К стадии практической реализации концепция орбитальных станций приблизилась к концу 1950-х, когда и в Советском Союзе, и в США, которые вплотную подошли к началу эры космических полетов, стали предлагать разные проекты «домов в небе». 19 апреля 1971 года СССР вывел на высоту порядка 350 км над Землей первую в мире станцию «Салют», которая проработала в космосе 175 суток. 14 мая 1973 года американцы отправили в небо свою Skylab, которая с мая 1973-го по февраль 1974 года приняла три экспедиции.

Так началась эпоха изучения космоса со стационарных пунктов на низкой околоземной орбите. Сначала эти станции конструировали из одиночного модуля, а позже стали собирать из нескольких частей, пристыковывая дополнительные отсеки по мере готовности. Всего к настоящему моменту в космосе побывали 16 станций — 13 одномодульных и три многомодульных.

Самым грандиозным сооружением была советская станция «Мир», задуманная еще в 1970-х как новое поколение ОС, способных работать в космосе десятилетиями. Это была первая в истории многомодульная станция, ее выведение на орбиту началось в 1986 году, в течение последующих десяти лет к ней один за другим присоединили еще пять модулей. За время эксплуатации на «Мире» проведено более 23 тыс. экспериментов, открыты новые типы метеоров (орбитальных, которые возникают при столкновении микрочастиц на орбите Земли между собой), обнаружено новое явление в ионосфере — полярные дыры (области с пониженной плотностью электронов и ионов), изучено влияние микрогравитации на рост и развитие растений, животных, грибов и бактерий. Опыт «Мира» убедил научное сообщество в необходимости полномасштабной работы людей на орбите и был взят за основу при создании МКС — самого дорогостоящего проекта в истории, общие инвестиции в который приближаются к 200 млрд долларов.

Но сегодня по поводу отправки на долгую орбитальную вахту землян нет прежнего единодушия. «Есть мнение, что в космосе должны находиться только роботы. Если же мы запускаем туда человека, то практически все ресурсы уходят на то, чтобы обеспечить там его жизнедеятельность. Однако если мы сейчас прекратим пилотируемые полеты за пределы земной атмосферы, то скоро не будет и беспилотных», — полагает ведущий научный сотрудник отдела космической динамики и математической обработки информации Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт.

По мнению ученого, главный фактор, до сих пор побуждающий людей вкладывать астрономические суммы в орбитальные станции, как ни удивительно, лежит в иррациональной плоскости — в инстинктивном желании человека преодолеть небесный купол и выйти во внеземное пространство. Мы согласны делиться земными ресурсами для поддержания нашего присутствия вне Земли. ОС, дающие человеку возможность жить и работать в «небесном доме», поддерживают всеобщий интерес к освоению космоса, тогда как с роботами, выполняющими узкоспециальные задачи на орбите, этот азарт, вероятно, был бы давно утрачен.

Что же касается практических целей, то у современных ОС они тоже есть, хотя скептики наверняка скажут, что все их можно достичь на Земле при гораздо меньших затратах. Например, на МКС изучают воздействие невесомости на человеческий организм. «Это необходимо не только для подготовки экспедиций к другим планетам, хотя и это важно. Имея данные о реакции организмов космонавтов на недели и месяцы пребывания вне родной планеты, мы получаем ценнейшую информацию для медицины о человеческом организме вообще», — поясняет Натан Эйсмонт.

В частности, благодаря программам реабилитации космонавтов в медицину вошли экзоскелеты, которые сегодня применяются для помощи пациентам с ДЦП, с травмами позвоночника и тяжелым поражением спинного мозга. А эксперименты с пылевой плазмой, начатые на МКС в 2001 году российскими космонавтами Сергеем Крикалевым и Юрием Гидзенко, позволили лучше понять свойства материи и открыли путь к созданию новых подходов в терапии рака.

От частного к общему и наоборот

Но если с научными проектами ОС, сколько бы ни стоило их выполнение, все более или менее ясно, то создание для них фундамента — парящей над Землей многотонной конструкции — остается экстраординарной задачей. Такие объекты могут позволить себе только богатые страны с большими амбициями и передовыми технологиями. Долгое время абсолютным лидером на околоземной орбите была Россия со своим «Миром», но к концу 1990-х запас прочности легендарной станции сильно снизился, как и возможности изыскивать в бюджете средства на его поддержание. За продолжение истории «Мира» выступали многие космонавты, а также представители новой Компартии РФ, но в итоге было принято решение о сведении станции с орбиты и ее затоплении в Тихом океане.

