Космические паруса

30 апреля исполняется 60 лет выпускнику ФАКИ, заслуженному конструктору РФ Николаю Севастьянову. В преддверии юбилея мы поговорили с Николаем Николаевичем об учебе на Физтехе и о космических проектах, в которых ему довелось участвовать.

Биография Николая Николаевича поражает многими вещами. Это и верность школьной мечте — быть конструктором космических систем — и то, как на это устремление наложились реалии времени. Выпускником МФТИ он пришел работать в НПО «Энергия» в 1984-м, в год, когда в СССР был поставлен рекорд по количеству успешных космических пусков. Всего через шесть лет, в 90-м ему пришлось организовать не только разработку, но и внебюджетное финансирование проекта. И Севастьянов нашел решение. Чуть позднее он основал и возглавил ОАО «Газком» (сегодня АО «Газпром космические системы»). Он со своей командой создал систему спутниковой связи «Ямал» и доказал на ее примере, что космические проекты могут быть самоокупаемыми и приносить прибыль. Он еще дважды возвращался в родную для себя Корпорацию «Энергия» в качестве руководителя предприятия. Сегодня Николай Николаевич советник генерального директора Госкорпорации «Роскосмос».

 

Вы родились в знаковом апреле 1961 года. Мечтали в детстве стать космонавтом?

— Вы знаете, в детстве я об этом не задумывался. Мне хотелось создавать космические ракеты и корабли. Вот когда уже окончил Физтех, пришел на работу в НПО «Энергия» имени С. П. Королёва и участвовал в разработке пилотируемой станции «Мир», я действительно подавал заявление в отряд космонавтов. Но не прошел по медицине. Причем не потому, что у меня здоровья не хватило, а потому, что я был перетренирован. Я перед этим очень серьезно занимался спортом. По тогдашним нормативам таких не брали. А сегодняшние нормативы позволяют… 

Но на самом деле я всегда хотел заниматься разработкой космической техники. Меня это больше увлекало. Космонавт — это высокопрофессиональный оператор, человек, который управляет уже созданной конструкторами и производственниками космической техникой.

Где-то 14 лет мне было, когда я посмотрел фильм «Укрощение огня». Это поэма о космической деятельности, о космонавтике. Вот это на меня произвело впечатление. С тех пор я загорелся разработкой ракетно-космической техники. Мама меня сориентировала: сказала, что для таких дел надо хорошо знать физику и математику. И я начал этими науками всерьез заниматься с восьмого класса. Побеждал на олимпиадах. В десятом классе я уже совершенно определенно захотел работать именно в королёвской «фирме» – и искал пути. Можно было поступить в МАИ, Бауманку, на Физтех. Я узнал, что Физтех — это самый сложный в то время, самый продвинутый вуз, где одновременно можно достичь и научной, и инженерной квалификации. Я решил поступать на Физтех, на факультет аэрофизики и космических исследований.

 

Чем запомнилось время учебы?

Прежде всего, конечно, количеством предметов и нагрузкой. Мы за первые три года проходили полный объем физфака и мехмата МГУ, а следующие три года учились и проходили практику непосредственно на будущем месте работы.  Но мало того, что мы слушали лекции, так еще несколько раз в семестр нам давали задания от 30 до 50 задач для самостоятельного решения. Типичная картина была в общежитии: в воскресенье студенты с шести утра занимают места в читалке, чтобы сидеть там и решать задачи.

А второе — это, конечно, преподаватели. Уровень преподавательского состава высочайший был! У нас же преподавали все выдающиеся люди. Про любого можно долго рассказывать. 

На первых курсах особо мне запомнились профессора Геннадий Николаевич Яковлев и Дмитрий Владимирович Беклемишев. Также нам преподавали профессора Сергей Петрович Капица и Леонид Александрович Максимов, академики Борис Викторович Раушенбах, Сергей Александрович Христианович и Анатолий Алексеевич Дородницын. В НПО «Энергия» читали лекции выдающиеся разработчики космической техники Борис Евсеевич Черток, Андрей Георгиевич Решетин, Евгений Николаевич Токарь, Владимир Николаевич Бранец и многие другие. 

Их приглашал академик Олег Михайлович Белоцерковский, ректор МФТИ. Выдающийся, я считаю, ректор и ученый. Мне кажется, что именно Олег Михайлович развил основную идею Физтеха. Белоцерковский не только набирал в штат блестящих преподавателей, но и приглашал со стороны читать лекции выдающихся ученых и конструкторов. Причем любой ценой, хотя бы одну лекцию в месяц.  Он их звал потому, что понимал: очень важно для студентов общаться с людьми, которые добились крупных научных и технических результатов. И в то же время он приглашал вести семинары совсем молодых ученых, сотрудников НИИ, которые были ненамного старше нас, что создавало демократическую обстановку при развитии научного мышления.

