На чем будем летать на МКС: Транспортные корабли следующего поколения

Dream Chaser, вид с хвоста. Источник: SNC

Нам попалась на глаза интересная табличка от Payload (выпускают информационный дайджест совместно с Firefly Airspace). В ней представлены хорошо известные «Союзы» и «Прогрессы», а также четыре американских космических корабля. Это уже летающие на МКС пилотируемый и грузовой SpaceX Dragon, грузовик Cygnus компании Northrop Grumman, а также проблемный Boeing Starliner (его эксплуатация откладывается до 2023 г.).

Мы же в статье подробнее расскажем о нескольких перспективных кораблях, представленных в таблице Payload. Пока они только разрабатываются и о них мало что известно. Это три принципиально новых проекта (российский «АРГО», URV компании Intuitive Machines и многоразовый челнок Dream Chaser компании Sierra Nevada), а также глубокая модернизация существующих кораблей — «Союз ГВК» и японский HTV-X.

Общая тенденция при их разработке — закладка не только возможности возвращения грузов с НОО, но и создание универсальной платформы, на базе которых можно проводить длительные научные эксперименты и другие миссии.

Текущие и перспективные транспортные системы на НОО. Источник: Payload

▍ «Союз ГВК» (РКК «Энергия»)

Грузовозвращаемый корабль (ГВК) на базе корабля «Союз». На орбиту грузовик сможет доставлять 2 тонны грузов, а возвращать с МКС — до 500 кг грузов на Землю, плюс до 1 тонны утилизируемых грузов загружаются в сгорающем в атмосфере отсеке. Для запуска будет использоваться РН «Союз-2.1б». Создание «Союз ГВК» планировалось завершить в 2022 г., но актуальной информации о ходе работ по проекту нет.

«Союз ГВК». Источник: РКК «Энергия»

▍ «АРГО» (МТКС)

Многоразовый грузовик «Арго» российской частной компании «Многоразовые транспортные космические системы» (МТКС, соучредитель Сергей Сопов, известный руководством запуском «Энергии-Буран» и работой в частной аэрокосмической компании S7 Space, купившей «Морской старт»). Полезный объём корабля составляет 11 м3 (диаметр 4,1 м, высота 5,6 м, полная масса 11,5 тонны, 52% массы приходится на композитные материалы). Он будет брать до 2 тонн на НОО и способен возвращать на Землю до 1 тонны грузов. Система многоразовая (до 10 запусков), корабль сможет находиться до 300 дней на орбите в составе МКС. «Арго» будет способен осуществлять автономный полёт до 30 дней, что даёт возможность использовать его для проведения исследований на борту, выполнения прикладных задач с возможностью возвращения оборудования и грузов на Землю. Предполагалось начать лётные испытания в 2023 г., а первый пуск — в конце 2024 г. Возможно и создание на его основе пилотируемой версии.

«Арго». Источник: МТКС

▍ HTV-X (JAXA/Mitsubishi Heavy Industries)

Это модернизация японского грузовика компании Mitsubishi Heavy Industries, исправно снабжавшего МКС с 2009 по 2020 годы. За счёт облегчения конструкции грузоподъёмность вырастет до 7,2 тонн. У грузовика будет боковой люк для загрузки срочных и быстропортящихся грузов непосредственно перед вылетом (к примеру, свежих фруктов или материалов для научных экспериментов). HTV-X после отделениz от МКС будет способен совершать автономные полёты продолжительностью до 18 месяцев для проведения экспериментов и тестирования передовых технологий. Небольшая спускаемая капсула позволит возвращать результаты экспериментов. Первый полёт HTV-X намечен на февраль 2022 г. на новой ракете JAXA H3.

HTV-X. Источник: JAXA

▍ Dream Chaser (Sierra Nevada Corporation, SNC)

Небольшой орбитальный самолёт (длина 9 м) Dream Chaser Space/Cargo System будет стартовать либо под обтекателем РН шириной не менее 5 м (в грузовой версии со складывающими крыльями) либо без обтекателя в пилотируемой. В автоматическом грузовом варианте от способен доставить на НОО до 5 тонн (герметичный отсек) и ещё 500 кг грузов в негерметичном отсеке, а возвращать с орбиты до 1,75 тонны грузов. В пилотируемой версии — экипаж составит до 7 человек.

