13 февраля, 2013

Работать на будущее уже сейчас

– Понятие «ближайшая перспектива» в космонавтике несколько отличается от общепринятого. Грандиозные задачи космической отрасли по объективным причинам не могут решаться быстро. Невозможно запланировать и осуществить полет на Марс за пять или десять лет. Процесс этот длительный и очень сложный. Выбирается магистральное развитие космонавтики на срок 50–60 лет, затем разрабатываются федеральные космические и целевые программы на более короткие сроки. Последние должны являть собой составные части основного направления, которые в итоге без существенных отклонений должны привести к конечной цели. Такая стратегия позволяет сократить сроки и исключить излишние финансовые затраты.

В рамках этой концепции мы подготовили проект стратегии развития космической деятельности в стране, а в ее развитие – целый ряд проектов концепций по конкретным направлениям. Дистанционное зондирование Земли, навигационно-космические системы, системы связи, развитие космодромов, наземной инфраструктуры и т. д. – все это сегодня обсуждается с целью исключения ошибок в будущем.

– Каковы же основные направления развития отрасли, задачи отдаленной и ближайшей перспективы? В частности, как будет развиваться пилотируемая космонавтика?

– Отношение к пилотируемой космической системе сегодня неоднозначное. Вот, например, Международная космическая станция. С одной стороны, эта программа – огромный шаг вперед. Впервые международная кооперация успешно реализована в таких масштабах. Получен целый ряд принципиально новых решений, в том числе технологии создания крупногабаритных конструкций с огромной массой и длительным сроком эксплуатации. С другой стороны, программа МКС себя уже в значительной мере исчерпала. Нет смысла тратить столько денег на огромную конструкцию, регулярно завозить топливо, другие жизненно необходимые компоненты. Тем более что многие тонкие эксперименты проводить на МКС невозможно – недостаточно свободного пространства как внутри, так и снаружи, мешают многочисленные антенны и солнечные батареи, кроме того, имеются вибрации и микрогравитация.

– Дальнейшее развитие космонавтики может идти ступенчато. Первая ступень – не постоянное присутствие человека, а периодическое. Вторая – смещение акцента с конструкций типа МКС на множество специализированных космических аппаратов, каждый из которых будет создаваться под свою конкретную задачу или научный эксперимент.

МКС – искусственный объект, для нахождения которого в космосе нужно тратить топливо. В то время как на орбите Земли находится естественный объект – Луна. Огромная площадь и объем для освоения – беспрецедентные возможности для человеческой деятельности.

Мы не собираемся повторять то, что сделали американцы в 60-х годах. Луну можно использовать как международную космическую станцию. Расположив здесь множество научной аппаратуры, различные РЛС, оборудование, можно начать исследования, невозможные на МКС. Отсутствие атмосферы даст ученым новые возможности изучения Вселенной. Кроме того, этот ближайший к нам космический объект до сих пор мало изучен. По-прежнему до конца непонятны его происхождение, состав, структура.

– Именно Луна даст бесценный опыт при подготовке дальних полетов к другим планетам Солнечной системы, прежде всего к Марсу. Лететь к Красной планете сегодня нельзя, мы просто не имеем такого опыта. Такой полет таит в себе гигантский пласт проблем, к решению которых человечеству только предстоит приступить. Да и большой научной ценности сам по себе полет к Марсу не представляет. Максимум удастся облететь и посмотреть его поближе. Получить с первого раза какие-то научные результаты, связанные с его освоением, вряд ли получится.

– С Луной ситуация иная?

– Да. Ее можно использовать как полигон для отработки дальних перелетов. Можно получить на ней опыт жизни в условиях другой гравитации, научиться использовать природные ресурсы, находящиеся вне Земли. К примеру, не так давно стало известно, что на Луне имеются большие запасы воды. А что такое вода? Это не только необходимый продукт для поддержания жизни человека, но и потенциальное топливо. Разлагая воду на кислород и водород, можно использовать их для соответствующих двигателей.

Не будем забывать и о том, что во время перелета к Марсу человеческий организм будет подвержен галактической и солнечной радиации. Вкупе с отсутствием магнитного поля все это может вызвать мутации. Испытать и оценить эффективность материалов для защиты от радиации можно при реализации лунной программы.

