Вторая ступень «Шаттла» представляет собой нечто вроде ракетного самолета. Почему «нечто»? Да потому, что, обладая крылом, эта ступень осуществляет сход с орбиты как обычный космический аппарат и производит посадку без тяги, только за счет подъемной силы стреловидного крыла малого удлинения. Крыло позволяет совершать некоторый маневр как по дальности, так и по курсу и в конечном счете производить посадку на специальную бетонную полосу.
Посадочная скорость ступени при этом намного выше, чем у любого истребителя, — около 350 километров в час.
Полезный груз размещается в большом грузовом отсеке верхней ступени (ее называют иногда не очень точно орбитальным самолетом). Грузом может быть как спутник или дополнительная ракетная ступень, которые нужно оставить на орбите, так и специальные блоки для исследовательской и экспериментальной работы людей. В этом случае верхняя ступень «Шаттла» остается вместе с блоками на орбите на весь срок работы (предположительно до месяца).
Сейчас трудно судить, насколько, эффективной окажется эта система. Во всяком случае, технические и технологические трудности, с которыми столкнулись создатели «Шаттла», оказались выше, чем предполагалось. Разработка проекта велась почти десять лет, первый испытательный полет откладывался в течение полутора лет и состоялся в апреле 1981 года. Одна из трудностей — покрытие корпуса аппарата (а он имеет довольно сложную форму) теплозащитными плитками разных размеров и толщины (в различных местах ступени при прохождении плотных слоев атмосферы на этапе спуска будет различная температура — от нескольких сот до почти 1600 градусов по Цельсию).
Верхняя ступень «Шаттла» в принципе должна выходить на низкую орбиту, и, следовательно, для того, чтобы доставлять спутники на более высокие (круговые или вытянутые) орбиты, включая стационарные, а также на межпланетные траектории, предполагается применять специальные ракетные ступени — «космические буксиры», которые, как уже говорилось, будут доставляться на низкую орбиту также «Шаттлами».
Что и говорить, непросто все это — создать экономичную транспортную космическую систему.
Некоторых специалистов в идее «Шаттла» смущает еще и другое. Согласно экономическим расчетам он оправдывает себя примерно при 40 полетах в год на один образец. Получается, что в год только один «самолет», чтобы оправдать свою постройку, должен выводить на орбиту порядка тысячи тонн разных грузов. С другой стороны, имеет место тенденция к снижению веса космических аппаратов, увеличению продолжительности их активной жизни на орбите и вообще к снижению количества запускаемых аппаратов за счет решения каждым из них комплекса задач. Если говорить об орбитальных станциях и пилотируемых кораблях, то их запускается в год считанные единицы.
Тут, конечно, можно и возразить: тенденция снижения массы запускаемых спутников, если она действительно имеется, может быть временной, появившейся как раз из-за отсутствия экономичных средств выведения. И когда такие средства появятся, в них, очевидно, возникнет необходимость. Задач в космосе и сейчас хоть отбавляй, и космонавтика явно вышла на тот рубеж, когда дальнейшее ее развитие не может успешно идти без принципиального решения экономических проблем. С другой стороны, экономический эффект от средств многократного использования, подсчитанный как чистая экономия по сравнению с применением обычных одноразовых средств, начнет ощущаться по крайней мере через 10 лет, даже при неоптимальном количестве запусков.
— Когда закладывался «Шаттл», о нем говорили как о средстве, необходимом для снабжения орбитальных станций, то есть как о транспортном корабле. В какой мере, Константин Петрович, его можно сейчас рассматривать как таковой?
— По своей грузоподъемности разве что для очень больших станций будущего. На текущем этапе развития выгоднее автоматические транспортные корабли.
— Мне «Спейс Шаттл» представляется как бы разработкой впрок. Этим отчасти можно объяснить многократный перенос сроков начала летных испытаний. Говорят, что схема, олицетворенная в «Шаттле», представляет собой сближение ракетной техники и космонавтики с авиацией.
— Отчасти это действительно так. Многое из опыта авиации использовалось при создании верхней ступени, и в то же время это техника ракетно-космическая.
— Вы занимаетесь проектированием пилотируемых кораблей, но если бы перед вами поставили задачу создать транспортную систему многократного применения, какую бы схему вы выбрали?
— Трудно сказать сразу. Чтобы выбрать одну из многих возможных схем, их нужно просчитать. Но, думаю, я бы не стал применять крыло.
— Почему же?
— Давайте посмотрим, что оно дает. При выходе на орбиту это только лишний вес и к тому же еще довольно существенное дополнительное сопротивление. На орбите крыло совсем не нужно. При входе в атмосферу — наиболее трудно защитимая от тепловых потоков часть корабля. И роль свою крыло начинает играть лишь на самом конечном участке полета — при планировании и заходе на посадку. При этом, хотя точность и повышается, ступень не может совершить посадку в любом районе, а только на специальные полосы. Но ведь достаточно высокую точность приземления имеют сейчас и корабли типа «Союз» и «Аполлон» с парашютной системой посадки. Причем посадить такие корабли можно едва ли не в любой точке планеты. Маневр по курсу, на мой взгляд, не настолько принципиальное преимущество, чтобы создавать такую сложную систему.
— Мне кажется еще, что высокая посадочная скорость «Шаттла» связана с немалым риском. Заходить на посадку без мотора, в планирующем полете, не имея возможности при промашке уйти на второй круг, как это может любой самолет, потребует от космонавтов высочайшего мастерства и напряжения.
— Или сложной автоматики, на создание которой и пошли американцы. Я бы обратил внимание еще на одну сторону этого проекта. Судя по сообщениям прессы, стоимость доставки полезного груза составит у «Шаттла» около 800 долларов за килограмм. По нынешним представлениям, это, конечно, неплохо, сейчас американские ракеты, как известно, выводят грузы при затратах несколько тысяч долларов за килограмм. Но в перспективе, когда в космосе придется решать сложные производственные и строительные задачи, нужны будут средства доставки на порядок более «дешевые»: 50–70 долларов за килограмм. Вот что, по общему мнению, даст нужный эффект. Путь «Шаттла» к этим цифрам, очевидно, не приведет, какое бы топливо ни применять и как бы ни совершенствовать конструкцию.
— Какой же путь вам кажется более выгодным?
— Я как инженерт отдал бы в перспективе предпочтение системе полностью многоразовой и одноступенчатой, без крыла. Уверен, она была бы намного рациональнее, эффективнее и не столь громоздка.
— Чем же объяснить, что американцы выбрали путь «Шаттла» — частично спасаемой системы?
— Такое решение, с инженерной точки зрения, сейчас осуществить более просто, здесь все ясно, что и как, делать. Но главное, конечно, — разработка дешевле.
— Но она идет уже почти целое десятилетие, а за такое время любая задуманная машина стареет морально. Поскольку появляются не только новые конструктивные и технологические веяния, но и новые требования к машине, работающей в космосе. Проект «Шаттла» закладывался, когда еще не было полной уверенности, что человек может активно работать на орбите по крайней мере полгода. Рассчитали корабль на полет всего лишь до месяца, причем блок для научных исследований с космонавтами «Спэйслэб» автономно от корабля работать не может. Но теперь, после нескольких полетов экипажей на советской станции «Салют-6», стало ясно, что такая продолжительность далека от оптимума.
— Стоимость работы одного экипажа на «Спейслэбе», несмотря на сравнительно невысокие затраты на выведение, будет не ниже, а выше, чем на долговременной орбитальной станции. Конечно, система «Шаттл» имеет немало чисто технических достоинств, но все они должны воплотиться в эффективный научный результат.