Полигоны, космодромы, космопорты

К.Б. ШИНГАРЕВА

Развитие ракетной техники неразрывно связано с созданием стартовых комплексов. За последние 50 лет эти комплексы заметно эволюционировали. Одни к настоящему времени прошли путь от испытательных полигонов для запусков военных ракет до космодромов и космопортов. Другие стали международными полигонами для запусков геофизических и метеорологических ракет.

Если коснуться терминологии, то в России участки местности, приспособленные для запусков объектов в космическое пространство и оснащенные соответствующим технологическим оборудованием, называют космодромами (в греческом языке дромос означает место для бега). За рубежом обошлись без введения нового слова и все стартовые комплексы долгое время называли полигонами. Правда, с начала 90-х годов заявил о себе еще один термин, а именно космопорт. Его появление связано с интенсивной коммерциализацией космической деятельности. Частные компании сочли доходным заниматься не только разработкой и созданием космических объектов, но и арендой и строительством частных стартовых комплексов. Название было выбрано по аналогии с аэропортами, с тем чтобы сблизить эти термины в сознании потенциального пользователя. Это тем более актуально в связи с организацией в недалеком будущем космических перелетов из одной точки земного шара в другую в течение полутора-двух часов.

Каждый космодром включает технический и стартовый комплексы, а также часть средств командно-измерительного комплекса, средства поиска и спасения, жилой комплекс, вспомогательные службы и системы. При этом космодромы, как правило, имеют несколько технических и стартовых позиций для подготовки и запусков ракетно-космических систем различных классов.

Космодромы должны удовлетворять целому ряду эксплуатационно-технических требований, к которым относят:

— обеспечение высокой надежности пусков и безопасности работ,

— минимальное время подготовки ракетно-космических систем к пуску (серии пусков),

— минимальное количество обслуживающего персонала,

— подготовку к пуску и проведение пуска в любое время года и суток при определенных метеорологических условиях.

Следует иметь в виду, что на космодромах проводятся не только подготовка к пуску и запуск космических объектов, но и экспериментальная отработка отдельных систем, испытания различных видов оборудования, получение некоторых компонентов топлива, подготовка обслуживающего персонала и научно-технических кадров. Таким образом, космодром является своего рода научно-экспериментальным центром ракетно-космической промышленности, а некоторые космодромы выполняют еще и функции производственной базы ракетной техники.

Поскольку затраты как на создание космодромов, так и на их последующую ежегодную эксплуатацию достаточно велики, то свои собственные космодромы имеют немногие государства. Приведенная карта-схема дает представление о географическом расположении космодромов, полигонов и будущих космопортов, а таблицы содержат их координаты, государственную принадлежность и ряд других характеристик. В таблице космодромы приведены в порядке сначала убывания северной широты вплоть до экватора и затем возрастания южной широты. Значения географических координат округлены до полуградуса.

Крупнейшие космодромы находятся в России и США. Кроме того, космодромы имеются у Японии, Китая, Индии, Франции, Италии, Израиля и Бразилии. При этом космодромы Франции (Куру) и Италии (Сан-Марко) переданы под эгиду ООН и являются по статусу международными. За всю историю существования космодромов лишь один из них был полностью демонтирован после ряда лет успешной эксплуатации. Эта участь постигла в 1967 г. французский космодром Хаммагир, располагавшийся в Алжире на границе с Марокко вблизи города Бешар. Имели место случаи консервирования космодромов. Так, в течение ряда лет не использовались космодром Вумера в Австралии, Капустин Яр в России. В настоящее время оба эти космодрома нормально функционируют. Ряд стран (Швеция, Норвегия, Канада, Аргентина, Ирак и др.) пока довольствуется наличием полигонов для запусков как военных, так и геофизических и метеорологических ракет.