– На данном этапе целесообразнее использовать автоматические космические аппараты, которые позволят построить более точные модели гравитационных и магнитных полей, исследовать климат, поверхность. Только получив соответствующие опыт и знания, можно готовиться к пилотируемому полету.

Исходя из высокой стоимости и трудоемкости подобных проектов мы активно развиваем международное сотрудничество. Например, в рамках программы освоения Красной планеты «Экзомарс» мы проводим исследования совместно с Европейским космическим агентством при участии Академии наук и НПО им. Лавочкина. Также мы занимаемся программой по изучению спутников Юпитера, в первую очередь наиболее интересных из них – Ганимед и Европа. Американцы же повышенное внимание уделяют спутникам Сатурна.

– Конечно. Например, согласно одной из гипотез темная материя присутствует везде, в том числе в околоземном пространстве. Совместно с учеными из Италии Академия наук, Министерство образования и науки и Роскосмос проводят эксперимент «РИМ-ПАМЕЛА», цель которого – обнаружение частиц темной материи. Пока это не удалось.

– В рамках совета РАН по космосу и комплексного научно-технического совета по экспериментам. Иногда получаются очень интересные результаты. Так, совместно с Институтом медико-биологических проблем нам удалось доказать, что даже в самых неблагоприятных условиях космоса, при высоких и низких температурах или радиации ряд живых организмов способен поддерживать жизнь. Это некоторые типы бактерий, зеленых водорослей, яйца африканского комара. Более того, установлено, что при спуске космического аппарата с орбиты вынесенные на его внешнюю оболочку образцы этих организмов не сгорали и не погибали, правда, теряя при этом репродуктивную функцию. Подобные эксперименты показывают, что жизнь может существовать в очень сложных условиях.

Ну и более земные вопросы, в первую очередь – создание космодрома Восточный. Это необходимо для обеспечения независимости российской космической деятельности, подготовки инфраструктуры для освоения Луны, решения задач космической связи и навигации. На Восточном будут отрабатываться новые ракеты и космические аппараты, которые только разрабатываются.

Осуществляет ЦНИИмаш и управление космическими аппаратами. Не так давно мы запустили спутник-ретранслятор «Луч-5», который позволил решить задачи постоянного наблюдения и обмена информацией с МКС. До выведения этого КА на орбиту мы периодически теряли связь с этой станцией.

– Прежде чем говорить о космических кораблях будущего, нужно понимать, что рано списывать со счетов нынешние образцы техники. Серьезные фирмы, занимающиеся разработкой и проектированием РКТ, в том числе и зарубежные, считают традиционные ЖРД вполне способными для обеспечения межпланетного перелета. Но, безусловно, работать на будущее надо уже сейчас. Современные исследования сосредоточены на новых типах двигателей – в первую очередь ядерных, электрореактивных или электроракетных, в том числе плазменных, ионных. Готовых образцов для дальних космических перелетов пока нет, создаются только заделы.

Фото: NASA

Еще одна составляющая космонавтики будущего – создание новых конструкционных и защитных материалов, легких и прочных. Космический корабль для марсианской экспедиции, выполненный из традиционных материалов, должен будет иметь массу от 550 до 1000 тонн. Формирование подобного корабля на орбите, даже при наличии перспективных носителей, способных выводить 50–60 тонн груза, потребует десятки стыковок. Как рассчитать динамику подобной конструкции, как она поведет себя при сообщении ей тягового импульса? Проблема достаточно сложная. Именно поэтому создание новых материалов, способствующих облегчению массы будущих КК, наряду с разработкой новых двигателей будет иметь решающее значение.

Часть существующих проблем характерна только для России. Речь идет в первую очередь об элементной базе. В этом направлении мы отстаем от западных партнеров, что создает дополнительные трудности.

Связь и навигация – следующая группа проблем дальних космических полетов. Для решения этой новой задачи не подойдет ни GPS, ни ГЛОНАСС, необходимы новаторские подходы и идеи. Вполне вероятно, в будущем для получения высокоточных навигационных сигналов потребуется использовать существующие космические объекты, такие как пульсары или квазары. Путей решения этой проблемы много, нам только предстоит выбрать, каким именно воспользоваться.

