«Орёл»: многоразовый корабль России на пути к испытаниям

Проектируемый корабль «Орёл»

«Орёл»: как устроен российский многоразовый корабль и почему его первый полёт откладывается

Возвращение на Землю — важная часть работы любого пилотируемого корабля. Современные проекты всё чаще предусматривают повторное использование спускаемых капсул: такой подход должен сократить подготовку к следующему запуску, снизить цену доставки грузов на орбиту и уменьшить воздействие космических полётов на окружающую среду.

Россия пока использует одноразовые «Союзы». Это не мешает им выполнять свои задачи, но сказывается на конкурентоспособности отрасли: возвращаемую капсулу нельзя отправить в новый полёт. Проект «Орёл» должен изменить эту ситуацию, однако до испытаний корабля в космосе ещё предстоит пройти несколько важных этапов.

Как возвращают современные корабли#

Среди действующих пилотируемых аппаратов многоразовую схему использует Crew Dragon компании SpaceX. Капсула диаметром четыре метра летает с экипажем с 2020 года и за пять лет выполнила более десяти пилотируемых миссий.

Повторное применение стало возможным благодаря размещению основных систем внутри возвращаемой части корабля. Это касается и двигателей ориентации Draco, работающих на токсичном топливе, и мощных SuperDraco, предназначенных для аварийного спасения экипажа. После возвращения такой аппарат требует сравнительно небольшого объёма восстановительных работ.

В 2014–2017 годах SpaceX прорабатывала вариант управляемой посадки на двигателях. Предполагалось, что корабль сможет садиться с точностью «как у вертолёта». От идеи отказались под давлением NASA: сертификацию такой схемы для пилотируемых полётов сочли слишком сложной. В результате Crew Dragon возвращается на парашютах и приводняется в океане — по схеме, применявшейся на кораблях «Меркурий» и «Аполлон» примерно полвека назад.

У океанской посадки есть ограничение: возвращение зависит от погоды в выбранном районе. Осенью 2024 года экипаж Crew-9 несколько недель не мог вернуться на Землю из-за неблагоприятных условий в зоне посадки. «Союзы», способные садиться на сушу, от этой проблемы избавлены.

Другой тип многоразовой системы — New Shepard компании Blue Origin. Это полностью многоразовый одноступенчатый комплекс, разработанный для коммерческого суборбитального туризма и научных исследований. В его состав входят водородно-кислородный ускоритель и герметичная пассажирская капсула на шесть человек.

Полёт длится одиннадцать минут. За это время ракета поднимает капсулу выше ста километров, а пассажиры проводят около четырёх минут в невесомости. Затем ускоритель самостоятельно возвращается и вертикально садится «на хвост». Капсула с самыми большими иллюминаторами в истории космонавтики спускается на трёхкупольном парашюте. Незадолго до касания земли под её днищем срабатывают пороховые двигатели мягкой посадки, полностью гасящие скорость.

Другие страны и компании также разрабатывают пилотируемые корабли. У SpaceX состоялось четырнадцать беспилотных пусков Starship; Boeing выполнила один беспилотный и один пилотируемый полёт Starliner. Для Orion, созданного NASA и Lockheed Martin, проведены две беспилотные и одна пилотируемая миссии. Китайский «Мэнчжоу» совершил один беспилотный полёт, а индийская программа «Гаганьян» прошла суборбитальные испытания. Российская программа пока опирается на стендовые испытания и прежний опыт.

Советский опыт многоразового возвращения#

«Союз» после посадки: корабль возвращается на Землю, но повторно в полёт не отправляется

За несколько десятилетий до появления Crew Dragon в СССР разработали собственный проект возвращаемого корабля. Это был не «Буран», а возвращаемый аппарат транспортного корабля снабжения (ВА ТКС), получивший индекс 11Ф74. Его создавали для обслуживания военных орбитальных станций «Алмаз».

