Откуда выгоднее запускать ракеты в космос?

Выбор площадки для космодрома – сложный процесс. Далеко не любая точка на планете подходит для старта. Почему большинство современных космодромов планеты тяготеют к широте экватора, в чем тут секрет и как это работает? И почему Россия до сих пор арендует у Казахстана стартовые площадки космодрома «Байконура», хотя на территории нашей страны есть два рабочих космодрома: «Плесецк» и «Восточный»?

С каких космодромов Россия запускает ракеты-носители?

Как известно, первой страной, которой удалось запустить что-то полезное на околоземную орбиту, был СССР: 4 октября 1957 года с космодрома «Байконур» на орбиту был выведен первый искусственный спутник Земли под названием «Спутник-1». Для того чтобы запустить в космос этот спутник и вывести его на орбиту, требовалась ракета-носитель.

Первый успешный запуск межконтинентальной баллистической ракеты Р-7 состоялся несколькими неделями раньше – 21 августа 1957 года. Сама ракета изначально разрабатывалась для военных целей, но в итоге эта модель и ее модификации послужили основой для целого семейства ракет, куда входила и ракета-носитель «Спутник» 1957 года, которая вывела на орбиту первый советский спутник, и ракета-носитель «Восток», которая 12 апреля 1961 года вывела на орбиту одноименный космический корабль с Юрием Гагариным на борту, и эксплуатируемые с 1965 года и до настоящего времени различные ракеты серии «Союз».

Последний запуск ракеты-носителя «Союз-2.1а» состоялся совсем недавно, 8 апреля 2025 года, и опять с космодрома «Байконур»: на орбиту был выведен корабль «Союз МС-27», который доставил на МКС международный космический экипаж.

Несмотря на то что после распада СССР «Байконур» оказался на территории Казахстана, Россия до сих пор активно использует космодром и, судя по всему, намерена использовать еще долго: договор аренды продлен до 2050 года, а ежегодная плата за пользование составляет 115 миллионов долларов США.

Еще одна площадка за пределами России, которую использовала корпорация «Роскосмос», – это космодром «Куру» на территории французского департамента Гвиана в Южной Америке, откуда осуществлялись запуски в период с 2011 по 2022 годы. Конечно, есть космодромы и на территории России: «Плесецк» в Архангельской области, на котором космические запуски проводят с 1960-х годов и до сих пор, и «Восточный» в Амурской области, старты с которого осуществляются с 2016 года. Новый космодром «Восточный» изначально строился с таким расчетом, чтобы со временем он смог стать заменой «Байконуру». Но пока «Байконур» все еще опережает по числу запусков и строящийся «Восточный», и «Плесецк».

Почему «Байконур» до сих пор активно используется Россией?

Так почему же Россия до сих пор запускает ракеты с космодрома в Казахстане? Дело в том, что «Байконур» имеет ряд преимуществ, связанных как с техническим оснащением, так и, что важнее, с его географическим местоположением.

«Байконур» – это крупнейший на сегодняшний день космодром на планете, с которого за время эксплуатации, то есть с 1957 года, было произведено более 1540 запусков ракет-носителей на орбиту. Сегодня на его территории площадью 6 717 км² находятся 4 стартовых комплекса, с которых можно запускать тяжелые ракеты «Протон-М» и ракеты серии «Союз». При этом запуски «Протон-М» возможны только с «Байконура». Да и пилотируемые космические полеты, которые необходимы для доставки космонавтов на МКС, Россия может осуществлять только отсюда: на «Восточном» и на «Плесецке» такой инфраструктуры нет, хотя на «Восточном» пилотируемые полеты запланированы в будущем.

Однако значение имеет не только техническое оснащение, но и географическое расположение «Байконура».

Что учитывается при выборе точки пуска?

Когда во времена СССР руководство страны решало, где расположить площадку для испытаний баллистических ракет Р-7 и будущего главного космодрома страны, рассматривалось несколько вариантов: в Дагестане, на территории Марийской АССР, в Астраханской области, где уже был ракетный полигон «Капустин Яр». Но в итоге выбор пал на местность вблизи поселка Тюратам (ныне Торетам) в Кызылординской области на территории Казахской ССР, где в 1955 году и началось строительство. При этом были приняты во внимание несколько важных факторов и параметров, которые и до сих пор учитываются любой страной, когда речь идет о выборе места для космодрома. Давайте же разберемся в том, какие параметры учитываются при размещении космической стартовой площадки.