Также к Dream Chaser разрабатывается отстыковываемый сервисный модуль Shooting Star с панелями солнечных батарей на 6 кВт, маневровыми двигателями и стыковочным отсеком. С ним Dream Chaser будет способен совершать автономные полёты на НОО для проведения различных исследований, производства, мониторинга, обслуживания спутников и решения других задач.

Dream Chaser. Источник: SNC

Дата первого полёта Dream Chaser указана как II кв. 2022 г. По контракту NASA он должен совершить 6 полётов для снабжения МКС. Недавно Sierra Nevada Corp совместно с Blue Origin и Boeing объявили о планах по разработке частной орбитальной станции Orbital Reef, снабжение которой также планируется осуществлять с помощью Dream Chaser.

▍ Space Rider System

Европейская многоразовая транспортная система с небольшим беспилотным челноком Space Rider, который будет выводиться лёгким перспективным РН Vega-С. Первый пуск намечен на III кв 2023 г. SRS разрабатывается компаниями Thales Alenia Space и Avio, его наиболее близкий аналог — беспилотный орбитальный челнок Boeing X-37B. Европейский челнок предназначен для проведения научных экспериментов и исследований на НОО до 400 км длительностью от 2 месяцев. Потенциальные области — фармацевтика, биомедицина, биология и естественные науки. С различной полезной нагрузкой Space Rider также может использоваться для наблюдения за поверхностью Земли, инспекции спутников, развёртывания коммуникационных систем и решения других задач.

При стартовой массе в 3 т SRS способен брать до 800 кг грузов в отсек объёмом 1,2 м³. Грузовой герметичный отсек обслуживается манипулятором, предусмотрена подача до 600 Вт электричества. Космический аппарат будет состоять из двух модулей: возвращаемого челнока Space Rider и сгорающего в атмосфере сервисного модуля AVUM (солнечные батареи для питания полезной нагрузки и двигатели для маневрирования). Стартовать Space Rider будет с космодрома в Куру на орбиты с различным наклонением, от экваториальной до арктических. Поскольку собственных двигателей у челнока нет, он будет планировать к месту посадки на парашюте с точностью до 150 м. Запускать Space Rider можно будет до 6 раз.

Многоразовая космическая система Space Rider. Источник: ESA

▍ URV (Intuitive Machines)

Универсальный возвращаемый корабль (Universal Reentry Vehicle, URV) разрабатывается компанией Intuitive Machines. Дата первого пуска указана как 2022 г., но на официальном сайте компании об этом корабле нет никакой информации, а последние новости по нему датируются 2018 г. По всей видимости, работы по URV отложены, у компании сейчас — более актуальная задача (один из двух малых лунных посадочных модулей Nova-C по программе NASA CLPS отправится уже в 2022 г.).

Universal Reentry Vehicle (URV). Источник: Intuitive Machines

---

Как мы видим, новые транспортные корабли нацелены не только на доставку грузов на НОО, но и на возвращение их оттуда. Видимо, с дальним прицелом на большую научную деятельность и даже производственную активность на орбите, когда на Землю нужно будет возвращать объёмные результаты научных экспериментов и массовую готовую продукцию (конечно, с поправкой на космическую специфику). Сейчас есть ряд направлений, по которым производство на НОО выглядит экономически оправданным: выращивание живых тканей и органов (см. эксперименты на российском сегменте МКС от 3D Bioprinting Solutions); выращивание биокристаллов и биокристаллических плёнок, керамики и редких сплавов; производство фторидной волоконной оптики и полупроводниковых пластин и многое другое.

Соответственно очевидный тренд — создание не просто транспортных кораблей, а настоящих универсальных платформ, на базе которых можно проводить длительные научные эксперименты, непосредственно организовывать орбитальное производство и проводить другие миссии. Кроме того, видна тенденция на увеличение грузоподъёмности космических кораблей за счёт оптимизации конструкции, а также на повышение удобства эксплуатации: например, появление бокового люка для срочных грузов перед самым пуском.

Хотя SpaceX и задала тренд, на многоразовость, но она пока закладывается не всеми производителями. Многие пока продолжают воспринимать грузовики как расходных «рабочих» лошадок. Но парадигма разработки постепенно изменяется: всё больше разрабатывается полноценных многоразовых носителей, поэтому полагаем, что и многоразовых транспортных систем также будет появляться всё больше.

Пожелаем всем новым проектам удачи, успешных взлётов и мягких посадок!