Ещё на заре космонавтики перед инженерными умами человечества возник вопрос:
Как же нам путешествовать с багажом бóльшим, чем может поднять наша самая тяжёлая ракета, и на расстояния бóльшие, чем она же может нас забросить?
“Сатурн-5”, несмотря на то, что до сих пор является самой мощной (по массе выводимой полезной нагрузки) ракетой из когда-либо летавших, не могла вывести достаточно груза для того, чтобы с её помощью регулярно поддерживать, к примеру, постоянную базу на Луне. Ещё больше “Сатурна-5” не хватало для полётов пилотируемых аппаратов куда-либо дальше Луны.
Для решения этой задачи была создана программа по созданию частично многоразового аппарата, способного к челночному перемещению между Землёй и НОО, ныне известная, как Space Shuttle. Идея была проста. Раз мы не можем вывести достаточно груза за один полёт – будем летать много раз, но при этом на максимально многоразовом корабле, что бы удешевить нам это удовольствие. Сам Шаттл был далеко не вершиной инженерной мысли, да и не конечной целью, как предполагалось изначально. NASA хотело использовать ЯРД и многомодульные корабли орбитального типа, для надёжного перемещения, как между НОО и лунной орбитой, так и для будущих марсианских миссий.
Однако красивым планам не суждено было сбыться. Очень скоро лунная гонка была завершена. Конгресс уже не видел смысла в трате денег на подобные авантюры и исследование космоса. А потому от всей программы остался только Шаттл, а также проект национальной станции, которая ныне частично воплощена в виде МКС.
Но что же нам мешает делать многомодульные корабли? Прошло уже полвека, а никто так и не построил ни один такой корабль. И это при том, что многомодульные схемы уже давно используются в строительстве орбитальных станций.
Сама концепция очень проста. Можно собрать достаточно большой жилой и складской объём, взять с собой много груза и обеспечить экипаж всем необходимым для длительных полётов. А размер топливных баков не имеет особого значения, т.к. под каждый полёт их можно брать столько, сколько нужно, поскольку баки – это стандартная однотипная конструкция, подобно современным железнодорожным цистернам. И такой вот “поезд” мало того, что может использоваться для разного числа миссий со сменной конфигурацией модулей, так ещё и не требует никаких сверхтяжёлых ракет для выхода на орбиту. Да и те же топливные модули, при желании, можно использовать для создания складов на Луне или по иным любым бытовым нуждам. (Да, такой космический “паровозик” может запросто облегчить себя, сбросив часть ненужных баков; но это при острой необходимости.)
Побочным эффектом является удешевление пусков ракет (из-за их массовости), а также самих модулей корабля (особенно топливных цистерн, т.к. их много). Само собой, на какой-нибудь станции типа МКС можно менять даже модуль двигателей.
Почему же NASA тратит миллиарды на создание сверхтяжёлой ракеты SLS, а не выводит модули крупных “орбитальных поездов”?
Если честно, потому что. Всё. На этом аргументация, в принципе, завершается. Да, можно вспомнить, что есть вероятность в любом из выводов полезной нагрузки получить аварию, прервав цепочку поставок на какое-то время. Но это было бы проблемой, если бы корабль болтался посреди космоса, без энергии и топлива, а не был бы пристыкован, к примеру, к МКС, где есть не только запасы топлива, астронавты/космонавты, но и манипуляторы для монтажных работ. Так что, задержка на месяц или два в графике строительства не сильно приостановит экспедицию. Тем более, если речь о Луне, где никаких “окон” (в отличие от Марса) ждать не нужно.
Хранение криогенного топлива, фактически, является решённой задачей ещё с момента создания первых космических радиаторов и систем теплообмена.
Однако, многомодульность в кораблестроении не забыта. Исходя из слухов, Китай планирует использовать для своих лунных амбиций некое многомодульное судно. Кроме слухов есть также и реально утверждённые планы Китая по созданию орбитальной солнечной электростанции к лохматым годам этого века и покорения Луны. Так что очевидно, что стандартные конструкции Китай так или иначе будет применять в больших количествах.
Но не только Китай строит подобные планы. Компания Lockheed Martin также в будущем видит освоение космоса за многомодульными конструкциями. Концепт Mars Base Camp подразумевает строительство на орбите Марса гибрида – станции и корабля в одном флаконе. Станция, способная на время становиться кораблём и менять орбиту по своему желанию для увеличения возможностей экипажа по высадкам на поверхность Марса.
Источник: Lockheed Martin.
Но есть у подобных кораблей и ограничения.
Во-первых, без развитой заправочной инфраструктуры, топливные баки данных кораблей – это расходный материал, который, если повезёт, можно будет использовать в хозяйстве как-то ещё. Конечно, массовое производство под несколько десяток бочек в год может запросто скинуть их цену до минимума. Но, тут как и с одноразовым ракетами – всё равно есть минимум наценки, которую захочет получать производитель.
Во-вторых, подобные поезда нужно где-то хранить. И даже с учётом утилизации пустых топливных цистерн, где-то нужно хранить грузовые модули и не использующееся оборудование, как во время миссий, так и в перерывах между ними. Т.е. нужна постоянная станция-склад на орбите. В этой роли может предстать МКС, но тогда ей потребуется переделка под большее число стыковочных узлов, чтобы уместить весь флот сменных модулей без изменения центра тяжести (что важно при корректировки орбиты).
Само собой, обе проблемы решаемы, но на данный момент, чем длиннее список сложностей, тем менее охотно за него берутся различные космические организации вроде NASA, даже, если эти проблемы легко решаемы по отдельности.
Конечно, можно долго говорить о потерянных на ветер средствах в программе SLS, о потерянном времени. Ведь сделай NASA ставку на “космический поезд”, мы уже давно были бы на конечной станции – Луне. Но реальность такова, что пока что многомодульные корабли являются идеями прошлого, без которых невозможно наше будущее, но возможно настоящее.
P.S. Такая вот небольшая статья по достаточно интересной теме, точнее, об игнорировании достаточно интересной темы. А как вы считаете, есть-ли смысл в создании шаблонных стандартизированных конструкций для орбитальных судов. Или всё же дело за чем-то “простым”, выводящимся за один раз?