– Безусловно, эти работы ведутся. Перспективный пилотируемый транспортный корабль в настоящее время разрабатывает РКК «Энергия». Это направление наиболее активно развивается во всем мире. Американцы фактически продолжили работы по программе «Констелейшн», включая работы по «Альтаиру», «Ориону». Лично я видел, насколько далеко они продвинулись в этом направлении. Кстати, в США помимо самого государства этим занимается целый ряд частных компаний. Вспомним недавний запуск КК «Дрэгон», который создан пока только в грузовом варианте.

Что касается создания новых спутников, то для начала необходимо изменить принципиальный взгляд на освоение космоса в целом. Приведу аналогию. Рассмотрим развитие бытовой электроники. Раньше, если телевизор выходил из строя, мастер при помощи тестера искал вышедший из строя транзистор или конденсатор, после чего впаивал новый. Такая диагностика и ремонт занимали много времени, требовали высокой квалификации мастера. А что сейчас? Пропал видеосигнал – поменяли блок видеосигнала, пропал звук – поменяли звуковой блок. Такой принцип построения электронной системы называется модульным и позволяет серьезно упростить проектирование и обслуживание через высокую унификацию применяемых электронных компонентов. Подобно современным автомобилям, где количество систем постоянно увеличивается, спутники будущего будут способны решать несколько задач одновременно. Это значительно повысит их сложность, что отчасти будет компенсировано высокой унификацией. Модульная архитектура и возможность легкого устранения неисправности открывают принципиально новые горизонты в обслуживании КА. Так, на орбите возможно размещение станций техобслуживания нового типа, на которых будут располагаться модули ЗИП и необходимая диагностическая аппаратура.

– Разумеется, такая задача поставлена в том числе и в рамках космодрома Восточный. Многоразовые ракетно-космические системы (МРКС) – один из вариантов дальнейшего развития космонавтики, правда, с некоторыми отличиями от тех же шаттлов. На мой взгляд, последние показали экономическую неэффективность, высокие трудозатраты на подготовку к старту и производство самого КК. Изготовление одной только теплозащиты представляет собой невероятно сложный процесс. Тем не менее это было крупным достижением своего времени, подтвердившим принципиальную возможность создания многоразовых космических кораблей. Если мы перейдем на эти системы, то уже на новом уровне, что даст существенный выигрыш как в плане экономии, так и в плане удобства для экипажа.

– Действительно, это одна из самых сложных проблем. Качество подготовки будущих специалистов в вузах снижается. Обладатели дипломов не владеют необходимыми знаниями и навыками. Расплодилось огромное количество частных вузов, которые совершенно не готовят студентов к будущей работе. Проблему нужно как-то решать. Мы создали несколько кафедр – в Физтехе, в МАИ, в РУДН и собираемся создать в МГТУ им. Баумана. Теперь студенты начиная с III курса фактически учатся у нас. Непосредственно на предприятии им читают лекции, они делают реальные курсовые и дипломные работы. Решая практические задачи, они в результате видят реальную науку, трезво оценивают свои возможности и понимают, способны ли вообще выполнять такую работу. В то же время трудовой коллектив понимает, впишутся ли в него эти ребята, как они будут работать дальше. Такой способ подбора кадров и помог нам в основном закрыть ту брешь, что существовала еще совсем недавно. Однако пробел между опытным поколением и молодыми кадрами по-прежнему остается. Мы стараемся финансово поощрять наиболее квалифицированных и талантливых работников. Создаем комплексные творческие молодежные коллективы, позволяем им проявить себя и свои способности как ученых. Тех, кто хорошо себя зарекомендовал, принимаем в аспирантуру, проявившие организаторские способности попадают в резерв кадров. Некоторых сразу повышаем в должности. Обладатели ученых степеней получают прибавку к зарплате, таким образом мы мотивируем кадры к написанию диссертаций. Ведь диссертация – это в первую очередь методология научного поиска, которая позволяет сформулировать актуальность задачи, оценить ее новизну. Это определенная научная школа, к прохождению которой мы всячески мотивируем своих специалистов.

– Мне бы хотелось только одного – продолжить заниматься наукой. Это моя работа, мое хобби – моя жизнь.

