НАСА и история непостоянства задач агентства
Создать ядерное оружие — заветная мечта любого государства, которое хочет грозить соседям военным преимуществом огромного масштаба. Чтобы тянуться силой атома дальше, за тысячи километров, нужны бомбардировщики или ракеты. Все эти технологии дороги. Не каждое государство может позволить себе роскошь ядерной триады. Наконец, приобрести членство в ядерном клубе невозможно: международные организации старательно препятствуют попыткам освоить технологии производства ядерного оружия.
Обогащение плутония — резкие меры на политической арене. Создание межконтинентальных баллистических ракет очередной мелкой страной — морщинки на лбу генералов по всему миру. Запуск военного спутника для сканирования поверхности Земли или обеспечения связи проходит без особого внимания: картографированием и спутниковыми коммуникациями занимаются и частные компании, разница лишь в заказчике. Запуски исследовательских спутников и людей на орбиту демонстрируют мирное желание заниматься наукой и никак не пресекаются.
Ядерных держав сегодня 8—9, ещё несколько или унаследовали, или создавали ядерное оружие, но отказались от него. В мире немного космических агентств и компаний, которые способны вывести груз на орбиту вокруг Земли. И лишь три страны за всю историю успешно реализовали технологии полёта человека.
В 2011 году произошло внешне неожиданное событие. Число государств, способных сменить экипаж на МКС, сократилось до единицы. Срок действия программы «Спейс шаттл» подошёл к концу, и США лишились средства для вывода человека на орбиту. К сотрудничеству над Международной космической станцией Китай не допускали с самого начала. Остались лишь российские «Союзы», места в которых всем остальным участникам приходилось покупать.
STS-135, последний полёт шаттлов, закончился летом 2011 года. За пять лет пока ничего не изменилось: Китай продолжает работать над собственной космической станцией, Роскосмос продаёт билеты на МКС. НАСА приходится полагаться на космическое агентство другой страны, о чём любят язвить политики. Такой ситуация останется примерно ещё пару лет: компании частного космического извоза SpaceX, Bigelow Aerospace и Boeing заканчивают работу над пилотируемыми кораблями. НАСА не планирует покупать места в «Союзах» уже после 2018 года.
И всё же, как получился такой перерыв? Для его понимания нужно взглянуть на то, как формируются планы НАСА.
В начале шестидесятых США отставали от конкурента в новой гонке, рубежом которой стал космос. В 1957 году запуск «Спутника-1» стал шоком. На средстве доставки ядерных боезарядов противник вывел первый искусственный спутник Земли, выиграв сразу очки и научного престижа, и военного потенциала. «Спутник-1» громко пищал о своём существовании, и это мог слышать любой радиолюбитель. В США не ожидали ни параметров ракеты «Р-7», ни самого запуска. В словарях завелись выражения «спутниковый кризис» и missile gap.
На волне образа значительного отставания в технологической сфере от СССР государственные структуры США начали массово вливать деньги в образование, науку и исследовательские работы. Космический рекорд был повторён — в 1958 году запущен «Эксплорер-1», американский спутник, на основе поведения которого Ван Аллен выдвинул предположение о существовании радиационных поясов Земли. Как США, так и СССР запускают на орбиту животных, следят за их выживаемостью и оценивают теоретическую возможность полёта человека. Впрочем, и здесь американская сторона отстаёт: Лайка была запущена в 1957 году, в 1960 с орбиты впервые возвращаются живые Белка и Стрелка.
Четвёртая ступень ракеты «Юнона-1» не отделилась от спутника «Эксплорер-1».
В 1961 году старший лейтенант Юрий Гагарин получил звание майора, а мир навсегда выучил его фамилию. И здесь у США было отставание: Алана Шепарда запустили месяцем позже «Востока-1» и лишь в суборбитальный полёт. Гагарин же сделал один полноценный виток вокруг Земли и провёл на орбите 1 час 48 минут.
20 февраля 1962 года произошёл первый орбитальный полёт астронавта НАСА. За почти пять часов астронавт Джон Гленн совершил три витка в корабле Friendship 7 — больше и дольше, чем Гагарин. Впрочем, за полгода до этого космонавт Герман Титов в кабине «Востока-2» отработал на орбите сутки и сделал 17 витков. В августе 1962 года заметное отставание США в космической гонке лишь усиливается: космонавты Николаев и Попович проводят групповой полёт на кораблях «Восток-3» и «Восток-4», поддерживают связь друг с другом, отрабатывают сценарий перехвата спутников.