Россия вступила в кооперацию с США в проекте создания Международной космической станции (МКС), в котором Штаты, как известно, взяли на себя основные финансовые издержки, а Россия компенсировала недостаток вложений уникальным опытом и технологиями по созданию и эксплуатации «Мира».

Сейчас большинство государств, успешно запускающих спутники на околоземную орбиту, не могут и помыслить о собственных орбитальных станциях — это чрезвычайно дорого и сложно по сей день. Между тем ресурс МКС по большей части уже выработан — многие компоненты и даже отдельные модули станции исчерпали гарантийные сроки более десяти лет назад.

«Проект МКС подошел к логическому завершению. Это сложная техническая система, работающая в экстремальных условиях, и у нее попросту подступает предел устойчивости, когда придется больше средств вкладывать в поддержание ее работоспособности, а не в развитие», — комментирует советник гендиректора ГК «Геоскан», член-корреспондент Российской академии космонавтики Андрей Ионин.

Кроме того, усиливается геополитическая турбулентность, которая периодически затрагивает и космические проекты, что тоже побуждает страны задумываться о выходе из «орбитального общежития» и возведении национальных ОС. Первые сообщения об этом появились еще в 2014 году, в период первого обострения отношений России с Западом: «Роскосмос» тогда заявил о планах развернуть Российскую орбитальную станцию (РОС) с 2017 по 2019 год и даже обозначил первоначальную конфигурацию объекта — он должен был формироваться на базе многоцелевого лабораторного и узлового модулей и космического аппарата ОКА-Т. Но в 2015 году правительство РФ продлило работу МКС до 2024 года, и в течение последующих пяти лет план создания РОС в публичном пространстве не всплывал.

Интрига возобновилась в 2020 году, когда на МКС резко ухудшилась ситуация. Обнаруженная годом ранее утечка воздуха ускорилась в пять раз, для проверки герметичности отсеков экипаж по нескольку дней был изолирован в российском сегменте станции. И в России, и в США тогда заявили о подготовке проектов создания национальных орбитальных станций. Первый заместитель гендиректора РКК «Энергия» Владимир Соловьев на совещании в Российской академии наук дал понять, что тянуть уже некуда: «На МКС есть ряд элементов, которые серьезно затронуты повреждениями и выходят из эксплуатации. А после 2025 года прогнозируется лавинообразный выход из строя многочисленных элементов на борту». Оказалось, что уже проработана и концепция РОС: в соответствии с ней станция должна была включать от трех до семи модулей с возможностью принять экипаж от двух до четырех человек, а также быть готовой функционировать в автономном режиме.

Вскоре на совещании у президента РФ было объявлено о решении России отказаться от использования МКС после 2025 года и создать собственную орбитальную станцию. В 2023 году был представлен эскизный проект РОС и заявлены ее основные технические характеристики на первом этапе развертывания: высота орбиты — 300‒350 км над Землей, масса — 55 тонн, экипаж — четыре человека, объем гермоотсеков — 217 кубометров, объем для целевого оборудования — 19 квадратных метров, информационный обмен с Землей — до 105 Мбит/с. Стало также известно, что для ее обслуживания предполагается использовать пилотируемый корабль «Союз-МС», грузовой корабль «Прогресс-МС», а также перспективные пилотируемые корабли с возвращаемой ступенью «Орел» и «Орленок», которые разрабатывает РКК «Энергия».

Первый модуль РОС планировалось развернуть на орбите уже в конце 2025 года, но, как это часто бывает с грандиозными космическими проектами, график выдержать не удалось. В начале этого года Владимир Соловьев заявил, что научно-энергетический модуль, с которого начнется строительство РОС, будет запущен в декабре 2027-го. В плане на 2028 год обозначены запуски универсального и шлюзового модулей, а в 2029-м должен быть введен в эксплуатацию базовый модуль. Эти четыре блока составят ядро РОС. Второй этап строительства станции запланирован на 2031–2033 годы и предполагает ее расширение за счет двух целевых модулей. Общий объем финансирования проекта — 608,9 млрд рублей.