Мыс Канаверал. Запуск ракеты со спутником

На выбор места для строительства технической и стартовой позиции космодрома влияют рельеф местности, гидрогеологические условия района, структура грунта и др. Обычно стараются выбрать равнинный участок местности, что удешевляет строительство шоссейных и железных дорог, а также аэродромов. При этом упрощается задача наблюдения за пуском ракет. Прочность грунта и состояние грунтовых вод должны позволять возведение зданий и сооружений с учетом допустимых нагрузок и строительство заглубленных сооружений. Существенными факторами являются климатические и метеорологические условия расположения космодрома (среднегодовая температура воздуха, влажность, количество безоблачных дней в году и др.), которые в значительной степени определяют его технические возможности, влияют на надежность работы его наземных систем, а также на характер зданий и сооружений. Тяжелые климатические условия — большой перепад температур, высокая влажность, сильные ветры и т. д. — могут существенно усложнить работу оборудования космодрома и заставить применять сложные инженерно-технические решения при его создании и эксплуатации.

Однако наиболее важную роль играют географическое положение, объем национальных и международных космических программ, а также назначение и класс ракетно-космических систем, уровень развития техники и состояния экономики страны, возможности обеспечения надежности и безопасности.

Географическое положение играет такую важную роль в связи с тем, что при пусках современных ракетно-космических систем протяженность запуска может достигать половины длины экватора, что может затрагивать интересы многих государств. Поэтому задачи решаются комплексно с учетом возможности создания зон отчуждения в местах пусков ракет, падения отрабатываемых ступеней, в пределах участков посадки возвращаемых космических объектов, а также с учетом возможностей размещения наземных станций или кораблей командно-измерительного комплекса вдоль трасс полета. Необходимо также соблюдать условия безопасности на случай аварии ракеты при старте или на активном участке траектории. Одновременно трассы запускаемых с космодрома объектов не должны препятствовать судоходству, воздушным сообщениям и наносить ущерб другим государствам. Иногда на время пусков космических объектов практикуются предупреждения судам и самолетам о недопустимости пребывания в зонах падения отработавших ступеней ракетоносителей.

Географический фактор особенно существен при запуске некоторых типов искусственных спутников Земли, в частности, спутников связи и метеорологических на геостационарные орбиты1. Чем ближе космодром находится к экватору, тем экономичнее вывод космического аппарата на такую орбиту. Более экономичным оказывается также запуск космического аппарата при старте ракеты-носителя в восточном направлении, поскольку в этом случае его скорость складывается со скоростью вращения Земли. В обоих случаях можно выиграть в массе полезной нагрузки, выводимой на орбиту. Кроме того, вблизи экватора легче осуществлять запуски космических аппаратов к другим планетам, так как плоскость орбит их обращения вокруг Солнца почти совпадает с плоскостью экватора Земли.

Однако до настоящего времени лишь два постоянно действующих международных космодрома расположены вблизи экватора. Это Куру (5° 18’ с. ш.) — бывшая Французская Гвиана, расположенная на берегу Атлантического океана севернее Бразилии, и Сан-Марко (2° 57’ ю. ш.) — бывшая нефтяная платформа у берегов Кении в Индийском океане. Третий космодром — Алкантара (2° 17’ ю. ш.), который находится на севере Бразилии, пока используется этой страной для отладки запусков собственного ракетоносителя2. Здесь следует подчеркнуть, что у всех трех названных космодромов запуск объектов проходит в восточном направлении, а трассы вывода объектов на орбиту пролегают над океанами.

В 1999 г. успешно прошли первые запуски непосредственно с экватора космических аппаратов по программе «Морской старт» с платформы Одиссей, которая в периоды запусков находилась в Тихом океане в районе 154° з. д. После запусков платформа была отбуксирована на базу Лонг Бич у берегов Калифорнии. Сама платформа была изготовлена в Норвегии, переоборудована под стартовую позицию в Выборге (Россия) и затем отбуксирована к берегам Калифорнии.