Президенты США проявляли ограниченный интерес к космосу и пытались решать организационные вопросы. В 1958 году Дуайт Эйзенхауэр реорганизовал Национальный консультативный комитет по воздухоплаванию в Национальное управление по воздухоплаванию и исследованию космического пространства — НАСА. В следующем году новому гражданскому агентству передают мощности для пусков, которые раньше принадлежали армии.
Но чего-то значительного без полной поддержки было не достичь. В марте 1961 года глава НАСА Джейс Уэбб попытался утвердить бюджет НАСА с высадкой человека на Луне до конца десятилетия — в НАСА уже провели базовые исследования возможности такого полёта. Кеннеди отказал по той простой причине, что запрашиваемая сумма была слишком велика. «Восток-1» изменил отношение Кеннеди к космосу: теперь он искал то, что вывело бы страну из состояния страха и унижения. 25 мая 1962 года президент США предлагает Конгрессу идею полёта на Луну, которую нужно реализовать до конца десятилетия — идею, которую он нашёл после консультации со специалистами НАСА.
12 сентября того же года Кеннеди зачитал одну из самых знаменитых речей в истории страны. Амбициозной идее полёта на спутник Земли были нужны деньги, а значит — поддержка населения, которое запросто может выступить против дорогой затеи. Вот один из самых цитируемых фрагментов речи:
В космосе пока нет раздоров, несправедливости, межнациональных конфликтов. Он неизведан и таит в себе опасность для всех нас в равной степени. И если мы его покорим, он должен принадлежать всему человечеству, и нам необходимо будет наладить мирное сотрудничество. Но многие не понимают, почему нам не дает покоя Луна. Что за странная цель? С тем же успехом можно спросить:, а зачем забираться на самую высокую гору в мире? Зачем 35 лет назад был совершен первый трансатлантический перелет? Зачем сборной Университета Райса играть со сборной Техасского университета?
Да, мы решили покорить Луну, причем именно в этом десятилетии. Это цель не из легких, но тем лучше: такое испытание позволит нам выложиться по максимуму, показать, на что мы способны, реализовать всю нашу мощь. Это вызов, который мы готовы принять здесь и сейчас. И мы рассчитываем только на победу!
Именно поэтому в прошлом году я принял решение — одно из важнейших за мою президентскую карьеру — бросить все силы на программу космических исследований.
В американском английском появилось слово moonshot, которым обозначали как саму программу высадки на Луну, так и любые другие амбициозные проекты с неясными перспективами осуществления, но высокой важностью и огромной ценой. Советский moonshot не сработал — для пилотируемых миссий была нужна сверхтяжёлая ракета «Н-1», которая взорвалась во всех четырёх испытательных пусках. Ограничились исследованиями на двух луноходах.
Американская пилотируемая программа была успешно реализована. Грандиозный проект НАСА позволил вырваться вперёд в космической гонке. В рамках программы «Аполлон» в июле 1969 года нога человека впервые ступила на поверхность другого небесного тела. Что было куда более важно для политики, конкурент повторить полёт не смог. И по сей день на Луне побывали лишь 12 американцев в рамках шести полётов.
Некоторые из компаний, которые изготовили части ракеты «Сатурн-5».
К 1970 году полёты ещё продолжались. Тем временем конструкторы уже давно думали над будущими проектами. Ещё с середины шестидесятых работа на чертёжных досках начала подходить к концу. Создавались модули корабля для полёта и высадки на Луну и огромный «Сатурн-5», проходило обучение операторов полёта и прочего персонала. Одна только ракета требовала всю мощь промышленности США: работу распределили между Boeing, North American Aviation, Douglas Aircraft Company, IBM и многими другими. До полёта было ещё далеко, но команда фон Брауна постепенно входила в фазу, когда основная работа была закончена, а полностью отходить от проекта рано.
Конструкторам нужна была новая задача. Разумеется, Конгресс США ни за что не выделил бы средств на ещё одну космическую программу — «Аполлон» и без того проедал бюджет. Начались поиски, которые остались в истории как Apollo Applications Program. Нужно было найти применение созданному в рамках программы «Аполлон» для новых научных миссий. Из первых идей — база на Луне и пролёт около Венеры — родилась орбитальная станция Skylab и полёт «Союз-Аполлон».
Вообще, к космической станции в НАСА присматривались как к отработке полёта на Марс — куда более длинного перелёта, чем к Луне. Лунная база не поможет в изучении эффектов долговременной микрогравитации на тело человека. Денег на космическую станцию с единственной целью в виде отработки неутверждённого полёта к Марсу не дали бы, поэтому «Скайлэб» должна была заниматься экспериментами и изучением Земли с орбиты.