«Если государство выделит запланированные средства, то первый модуль действительно будет выведен на орбиту в 2027 году. Но надо учитывать, что оставшиеся два года для космической отрасли очень короткий срок, любая нестыковка приведет к задержке запуска», — отмечает заведующий лабораторией космических проектов Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга (ГАИШ) МГУ Михаил Прохоров.

По косвенным данным можно судить, что пока все идет в соответствии с календарем. В прошлом году РКК «Энергия» публиковала фотографии, свидетельствующие о начале испытаний космического корабля «Орел», а гендиректор Центра эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры (ЦЭНКИ) Николай Нестечук заявлял, что универсальный технический комплекс на космодроме Восточный доработан для обеспечения подготовки ракеты-носителя «Ангара-А5» по программе запуска пилотируемого транспортного корабля нового поколения; в 2024 году были также успешно проведены его комплексные испытания и автономные испытания комплекта оборудования для обслуживания корабля «Орел». В июне этого года «Роскосмос» и ГКНПЦ им. М. В. Хруничева заключили госконтракт на изготовление трех ракет-носителей «Ангара-А5М» для запуска модулей РОС. Модернизированная версия ракеты сможет выводить на низкую околоземную орбиту космические аппараты весом до 27 тонн вместо 24 тонн у используемой сегодня «Ангары-А5».

Особенности национальной орбиты

РОС создается на замену уходящей в историю МКС, но с учетом сугубо национальных интересов. У нее будет та же высота орбиты — около 400 км (это оптимально в плане баланса между сопротивлением атмосферы и воздействием окружающих нашу планету радиационных поясов), но другие наклонение и траектория полета. Наклонение МКС, то есть ее расположение по отношению к экватору, составляет 51,6 градуса. Такой угол был выбран для того, чтобы со станции была видна часть территории России, а также с учетом местонахождения космодрома Байконур, чтобы оттуда можно было запускать максимум полезной нагрузки. Но сейчас ситуация другая: меняются и точка запуска ракет, и задачи по охвату территории наблюдения.

«С точки зрения нашей страны, недостаток предыдущих орбитальных станций, запущенных во времена СССР, а также Международной космической станции был в том, что их орбиты выстраивались таким образом, чтобы они пролетали по самой южной границе государства. Но сейчас наша граница ушла далеко на север, и для РОС подобная орбита уже не годится — учитывая, что новая станция обязана “видеть” именно российскую территорию», — объясняет Михаил Прохоров.

В итоге наклонение у РОС будет гораздо больше, чем у МКС: 97‒98 градусов, орбита будет гелиосинхронная (то есть маршрут будет проходить над земными объектами в одно и то же время суток, что важно для проведения космической съемки), и станция будет летать по ретроградной орбите, то есть против вращения планеты. По словам Натана Эйсмонта, именно такой вариант орбиты обеспечит бóльшую, чем прежде, возможность наблюдения за российской территорией, в том числе ее полярными областями — в частности, позволит 16 раз в сутки видеть Северный морской путь. Но выведение на такую траекторию потребует больше топлива.

Эта модификация орбиты также задает концептуальную развилку: будет ли новая станция постоянно или временно обитаемой. При всех ее преимуществах для наблюдений Земли из космоса она имеет неудобство: на каждом витке, находясь над Северным и Южным полюсами, станция будет проходить через имеющиеся вблизи нашей планеты радиационные пояса. Из-за этого космонавты будут сталкиваться с бóльшим уровнем облучения, чем на той же МКС, — это означает, что потребуется чаще сменять экипаж.

