Смогут ли дирижабли после столетнего забвения повторить камбэк электромобилей и увидим ли мы атомный воздушный флот
Дирижабли, еще в первой половине прошлого века проигравшие небо самолетам и сохранившиеся лишь в сфере туризма и рекламы, опять набирают высоту. В следующем году Япония в кооперации с американским стартапом Sceye собирается запустить в стратосферу дирижабли со станциями-ретрансляторами связи 4G и 5G. Этот проект может стать прямым конкурентом Starlink Илона Маска, причем с лучшим качеством связи: из-за более низкой высоты базирования, всего 20–22 км над Землей, задержка сигнала здесь будет в несколько раз меньше, чем у спутников. Ранее компания Amazon Джеффа Безоса запатентовала идею применения дирижаблей в качестве летающих распределительных складов посылок для дронов доставки. Известно также, что в Китае принята программа развития военных дирижаблей: как пишет американская пресса, уже построен целый флот таких аппаратов, а находятся они в местах базирования стратегических ракетных войск. В 2026 году КНР планирует запустить в эксплуатацию первый пассажирский дирижабль с поэтичным названием «Благовещие облака» («Сянъюнь») — он будет использоваться в воздушном туризме, рекламе и при аварийно-спасательных работах. В свою очередь, командование Сухопутных войск США, как следует из открытых источников, ведет работу над размещением комплексов разведки, радиоэлектронной и кибернетической борьбы на дирижаблях или привязных аэростатах.
Дирижабль — управляемое воздушное судно обтекаемой формы, снабженное двигательной установкой и способное передвигаться в заданном направлении со значительной скоростью в большом диапазоне высот — от 900 метров до 50 километров. На таких судах оболочку заполняют газом легче воздуха (раньше их наполняли водородом, а теперь гелием), которые по весу превосходят совокупный вес дирижабля, что позволяет аппарату преодолевать земное притяжение. Они также оснащены двигателями и рулями, что позволяет им изменять направление движения вне зависимости от ветра. Сегодня образцы дирижаблей имеют практически все ведущие страны мира, включая Россию. Максимальная длина современных машин — 124,5 метра, объем оболочки — 28,3 тыс. кубометров, полезная нагрузка — до 4 тонн, высота полета — 3100 метров, дальность полета — 3700 километров.
Причиной возвращения этого подзабытого вида транспорта стало развитие беспилотных технологий. А еще осложнение геополитической обстановки: потребность в контроле за боевыми и разведывательными беспилотниками и крылатыми ракетами, летающими на низких высотах, становится все острее. Их не всегда удается обнаружить с помощью современных систем ПВО, предназначенных для поражения высотных целей. Зато с дирижаблей, если разместить на них радиолокационные станции, можно отслеживать все летящие угрозы.
Кроме того, установив на них соответствующее оборудование, можно оперативно развернуть сотовую связь в зонах боевых действий, быстро доставить грузы в районы с неразвитой логистикой, наводить средства поражения на вражеские авианосные группы, при этом сами дирижабли будут оставаться на границе дальности ударной авиации. Особая ценность этих машин состоит в том, что в стратосфере они малоуязвимы для внешнего воздействия. Их оболочки, которые сегодня делают из композитов, практически незаметны в инфракрасном и радиолокационном диапазонах, соответственно, на них трудно навести ракеты ПВО. Например, в феврале этого года в штате Монтана американцы безуспешно атаковали китайский стратостат, дерзко вторгшийся в воздушное пространство США, и смогли уничтожить его только спустя несколько дней ракетами «воздух — воздух», выпущенными с истребителей над Атлантикой. А в ходе испытаний 70-метровых беспилотных дирижаблей с установленными на них разведывательными системами, проведенных в Соединенных Штатах в конце 1990-х, выяснилось, что при попадании зенитной ракеты воздушное судно не падает, а плавно опускается на поверхность.
Благодаря этим двум качествам — устойчивости и функциональности — дирижаблям пророчат большое будущее. В том числе в мирной жизни, где им собираются доверить мониторинг окружающей среды, обработку полей реагентами, проведение спасательных операций в труднодоступных районах и просто пассажирские и грузовые перевозки.