Герметичная капсула бюро Владимира Челомея имела форму конуса и вмещала трёх космонавтов. Её можно было использовать повторно: для нового полёта требовалось заменить внешние слои теплозащиты. При посадке применялись парашютная система и выдвижные штанги с твердотопливными двигателями. Они включались у самой земли и сводили скорость касания к нулю.

В закрытых испытаниях 1976–1985 годов некоторые аппараты под обозначениями спутников серии «Космос» успешно летали на орбиту и возвращались дважды и даже трижды. Но программу закрыли до пилотируемого полёта ВА ТКС.

От «Зари» к «Клиперу»#

Разработка нынешнего корабля началась в РКК «Энергия» в 2009 году. На разных этапах проект назывался ПТК НП, затем «Федерация» — с 2016 по 2019 год, — а позже получил имя «Орёл». Название отсылает к первому военному парусному кораблю Петра I и одновременно к традиции Сергея Королёва называть космонавтов «орлятами».

У «Орла» есть предшественники и в советских проектах. 27 января 1985 года ЦК КПСС и Совмин СССР постановлением начали разработку многоразового пилотируемого транспортного корабля «Заря», предназначенного для замены «Союзов». Эскизный проект одобрили в конце 1986 года. В 1987-м его защитили на научно-техническом совете Минобщемаша, а к маю 1988-го устранили все замечания. По темпам проект приближался к военным программам того времени.

«Заря» задумывалась как корабль массой пятнадцать тонн, высотой пять метров и диаметром 4,1 метра. Его планировали запускать ракетой «Зенит». Капсула должна была вмещать шесть-восемь человек и перевозить до 2,5 тонны груза. От нагрева при входе в атмосферу её защищали бы многоразовые кварцевые плитки, подобные тем, что применялись на «Буране».

Посадка была ещё одной необычной особенностью проекта. Скорость предполагалось гасить мощной пороховой установкой, без парашютов. Заказчики критиковали такой вариант из-за риска для экипажа: рядом с космонавтами находились бы сотни литров топлива.

Так мог выглядеть многоразовый корабль «Заря»

В январе 1989 года работы по «Заре» прекратили из-за сокращения финансирования. Позднее, в 1995–1996 годах, «Энергия» вместе с Rockwell International и Центром Хруничева предложила NASA восьмиместный корабль-спасатель на основе этого проекта. Он мог бы находиться на дежурстве у МКС до пяти лет. Американская сторона предпочла «Союз-ТМ».

С 2000 года РКК «Энергия» за собственный счёт разрабатывала «Клипер». Этот многоразовый корабль по схеме «несущий корпус» рассчитывался на шесть человек и 700 килограммов груза, а запускать его собирались на ракете «Зенит». В отличие от капсульных аппаратов, «Клипер» должен был входить в атмосферу горизонтально, как планирующий аппарат, и имел сбрасываемый агрегатный отсек.

В 2004 году проект включили в Федеральную космическую программу. Затем им заинтересовалось Европейское космическое агентство (ЕКА), которому требовалась посадка на аэродром. Для этого «Клипер» получил неподвижные крылья, а проект — перспективу зарубежного финансирования.

В ноябре 2005 года Роскосмос объявил конкурс на новый корабль. «Клипер» по его итогам признали технико-экономически нереализуемым, а в июне 2006-го РКК «Энергия» прекратила работу над проектом. ЕКА также отказалось от участия и выбрало более простой одноразовый грузовой корабль ATV. Соратник Королёва Борис Черток связывал закрытие «Клипера» с технологическим отставанием России, прежде всего в области электроники. В 2009 году новый конкурс выиграла «Энергия» с проектом ПТК НП, который теперь известен как «Орёл».

Программа «Орёл»: график и испытания#

Разработка корабля продолжается уже семнадцать лет, но лётные испытания ещё не начались. В 2023–2024 годах российские лунные планы отложили, и «Орёл» стали адаптировать для доставки экипажей на перспективную Российскую орбитальную станцию (РОС).

