В предыдущей статье мы рассказали, что создание многомодульной Китайской космической станции (ККС) позволит Китаю стать мировой космической державой — наряду с Россией и США. В этой статье мы разберёмся, насколько далеко продвинулся Китай в строительстве собственных космических комплексов, сравним пилотируемые программы СССР и КНР и узнаем, сможет ли ККС заменить действующую Международную космическую станцию (МКС).
СССР vs КНР. Стратегия
Ключевое отличие стратегий по созданию орбитальных станций СССР и Китая — это количество пилотируемых программ. В СССР их было три: «Алмаз», «Салют» и «Мир». В Китае пилотируемым полётам была посвящена только одна программа — «Проект 921». Каждая из советских программ выполняла свои задачи: «Алмаз» разрабатывалась в военных целях, «Салюты» — в научных, а станция «Мир» открывала широкие перспективы для международного сотрудничества. При этом разработка прототипов станции «Мир» (Многоцелевого орбитального комплекса 19К и Перспективной орбитальной станции) велась параллельно с созданием новых «Салютов». Китайская программа, напротив, с самого начала ориентировалась на создание большой многомодульной станции. Первые орбитальные лаборатории Китая предназначались исключительно для отработки ключевых технологий, которые планировали применять на ККС.
СССР vs КНР. Инфраструктура
Модель разработки космических станций в СССР и в КНР схожа: центрами разработки были крупнейшие исследовательские институты и конструкторские бюро, а не университеты и частные компании, как в западных странах. Важная особенность советской космической отрасли — это наличие двух конкурирующих структур: Центрального конструкторского бюро машиностроения (ЦКБМ, ныне АО «ВПК «НПО машиностроения») и Центрального конструкторского бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ, ныне РКК «Энергия»). Проект ЦКБМ курировали Министерство обороны и Министерство общего машиностроения СССР, а ЦКБЭМ поддерживал лично секретарь Центрального Комитета Коммунистической партии Советского Союза Д.Ф. Устинов. Многомодульную станцию «Мир» разрабатывали на базе конструкции «Салютов» ЦКБЭМ (а точнее, уже НПО «Энергия»). Однако конкурирующая программа «Алмаз» продолжала своё существование до 1991 года.
Проект 921 — это единственная пилотируемая программа в Китае. Его стратегию утверждает Политбюро Центрального Комитета Коммунистической партии Китая — высший орган власти в КНР. За разработку и производство космических лабораторий Tiangong, а затем и ККС отвечает Китайская академия космических технологий (中国空间技术研究院，CAST). Это крупнейший в Китае научный центр с собственной производственной базой в Пекине и масштабной инфраструктурой по всей стране. Специально для Проекта 921 китайское руководство создало Агентство по пилотируемой космонавтике КНР (中国载人航天工程, CMSA). Организация взяла на себя решение широкого спектра задач: от координации пилотируемых проектов и контроля качества до международного взаимодействия.
СССР vs КНР. Процесс разработки
Создание собственной многомодульной станции и у Советского Союза, и у Китая заняло примерно 20 лет. Однако оба государства пришли к этому разными путями. Между запусками первой советской станции и многомодульной станции «Мир» прошло 15 лет, за это время СССР запустил семь орбитальных комплексов. В Китае временной промежуток от запуска Tiangong 1 до планируемого вывода на орбиту базового блока ККС составит 10 лет. При этом КНР запустила лишь две станции. С чем связано такое различие в подходах к созданию орбитальных комплексов?
На конструирование первых станций «Салют» — от начала разработки до последних предполётных испытаний — в СССР уходило в среднем по 2-3 года. Хотя проект станции «Салют-1» основывался на уже существующих наработках программы «Алмаз», инженеры ЦКБЭМ смогли спроектировать и запустить станцию за рекордные 12 месяцев! Главная причина настолько высоких темпов — космическая гонка между СССР и США. Спешка при разработке не могла не сказаться на качестве систем орбитального комплекса. В конце первого витка полёта «Салюта-1» не открылась крышка отсека научной аппаратуры, а на «Салюте-2» на 13-е сутки работы произошла разгерметизация, станция перестала передавать телеметрические данные и вскоре сошла с орбиты. Необходимость устранения неполадок стала одной из причин для запуска дополнительных станций.
Китай реализовывает свой пилотируемый проект не в условиях жесткой конкуренции и сжатых временных рамок. Все остальные государства либо участвуют в проекте МКС, либо не разрабатывают собственные пилотируемые станции. Это позволяет Китаю обстоятельно подходить к созданию каждой новой модели космического комплекса и снижать вероятность ошибки при проектировании. При разработке станций Tiangong в конце 1990-х годов планировалось запустить три орбитальных комплекса. Однако после удачной отработки всех намеченных функций станции — стыковки, дозаправки, систем жизнеобеспечения — китайские инженеры решили отказаться от запуска Tiangong 3 из соображений экономии и перейти сразу к созданию многомодульной станции.
