[Из песочницы] Чужой космос: тяжелый путь бразильской космонавтики

04.08.2016

Пожалуй, достаточно справедливо сказать, что большая часть из того, что сейчас активно обсуждается общественностью в космической отрасли, является наследием двух сверхдержав прошлого. С одной стороны США с «Аполлонами», высадкой на Луну и «Спейс Шаттлами», с другой — СССР и Россия как его непосредственная правопреемница с «Союзами» и целой серией орбитальных станций, наследницей которых в значительной мере является и МКС.

Незначительно по упоминаниям отстает Европа со своим ESA и их выдающимися научными миссиями. Уже мало кто вспомнит о Китае, часто забывая в обсуждениях о наличии у него собственной пилотируемой космонавтики. Очень редки упоминания других стран с развитой космической отраслью, таких как Япония и Индия, и, уж тем более, «аутсайдеров» космического клуба, таких как Иран, Корея (любая на выбор) или Израиль (правда, на мой взгляд, весьма незаслуженно). Но что насчет тех, кто, казалось бы, обладает или обладал когда–то всеми возможностями для попадания в этот «клуб», но так и не смог запустить спутник на орбиту собственными силами?

Этим постом я бы хотел открыть небольшой цикл статей на эту тему, а начать, я считаю, стоит с Бразилии, имеющую долгую и полную неудач историю попыток выбраться в космос.

Этап первый: выход из атмосферы

Первые шаги в космической ракетной отрасли были сделаны еще в 60–х. Бразилии не было нужды в разработке межконтинентальных баллистических ракет, как по причине отсутствия значимой нагрузки для них, так и ввиду безоговорочного регионального лидерства и отсутствия значительного желания ввязываться в конфликт между США и СССР. В связи с этим, космос для нее с самого начала имел, в основном, сугубо прикладное и мирное значение. Тут стоит отметить 22–го президента страны Жаниу Куадроса, весьма интересной личности, который спустя всего полгода после инаугурации подал в отставку под давлением оппозиции. Для нас же он интересен тем, что 3 августа 1961 года под впечатлением от полета Гагарина подписывает указ о создании Национальной Комиссии по космической деятельности (GOCNAE).

В 1964 создается военная организация аналогичного характера, начавшая строительство первого в стране космодрома Баррейра–ду–Инферну (если дословно: «граница Ада»), на котором работали как гражданские, так и военные специалисты. Результатом стала твердотопливная ракета Sonda I, являвшаяся копией американской Arcas в двухступенчатом варианте Boosted, но изготовленная целиком на бразильских мощностях. Длиной чуть меньше четырех метров и массой около 60 кг она была способна вынести 4.5 кг полезной нагрузки на высоту около 70 км. Ее первый пуск был осуществлен уже в декабре 1965 года. Всего было 9 запусков вплоть до появления нового представителя семейства.

Sonda I, длина 3950 мм

Следующим этапом стало создание Sonda II на основе уже канадской одноступенчатой метеоракеты Black Brant III. Важным отличием является то, что это была уже не просто копия с незначительными изменениями: инженеры взяли часть технических решений, но сама ракета в целом была полностью разработана и собрана в Бразилии. При длине около 4 метров и массе в 370 кг она была способна вынести около 30 кг оборудования на высоту в 180 км. В качестве топлива использовалась смесь перхлората аммония и порошка алюминия в полибутадиене. Первый пуск, по совместительству ставший первым суборбитальным запуском Бразилии, случился в июле 1969 года. Стоит отметить, что тут англовики немного подвирает, указывая, что ее запуски осуществлялись с 1990 по 1996 год.

Уже тогда возникла идея создать орбитальный носитель путем дальнейшего увеличения и усложнения уже имевшихся разработок в области метеоракет. Первые шаги в этом направлении были сделаны еще в 1974 году с параллельной разработкой и использованием в качестве своеобразных тестов все более совершенных суборбитальных ракет.

Следующий представитель семейства – Sonda III, являлась дальнейшим развитием предыдущего представителя. Ее разработка была начата в 1971 году под руководством Хайме Боскова, имевшего 10–летний опыт работы во Франции, уже к тому моменту обладавшей собственными средствами выведения. Он в значительной мере систематизировал работу и организовал полноценное сотрудничество «гражданской» и «военной» части отрасли. Ракета стала двухступенчатой, при этом, в качестве второй ступени была реализована незначительно измененная Sonda II, а на первую поставлен двигатель бразильской разработки S30. Ее размеры резко увеличились до 8 метров при общей массе в полторы тонны, она была способна доставить уже около 140 кг на 250 км. Первый пуск был осуществлен 26 февраля 1976 года.

Позже были сделаны еще 2 варианта ракеты: с обновленным двигателем второй ступени и в целом обновленной второй ступенью Sonda IIIA. Всего с 1976 по 2002 год было осуществлено около 30 запусков.

Различные модификации Sonda III

Наконец, последним «суборбитальным» этапом перед разработкой полноценной ракеты–носителя стала Sonda IV. Также твердотопливная и двухступенчатая, она стала важным шагом в разработке целого ряда технических решений, без которых было затруднительно сделать орбитальный носитель (если вы, конечно, не из Японии). Впервые на бразильских ракетах на ней было реализовано управление вектором тяги, установлены системы ориентации, а также реализована установка на полноценную стартовую площадку вместо задающей начальное направление рампы. Также продолжилось дальнейшее усовершенствование двигателей. Наконец, после продолжительных испытаний 21 ноября 1984 года был осуществлен первый пуск более чем семитонной ракеты. В результате 500 кг тестовой нагрузки были подняты на высоту в 616 км.