Учредителями международного проекта «Морской старт» являются Россия, США, Украина и Норвегия

После упомянутых выше двух космодромов ближе всего находится к экватору индийский космодром на острове Шрихарикота (13° 47’ с. ш.). Космодромы Китая (Сичан и Чанчэнцзе), Японии (Утиноура и Танегасима), США (мыс Канаверал во Флориде, о. Уоллопс в Вирджинии и база Ванденберг в Калифорнии), Австралии (Вумера) и Израиля (пустыня Негев) расположились в основном в пределах широтных зон 30°—40° с очень небольшим разбросом. При этом австралийский космодром Вумера является пока единственным крупным космодромом Южного полушария. Что касается российских космодромов (Плесецк3, Капустин Яр, Свободный4), то они сконцентрированы на широтах, близких к 50°. Сюда же относится и Байконур, который Россия арендует у Казахстана. Исключение составляет Плесецк, который находится в Архангельской области и является на сегодняшний день самым северным космодромом мира.

В диапазоне северных широт 60°—70° пока располагаются только ракетные полигоны. Так, Швеция имеет свой полигон для запуска зондирующих ракет в Кируне (67° 53’ с. ш.), Норвегия — полигон Анне (69° 0’ с. ш.) для изучения верхних слоев атмосферы, Россия — военный полигон Ненокса близ Архангельска, который предполагается использовать в будущем для научных запусков переоборудованных конверсионных ракет Военно-Морского Флота. Речь идет о пусках ракет подводных лодок из наземных шахт. Следует отметить, что Норвегия планирует модернизировать свой полигон и приспособить его для запуска спутников массой до 600 кг. Что касается ракетного полигона Черчилл (58° 47’) в Канаде на берегу Гудзонова залива, то его в настоящее время успешно переоборудуют в космопорт. Одновременно в США на севере создается космопорт на о. Кадьяк (57,5°) у берегов Аляски.

В средних северных широтах ракетные полигоны имеются у Франции — Бискаррос на берегу Атлантического океана, у Италии — Сальто-ди-Куирра на острове Сардиния, у Ирака — Эль-Анбар вблизи Багдада, у США — Уайт-Сэндз в штате Нью-Мексико. В средних южных широтах ракетные полигоны есть у Аргентины — это Чамикаль и у ЮАР — Оверберг вблизи Кейптауна. ЮАР предполагает в ближайшем будущем преобразовать полигон Оверберг в космопорт.

В экваториальной зоне к северу от экватора имеется ракетный полигон США, расположенный на атолле Кваджалейн в Тихом океане и полигон Индии — Тхумба (8° 33’). К югу от экватора находится лишь один ракетный полигон Бразилии — Барейру-ду-Инферну близ города Натал на берегу Атлантического океана.

В настоящее время обсуждается целый ряд проектов о создании космопортов в Австралии и ее окружении. Так, существует проект строительства космопорта на острове Рождества (10° ю. ш.) в Индийском океане, принадлежащем Австралии, в самой Австралии на мысе Йорк (12° ю. ш.) и, наконец, у восточного побережья Австралии вблизи Дарвина на острове Хаммок-Хилл. По проекту с мыса Йорк предполагается запуск российских ракетоносителей типа «Протон». Индонезия выступила с предложением о создании международного космопорта на одном из ее островов.

Если по условиям безопасности техническую и стартовую позиции космодромов целесообразно размещать в малонаселенной местности, вдали от промышленных центров, то по экономическим соображениям более выгодно строить их в индустриальных районах, вблизи заводов ракетно-космической промышленности, что позволяет значительно снизить как стоимость строительства, так и транспортные расходы, связанные с доставкой ступеней ракетоносителей, оборудования и топлива.

Как видим, эти противоречивые требования трудно совместимы. Поэтому выбор местности для строительства космодрома является сложной проблемой, на решение которой оказывают влияние возможности освоения необжитых территорий, строительства там коммуникаций, путей сообщения, линий связи, промышленных предприятий и др.

В качестве перспективных идей рассматриваются идеи создания космодромов воздушного базирования, например, на базе самолета «Мрия», космодрома подводного базирования у берегов Японии, наконец, космопортов на околоземной орбите и на Луне в качестве стартовой площадки для запусков к другим небесным телам с использованием таких преимуществ, как отсутствие атмосферы, уменьшение силы тяжести.