«Но пока еще не вполне ясно, станут ли один экипаж сразу же сменять другим, как на МКС, или станция значительную часть времени будет работать в автоматическом режиме, — говорит Михаил Прохоров. — Медики “Роскосмоса” настаивают на том, чтобы люди находились на станции непрерывно, поскольку это обеспечит постоянный поток данных о воздействии космической среды на человеческий организм. Но тут нужно помнить, что такие наблюдения ведутся уже в течение нескольких десятилетий. Вряд ли мы сможем добавить к ним нечто существенно новое. Тем более что срок пребывания экипажей РОС на ее борту будет по сравнению с предыдущими орбитальными станциями снижен — из-за вышеупомянутых радиационных поясов. Конечно, интересно воздействие космических лучей на организм, но соответствующие исследования довольно легко воспроизвести на Земле: источников радиации любого типа у нас вполне достаточно. Нам же, астрономам, ведущим наблюдение за космическими объектами, напротив, интереснее, если бы на орбитальной станции были значительные периоды безлюдья, так как любые передвижения людей создают микровибрацию — проще говоря, раскачивают ОС, а это снижает качество оптических наблюдений. В периоды, когда на станции нет людей, можно остановить многие механизмы, например вентиляторы, и провести более качественные наблюдения».

На вахту — людей и роботов

Решающими в этом споре, вероятно, окажутся экономические мотивы. Частая смена экипажа (предполагается, что на РОС люди будут непрерывно работать не более месяца) потребует больших финансовых вложений — на обеспечение пилотируемых полетов и подвоза грузов. К примеру, на российский сегмент МКС расходуется 30% всех федеральных затрат на космос, а РОС потребует больше.

«Учитывая ограниченность имеющихся в нашем распоряжении средств, наиболее эффективной станет концепция так называемой служебной, или посещаемой, станции, с относительно краткими визитами людей — раз в три месяца или в полгода для проведения технического обслуживания или решения каких-то других задач, — считает Андрей Ионин. — Кроме того, если мы конструируем постоянно обитаемую станцию в духе той же МКС, то воссоздаем технологическую парадигму уходящей эпохи, в то время как надо идти вперед. Если же мы запускаем посещаемую станцию, то она будет отличаться от своих предшественниц повышенным уровнем автоматизации и роботизации, что потребует внедрения новых технологий — вот это и будет настоящим шагом вперед. Эти технологии, кстати, потом можно будет использовать на Земле — например, при создании роботов для работы в труднодоступных уголках Сибири и Арктики. Я бы назвал это терра-конверсией космических технологий».

Недавно стало известно, что «Роскосмос» все же склоняется к варианту создания посещаемой станции. «РОС станет первой в мире платформой-дроном, оснащенной роботами для своего обслуживания. Это запатентованное решение Российской Федерации», — сказал на встрече с президентом РФ первый вице-премьер Денис Мантуров. По его словам, позднее эту технологию предполагается применить и в освоении Луны.

Помимо этого Россия может стать пионером в применении нового подхода, который давно обсуждается в космической отрасли, — возможности заменять модули орбитальной станции по мере их износа. Такой апгрейд позволит максимально продлить срок службы объекта или даже сделать его бесконечным. Общее количество модулей, из которых будет состоять РОС, неизвестно — точно так же, как на старте истории МКС, которая начиналась с двух отсеков, а затем разрослась до размеров футбольного поля с шестью модулями.

Как рассказал нам Андрей Ионин, не исключено, что РОС будет окружена роем небольших спутников, которые будут решать специализированные задачи (например, проводить эксперименты, требующие абсолютной невесомости), а потом по мере необходимости присоединяться к основному «телу» станции.

Задачи станции уже определены. Помимо наблюдения за территорией России РОС будут использовать для проведения медицинских и технологических экспериментов — например, отработки новых типов космических приборов и систем жизнеобеспечения для кораблей, которые когда-нибудь отправятся к другим небесным телам. На станции будут также продолжать эксперименты, начатые на МКС: испытывать возможности человеческого организма в условиях невесомости и повышенной радиации, нарабатывать опыт пребывания людей в космосе для будущих полетов на Луну и на Марс.

В соседях — США, Китай и Индия

Проект РОС — чисто российский, финансируется из бюджета РФ, на данном этапе в нем не участвуют иностранные государства. По словам Михаила Прохорова, когда станция будет построена, летать на нее наверняка смогут и представители дружественных стран, в первую очередь Белоруссии.

При этом к концу текущего десятилетия Российская орбитальная станция — если, конечно, проект будет вовремя реализован — окажется не единственным приютом человека на околоземной орбите. Программа развития собственной орбитальной базы есть у КНР: в 2021‒2022 годах китайцы развернули многомодульную станцию «Тяньгун», которая должна проработать как минимум до 2037 года. По массе она больше РОС в ее исходном варианте — 66 тонн против 55  (в дальнейшем это соотношение изменится: "Тяньгун" вырастет до 100 тонн, а РОС - до 122 тонн) , состоит из трех модулей, в дальнейшем к ним прибавятся еще три — и способна принять экипаж из шести человек.