СССР vs КНР. Конструкция
Tiangong имеет два отсека: экспериментальный (实验舱）для экипажа (аналог бытового отсека корабля «Союз») и ресурсный (资源舱）для энергообеспечения космического комплекса (аналог приборно-агрегатного отсека). Система стыковки Tiangong идентична российской системе APAS-89 на корабле «Союз». По габаритам и внутреннему объёму советские станции «Салют» были почти в два раза больше и просторнее китайских.
Если расставить советские и китайские станции в порядке расширения их функциональности, Tiangong окажутся между первой советской «Салют-1» и её улучшенной версией — «Салют-4». Срок службы станций Tiangong на орбите значительно выше, чем у первых советских орбитальных комплексов. «Салют-1», «Салют-2» и «Салют-3» были рассчитаны на эксплуатацию не более 200 дней. Tiangong 1 по проекту должна была сойти с орбиты через два года, но по факту длительность её полёта составила семь лет. Однако системы жизнеобеспечения на китайских станциях существенно уступают советским. Уже на усовершенствованном «Салюте-4» космонавты могли находиться до 90 дней. Максимальное пребывание человека на борту Tiangong составило всего 33 дня.
Важный недостаток китайских Tiangong — наличие одного стыковочного узла. Это снижает возможное время нахождения тайконавтов на орбите. В СССР второй стыковочный узел был впервые добавлен к конструкции «Салюта-6». Одновременная стыковка пилотируемого и грузового кораблей позволяла менять экипаж в полёте и регулярно доставлять на станцию топливо, воду, кислород, пищу и другие необходимые ресурсы и оборудование. За счёт совершенствования конструкции удалось увеличить суммарную длительность нахождения космонавтов на орбите со сменой экипажей до 800 дней. В Китае функцию одновременной стыковки будут впервые тестировать на многомодульной ККС.
Станция «Мир» vs ККС
Создание ККС — это огромный шаг вперёд для китайской космической отрасли. До этого построить собственную многомодульную станцию удавалось только Советскому Союзу, МКС уже запустили совместно США, Россия, Канада, Япония и страны-участницы Европейского космического агентства (ESA). По заявленным характеристикам ККС, как и станция «Мир», рассчитана на постоянное пребывание трёх тайконавтов. В момент смены экипажа на борту будет одновременно находиться до шести человек. Длительность каждой смены — до 6 месяцев. Это позволит проводить ещё больше научных экспериментов, экономить на частых запусках нового экипажа, а также откроет большие перспективы для международного сотрудничества. В настоящее время Агентство по пилотируемой космонавтике Китая (CMSA) заключило соглашения о сотрудничестве по проекту ККС с Роскосмосом, ESA и ООН. Европейские астронавты уже проходили совместные тренировки с китайскими тайконавтами в 2017 году, а Роскосмос с 2018 года начал обсуждать с Китайской национальной космической администрацией (国家航天局，CNSA) возможный формат совместной реализации проекта ККС.
До утверждения окончательной концепции станции в 2010 году в китайских СМИ появлялась различная информация, как должна выглядеть будущая ККС. Одним из вероятных вариантов был амбициозный проект станции массой 180 тонн с пятью блоками и ферменными конструкциями (балками в виде стержней) наподобие МКС. Но в целях экономии CAST остановились на более бюджетном варианте, который больше напоминает станцию «Мир». Принцип сооружения ККС, как и станции «Мир», основывается на присоединении вспомогательных блоков к базовому. В отличие от МКС, на ККС не будет ферменных конструкций. У ККС будет три блока: один базовый Tianhe (天和, пер.: «Небесная гармония») и два вспомогательных — Wentian (问天，пер.: «Вопрошание к небу») и Mengtian (梦天，пер.: «Мечта о небе»). Это в два раза меньше, чем на станции «Мир». Однако в конструкции базового блока Tianhe предусмотрено пять стыковочных узлов. Поэтому руководство Китайской аэрокосмической научно-технической корпорации (中国航天科技集团，CASC) не исключает возможность добавления дополнительных блоков в будущем.
ККС будет иметь Т-образную конструкцию. Базовый блок массой 22 тонны и длиной 18,1 метра чуть больше, чем базовый блок станции «Мир». Помимо пяти стыковочных узлов конструкция Tianhe включает внутренние стеллажи для научных экспериментов, а также роботизированную руку-манипулятор для помощи в сооружении станции, стыковке и проведении ремонтных работ. Базовый блок будет выполнять роль центра управления и контроля космической станции и обеспечивать поддержку во время выходов тайконавтов в открытый космос. Два дополнительных модуля Wentian и Mengtian будут иметь аналогичную массу 22 тонны и длину 14,4 метра. Блок Wentian, как и базовый блок, будет оснащён наружным рукой-манипулятором и внутренними стеллажами, а блок Mengtian — дополнительным стыковочным узлом. Блок Wentian также будет обладать резервной системой управления, которая позволит ему при необходимости взять на себя часть функций базового блока Tianhe.
