Як Україна американський Antares врятувала
Коли спостерігаєш за космічним запуском наживо, перші враження - яскраво, але дуже гучно і вкрай швидко, навіть якщо перебуваєш за кілька кілометрів від місця старту...
В ніч на вівторок на космодромі NASA в штаті Вірджинія здійснено успішний старт ракетоносія Antares OA-5, розробленого й побудованого, в тому числі, українськими фахівцями. Цей запуск можна було би вважати рутинним, якби не одне "але": два роки тому на цьому ж місці вибухнув попередній Antares. Після того ракета зазнала кардинальних конструкторських змін, і нинішній пуск, фактично, визначав, чи існуватиме оновлений проект далі.
ОЧІКУВАННЯ І СТАРТ
Ракетоносію Antares потрібно лише 545 секунд для того, щоб вивести вантажний корабель Sygnus на орбіту. Це приблизно дев'ять хвилин, які мають оцінити результат майже дворічної роботи сотень фахівців. Перед стартом всі сподіваються на краще, однак не виключають й іншого розвитку подій.
"У разі катастрофи всі повинні терміново лишити спостережний пункт та дістатися автобуса, який має швидко виїхати із зачиненими дверима, люками й вікнами. Якщо ракета вибухає, вас може вразити ударна хвиля, а в повітря потрапляють дуже токсичні речовини. Тому треба діяти швидко", - проводить інструктаж в автобусі по дорозі до спостережного майданчика жвава представниця NASA.
Спостережний майданчик - це розчищене в полі місце, де стоїть великий намет з Wi-Fi та кавою для журналістів, розкладна металева трибуна для зручного спостереження, мобільний генератор та ще кілька зручностей. Все гарно, якби не комарі та невідомі місцеві жуки.
"Я була тут минулого разу, - каже американська журналістка зі штативом і камерою. - Вибухова хвиля - це відчутна штука"... Навіяний трагізм перебиває трансляція переговорів Центру управління польотами, у яких перераховуються операції передпускової перевірки та відповіді на місцях. У потоці слів не розумієш багатьох скорочень, натомість вихоплюєш чіткі відповіді: зроблено, результат позитивний. Цього достатньо. Старт трохи затримується, але все ще потрапляє в "п'ятихвилинне вікно", про що NASA попередило заздалегідь.
Перше, що бачиш в момент пуску - це яскравий спалах під ракетою. Звук потужного вибуху наздоганяє через кілька секунд. Чи все в порядку, зрозуміти складно, бо трансляції переговорів уже не чутно. Орієнтуєшся по тому, як рівно й дуже швидко піднімається корабель. Три з половиною хвилини, і в нічному небі ледь яскрава точка, перша ступінь відпрацювала та відділилася від ракети. Схрещуєш пальці й прислуховуєшся до трансляції Центру. Дев'ять хвилин - і корабель на орбіті: все як заплановано. Аплодисменти.
ВІД КАТАСТРОФИ ДО КАРДИНАЛЬНИХ ЗМІН
Здавалося б, іспит успішно складено, але в чому ж він полягав? 28 жовтня 2014 року попередній ракетоносій вибухнув прямо на стартовому майданчику, перетворившись на вогняну кулю. NASA втратила ракетоносій, корабель Cygnus та понад дві тонни корисного вантажу для МКС. Крім того, були завдані збитки космодрому на суму близько 15 млн доларів. Але це все було дрібницями в порівнянні з тим, що під серйозним ударом опинилися перспективи самої програми, яка щойно почала працювати, відправивши за півтора роки два вантажних корабля до Міжнародної космічної станції (МКС).
За результатами експертизи, яку NASA і компанія-виконавець Orbital ATK розпочали негайно після катастрофи, було з'ясовано, що причиною вибуху став дефект в одному з паливних турбонасосів двигуна першого ступеню. Американці для старту й розгону ракети на той час використовували два двигуни AJ26. По суті, ця система мала в основі радянську конструкцію НК-33, розроблену ще в 1960-х роках. У 1990-х компанія Aerojet купила 43 таких двигуни, і 20 з них переобладнала для програми Antares. Модифікація включала невеликі зміни в шарнірній підвісці, а також оснащення американською електронікою та удосконалення тяги.
Після аварії постала потреба приймати рішення: або (як мінімум) усувати виявлені дефекти, або вдаватися до кардинального кроку та взагалі змінювати двигуни. Зрештою, рішення знайшлось, але воно було не найлегшим. Справа в тому, що під час розслідування виник невеликий конфлікт інтересів між замовниками і компанією Aerojet. Виробник двигунів не заперечував, що причиною вибуху Antares стало займання паливного турбонасоса, однак наполягав, що компонент був пошкоджений уламками з інших частин ракети. NASA і Orbital ATK наголошували, що дефект насоса можна відстежити й на інших двигунах. У результаті, як писали американські ЗМІ, було погоджено, що Aerojet виплатить 50 млн доларів для врегулювання суперечки. Так і зробили, однак після цього NASA і Orbital ATK прийняли кардинальне рішення - відмовитись від двигунів AJ26. Проект могли врятувати лише готові й перевірені інші двигуни, які було не так складно знайти, а ще - також дуже швидке переобладнання всього першого ступеня до них.
"УКРАЇНСЬКА" ЧАСТИНА
Проект Antares взяв вимушену паузу. По-перше, виникла невідома перспектива з заміною двигунів, а по-друге, потрібно було відновлювати стартовий майданчик після аварії ракетоносія. Обидва питання вирішувалися паралельно, на що знадобилося трохи більше півтора року. У травні 2016-го були успішно проведені стартові випробування відновленого космодрому. Приблизно до цього ж часу була вирішена й проблема з двигунами. Новий ракетоносій отримав російські двигуни РД-181, втім переобладнання вимагала чи не вся конструкція першого ступеню, за що несла відповідальність, головним чином, українська сторона.
