза, но и возвращать на Землю экипажи вместе с километрами отснятой пленки. Корабль назвали ТКС — «транспортный корабль снабжения».

Поскольку на орбиту корабль собирались выводить на ракете «Протон», которая может поднять целых двадцать с небольшим тонн, у конструкторов появилась возможность реализовать красивое и эффективное решение: ТКС состоял из двух блоков, возвращаемого аппарата (ВА) и функционально-грузового блока (ФГБ). Особенность последнего заключалась в том, что такие блоки могли служить «кирпичиками» для орбитальных станций. Эти серийно изготавливаемые модули можно было просто добавлять к станции, присоединяя или меняя модули по желанию и/или необходимости (отдаленно похожую идею реализовали на МКС и американцы, когда шаттлы возили MPLM). Это фактически и определило будущее всего проекта: после испытаний возвращаемого аппарата (кстати, они были рассчитаны на многоразовое использование, и два экземпляра совершили по два полета) и тестового автономного полета ТКС-1 (он же «Космос-929») ТКС отправился к станции «Салют-6». Космонавтов на ней уже не было, но аппарат успешно пристыковался, продемонстрировав возможность расширять орбитальные станции за счет новых модулей. Третий ТКС был запущен к станции «Салют-7» и проработал в ее составе с марта по сентябрь 1983 года. Четвертый (и последний) корабль отправился к «Салюту-7» в 1985 году.

Модель функционально-грузового блока (ФГБ, левая часть конструкции) возвращаемого аппарата (ВА) и система аварийного спасения (САС). Фото: Stefanwotzlaw / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0
Модель функционально-грузового блока (ФГБ, левая часть конструкции) возвращаемого аппарата (ВА) и система аварийного спасения (САС). Фото: Stefanwotzlaw / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0

[ ... ]
Читать полностью

Сверхтяжелая госзакупка

Какой будет новая российская сверхтяжелая ракета и от чего зависит ее судьба

Опубликованное на сайте госзакупок приложение к контракту на эскизное проектирование российской сверхтяжелой ракеты частично подтвердило уже известную информацию, а частично — принесло новую. «Чердак» изучил документ, чтобы разобраться, каким будет новый российский сверхтяж и что в связи с этим можно сказать о его предполагаемой миссии.
Добавить в закладки
Комментарии

Как ясно из документа, проектируемая российская сверхтяжелая ракета не станет многоразовой. А значит — ее можно использовать только в государственных проектах, где не нужна коммерческая конкурентоспособность. Ракета, первый запуск которой может случиться в 2028 году, кажется хорошо подходящей для обслуживания окололунной станции, курс на создание которой взяли Соединенные Штаты при Трампе.

С одной стороны, это хорошо — явно «некоммерческая» ракета не будет испытывать давления со стороны SpaceX. С другой — получается, что наличие или отсутствие реальных задач для отечественного сверхтяжа зависит лишь от желания США вкладываться в окололунную станцию. История учит, что NASA со времен лунной программы почти никогда не доводило до конца свои пилотируемые проекты. Соответственно, новая российская ракета рискует остаться без работы, если американцы опять передумают.

Почему наш сверхтяж не может быть даже частично многоразовым

Из приложения к контракту видно, что сверхтяжелая ракета будет создаваться из блоков средней ракеты «Союз-5», проработку которой недавно начала РКК «Энергия». Первый полет «Союза-5» намечен на 2022 год. Технически эта ракета, выводящая на орбиту 18 тонн, будет упрощенным вариантом советского «Зенита». [ ... ]

Читать полностью

Луна, туда и обратно

Почему люди улетели с Луны и зачем они собрались на нее вернуться

14 декабря 1972 года американский астронавт Джин Сернан произнес роковые слова: «Мы делаем последний шаг с поверхности Луны, возвращаемся домой, чтобы однажды вернуться — в не очень далеком будущем — с миром и надеждой для всего человечества». После этого он зашел в модуль «Челленджер» и закрыл за собой люк. Так человечество покинуло Луну. За прошедшие с тех пор 45 лет ни одного пилотируемого полета за пределы околоземной орбиты не было. Виталий «zelenyikot» Егоров рассказывает о том, зачем вообще летать к Луне и почему на Земле вновь заговорили об этом всерьез.
Добавить в закладки
Комментарии

Сегодня много говорят о полетах на Луну и Марс, но человек по-прежнему не удаляется от Земли дальше, чем на несколько сотен километров. 410 км — высота Международной космической станции; немного выше добирались «шаттлы» — на 540 км, когда ремонтировали космический телескоп «Хаббл». Все это кажется ничтожно малым по сравнению с лунными достижениями 1968—1972 годов.

Утрата реального интереса к пилотируемым полетам на Луну (и дальше) даже становится основой для целого ряда конспирологических теорий. Кто-то полагает, что полетов вообще не было, а эпохальные кадры сняты в голливудском павильоне. Кто-то полагает, что посланцы человечества на Луне встретились с чем-то таким, что навсегда отвадило от полетов: то ли запретом инопланетян, то ли чем похуже.

Причина прекращения полетов людей на Луну тесно связана с причиной, которая когда-то людей на Луну отправила. Сегодня, когда заходит речь о необходимости полетов людей на естественный спутник Земли, перечисляются различные мотивы: научные — изучить грунт, лунные пещеры, построить обсерватории; экономические — добывать гелий-3, налаживать туризм; политические — утвердить свое присутствие, расширить территорию своего государства за пределы Земли.

12 декабря 1972 года. Юджин Сернан на Луне. Фото: NASA
12 декабря 1972 года. Юджин Сернан на Луне. Фото: NASA

[ ... ]
Читать полностью