Повысили градус: с новой орбитальной станции космонавты увидят всю Россию
В проекте будущей российской орбитальной станции предполагаемое наклонение орбиты составит 97 градусов. По словам отечественных экспертов, у такого решения есть как положительные, так и негативные последствия. Находясь на этой орбите, космонавты смогут полностью видеть территорию России и приполярные области в светлое время каждый день. А в случае аварии ракеты, которая доставляет людей на станцию, шансов выжить у экипажа будет значительно больше, так как упадут они на сушу, а не в океан. К негативным факторам стоит отнести снижение массы полезной нагрузки, которую сможет вывести на орбиту одна и та же ракета. Кроме того, примерно на трети траектории орбита будет находиться вне радиационных полей Земли, что теоретически увеличивает дозу облучения, которую будут получать космонавты.
Увеличили обзор
Новую национальную космическую станцию от МКС будет принципиально отличать угол наклона ее орбиты. У МКС он меньше 52 градусов, у будущей национальной станции «наклон» дойдет до 97 градусов. Об этом сообщил на научной сессии Общего собрания РАН член-корреспондент РАН, первый заместитель генерального конструктора РКК «Энергия» Владимир Соловьев.
Как объяснили «Известиям» российские эксперты, часть этих нововведений даст космонавтам новые возможности, часть — усложнит строительство и жизнь на МКС.
Начнем с положительных сторон отличий новой станции. Источник «Известий» в ракетно-космической отрасли пояснил, что с изменением наклонения орбиты космонавты смогут постоянно наблюдать территорию России.
— Если объяснять просто, такой угол показывает, насколько плоскость орбиты отклоняется от плоскости экватора, — рассказал эксперт. — Но следует учесть, что плоскость орбиты постоянно меняет своё положение относительно экватора. Это происходит вследствие сплюснутости Земли. Плоскость орбиты МКС, при сохранении наклонения, изменяет своё положение примерно на 5 градусов в сутки, а относительно Солнца — примерно на 6 градусов. Поэтому Солнце делает свой оборот относительно плоскости орбиты МКС за 60 суток или, иными словами, солнечный год на орбите длится два месяца. Выражается это в том, что при угле наклона станции в 51 градус выбранный участок Земли, например территорию России, один месяц космонавты видят большей частью в тени, а второй — на свету.
Более того, как пояснил эксперт, на такой орбите космонавты видят они только 15-20% территории России. Если же угол наклона составит 97 градусов, то плоскость орбиты станции будет менять положение одновременно с Солнцем, с той же скоростью. Иными словами, подобрав нужное положение плоскости относительно Солнца, можно «остановить время». Станция будет пролетать над выбранным участком Земли всегда в одно и то же часовое время. Причем территорию России будет видно практически на 90% всех витков, в то время как на МКС — только на 55%.
Спутники дистанционного зондирования Земли имеют подобное наклонение (97-99 градусов в зависимости от высоты орбиты) — для мониторинга интересующих территорий.
«Известия» направили запросы в «Роскосмос» и РКК «Энергия».
Еще один аргумент «за» увеличение угла наклона — это трасса ракеты при выведении пилотируемого корабля на новую станцию. В случае запуска космонавтов с космодрома Восточный при наклонении 52 градуса большая часть трассы проходит над морскими участками и в случае аварии люди оказываются в океане, где им сложнее выжить и найтись, а стоимость обеспечения поисковых операций может стать сопоставимой со стоимостью запускаемой ракеты. Если же ракета полетит к станции с углом наклона 97 градусов, она упадет на сушу — например, в Сибири. Там тренированные космонавты спокойно продержатся несколько часов, прежде чем их найдут.
Меньше привезут
Руководитель института космической политики Иван Моисеев отметил отрицательную сторону этого нововведения.
— Идея такого большого угла наклонения орбиты появилась еще при проектировании станции «Мир-2», создание которой отменили из-за недостатка финансирования, — напомнил Иван Моисеев. — Однако при наклоне в 97 градусов на орбиту выводится меньше груза, чем на орбиту в 52 градуса при прочих равных условиях. Это означает, что на строительство придется потратить больше денег, да и масса доставляемой полезной нагрузки — топлива, оборудования и необходимых для космонавтов вещей будет меньше.
Источник «Известий» в ракетно-космической отрасли добавил, что масса полезной нагрузки снизится примерно на 15%.
— Получается так потому, что при выводе на орбиту в 52 градуса к скорости ракеты добавляется часть скорости вращения Земли — около 290 метров в секунду, — пояснил эксперт. — Если бы ракету запускали с экватора, добавка к ее скорости была бы равна скорости вращения планеты — 465 метров в секунду. Если же наклонение орбиты станции составит 97 градусов, то ракета летит против вращения Земли, что, наоборот, отнимает около 60 метров в секунду. Значит, по сравнению с орбитой МКС на новую станцию нужно «доразгоняться» на 350 метров в секунду. Вот этот дополнительный «штраф» и снижает возможности по грузоподъёмности.
Это означает, что для полётов к новой станции понадобится пересесть на несколько более мощные ракеты. Но, по мнению пожелавшего остаться неназванным эксперта, это приемлемая плата за возможность видеть территории полюсов и России, проводить исследования в неизвестных ранее высоких широтах, готовиться к дальним полётам в условиях повышенной радиации и использовать новую станцию в качестве форпоста для будущих лунных экспедиций.
Опасные зоны
Кроме того, новая станция изменит свое положение относительно радиационных поясов Земли. Это области, в которых накапливаются и удерживаются проникшие в магнитосферу высокоэнергичные заряженные частицы. Есть два радиационных пояса — внутренний (преимущественно состоит из протонов) и внешний (по большей части состоит из электронов). Радиационные пояса в некоторых точках приближаются к Земле — в частности, около полюсов.
— Если бы станция летала по орбите с малым наклонением, над областью экватора, влияние радиационных поясов было бы минимальным. — рассказал заместитель декана Физического факультета НГУ (вуз — участник проекта повышения конкурентоспособности образования «5-100»), старший научный сотрудник отдела аэрокосмических исследований НГУ Василий Горев. — В случае движения орбитальной станции по околополярной орбите с наклонением 97 градусов, она будет проходить через области, в которых радиационные пояса приближаются к поверхности Земли.
Следовательно, в момент прохождения места сближения пояса с Землей космонавты будут получать дополнительную дозу радиации.
— Ожидаемые дозы даже при невозмущенной радиационной обстановке будут на 30% выше, чем сейчас на МКС, — уточнил заведующий лабораторией методов и средств обеспечения радиационной безопасности при космических полетах ИМБП РАН Вячеслав Шуршаков. — А во время повышения солнечной активности, то есть выброса протонов и ионов, дозы будут возрастать в десятки раз. Но специалисты Службы радиационной безопасности пилотируемых космических полетов знают и понимают, как нужно обеспечивать защиту космонавтов и в этом случае.
Вячеслав Шураков добавил, что вопрос защиты от космической радиации должен быть учтен заказчиком — ГК «Роскосмос» — и все необходимое для решения этой задачи стоит закладывать уже на этапе проектирования новой станции.