Ну и третье, что мне запомнилось, — это, конечно, наш студенческий коллектив, который составляли очень нестандартные, незаурядные ребята и девушки. У нас были небольшие группы, по 12–14 человек. Девушек было значительно меньше, чем ребят. Обстановка была на высоком интеллектуальном уровне. Общение с людьми, имеющими цель, очень способствует развитию. Мы с Сергеем Серафимовичем Негодяевым, который впоследствии стал деканом нашего факультета аэрофизики и космических исследований, учились в одной группе, он был старостой. Всю жизнь с ним дружим.

Кого вы считаете своими учителями?

У каждого была какая-то своя профессиональная направленность. Я пошел по линии Бориса Викторовича Раушенбаха, это очень известный академик, соратник Королёва. В МФТИ он заведовал кафедрой теоретической механики. Потом в НПО «Энергия» — Владимир Николаевич Бранец, известный в космонавтике разработчик систем управления космическими аппаратами. Они оказали на меня основное влияние как на будущего инженера. Были и уникальные ситуации, однократные встречи, которые повлияли на мою дальнейшую деятельность. Например, был такой случай. Преподавал в институте физик Владимир Ефремович Скороваров. Я с ним встретился один раз в жизни, когда сдавал ему экзамен по механике на первом курсе. И он у меня принимал его почти семь часов. Он меня спрашивает, дает задачи решать. Я решаю все, он опять дает. Я все решил. Все абсолютно. На вопросы ответил. А он говорит: «Ну, вот вы знаете, извините, не могу я вам “отлично” поставить». Я говорю: «Как же так, я же все сделал!» А он объясняет: «Вы понимаете, у вас не физический взгляд на решение задачи». Но почему?! Он говорит: «Ну вот, вы сейчас сдаете механику. Конечно, механика математически хорошо детерминирована. Поэтому вы применяете “бюрократический” подход, раскладываете любую задачу в стандартную систему дифференциальных уравнений, решаете их на 5–10 страницах и получаете ответ. Но вот посмотрите!..» Показывает мне одну из этих задач: «Вникните в физику явления! Решение же — вот оно лежит! Это можно, если понять физический смысл, в три строчки все оформить!..» И вот, на меня это произвело впечатление на всю жизнь. До этого я «набивал руку» на формальном подходе, главным было сформировать систему дифференциальных уравнений. А тут мне физик, настоящий физик показал физическое мышление. Это очень важно, в том числе для будущих конструкторов и руководителей проектов, — иметь физическое мышление. Потому что при создании сложной космической системы ты сталкиваешься, со многими-многими вопросами. И все они, конечно, сложные. И они из разных областей. Может быть, ты столкнешься с вопросами прочности конструкции, а может быть, с поведением плазмы в двигателе, а может быть, с электромагнитной совместимостью аппаратуры или точностью управления ориентацией спутника. Взаимодействие между элементами системы сложное. Чтобы это все одновременно увязать в сложной космической системе, надо прежде всего понять физический смысл каждого вопроса. Когда понимаешь на уровне физики, то начинаешь видеть систему в целом. А математическое описание — это уже следующий шаг.

 

Вашим дипломным проектом было решение реальной задачи. Как это повлияло на дальнейшую профессиональную деятельность?

Я занимался в качестве дипломной работы созданием алгоритмов управления для системы силовых гироскопов, так называемых гиродинов, для пилотируемой станции «Мир», предшественницы Международной космической станции. Для того времени это была уникальная работа. Пилотируемые станции «Салют» до «Мира» были одномодульными и весили до 20 тонн, их ориентация в пространстве осуществлялась с помощью двигателей с точностью плюс-минус градус при большом расходе топлива. А «Мир» создавался как крупная многомодульная научная станция, и там должна была быть очень точная ориентация при весе в 150 тонн. Вот как сделать ее точной, без большого расхода топлива? Для этого создавалась система гиродинов. Кстати, разрабатывали ее физтехи, непосредственно разработкой алгоритмов занимался Валерий Николаевич Платонов. Он был руководителем моей дипломной работы. Конечно, когда ты сам разработал ряд алгоритмов управления, а потом на практике видишь, как это работает, управляет 150-тонной станцией на орбите, то после этого невозможно бросить заниматься космосом.