Позже были осуществлены еще 3 пуска, при этом, в отличие от предыдущих ракет, основной целью являлись именно испытания различных элементов конструкции. После этого Бразилия вплотную подошла к созданию ракеты–носителя легкого класса, способной доставлять спутники на околоземную орбиту.

Этап второй: последующие неудачи

После 20–летнего опыта разработки суборбитальных ракет с нуля план создания первого орбитального носителя виделся достаточно простым: 4 первых ступени от Sonda IV размещались вокруг еще одной, служившей, таким образом, второй ступенью. Третья, в целом, повторяла вторую ступень от Sonda IV, а довыводить спутник на целевую орбиту должна была небольшая твердотопливная четвертая. Предполагалось, что такой носитель, названный незамысловато VLS–1 (в целом, можно перевести как «ракета–носитель для спутников») сможет доставить до 350 кг полезной нагрузки на орбиты с апогеем от 250 до 1000 км. Еще в 1982 году было начато строительство полноценного космодрома Алькантара, первым пуском с которого стала Sonda II в начале 1990 года.

Космодром Алькантара, вид с орбиты

VLS–1 на стартовом столе. Концепция с 80–х не поменялась

Изначально предполагалось, что уже к 1989 году Бразилия сможет вывести свой первый спутник дистанционного зондирования Земли SCD–1 на собственной ракете. Но именно в этот момент для бразильской космонавтики наступает череда неудач, затянувших разработку уже на целых 30 лет. Началось все с экономического кризиса конца 80–х, ударившего как по СССР, так и по Бразилии. В результате сокращения финансирования работы над ракетой были в значительной степени заторможены, и уже готовый к тому моменту SCD–1 был выведен с помощью американской «Pegasus», единственным в мире носителем воздушного старта. Случилось это только 9 февраля 1993 года.

Стоит отметить, что в результате задержки первый национальный спутник оказался на деле вторым, т.к. еще 22 января 1990 года попутной нагрузкой был выведен спутник Dove–OSCAR 17 массой около 12 кг, полностью сделанный радиолюбителем (!) Джуниором Торресом де Кастро. Ну, и ради справедливости, еще раньше, в 1985 году был запущен Brasilsat A1, произведенный по заказу телекоммуникационной компании Embratel в США на мощностях и по проекту Hughes Aircraft.

К началу 90–х экономика начала постепенно выходить из кризиса, в 1993 году был запущен идеологический наследник Sonda IV – ракета VS–40 на высоту около 1000 км. Для решения накопившихся проблем в 1994 году, наконец, официально создается Бразильское Космическое Агенство, объединившее в себе «гражданскую» и «военную» ветви отрасли, работавших до этого совместно.

2 декабря 1997 года была произведена первая попытка запуска VLS–1 со спутником SCD–2A на борту, закончившаяся неудачей. Ракета была дистанционно взорвана из–за нестабильной работы первой ступени. Вторая попытка была осуществлена 11 декабря 1999 года с аналогичным итогом, на этот раз не сработала система зажигания второй ступени.

Пуск VLS-1 V01

Пуск VLS-1 V02

Третья попытка окончилась катастрофой еще до запуска. 22 августа 2003 года, за три дня до намеченного старта, ракета взорвалась на стартовом столе во время обслуживания. В результате взрыва и последовавшего пожара погибли 21 человек и свыше 20 пострадали. Была значительно повреждена стартовая площадка. Это происшествие было названо «трагедией в Алькантаре», оно надолго затормозило развитие собственной космической программы в Бразилии. В ходе расследования выяснилось, что произошло нештатное включение одного из двигателей первой ступени вследствие несанкционированной подачи питания, вызванной, предположительно, коротким замыканием. Причиной этому могло быть банальное нарушение техники безопасности. Авария вызвала широкую дискуссию о дальнейшей судьбе бразильской космонавтики, в частности, было раскритиковано использование твердотопливных ступеней, дешевых, но малоконтролируемых.

Остатки стартового стола в Алькантаре после аварии 22 августа 2003 года

Четвертая попытка назначена лишь на 2019 год, причиной этому является как совершенствование первых двух ступеней, так и значительная переработка последних двух. В 2010 году была успешно запущена экспериментальная ракета на основе только первой и второй ступеней обновленной конструкции. Дальнейшая работа предполагается в направлении выполнения программы «Южный Крест», утвержденной в 2005 году, предполагающей создание целого спектра ракет–носителей с широким диапазоном полезной нагрузки. Так, в варианте «Альфа» две верхних твердотопливных ступени предполагается заменить на одну ступень с ЖРД с обеспечением грузоподъемности в 500 кг на НОО. Первый пуск должен был состояться в 2015, но, видимо, был отложен.

Вариант «Бета» будет представлять из себя двухступенчатую ракету–носитель с первой ступенью на твердом топливе, а второй на паре керосин–жидкий кислород. Предполагается грузоподъемность в 800 кг на НОО. «Гамма» предполагается полностью на жидком топливе, она будет способна отправить одну тонну на ГПО. Наконец, на вариантах «Дельта» и «Эпсилон» добавятся еще по два ускорителя с ЖРД, предположительно обеспечивая способность вывести 2 и 4 тонны на ГСО соответственно.

Предложенное семейство ракет–носителей VLS от ‘Альфа’ до ‘Эпсилон’

В качестве итога можно подвести, что кризис, а затем трагическая авария уже почти 30 лет не позволяют Бразилии занять положенное ей место в «космическом клубе». Тем не менее, это не останавливает ее от амбициозных планов по созданию полноценной функционирующей ракетно–космической отрасли. И если вариант «Альфа», являющийся значительной переработкой изначальной версии VLS–1, вероятно, полетит в конце 10–х – начале 20–х годов, то более тяжелые версии нам ждать придется еще долго. Остается только наблюдать, как бразильцы стойко пытаются преодолеть окружающие их космонавтику неудачи.