К настоящему времени основные барьеры для взлета дирижаблей преодолены: налажено производство гелия, в беспилотной авиации отработаны автоматизированные технологии управления полетом, скачок сделали двигателестроение и обработка больших данных
Напомним, что на заре развития воздушного транспорта именно дирижабли претендовали на роль королей неба. Они могли предложить то, что самолетам и не снилось: кругосветное путешествие. Причем во время полета пассажиры с комфортом обедали в настоящих ресторанах, спали в личных каютах, играли в бридж в комнатах отдыха и даже могли выкурить сигару под присмотром метрдотеля. Недостаток у такого транспорта был один — взрывоопасность: главным элементом там был водород — недорогой и простой в производстве газ, более легкий, чем воздух. Точку в истории летающих гигантов поставило крушение легендарного немецкого «Гинденбурга»: в 1937 году при посадке на авиабазе в американском штате Нью-Джерси в наэлектризованном после грозы воздухе в хвостовой части машины произошел взрыв и, охваченная огнем, она рухнула на землю. Была это случайность или диверсия, история умалчивает, но шокирующие фотографии полыхающего дирижабля попали на первые полосы ведущих газет, в обществе началась аэрофобия, и программы развития этих небесных кашалотов были свернуты на десятки лет.
После наработанные технологии воздухоплавания воплощались преимущественно в аэростатах — в отличие от дирижаблей они не имеют двигателей, регулируя высоту с помощью выпуска газа и сброса балласта, и летят в зависимости от воздушных потоков. Здесь уже применялся безопасный инертный газ, гелий, но и эти аппараты оказались не вполне надежны. Десять лет назад в округе Монтроз штата Пенсильвания из-за некорректного срабатывания системы автоматического спуска упала гордость американской армии — военный аэростат с комплексом ПВО. Были повреждены десятки километров электропроводов, без света остались тысячи жителей. После этого программу аэростатов в США приостановили, неудачная попытка дотянуться до стратосферы обошлась стране в полмиллиарда долларов. Американским разработчикам помешало недостаточное развитие ключевых технологий: тогда еще не было широкополосного доступа к системам связи 5G для обработки данных на наземной вычислительной инфраструктуре, что снизило бы вероятность аварии при посадке. К тому же все агрегаты на борту, от энергетических установок до топливных элементов, были слишком тяжелыми.
Но к настоящему времени, как уверяют эксперты, основные барьеры преодолены: в беспилотной авиации отработаны автоматизированные технологии управления полетом, на новый уровень вышли методы обработки и передачи больших данных и энергетические технологии. Страны, претендующие на стратосферные высоты, вернулись к идее использования аэростатов и дирижаблей, а в США вспомнили о возможности размещения на таких судах систем противоракетной обороны «Золотой купол».
С 2000-х годов в России, как и в Америке, в основном велись разработки привязных аэростатов, самый крупный из уже имеющейся линейки «привязник» — построенная в 2011 году «Пума» московской компании «Авгур» — способен нести полезную нагрузку до двух тонн (это вес оборудования для покрытия радиолокационным полем или обеспечения связью площади 100 тыс. квадратных километров) в течение 25 дней. Эти аппараты несколько лет экспортировались в Китай. А в 2026 году, как обещает Фонд перспективных исследований (ФПИ), подобные машины будут тестироваться в зоне СВО.
«Мы планируем на уже созданной платформе испытать аппаратуру 5G. Пока это единичный экземпляр, но даже один стратостат с комплектом оборудования может обеспечивать связь для управления определенным количеством беспилотников. Если испытания пройдут успешно, в 2027 году начнется развертывание стратосферных платформ, — рассказывает руководитель Центра авиационно-космических технологий ФПИ Ян Чибисов. — У стратостатов есть преимущество перед спутниками: они обходятся дешевле (примерно в 20 миллионов рублей) и могут оставаться в одной зоне круглосуточно».
Помимо этого, Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики холдинга «Росэлектроника» (входит в «Ростех») и МГТУ им. Н. Э. Баумана создают опытное производство свободного аэростата большой продолжительности полета с автоматизированной системой пневмобалансировки. Имеются и другие стратосферные проекты.
По логике следующим этапом должно стать создание полноценных управляемых дирижаблей — как стратосферных, которые будут выполнять задачи на высоте двух десятков километров, так и грузовых, взлетающих на высоту не более трех километров и работающих по формуле «возьми груз, который вертолет не поднимет, а самолет не вместит, и вези его туда, куда самолет не сядет, а вертолет не долетит». Косвенно о подготовке подобных проектов свидетельствует запуск в 2015 году крупнейшего производства гелия (критического компонента в современном дирижаблестроении) на Амурском газоперерабатывающем заводе. Сейчас предприятие производит 20 млн кубометров гелия ежегодно, но его пиковая мощность втрое выше. По прогнозу Института нефтегазовой геологии и геофизики, к 2030 году в России будет вырабатываться 75 млн кубометров гелия в год. Означает ли это, что у РФ появится флот дирижаблей?
«Все необходимое для этого есть, инженерные вопросы решаемы, — отмечает главный конструктор инжинирингового центра “Стратосферные системы” Юрий Щербаков. — Проблемы, которые еще придется преодолеть, не сложнее тех, с которыми человечество уже справилось».