Однажды мы встретились с моим большим приятелем Сергеем Крикалёвым — известным космонавтом, только прилетевшим из экспедиции, и я ему говорю: «Ты летал на станции “Мир”, а там система гиродинов, для которых я разрабатывал алгоритмы управления. В том числе, один режим аварийной остановки гиродинов». Сам гиродин весил больше ста килограммов. Они вращались в электромагнитном поле, пять тысяч оборотов в минуту. И если вдруг падает напряжение в электрической сети по какой-то причине, то гиродин «садится» на подшипники и может сам разрушиться и нанести ущерб станции, потому что в гиродинах накоплена большая энергия вращения. Так вот, я говорю, что алгоритм, как правильно посадить гиродин на подшипники, чтобы не разрушить, как раз я разрабатывал. Это я ему решил похвастаться. А он мне отвечает: «Ой, слушай! Если бы ты знал, какой грохот внутри станции стоял, когда “падало” электрическое напряжение и они садились на подшипники!». Такая вот обратная связь. То есть я спасал гиродины, а для космонавтов это сопровождалось большим грохотом. Но мы при наземных испытаниях не могли это полноценно проверить, потому что на Земле воспроизвести невесомость невозможно.

Вы занимались проектом космического парусника. Проект был даже частично реализован, но дальше не пошло…

Почему? Результаты мы очень активно использовали. Это было в конце 1980-х. Тогда был объявлен международный конкурс в честь 500-летия открытия Америки юбилейной комиссией при американском Конгрессе. По примеру экспедиции Колумба, три космических корабля должны были лететь от Земли к Марсу под действием солнечного ветра. Нас, молодых инженеров, для участия в проекте привлекли два известных и опытных разработчика космической техники — Владимир Сергеевич Сыромятников и Владимир Николаевич Бранец. Тогда в конструкции космических аппаратов использовалась герметичные платформы, что создавало комфортные технические условия для аппаратуры, но делало их слишком тяжелыми. А тут, все-таки, солнечный ветер, аппарат должен двигаться под действием солнечного давления, необходимо было минимизировать вес. Поэтому мы принципиально задумали использовать новые технологии, которые в отечественной космической технике не применялись. Это были так называемые негерметичные конструкции. В этот проект мы ввязались, подали свое предложение на международный конкурс. Предполагалось, что будет использоваться два паруса-отражателя диаметром 50 и 100 метров, вращающихся в разные стороны по принципу гиростата, а вес всего парусника не превысит 500 килограмм. В результате мы были признаны одними из победителей. А дальше оказалось, что организаторы конкурса не смогли собрать финансовые средства для реализации проекта. Тогда Владимир Николаевич Бранец мне предложил: «Давай-ка, займись! Стань главным менеджером проекта. Организуй не только разработку, но и финансирование». Первое, что мы сделали, — организовали консорциум «Космическая регата». Уговорили войти в него предприятия космической отрасли во главе с НПО «Энергия». Это позволило нам разработать эскизный проект на Солнечный парусник. Но время уже было сложное, начало девяностых. Финансовое состояние предприятий космической отрасли стало резко ухудшаться. И что делать? Я написал статью про солнечный парусник в журнале «Авиация и космонавтика», где в том числе предлагалось использовать солнечный отражатель для подсветки с околоземной орбиты городов за полярным кругом во время полярной ночи.  И тут нам повезло. Статью показали генеральному директору предприятия «Ямбургаздобыча» Александру Рантиковичу Маргулову. Это было в 1992 году. Он пригласил меня на встречу в Ямбург, где добывают газ. Я ему говорю: «Поддержите проект!» Он отвечает: «Мы поддержим, но нам интересно, чтобы вы нам связь сделали. У нас плохая связь с месторождениями и с Большой землей, вахтовики по месяцу с семьями не имеют возможности поговорить». И он средства дал, чтобы мы эксперимент в космосе провели, — раскрыли парус. Размеры, правда, были меньше, 20 метров, но технологию раскрытия отражателя в космосе мы отработали. 

Но практическое применение получила негерметичная платформа, на базе которой мы чуть позднее стали разрабатывать спутник связи «Ямал». Сначала была задача — значительно уменьшить массу аппарата. Потому что запуск на ракете стоит больших денег. И чем тяжелее спутник, тем дороже стоит вывод его на околоземную орбиту. Для этого мы использовали платформу, спроектированную для солнечного парусника, так как там были жесткие требования к массе. Но потребителя мало интересует, как устроен спутник, его интересуют услуги и их стоимость. Для этого нужно было не только обеспечить качество космических услуг, но и значительно снизить их себестоимость. Перед нами встали фундаментальные задачи, которые нам удалось решить именно на этом проекте в России. Одна из задач — это длительная надежная эксплуатация спутника на орбите. Мы разработали спутники, которые надежно функционируют долго. Тогда даже по нормативной документации срок эксплуатации космического аппарата был от одного до трех лет на орбите. А нам нужно было больше 10 лет. В результате первый наш спутник «Ямал-100» отработал на орбите 11 лет, пока не закончилось топливо, а спутник «Ямал-200» продолжает функционировать вот уже 18-й год. 