• Населенность региона. Первые минуты полета ракеты-носителя самые важные и самые опасные: в случае аварии может произойти падение частей ракеты (ракеты-носителя или космической головной части ракеты) на землю. И важно, чтобы по пути траектории полета не было населенных пунктов, особенно городов. Планета вращается с запада на восток, поэтому и ракеты запускают из стартовой точки в восточном направлении, чтобы максимально полно использовать уже имеющуюся скорость вращения Земли. Поэтому малонаселенные территории тоже желательно иметь с восточной стороны от космодрома.Кроме того, старт любой ракеты-носителя сопровождается отделением разгонных ступеней и их падением на землю. И в этом случае опять же важно, чтобы к моменту их отделения они приземлялись в безлюдной местности. Весьма удобно, если это еще и водная акватория, как в случае с космодромами «Куру» или американскими стартовыми площадками на мысе Канаверал, когда разгонные ступени падают в Атлантический океан. При запуске с «Байконура» траектория полета рассчитывается так, что ступени падают в малонаселенных регионах Казахстана и России, в частности, в Алтайском крае и Республике Алтай.

• Доступ спасательных служб. В случае аварийных ситуаций важно иметь доступ к местности возможного падения космонавтов для их оперативного спасения. В этом плане «Байконур» довольно удобен: приземление происходит на суше в доступной для спасателей местности. Так, например, во время аварии с ракетой-носителем в октябре 2018 года корабль «Союз МС-10» успешно приземлился на территории Казахстана, все космонавты остались живы. «Восточный» в этом плане менее удобен: часть начальной траектории пролегает над труднодоступными горными районами и водной акваторией.
• Близость к экватору. Этот показатель очень важен, потому что связан с энергией вращения планеты: чем ближе космодром к экватору, тем выше стартовая скорость ракеты-носителя. И «Байконур», расположенный в точке с координатами 45°57′ с.ш. по этому показателю чуть лучше «Восточного», который находится в точке со значением 51°53′ с.ш., и значительно превосходит «Плесецк», стартовые площадки которого лежат на широте 62 градуса выше экватора.

А теперь поговорим более подробно об этом важном параметре.

Как энергия вращения Земли помогает космическим стартам?

Наша планета вращается вокруг своей оси: мы замечаем смену дня и ночи, но мы не в состоянии оценить скорость вращения Земли. А она огромна: точка, расположенная на экваторе, за сутки проходит расстояние, равное окружности планеты, и движется при этом со скоростью 1674 км/час! Но по мере продвижения от экватора к полярным широтам сокращается длина параллелей: точки, расположенные на широте 30 или 60 градусов проходят уже гораздо меньшее расстояние, хотя времени тратят столько же. Протяженность пути уменьшается а значит, и скорость вращения точки тоже падает: на широте 30 градусов это 1449,7 км/ч, на широте 60 градусов это уже в два раза меньше, чем на экваторе – всего 837 км/ч. Ну а условная точка на льдине, где-нибудь вблизи Северного полюса на широте 89 градусов будет двигаться относительно оси вращения Земли со скоростью всего 29,2 км/час, если не брать во внимание скорость дрейфа.

Все эти цифры имеют самое непосредственное отношение к теме нашей статьи, а именно – к выбору площадки для космических стартов. Так как они влияют на те условия, в которых эти старты будут осуществляться, в первую очередь на величину дополнительной скорости ракеты на страте, и как следствие – на стоимость полета. Ракета, запущенная с экватора, будет иметь более высокую скорость по сравнению с ракетой, которая отправится в космос из полярных широт. А это значит, ей нужно меньше топлива, чтобы попасть на орбиту, а это в свою очередь позволяет взять на борт больше полезного груза. Как следствие и стоимость запуска будет ниже.

Однако это правило справедливо для геостационарных и солнечно-синхронных орбит, но не всегда подходит для спутников, которые направляются на полярную орбиту: здесь все индивидуально и рассчитывается в зависимости от массы ракеты-носителя, высоты будущей орбиты, точки запуска и других параметров. Именно поэтому Россия до сих пор эксплуатирует космодром «Плесецк», специализирующийся как раз на запуске спутников на полярную орбиту. А как обстоят дела с другими орбитами?

Какие бывают орбиты и откуда дешевле вывести туда ракету

В зависимости от целей запуска и от функций спутников аппараты попадают на разные орбиты, с разными параметрами и разной конфигурацией, которые иногда корректируются по мере движения. По расположению орбит относительно плоскости экватора Земли их делят на три основные разновидности.

• Полярная орбита. Такая орбита наклонена к плоскости экватора под углом 90°, а спутник, который движется по этой орбите, проходит над полярными областями планеты. На этих орбитах часто летают аппараты, которые ведут дистанционное зондирование Земли, изучают различные параметры атмосферы и поверхности планеты. Здесь же находятся и военные разведывательные спутники, а также спутники связи для полярных территорий. Как сюда удобнее всего попасть? Как правило, с космодромов, которые расположены ближе к полярным широтам, например, с российского космодрома «Плесецк», с американского космодрома «Кадьяк» на Аляске или с норвежской стартовой площадки Аннойа. А вот куда с этих космодромов выводить космические аппараты очень дорого и неудобно, так это на экваториальную орбиту.