Отличительная особенность ККС — наличие отдельного автономного модуля-телескопа Xuntian (巡天, пер.: «Небесный часовой»). Он будет находиться на параллельной орбите с ККС и при необходимости иногда стыковаться со станцией для ремонта и обслуживания. На станции «Мир» не было автономного модуля-телескопа, встроенный советский телескоп «Глазар» был интегрирован в шлюзовую камеру дополнительного модуля «Квант».
Создание собственной многомодульной станции действительно является огромным достижением и шагом вперед для Китая. Многие технологии, такие как одновременная стыковка к двум и более стыковочным узлам, будут отработаны китайскими инженерами впервые. Проект ККС амбициозен, хотя его цели скорее политические. Успешная реализация проекта ККС докажет, что космическая промышленность КНР по своему технологическому уровню уже достигла уровня «золотого века» советской космонавтики и способна создавать орбитальные комплексы, не уступающие станции «Мир».
Может ли ККС стать следующей МКС?
В настоящее время МКС остаётся единственной орбитальной станцией Земли. Изначально её планировали вывести из эксплуатации в 2015 году, однако страны-участницы договорились продлить срок службы МКС до 2024 года. Судьба МКС после 2024 года пока не ясна. При этом запуск базового блока ККС запланирован на начало 2021 года, а окончательный ввод станции в эксплуатацию — на 2023 год. Если ККС будет успешно запущена, она прослужит как минимум до 2033 года, а с учетом её возможного расширения, скорее всего, ещё дольше. Насколько вероятен сценарий, при котором ККС останется единственной орбитальной станцией на околоземной орбите и возьмёт на себя функции международной станции?
Хотя технические специалисты заявляют о возможности эксплуатации МКС до 2030 года, расходы на её поддержание растут с каждым годом. Ежегодные затраты на обслуживание только американского сегмента станции оцениваются в 3-4 млрд долл. США. Это около 20% всего бюджета NASA. В 2019 году администрация Трампа предложила приватизировать МКС и прекратить государственное финансирование станции с 2025 года. Вместо этого планируется перенаправить средства на более приоритетные космические проекты: создание лунной орбитальной станции Gateway и последующие экспедиции на Марс. Окончательное решение о судьбе МКС со стороны американского конгресса пока не принято. Партнёры NASA по МКС — европейская ESA и японская JAXA — также не собираются реализовывать масштабные программы по строительству орбитальных станций самостоятельно. Скорее всего, они сосредоточат свои усилия на участии в лунных и марсианских миссиях совместно с США, либо продолжат финансировать МКС, если американский конгресс решит не выходить из проекта.
Перспективы приватизации МКС выглядят довольно туманно. Против этой инициативы выступила Главная инспекция офиса NASA (NASA Office of Inspector General) и ключевые лица в американском сенате. В своем отчёте NASA доказывает, что частный сектор навряд ли сможет взять на себя огромные расходы по содержанию МКС. За последние 20 лет частные компании практически не проявляли интерес к международной станции. В будущем свой вклад в МКС могут внести коммерческие проекты в сфере космического туризма и научных космических разработок, таких как Axiom Space и Bigelow Aerospace. Однако с учётом надвигающегося экономического кризиса, финансовых трудностей и банкротства ряда аналогичных коммерческих проектов запуск на орбиту первых модулей частных компаний состоится не раньше 2024 года.
Роскосмос заинтересован в продлении ресурса МКС, так как в настоящее время РКК «Энергия» уже разрабатывает следующие модули: лабораторный модуль «Наука», узловой модуль «Причал» и Научно-энергетический модуль. Их запуск должен состояться в ближайшие три года. Даже если остальные участники МКС примут решение не продолжать проект, российский сегмент будет отстыкован от международной станции и преобразован в российскую национальную орбитальную станцию.
Если МКС продолжит свою работу после 2024 года, китайская станция — намного уступающая МКС по размерам — сможет взять на себя лишь небольшую долю международных научных проектов. Большинство стран продолжат свои исследования на базе МКС, как и раньше. Участие в ККС, вероятнее всего, будет интересно ближайшим союзникам Китая — Пакистану и некоторым африканским странам. Их астронавты смогут путешествовать на орбиту в составе китайских экипажей, как в своё время союзники СССР получили возможность направлять своих космонавтов на станцию «Мир».
Если МКС выведут из эксплуатации, ККС станет более востребованной для мирового сообщества. Но даже если из-за экономического кризиса американские частные компании закроют свои программы по запуску орбитальных станций, либо отодвинут их на неопределённый срок, на околоземной орбите останется российская станция. В результате страны, заинтересованные в продолжении научных исследований на орбите Земли, смогут выбирать между российской и китайской станциями. Этот сценарий наименее правдоподобен, так как США навряд ли позволит своим главным конкурентам получить монопольный доступ к исследованиям на низкой околоземной орбите. Однако в любом случае ККС всё равно никогда не станет единственной орбитальной станцией Земли.