Экспресс на орбиту, или как Россия опередила "SpaceX" Илона Маска

400 километров — это не очень много. На машине по хорошей трассе можно доехать часа за четыре, даже с учетом санитарной остановки. Для «Сапсана» это меньше двух часов, пассажирский самолет справится меньше чем за 60 минут. А вот для космонавтов путь на Международную космическую станцию (МКС) и сейчас чаще всего длится двое суток.

Однако 10 июля 2018 года прошел почти незамеченный прорыв, которым мы обязаны российской космонавтике. Нашим специалистам удалось запустить на МКС грузовой космический корабль «Прогресс МС-09» по новой двухвитковой схеме — всего за три с половиной часа от старта до стыковочного узла. На самом деле подобная схема способна в будущем сильно облегчить работу на орбитальных станциях. За счет чего?

Почему так сложно?

Тем, кто следит за космическими стартами, кажется, что после вывода космического аппарата на орбиту самое сложное уже позади. На самом деле после этого работа Центра управления полетами (ЦУПа) только начинается. Ведь к Международной космической станции космический аппарат должен подлететь почти с той же скоростью и требуемым фазовым углом, что и у нее самой. А это не так просто. Да, орбита МКС достаточно устойчива, но вот Земля постоянно вращается. Из-за этого на экране Центра управления полетами мы видим волнообразную линию движения станции.

То есть для того, чтобы обеспечить нормальную стыковку, в момент, когда станцию и корабль освещает Солнце, на требуемой орбите следует запускать ракету-носитель четко в расчетное время. Кроме этого, чрезвычайно важно как можно точнее рассчитать требуемую орбиту, с которой космический «грузовик» или пилотируемый корабль начнет «нагонять» станцию. За это отвечает специальная группа прицеливания, инженеры рассчитывающие траектории полета.

Раньше процесс перевода космического аппарата с низкой опорной орбиты (куда его доставила ракета) выше к МКС осуществлялся медленно и постепенно. Для пилотируемых кораблей и сегодня речь идет о 34 витках вокруг Земли, и витки эти занимают двое суток. Двое суток в весьма тесном «Союзе», где даже размять мышцы толком негде: в невесомости это нужно делать каждый день, иначе могут начаться проблемы с самочувствием. Во время полета к МКС космический корабль выполняет «Гомановский переход» на орбиту фазирования, биэллиптический переход, затем сближение со станцией и выравнивание скорости.

Все это чрезвычайно сложная, практически ювелирная работа, единственный инструмент которой — сами двигатели космического корабля. Максимально точно высчитывая время их включения и выключения, специалисты постепенно приводят аппарат, летящий со скоростью более 27 000 километров в час, к точке рандеву с точностью в несколько сантиметров (именно термин rendez-vous используется на Западе для обозначения маневра сближения).
Меньше витков

В 2012 году российские пилотируемые космические корабли «Союз» перевели на четырехвитковую схему и путь на станцию стал занимать около шести часов (5 часов 39 минут). По сравнению с двумя сутками полета в тесном и неудобном «Союзе» это был огромный прорыв. Однако спустя несколько полетов от четырехвитковой схемы отказались, решив побольше «потренироваться на кошках» на грузовых кораблях.

Первая попытка доставить грузовой корабль на МКС по двухвитковой схеме была предпринята 12 октября 2017 года, однако по техническим причинам ее отменили. И вот сейчас «Роскосмосу» удалось достигнуть теоретического предела времени полета — меньше четырех часов. Быстрее уже технически просто не получится. Вместо двух суток получается почти как от Питера до Москвы на «Сапсане». Можно и потерпеть. Теперь еще пара таких коротких запусков «Прогрессов» — и специалисты попробуют доставить «Союз» с космонавтами на борту так же быстро.
Зачем это нужно?

Новый метод заметно сэкономит время работы всех наземных служб, уменьшит нагрузку на космонавтов и сотрудников ЦУПа. Немного, но это только начало. Во многом подобные запуски открывают дорогу к космическому туризму и гораздо более простому развитию орбитальных станций.

Сегодня космонавты на МКС понимают, что, случись неприятность, они могут полагаться только на себя. Время на подготовку ракеты и время самого полета делают «скорую космическую помощь» неэффективной и ненужной. Иное дело держать ракету на отдельном старте с возможностью в кратчайшее время заправить ее и подготовить к старту. Да, сейчас это технически малореально. Но человечество уже очень близко пододвинулось к тому, чтобы на запрос SOS с орбитальной станции помощь прибывала в течение нескольких часов.

Отдельно стоит поговорить о космических туристах. Перспектива двое суток, «прижимая коленки к ушам», в тесноте лететь на станцию отпугивала очень многих. Тут кроме большого желания нужна еще и нормальная подготовка. Три с половиной часа — это другое дело. То есть в будущем подобный короткий способ полетов станет гораздо более нужным.

Отдельно стоит сказать о том, что американские специалисты, имея вроде бы не худшие технические возможности, пока даже не подошли к четырехвитковой схеме. Она сложная и требует максимальной точности от ракеты-носителя при выводе аппарата на орбиту. И да, даже Илон Маск пока гоняет грузовые Dragon по классической схеме. Ну а то, что «Роскосмос» не умеет пиарить свои достижения и громко говорить о вполне реальных успехах — общее место. Хотя тут именно тот самый случай, котором можно и нужно гордиться.

Отличная работа, «Роскосмос» — звезды стали еще немного ближе!

Михаил Котов Forbes Contributor