Так что результат был, конечно. Но главное было в другом: как раз на этом проекте собралась молодая команда, поднявшая потом большой стартап, как бы сегодня это назвали, — систему спутниковой связи и телевидения «Ямал».

 

В 2005-м вас пригласили в «Энергию» президентом компании, и вы занимались проектом многоразового космического корабля «Клипер»…
Дело в том, что когда я вернулся в «Энергию», у них уже зрел этот проект. Просто я его дальше развил. До этого американцы сделали «Шаттл», а мы — «Буран». Но это были грузовые корабли, у них другие задачи. А тут идея была — создать крылатый пассажирский корабль, на котором в 3–5 раз была бы снижена себестоимость полетов в космос и в несколько раз снижены нагрузки. Потому что в капсульной схеме, в «Союзе» перегрузка на космонавтов при посадке равна от 4g до 6g. При баллистической схеме — больше 10g.

К сожалению, получилось так, что наш проект не нашел понимания. Потому что тогда программа «Шаттл» терпела кризис, у них были аварии. Действительно, когда крылатый корабль входит в атмосферу, то в верхних слоях у него появляется неустойчивость в управлении. А когда он уже в плотные слои входит — наоборот, устойчивость. Сегодня эта задача решается другими методами, появились очень мощные компьютеры, которые все проблемы неустойчивого управления решают. Нужно подходить очень практично. Понятно, что «крылатая» схема дает большую многоразовость и может снизить себестоимость. Поэтому для освоения околоземной орбиты эта схема, я думаю, рано или поздно станет основной. А вот для дальнего космоса больше подходит капсульная схема.

Какой проект для вас был самым интересным?

Все проекты интересные. Но, пожалуй, самый интересный проект из всех, которыми я занимался, — тот, на котором удалось максимально решить системную задачу. Это система спутниковой связи и телевидения «Ямал» — большая программа, в рамках которой мне удалось реализован ряд космических проектов: «Ямал-100», «Ямал-200», «Ямал-300», «Ямал-400» и «Ямал-600» на принципах проектного финансирования, без привлечения государственных средств. В 1992 году, как раз для создания системы спутниковой связи «Ямал», я  организовал компанию АО «Газком», которая впоследствии в 2008 году была переименована в АО «Газпром космические системы». Конечно, это не удалось бы сделать, если бы мою инициативу не поддержали директора северных предприятий Газпрома, которым нужна была надежная производственная связь. Первый спутник «Ямал-100» — это был стартап, где все элементы были новые. А вот второй проект, «Ямал-200», где мы впервые создали группировку спутников, которая использовала технологический задел «Ямала-100», по сути, дал старт коммерциализации космической деятельности в России. Параллельно мы разрабатывали и внедряли новые телекоммуникационные сервисы с использованием спутников связи, такие как цифровые каналы связи, высокоскоростная передача данных, многоканальное спутниковое телевидение. Один из крупных результатов — мы в России создали систему многоканального цифрового спутникового телевидения. Была впервые в стране реализована идея самоокупаемости инвестиций в космическую технику без привлечения государственного финансирования. Все инвестиционные кредиты были возвращены за пять лет за счет продажи космических услуг. 

Вот организовать разработку от космических технологий до сервисов, которые потребитель готов покупать, очень интересно! 

Именно создание системы спутниковой связи и телевидения «Ямал» как коммерческой системы в итоге дало понимание, что главное, ради чего конструктор должен работать, — это полезность для общества космической техники, которую потребитель ощущает в виде полезных для себя сервисов. Их он готов приобретать. А все элементы системы — спутники, центры управления полетами, телепорты, приемные сети и так далее — это составные части, которые в системе должны обеспечить качественную космическую услугу.

В июне 2007 года вы руководили спасением Международной космической станции. Что там случилось? 