• Экваториальная орбита. Она находится в плоскости экватора, а ее разновидностью является геостационарная орбита, пролегающая на высоте 35 786 км от Земли. Экваториальная орбита очень удобна для размещения спутников связи в плане покрытия территории, процесса эксплуатации, синхронизации с оборудованием на Земле, и поэтому их концентрация здесь велика. Чтобы попасть сюда с максимальной эффективностью, то есть использовать меньше топлива и взять на борт больше полезного груза, нужно запускать ракету-носитель с космодрома, который расположен ближе всего к экватору. Это как раз «Куру» во французской Гвиане с координатами 5°14′ с. ш. или бразильский космодром «Алкантара», расположенный на широте 2°17′ к югу от экватора. Стартовые возможности самого южного китайского космодрома «Вэньчан» на острове Хайнань, который имеет координаты 19°36′ с. ш., или основных американских площадок на мысе Канаверал, расположенных на широте 28° севернее экватора, значительно хуже по сравнению с ними. А местоположение «Байконура» с координатами 45°57′ с.ш. и «Восточного» с широтой 51°53′ выше экватора еще более неудобно: например, одна и та же ракета-носитель с одинаковым количеством топлива при старте с экватора выведет на орбиту на 20-30% больше полезной массы, чем при запуске с «Байконура».
• Солнечно-синхронная орбита. Спутники, движущиеся по этой орбите, синхронизированы с линией светораздела нашей планеты. Такие орбиты могут иметь разную конфигурацию, но главное, что спутник, который по ней движется, в одно и то же местное солнечное время оказывается над одной и той же точкой на поверхности земного шара. Среди таких спутников преобладают спутники дистанционного зондирования Земли. И запуск на солнечно-синхронные орбиты тоже оптимально производить из точек, близких к экватору.

Страны космического клуба и их космодромы

Помимо России в число стран "космического клуба", которые используют свои собственные ракеты-носители для космических стартов, входят: США, Франция, Япония, Китай, Индия, Израиль, Иран, КНДР, Республика Корея, Новая Зеландия, Австралия.

Многие страны стараются разместить свои стартовые площадки как можно ближе к экватору. Например, ЕКА и Национальный центр космических исследований Франции обустроили главную площадку для стартов в Южной Америке, где на территории французского департамента Гвиана построен космодром Куру и куда через Атлантический океан доставляют оборудование и технику из Европы, в частности, из производственных подразделений на территории Франции и Германии.

США имеет несколько рабочих площадок для запусков на орбиту. Старейший американский космодром на мысе Канаверал находится в самой южной части страны, на полуострове Флорида, откуда в 1958 году американцы запустили свой первый спутник. Также у США есть крупная база Ванденберг в Калифорнии, стартовые площадки в Техасе и в других штатах.

Местоположение первых китайских космодромов выбиралось с ориентацией на низкую плотность населения, а также с учетом зоны прохождения летних тайфунов. Поэтому космодромы Сичан, Цзюцюань и Тайюань расположены не на побережье, а в глубине страны. Все они находятся выше северной широты 28 градусов. А вот новый космодром, с которого идут запуски, связанные с орбитальной станцией «Тяньгун» и с полетами к Луне, китайцы все же решили построить как можно южнее, хотя и в зоне прохождения тайфунов: космодром «Вэньчан» расположен на острове Хайнань и имеет координаты 19°36′ с. ш. Для тех, у кого при чтении этого места в статье возникнет тревожный вопрос: «А безопасно ли такое соседство для приезжающих на Хайнань туристов?» добавим, что благодаря расположению космодрома на восточном побережье острова, опасности для туристов он не представляет.

Откуда будут летать в космос завтра?

Вероятно, будущее космической отрасли за морскими стартами, когда запуск будет осуществляться с морских платформ, которые можно доставить в любую удобную точку планеты. И такие программы уже были: например, первый в мире морской космодром «Сан-Марко» был построен Италией и осуществлял запуски с 1967 по 1988 годы у берегов Африки из точки с координатами 2°56′ ю.ш. Также наша страна совместно с США, Норвегией и Украиной была участником международного проекта «Морской старт», который работал с 1999 по 2014 годы, и осуществляла запуски прямо с линии экватора в Тихом океане.

Несколько лет назад компания SpaceX анонсировала строительство морского старта, но впоследствии Илон Маск отказался от плана, сославшись на технические сложности. У таких плавучих космодромов и правда есть несколько недостатков: постоянные волны и ветер в морской акватории усложняют работу платформы и сверхточного оборудования. К тому же есть проблема с доставкой: если в составе крупных космодромов, таких как «Куру» или «Байконур», есть целые комплексы по обслуживанию площадок и сборке ракет непосредственно на старте, то на морские платформы все приходится привозить в максимально готовом виде. Тем не менее такой формат мог бы сэкономить немало средств странам, которые имеют необходимую техническую базу, но чья территория лежит далеко от экватора, таким как Япония, Китай, Норвегия, Россия – которые могли бы совместными усилиями разработать научно-технические решения для устранения недостатков морских стартов. Остается надеяться, что рано или поздно это произойдет.

Ольга Фролова

Изображение на обложке: Freepik