«Сложности здесь, как это часто бывает, не технологические и не инженерные, — считает основатель и руководитель группы “Другая стратегия” Наталья Андреева. — Политическое окно возможностей для развития дирижаблей закрыто до окончания СВО: российские технологические приоритеты определены, нацпроекты технологического лидерства утверждены и бюджеты под них тоже. Государство сейчас вкладывается в развитие беспилотников и низкоорбитальную спутниковую группировку».
Что касается технологий, то главной трудностью на сегодняшний день считается создание прогрессивной двигательной установки (в прошлом веке дирижабли летали на дизеле, но сегодня требуются более экономичные и экологичные варианты). Особенно это актуально для России. В Северном полушарии большую часть года в стратосфере дуют сильные ветры — даже чтобы оставаться на месте, аппарату нужно много энергии. С учетом короткого светового дня рассчитывать на солнечные батареи не приходится, единственная возможность обеспечить управляемый полет — использовать некое расходуемое топливо. Например, жидкий водород, поступающий в электрохимический генератор. Такими разработками, в частности, занимаются в МГТУ им. Н. Э. Баумана.
Даже один стратостат с комплектом оборудования может обеспечивать связь для контроля и управления определенным количеством беспилотников. Если испытания российских моделей стратосферных дирижаблей пройдут успешно, то в 2027 году может начаться разворачивание этих платформ на высотах 20–25 км
В прошлом году в рамках проекта «Топаз» здесь была создана и запущена в производство компактная энергоустановка на основе твердооксидных элементов, преобразующая химическую энергию топлива (в роли которого могут выступать водород, природный газ, метан, биогаз и др.) в электричество и тепло. Как отмечают инженеры, ее КПД значительно выше, чем у любых генераторов на основе двигателей внутреннего сгорания, а удельная массовая энергоемкость (вместе с топливным картриджем) в 10 раз лучше, чем у литий-ионных батарей. В процессе функционирования установки дополнительно вырабатывается тепло, которое может использоваться для обогрева людей и аппаратуры.
Не исключено, что в будущем для создания дирижабельных двигателей станут применяться ядерные технологии — по крайней мере, президент Владимир Путин в одном из своих недавних выступлений заявил, что “Россия сможет применить ядерные технологии, использованные в "Буревестнике", и в народном хозяйстве”. Конечно, адаптация ядерного двигателя для мирных целей — задача нетривиальная, она не может быть решена быстро, но необходимые технологии в России уже есть. Как известно, межконтинентальные крылатые ракеты «Буревестник» летают на ядерном топливе, и принципиальный вопрос безопасности при их эксплуатации, включая условия форс-мажора, там уже решен. Инцидент с химическим взрывом на испытаниях в 2019 году в Нёноксе подтвердил надежность двигателя даже при разрушении ракеты.
Правда, по мере воплощения разработок в «железе» возникнет потребность в сооружении ангаров невероятных размеров для обслуживания этих гигантов; понадобятся также специальная производственная база и инфраструктура.
Есть и специфическая проблема — дефицит испытательных полигонов для аппаратов такого типа: единственный отечественный дирижабледром работает во Владимирской области на базе научно-производственной компании «Спецрадио». Впрочем, проектов, способных дойти до стадии опытных образцов, пока немного, интерес к этой теме только начинает возрождаться. Так что спрос сейчас превышает предложение.
По словам руководителя московского отделения комиссии по воздухоплаванию Русского географического общества, эксперта в области развития воздухоплавательных технологий, руководителя инициативного КБ дирижаблестроения «Аэросмена» Сергея Бендина, в 2020 году Минпромторг России по итогам мониторинга потребности регионов в дирижаблях собрал пять заявок, но сегодня их наверняка больше. «Вероятно, подобные аппараты будут нужны “Росатому” для обеспечения связи и мониторинга ледовой обстановки на Северном морском пути и доставки негабаритных грузов на строящиеся АЭС в Якутии. “Газпром” также в них заинтересован. Да и Амурский ГПЗ, крупнейший производитель гелия, находится в 1200 километрах от ближайшего порта Находка — ему гораздо удобнее и выгоднее было бы транспортировать свой продукт с помощью дирижабля», — предполагает эксперт.
Конечно, пока стратосферный флот кажется фантастикой. Но сегодня в тренде возрождение старых технологий на современной базе — достаточно вспомнить электромобили и паруса на грузовых океанских лайнерах. Закономерно, что на очереди новое освоение воздушных трасс. И если подобный проект «взлетит» хоть в какой-то части мира, это полностью изменит небеса: появятся десятки, а затем и тысячи таких машин, которые будут конкурировать не только со спутниками и самолетами, но и с железными дорогами.