После изучения возможных вариантов — от небольших до гигантов на десятки астронавтов — в НАСА утвердили тот «Скайлэб», который и случился. Экипаж доставляли на одноразовых носителях — кораблях «Аполлон». Но здесь вмешивается политика.
«Скайлэб», концепт.
Пока конструкторы работали над станцией, политики вносили свои коррективы. Кеннеди прикинул стоимость программы «Аполлон» в 7 миллиардов долларов, что было крайне нереалистичной оценкой. В знаменитой речи он успокоил тем, что на тот момент на космос тратили по 40 центов в неделю на жителя США, а лунная программа обещала поднять эту цифру до 50 центов. Глава НАСА Уэбб оценил программу «Аполлон» в куда более шокирующие 20 миллиардов долларов. Эта оценка оказалась точнее — общая стоимость составила 23,9 миллиарда долларов. В 1973 году в отчёте Конгрессу прозвучала финальная цифра 25,4 млрд долларов. Если попытаться посчитать инфляцию, то в современных деньгах это порядка 140 миллиардов долларов США — числами таких порядков оценивают годовой валовый внутренний продукт развивающихся стран.
В 1970 году действующий президент Никсон даёт такое указание в послании о будущем космической программы США:
Шесть главных целей
[…]
3. Мы должны работать над значительным уменьшением стоимости космической деятельности. Какое-то время наша текущая ракетная технология будет работать как надёжные пусковые мощности. Но при строительстве в более долгосрочных перспективах мы должны разработать менее затратные и менее усложнённые решения для транспортировки полезной нагрузки в космос. Такие решения — созданные таким образом, чтобы быть полезными для широкого круга научных, оборонных и коммерческих задач — могут помочь нам осуществить меры экономии во всех аспектах нашей космической программы. На данный момент мы более подробно изучаем осуществимость программы космических челноков как один из способов достижения этой цели.
1984 год
Как нетрудно догадаться, речь шла о программе «Спейс шаттл», которая должна была вогнать стоимость пуска в сотни долларов за килограмм. Конструкция аппарата сильно менялась по ходу проектирования и обрела финальные очертания, с которыми все мы знакомы. Вырос ценник, не удалось обеспечить простоту. Почему всё это случилось — тема другого разговора.
«Спейс шаттл», концепт, 1969 год.
В 1973 году на остатках от программы «Аполлон» на «Скайлэб» запустили три экипажа. До 1979 года станция оставалась на орбите, были даже надежды поднять её орбиту с помощью первых шаттлов. Но свой первый орбитальный космический полёт шаттл совершил только в 1981 году. «Скайлэб» упал на Австралию, а графство Эсперанс выписало НАСА штраф за мусор.
Итак, на 1984 год у НАСА осталось единственное средство пилотируемого запуска, которое могло находиться только на низкой околоземной орбите. Денег на новые «игрушки» уже не выпросить — шаттлы повторно используемы и должны отработать заложенные в них на этапе строительства вложения. Не шло речи о возвращении на Луну или отправке астронавтов на Марс и дальше в Солнечную систему. Научную работу в шаттлах проводили с помощью модулей «Спейслэб», которые устанавливали в грузовом отсеке.
Политики диктовали всё новые условия игры. Вот выдержка из обращения 25 января 1984 года «О положении страны» президента Рональда Рейгана:
Наш прогресс в космосе, идущий огромными шагами для всего человечества, — это дань уважения американской командной работе и американскому превосходству. В общем усилии сплотились наши величайшие умы в правительстве, промышленности и науке. И мы с гордостью говорим: мы первые; мы лучшие; мы такие, потому что мы свободные.
Америка всегда была величайшей, когда мы осмеливались быть великими. Мы вновь можем достичь величия. Мы можем следовать за нашей мечтой до далёких звёзд, жить и работать в космосе с мирной, экономической и научной пользой. Сегодня я предписываю НАСА разработать постоянно обитаемую космическую станцию и сделать это в течение десятилетия.
Космическая станция позволит сделать качественный скачок в наших исследованиях науки, связи, металлах, жизненно важных медицинских препаратах, которые могут быть изготовлены только в космосе. Мы хотим, чтобы наши друзья помогли нам справиться с этими вызовами, и хотим разделить с ними плоды работы. НАСА пригласит другие страны для участия, чтобы мы могли усилить мир, строить процветание и расширять свободу для всех, кто разделяет наши цели.