Дело в том, что тогда станция еще активно строилась. Американские астронавты вышли в космос, чтобы развернуть большие солнечные батареи. Сразу после этого вдруг отказали компьютеры на российском сегменте. Управление на МКС так построено, что система расчета положения и ориентации станции находится на российском сегменте, а силовая часть, гиродины — на американском. Когда отказали компьютеры на российском сегменте, то, по сути, станция стала неуправляемой. Системы жизнеобеспечения также отключились, так как они управлялись компьютерами. Поэтому космонавтам пришлось использовать кислородные шашки, чтобы восполнять кислород в российском сегменте. Тогда на российском сегменте летали Фёдор Юрчихин и Олег Котов. А американцев было человек десять, они прилетели на «Шаттле» для развертывания больших солнечных батарей. И в какой-то момент, когда лавинообразно пошел отказ всех шести компьютеров, показалось, что станцию мы потеряем. Никто не понимал, что произошло. НАСА приняло решение спасать экипаж. Мы попросили НАСА дать нам несколько дней, чтобы попытаться спасти станцию, не отстыковывать «Шаттл», так как он после аварии обеспечивал ориентацию станции своими двигателями. Трое суток мы не уходили с предприятия, искали решение. Наши инженеры в РКК «Энергия» нашли и причину аварии, и решение, как компьютеры запустить. И в итоге спасли станцию! Оказалось, что развертывание больших солнечных батарей привело к статическому разряду, который, в свою очередь, стал причиной выхода из строя вторичных источников электропитания компьютеров в результате воздействия на них электромагнитных помех. В итоге вышли из строя бортовые компьютеры. Специалистам на Земле удалось разработать методику восстановления работы компьютеров. Наши космонавты Фёдор и Олег ее реализовали на борту станции и запустили компьютеры. Станция была спасена. А сейчас она смотрите, как выросла! Там появилось еще много модулей, в том числе европейский и японский. Сейчас станция — это 400 тонн на орбите. 

 

Какие направления развития космических технологий вы считаете наиболее перспективными?

Я бы говорил не только о технологиях, но, прежде всего, о том, ради чего все делается. Ведь технологии — это только средство для решения поставленных задач.

Первое направление — это решение практических задач в интересах населения Земли: связь, передача данных, телевидение, навигация, дистанционное зондирование Земли. Это то, что мы сегодня используем в повседневной жизни, что повышает экономический потенциал общества, а также оборонный потенциал любого государства.

Второе направление — расширение зоны жизнедеятельности человека в Солнечной системе. Часто спрашивают: а зачем? Но мы видим, что все время, сколько человеческая цивилизация существует, она постоянно пытается расширить свой ареал обитания. Наверное, так природой заложено. Идет постоянный поиск новых ресурсов для развития человеческой жизнедеятельности.

Если же говорить о технологиях, то для первого направления это, конечно, прежде всего развитие цифровых технологий, которые работают на улучшение качества космических услуг: повышение скорости передачи информации, увеличение четкости изображения и точности навигации, а также технологий, которые позволяют улучшить экономическую эффективность ракетно-космической техники. 

А для второго направления — это, конечно, создание новых транспортных ракетно-космических систем: мощных сверхтяжелых ракет-носителей, а также эффективных двигателей для межпланетных перелетов, в том числе на ядерной энергии.

 

Шестьдесят лет назад, когда полетел Гагарин, пели песню про то, что на Марсе будут яблони цвести. Как вы считаете, скоро ли будут построены первые марсианские города?

Я считаю, надо на все смотреть практически. Нужны они на Марсе или не нужны? Наверное, когда начнется освоение природных ресурсов, скажем Луны, там появятся вахтовые поселки. Я хорошо это видел в газовой отрасли, когда строил сеть станций спутниковой связи на северных месторождениях за Полярным кругом, где очень сложные природные условия для жизни человека. Туда специалист прилетает работать вахтовым методом. А семья живет, как говорят, на Большой земле, где хорошие природные условия. Я думаю, что по мере расширения границ производственной деятельности человечества, конечно, нас ждут и Луна, и Марс. Мы также говорим об астероидах, на которых есть очень важные и полезные элементы, те, которые на Земле заканчиваются или их мало. Если промышленность будет их использовать, то будут космические вахтовые поселки. Но основная жизнь будет на Земле, так как на Земле, как говорят инженеры, комфортные технические условия существования человека. Мы как вид развились именно в земных условиях. Поэтому я хочу подчеркнуть: сейчас наша главная задача — обеспечить хорошую экологию планеты. Это ключевой вопрос сегодня — экология Земли. И одна из центральных задач космической отрасли — способствовать сохранению экологии Земли и предотвращению чрезвычайных ситуаций. Сегодня для этого активно развивается направление космического дистанционного зондирования Земли, которое помогает решению задачи. Как бы мы ни стремились расширять в космосе границы своей деятельности, все равно Земля — это наш дом, и его надо сохранить для комфортной жизни людей.