В проектной стадии находятся еще несколько ОС. C 2020 года американские аэрокосмические фирмы Blue Origin и Sierra Space ведут работу над проектом станции Orbital Reef, которую презентуют как многофункциональный бизнес-парк на высоте 400 километров. О разработке собственной коммерческой орбитальной станции Haven-1 заявила также американская компания Vast; частную станцию Starlab обещают построить еще до затопления МКС компании из США Voyager Space и Airbus. Оригинальную идею планирует реализовать возглавляемая бывшим директором американской программы МКС Майклом Саффредини фирма из Хьюстона Axiom Space: первоначально она намерена пристыковать четыре модуля своей станции к МКС, а перед ликвидацией «международного дома» их отстыковать и образовать из них независимую базу на орбите. Впрочем, многие специалисты скептически оценивают эти проекты — полагая, что большинство из них выполняют лишь рекламную функцию и никогда не будут воплощены в жизнь, — но это, как говорится, не точно.

Все эти инициативы финансово поддерживает NASA в рамках программы развития коммерческой орбиты Земли. Но основную ставку (равную 2,7 млрд долларов) американское космическое агентство совместно с партнерами из Канады, ЕС, Японии и ОАЭ делает на другой орбитальный проект — Lunar Gateway, которая должна стать первой ОС, находящейся на орбите другого небесного тела. К строительству этой станции в 2020 году приглашали и Россию, но об условиях договориться не смогли — как комментировали тогда в «Роскосмосе», из-за стремления американцев продвигать в проекте исключительно свои стандарты и технологии. Lunar Gateway сейчас реализуется с большим отставанием от графика, а в мае этого года Белый дом опубликовал версию бюджетного предложения на 2026 год, в котором предполагается сократить финансирование NASA на 25% и вовсе отказаться от этой программы. Этот объект признан слишком дорогостоящим, но, возможно, причина его намечающегося секвестра лежит глубже — в личном конфликте Дональда Трампа и Илона Маска, так как именно на ракете Falcon Heavy производства SpaceX должны были лететь модули лунной ОС к Луне. Но учитывая стихийность политики американского президента, пока явно рано сбрасывать Lunar Gateway со счетов.

Помимо американских фирм своим объектом на низкой околоземной орбите намерена обзавестись Индия — она предполагает запустить свою многомодульную станцию «Бхаратия Антарикш» весом 52 тонны к 2035 году. Изначально ее планировали вывести на орбиту уже в 2030 году, но сначала из-за пандемии COVID-19, затем из-за смещения приоритетов в финансировании на создание орбитального корабля «Гаганьян» ее запуск отложили на пять лет.

Итого, если все намеченные планы строительства ОС будут реализованы, на высоте около 400 км над Землей вместо имеющихся сегодня двух станций — МКС и «Тяньгун» — через пять-десять лет будут парить семь рукотворных объектов и один — на расстоянии 3000‒70 000 км от Луны. Все они будут располагаться на разных наклонениях — это значит, что перелетать с одной станции на другую, как сегодня русские и американцы наведываются друг к другу в гости в соседние сегменты МКС, будет невозможно.

«Для установления сообщения между двумя станциями нужно, чтобы у них было одинаковое наклонение. Но и у МКС, и у “Тяньгун”, и в проекте РОС разные углы по отношению к экватору, так что путешествовать между ними не получится по законам небесной механики. По этой причине абсолютно нереализуемы планы, которые предлагают некоторые дилетанты: перебросить с МКС часть оборудования на РОС. Это не выйдет в любом случае», — поясняет Натан Эйсмонт.

Так что в космической дружбе, которая много лет была связующим звеном (подчас едва ли не единственным) для больших держав, намечается большой разлад. Неизбежен также новый виток великой космической гонки — его начало будет положено сооружением конкурирующих проектов орбитальных станций, а кульминация наступит при попытках освоения странами Луны и дальнейшей экспансии человека в космос — на Марс и богатые ресурсами астероиды.