Проект космической станции «Фридом» («Свобода») был начат ещё при Рейгане, реализовывался при Клинтоне, а своей, похоже, финальной конфигурации достиг только в последние годы. Он значительно изменился от изначальных предложений. По сути, МКС состоит из российского и американского сегмента МКС. Последний — это и есть результат задуманного Рейганом сотрудничества нескольких стран, модули, построенные Европейским космическим агентством, НАСА и Японией.
Один из нескольких концептов «Фридом».
Десять лет НАСА работало над проектом станции, но получало слабую финансовую поддержку. С 1984 по 1993 года планы будущей станции переделывали семь раз, а вопроса о начале сборке так и не стояло. «Фридом» чуть не вычеркнули из финансирования НАСА: в июне 1993 года соответствующей поправке не хватило всего одного голоса в нижней палате Конгресса США. К тому, что начиналось как «Фридом», через адаптер PMA-1 присоединено то, что начиналось как «Мир-2», то, что во многом спасло проект.
В девяностых политический климат допустил сотрудничество с российской стороной. После распада СССР Россия унаследовала опыт управления долговременными многомодульными космическими станциями и необходимое оборудование, но не былой бюджет. «Фридом» была урезана для сокращения издержек и вошла в Международную космическую станцию.
Хотя МКС ещё не была закончена, политические силы выбрали новое направление для НАСА. В 2004 году президент Буш-младший в своей речи обозначил необходимость вернуться на Луну:
Третья наша цель — вернуться на Луну к 2020 году в качестве точки запуска для более дальних миссий. Не позже 2008 года мы начнём запускать серию роботизированных полётов на лунную поверхность для изучения и подготовки будущего исследования человеком. C использованием Пилотируемого исследовательского корабля мы предпримем расширенные человеческие экспедиции на Луне уже в 2015 году с целью жить и работать там в всё более и более длительные промежутки времени. Юджин Сернан, который сегодня здесь присутствует — последний человек, чья нога ступала на лунной поверхности — сказал следующее, когда покидал [Луну]: «Мы уходим так же, как и пришли и, с Божьей помощью, вернёмся — с миром и надеждой для всего человечества».
Возвращение на Луну — важный шаг для всей нашей космической программы. Создание длительного человеческого присутствия на Луне может значительно уменьшить стоимость дальнейшего изучения космоса, делая возможными ещё более амбициозные полёты. Поднимать тяжёлый космический корабль из земной атмосферы — это дорого. Космический корабль, собранный и снабжённый на Луне может выходить из её более низкой гравитации, требовать куда меньше энергии и, поэтому, денег. Также, Луна — обильный источник ресурсов. Её грунт содержит сырые материалы, которые можно собрать и переработать в ракетное топливо или воздух для дыхания. Мы можем использовать наше время на Луне для создания и тестирования новых методов, технологий и систем, которые позволят нам действовать в других, более сложных условиях. Луна — логический шаг вперёд дальнейшим прогрессу и достижениям.
Так началась программа «Созвездие». В её рамках были запланированы космический корабль «Орион», лунный модуль «Альтаир», тяжёлая ракета «Арес-1» и сверхтяжёлая ракета «Арес-5».
Именно «Арес-1» и «Орион» должны были доставлять астронавтов на МКС после списания шаттлов. Ракета состояла из твердотопливной ступени и второй ступени на жидком топливе. Из-за характерного вида она получила прозвище «палка» (Stick).
Сравнение нескольких систем запуска и забрасываемого ими груза на низкую околоземную орбиту.
От НАСА требовалось одновременно продолжать регулярные смены экипажа на МКС, запуск новых модулей и доснабжение, а также разрабатывать новые средства запуска, корабля, лунных аппаратов. Всё это нужно было делать в условиях ограниченного ресурсов. Неудивительно, что работа велась медленно. Ракета «Арес-1» успела взлететь всего раз в рамках испытательного полёта в 2009 году.
Вскоре после заступления на пост новый президент США объявил, что программа «Созвездие» вышла за рамки бюджета и временных рамок. Проверки и исследования осуществимости указывали, что ни возвращение на Луну, ни планы о полётах на Марс были НАСА не по карману. В 2010 году Барак Обама закрывает программу «Созвездие» и обозначает новую цель:
В начале следующего десятилетия несколько пилотируемых полётов протестируют и проверят системы, необходимые для исследовательских миссий за низкой околоземной орбитой. К 2025 году мы ожидаем создание нового космического корабля для длинных путешествий, который позволит нам начать первые пилотируемые полёты за пределы Луны в глубокий космос. Итак, мы начнём — мы начнём запуском астронавтов на астероид впервые в истории. Я считаю, к середине 2030-х годов мы сможем запустить людей на орбиту Марса и в целости и сохранности вернуть их на Землю. Затем последует посадка на Марс. И я надеюсь, что я доживу, чтобы её увидеть.