Ця частина (у довжину) є найбільшою в ракеті (майже 28 метрів з 42-х разом із вантажним кораблем). Крім двигунів, вона також має складну паливну систему, резервуари для пального та окислювача. За розробку конструкції основної частини першого ступеня, у тому числі баків високого тиску, клапанів, датчиків, системи трубопроводів, електрообладнання відповідало КБ "Південне". Виготовленням деталей займався дніпровський "Південмаш". До процесу виробництва були також залучені "Хартрон-АРКОС" (Харків), "Київприлад" (Київ), "Хартрон-ЮКОМ" (Запоріжжя), "ЧЕЗАРА" та "РАПІД" (Чернігів).
"Не буває неважливих частин ракети, але перший ступінь - це дійсно основа всієї конструкції, яка дала можливість забезпечити нові характеристики, чого вимагав проект (після катастрофи 2014 року - Ред.). Українське КБ і заводи забезпечили небувалі темпи інтеграції нових двигунів у ракету. Наші партнери дуже задоволені", - поділився з цього приводу генеральний директор КБ "Південне" Олександр Дегтярьов.
Він підкреслив: українці мають цим скористатися. "Особливість України полягає в тому, що ми входимо в п'ятірку країн, які мають спеціальні технології. Але ми їх повинні залучити як нашу конкурентну перевагу й продати товар, створений на базі цих технологій", - наголосив Дегтярьов.
МІСІЯ CYGNUS
Через майже два роки прориву було досягнуто: ракета стартувала успішно. Вантажний корабель Cygnus, виведений "Антаресом" через дев'ять хвилин польоту на орбіту, кілька днів "добиратиметься" до МКС. Що він представляє із себе, і чому заради нього замовники пішли на так жертви?
Cygnus, який є основною "посилкою" з Землі на МКС, має два основних елементи - службовий модуль (двигуни, системи живлення, зв'язку, навігації та контролю), а також герметичний вантажний відсік. Для економії місця в ньому встановлений пасивний механізм стиковки, тобто його приєднують до МКС великою роботизованою "рукою-маніпулятором".
Для спрощеного уявлення, перед запуском корабля NASA опублікувало цікаві факти про корабель. Наприклад, висота капсули Cygnus у вантажному положенні (в ракеті) дорівнює росту дорослого жирафа - 6,4 метра. Після запуску на орбіту апарат мусить за три дні підійти до МКС, вирівняти швидкість та зайняти потрібну позицію для стиковки. Загалом Cygnus несе 2,4 тонни корисного вантажу для міжнародної експедиції, що містить провізію для екіпажу, апаратуру для МКС, зразки та обладнання для наукових експериментів.
"На борту майже 500 кг наукового вантажу. Дещо з цього призначено для нових дослідів, зокрема, вивчення процесу горіння в космосі", - розповів науковий співробітник NASA по програмах для МКС Піт Гесбрук. За його словами, частина експериментів проходитиме на МКС, де вже є спеціальне обладнання для дослідів з горінням. Деякі матеріали будуть підпалені прямо на борту Cygnus після завершення його місії та відстиковки від станції.
Вченим цікаво, як поводитиметься вогонь в умовах мікрогравітації та невагомості. Адже як з'ясувалося лише недавно, після фази гарячого горіння, полум'я в космосі не згасає, а переходить у процес так званого "холодного горіння", чого не спостерігалося в земних умовах. Це матиме суттєве прикладне значення, пояснюють вчені. На землі результати експериментів будуть корисні для інженерії інноваційних високоефективних двигунів. Що ж стосується польотів у космос, то це надасть більше інформації для уникнення ризиків пожеж на кораблях, у тому числі для майбутніх довготривалих місій на Місяць або Марс.
Крім того, на борту Cygnus міститься обладнання та зразки для інших експериментів, у тому числі для дослідження поведінки різних металів в умовах низьких температур у космосі.
У вантажного корабля є ще одна місія - забрати майже 2,5 тонни використаних матеріалів з МКС. Як відомо, зараз проблема сміття на навколоземній орбіті становить серйозну загрозу польотам супутників. Тому навіть найменше додаткове забруднення лише збільшує цю проблему для пересування навколо Землі.
ЩО З ЦЬОГО УКРАЇНІ?
Успішний запуск оновленого ракетоносія Antares, де українські конструктори й інженери в умовах дефіциту часу довели свою кваліфікацію, залишає Україну в колі небагатьох держав, які конкурують на світовому ринку високих космічних технологій. Тут є широкі можливості: від продовження співпраці в рамках існуючих міжнародних програм до амбіційних польотів на Місяць і Марс. У першу чергу, це стосується забезпечення технічної складової: розробки космічних проектів, виготовлення деталей і блоків ракетоносіїв та кораблів, розробки пропозицій по експериментальних базах на інших тілах Сонячної системи. Тут також не слід виключати можливої участі українських космонавтів у міжнародних програмах, хоча це зовсім інший, але не менш важливий напрям роботи.
В будь-якому разі, це шлях до прогресу, якого останнім часом так не вистачає Україні. Зрештою, вона має довести, передусім для себе, що здатна займати перші світові позиції та створювати серйозну конкуренцію розвиненим міжнародним гравцям.
Ярослав Довгопол, острів Воллопс, штат Вірджинія, США