Личное дело

Геннадий Геннадьевич РАЙКУНОВ

Возглавляет ЦНИИмаш с 2008 года. Доктор технических наук, профессор, лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники, заслуженный деятель науки РФ, Райкунов руководит работами в области системного анализа, баллистического обеспечения полетов, разработки ракетно-космических систем, комплексов и средств социально-экономического и военно-стратегического назначения, а также информационных технологий дистанционного зондирования Земли из космоса.

Справка «ВКО»

Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИмаш)

История становления и развития ЦНИИмаша (до 1967 г. – НИИ-88) начинается с 13 мая 1946 г., когда вышло постановление Совета министров СССР № 1017-419, положившее начало развертыванию отечественного промышленного ракетостроения. Первым директором НИИ-88 стал Лев Рувимович Гонор, главным конструктором баллистических ракет – Сергей Павлович Королев. Правительственное постановление о создании первой межконтинентальной баллистической ракеты Р-7 вышло в мае 1954 г. Проектно-конструкторские работы были выполнены ОКБ-1 НИИ-88 под руководством С. П. Королева. Исследования в области аэрогазодинамики, теплообмена и прочности конструкций так же, как и экспериментальная отработка изделия, проводились научными подразделениями института.

Правительственным постановлением от 23 июня 1960 г. «О создании мощных ракет-носителей, спутников и космических кораблей, освоении космического пространства в 1960–1967 гг.» НИИ-88 определяется головным центром по комплексным научным исследованиям и экспериментальной отработке РКТ. С наступлением космической эры, после запуска первых искусственных спутников Земли (ИСЗ) и полета Ю. А. Гагарина объем и разнообразие решаемых институтом задач резко возросли.

В 1960 году вводится в эксплуатацию вычислительный центр (ВЦ). В 1965 г. ВЦ преобразовывается в Координационно-вычислительный центр (КВЦ) с возложением на него задач информационного обеспечения государственных комиссий, обработки и отображения информации при летно-конструкторских испытаниях космической техники гражданского назначения.

Во исполнение постановления ЦК КПСС и Совета министров СССР от 5 января 1973 г. № 25-08 об обеспечении реализации экспериментального проекта «Союз» – «Аполлон» на базе КВЦ создается советский Центр управления полетами, впоследствии ставший основным Центром управления полетами всех отечественных космических кораблей, пилотируемых орбитальных и автоматических межпланетных станций.

Во исполнение постановления правительства в 1982–1986 гг. был построен и сдан в эксплуатацию Центр управления полетом системы «Энергия – Буран», использовавшийся при ее летно-конструкторской отработке в 1987 и 1988 гг.

Одновременно в 1986–2001 гг. ЦУП в течение 15 лет обеспечивал постоянное и непрерывное управление полетом орбитальной станции «Мир», включая ее основной блок, научные и технологические модули, пилотируемые и грузовые корабли.

В 1970-е гг. на ЦНИИмаш возлагается руководство отраслевыми координационными советами по прочности, аэродинамике, теплообмену, автоматизации проектирования, а также обязанности головной организации по методическому обеспечению исследований надежности и качества РКТ, по созданию автоматизированных систем управления (АСУ) НИР и ОКР, по внедрению АСУ.

В последние годы ЦНИИмаш в содружестве с другими предприятиями отрасли разработал системный проект космодрома Восточный, который даст возможность увеличить интенсивность запусков спутников на околоземные орбиты и будет способствовать дальнейшему развитию Дальневосточного региона страны.

Результаты системных исследований перспектив развития ракетно-космической техники позволили институту на основе программно-целевого планирования формировать проекты федеральных космических программ, определяющих государственную политику в области космической деятельности России на многие годы вперед.

ЦНИИмаш в настоящее время – это головной аналитический центр, штаб Федерального космического агентства, научно обосновывающий принимаемые решения по новым разработкам образцов ракетно-космической техники, конверсии космических достижений в интересах многих отраслей, международному сотрудничеству, которое сегодня на регулярной основе налажено с США, Китаем, Францией, Германией, Японией и другими странами. Институт проводит экспертизу проектов изделий и комплексов РКП, космических программ, результатов наземных и летно-конструкторских испытаний.