По официальным данным на март 2026 года, первый беспилотный полёт назначен на 2028 год. Ближайшая задача — вертолётные сбросы макета, необходимые для проверки парашютной системы. Для первого лётного образца предусмотрены три миссии: один беспилотный запуск со стыковкой к РОС и два пилотируемых полёта, запланированных на 2029–2030 годы. На орбиту корабль должна выводить тяжёлая ракета «Ангара-А5П» с космодрома Восточный. По сравнению с первоначальными планами график отстаёт более чем на тринадцать лет.

Макеты отечественного многоразового корабля на МАКС-2013

Некоторые испытания уже проведены. В 2023 году «Роскосмос» изготовил статический макет для проверки прочности и начал производство образцов для вибропрочностных испытаний и вертолётных сбросов. В апреле 2024 года руководство ведомства сообщило, что создание изделия вышло на завершающий этап.

Параллельно проверяются отдельные системы. Двигательная установка МВСК02 отработала семилетний ресурс. Теплозащита проходит квалификацию и должна выдерживать вход в атмосферу со второй космической скоростью. Навигационный комплекс проверили с использованием спутников-ретрансляторов «Луч».

Самым ответственным испытанием остаются полноразмерные вертолётные сбросы возвращаемого аппарата. Они должны подтвердить работоспособность посадочной системы, в которую входят три парашюта общей площадью 3600 квадратных метров, пороховые двигатели мягкой посадки и четыре выдвижные опоры. Вместо привычных надувных мешков капсула должна приземляться на амортизационные стойки. Эта схема считается главным технологическим новшеством проекта и должна обеспечить повторное использование капсулы в десяти космических полётах.

Финансирование и наземная инфраструктура#

Стоимость первого лётного образца первоначально оценили в 57,56 миллиарда рублей. В 2019 году РКК «Энергия» запросила ещё 18 миллиардов на важные системы, не предусмотренные исходной сметой. В эту сумму вошли 2,7 миллиарда рублей на аварийное спасение, 2,2 миллиарда на исполнительные органы спуска и 524 миллиона на навигацию.

Задержки связаны не только с кораблём. Программа зависела от готовности монтажно-испытательного корпуса на Восточном, стартового комплекса для «Ангары» и средств поиска и спасения экипажей. Руководство Роскосмоса заявляло, что проект не должен превратиться в бесконечный долгострой.

Местом посадки выбрали район в Беляевском районе Оренбургской области. Благодаря навигационным технологиям, применяемым в оборонных комплексах «Тополь» и «Ярс», ожидаемый радиус посадки составляет пять-семь километров. В 2021 году на создание посадочного комплекса и первичное обслуживание аппарата выделили отдельный контракт на 1,88 миллиарда рублей.

На текущем этапе, согласно представленным данным, смета и сроки согласованы, изготовление корпусов и бортового оборудования для первого корабля ведётся, испытательная база подготовлена. Однако до первого запуска остаётся около двух лет, и за это время предстоят сборка лётного аппарата, вертолётные сбросы, испытания системы спасения и согласование графиков с развёртыванием РОС.

Если график будет соблюдён, пилотируемая эксплуатация «Орла» начнётся не раньше 2030 года. К тому времени кораблю «Союз» исполнится шестьдесят лет. При этом речь идёт о капсуле, проектирование которой опирается на решения начала 2010-х годов.

Планы конкурентов подчёркивают разницу в сроках. Китай намерен использовать «Мэнчжоу» для высадки людей на Луну к 2030 году. Индия готовит пилотируемый запуск «Гаганьяна» на 2027 год. Crew Dragon, по приведённым планам, к 2028-му должен выполнить уже несколько десятков миссий с повторным использованием капсул.

Заявленный ресурс «Орла» — десять полётов — может стать реальностью только к середине 2030-х годов. К этому времени SpaceX, возможно, уже завершит программу Dragon и перейдёт на Starship. Поэтому для «Орла» важны не только сроки первого запуска, но и темп последующих испытаний: корабль создавали как средство обновления российских пилотируемых полётов, а слишком поздний ввод в эксплуатацию может оставить его в роли догоняющего проекта.