Но я хочу повторить — я хочу повторить следующее: критическим для исследования глубокого космоса будут прорывные разработки двигательных установок и других передовых технологий. И я бросаю НАСА вызов побороть эти преграды. И я дам вам ресурсы, чтобы побороть эти барьеры. И я знаю, что вы это сделаете, с находчивостью и силой, потому что это то, что вы делали всегда.
Итак, я понимаю, что некоторые считают, что мы сначала должны попытаться вернуться на поверхность Луны, как это планировалось ранее. Но буду откровенен: там мы уже были. Базз там был. Для исследований есть куда больше космоса, есть много нового, что мы узнаем в этом процессе. Поэтому я считаю, что куда более важно нарастить наши мощности и размах и работать с серией всё более сложных целей, улучшая наши технологические возможности с каждым шагом вперёд. Именно это производит данная стратегия. Именно так мы гарантируем, что в новом веке наше лидерство в космосе ещё более сильно, чем в предыдущем.
Корабль «Орион» начинался в рамках программы «Созвездие», но теперь очутился на верхушке ракеты SLS. Почти все остальные наработки «Созвездия» отправились на свалку истории. Разработка Space Launch System постепенно идёт в лучших насовских традициях: хотя прогресс заметен, сроки сдвигаются. Проходят испытания двигателей будущей ракеты, готовят будущий корабль, планируются эксперименты долговременного полёта на астронавтах. Расходы на поддержку SLS уже сейчас оценивают в 2 млрд $/год при плане до 2 запусков в год. Огромная стоимость разработки и постройки ракет грозят проекту неясным будущим, но надежды на Марс остаются.
Сравнение нескольких конфигураций SLS
Американское космическое агентство временно закупает места в «Союзах»: замену шаттлам создать не успели, а проект ракеты «Арес-1» был свёрнут. Через пару лет астронавтов на МКС будут доставлять частные космические корабли. Самой станции осталось не так долго — срок службы МКС продлён до 2024 года. Преемника по окончании этого срока не предвидится. Роскосмос планирует проект Национальной орбитальной космической станции, Китай продолжает работать в одиночку над серией станций «Тяньгун». О планах НАСА создать собственную космическую станцию ничего не известно.
Чисто формально созданная в 1958 году должность администратора НАСА предполагает, что этот человек будет определять цели и методы исследований. На деле администрация НАСА подчиняется сиюминутным прихотям президента США, которые меняются каждые 4—8 лет. Каждый из президентов — это представитель одной из двух противоборствующих партий. И если предыдущий президент-республиканец что-то начал, но не закончил, велик соблазн отменить его распоряжения и создать своё направление в национальной космической программе. Демократ-Обама закрыл «Созвездие», начатое при республиканце-Буше, республиканец-Никсон урезал остатки проекта «Аполлон», начатого при демократе-Кеннеди. Такая же судьба может постигнуть SLS и саму идею полёта к Марсу.
Но эта краткая история — даже не свидетельство того, что в отдельно взятых космическом агентстве или государстве что-то не так. Нет ничего зазорного в том, что политику организации определяют те, кто выделяет ей деньги. Проблема лишь в том, что запросы могут меняться слишком быстро. С вопросами непостоянства желания заказчиков сталкиваются космические агентства всех государств. Случай НАСА не нов — достаточно вспомнить хотя бы «Буран».
Создание нового корабля и системы запуска требуют десятилетие работы и значительные вливания бюджетных средств. Десятилетие ушло на высадку человека на Луну, десятилетие — на создание шаттлов, десятилетие — на сборку МКС до уровня обитаемости.
Полёты в глубокий космос потребуют куда больших затрат времени и ресурсов. Первая высадка на Марс, создание постоянного поселения на Луне, экспедиции на Марсе — на фоне этого мегапроекты прошлого покажутся шуткой. Подобное легко затянется на 20—30 лет постоянной разработки и финансирования — сможет ли кто-нибудь дотерпеть и не прервать проект?
Колонии на других планетах, терраформирование и создание кораблей для полётов к другим солнечным системам означает уже порядка сотни лет ожидания. Даже рой самых продвинутых роботов эпохи постсингулярности бессилен перед физическими законами, которые затормозят проекты такого масштаба. Как будет выглядеть проект освоения космоса для людей той эпохи?
Для людей недалёкого будущего будут существовать космические проекты, для реализации которых нужны столетия кропотливого труда и ожидания. Будем надеяться, у них хватит политического видения и воли, чтобы помнить о пользе долгостроя для будущих поколений.
