Центральный блок после отделения от третьей ступени входит в атмосферу, часть его сгорает во время торможения в атмосфере, а остатки падают в океан. Так что после доставки груза на орбиту назад возвращается практически только третья ступень системы «Спейсшаттл», которой и является самолет «Шаттл».

На основании анализа недостатков одноразовых носителей и системы «Спейсшаттл» складывается представление о качествах, которыми должна обладать хорошая ракета-носитель, обеспечивающая доставку на орбиту полезного груза с минимальными затратами и с максимальной надежностью.

Она должна быть системой многоразового использования, способной совершать 100–1000 полетов. Многоразовость с целью снижения затрат на каждый полет (расходы на разработку и изготовление распределяются на количество полетов) и одновременно с целью повышения надежности выведения полезного груза на орбиту: каждая поездка на автомобиле и полет самолета подтверждают правильность его конструкции и качественное его изготовление. Следовательно, можно снижать затраты на страхование полезного груза и на страхование самой ракеты. По настоящему надежными и недорогими в эксплуатации машинами могут быть только многоразовые, такие, как паровоз, автомобиль, самолет.

Она должна быть одноступенчатая. Это требование, так же как и многоразовость, связано и с минимизацией расходов, и с обеспечением надежности. Действительно, если ракета многоступенчатая, то даже если все ее ступени благополучно возвращаются на Землю, то ведь перед каждым стартом их надо собирать в единое целое, и проверить правильность сборки и функционирования процессов разделения ступеней после сборки невозможно, так как при каждой проверке собранная машина должна рассыпаться. Не испытываемые, не проверяемые на функционирование после сборки, соединения становятся как бы одноразовыми. И пакет, соединенный узлами с пониженной надежностью, тоже становится в какой-то степени одноразовым. Если ракета многоступенчатая, то расходы на ее эксплуатацию больше, чем на эксплуатацию одноступенчатой машины. Во-первых, для одноступенчатой машины не требуются расходы на сборку. Во-вторых, не нужно выделять на поверхности Земли районы приземления для посадки первых ступеней, а следовательно, не нужно платить за их аренду, за то, что эти районы не используются в хозяйстве. В-третьих, нет необходимости платить за транспортировку первых ступеней к месту старта. В-четвертых, заправка многоступенчатой ракеты требует более сложной технологии, большего времени. Сборка пакета и доставка ступеней к месту старта не поддаются простейшей автоматизации и, следовательно, требуют участия большего количества специалистов при подготовке такой ракеты к очередному полету.

Ракета должна использовать в качестве топлива водород и кислород, в результате горения которых на выходе из двигателя образуются экологически чистые продукты сгорания при высоком удельном импульсе. Экологическая чистота важна не только для работ, проводимых на старте, при заправке, в случае аварии, но и в не меньшей степени во избежание вредного воздействия продуктов сгорания на озоновый слой атмосферы.

Маршевый двигатель ракеты должен иметь достаточно оптимальную высотную характеристику, с тем чтобы на каждой высоте полета иметь максимальный удельный импульс.

Схема полета ракеты также должна быть наиболее оптимальной, требующей, с одной стороны, минимума топлива для выведения ракеты на орбиту, а с другой не требующая топлива для схода ракеты с орбиты, возвращения на космодром и, соответственно, не требующая установки тормозного или корректирующего двигателя.

Для осуществления полета, возвращения, посадки и подготовки к полету желательно привлекать минимальное количество специалистов. Этого можно добиться за счет использования достаточно мощного бортового вычислительного комплекса, обеспечивающего контроль и диагностику конструкции и оборудования ракеты, автономного и автоматического при необходимости переключения на резервные приборы и элементы оборудования, автоматическую диагностику при подготовке ракеты к запуску и при испытаниях корабля.

На самой ракете не должно быть экипажа, чтобы не тратить массы на самих пилотов, систему аварийного спасения, средства управления и на обеспечение их жизнедеятельности. При использовании ракеты для выведения пилотируемых кораблей система аварийного спасения, средства ручного управления и сам экипаж будут входить в массу корабля.

Конструкция ракеты должна иметь высокую степень совершенства, с тем чтобы масса полезного груза составляла не менее 3–4 процентов от стартовой массы ракеты.

Возникает вопрос: а можно ли выполнить столь жесткие требования? Думаю, что это нелегко, но возможно, если ясно видеть цель и подчинять ей работу по созданию машины.

Сегодня представляются наиболее целесообразными три схемы многоразовых одноступенчатых ракет: с вертикальным взлетом и с вертикальной посадкой (чисто ракетная схема); с вертикальным взлетом и с самолетной посадкой (так сказать «крылатая ракета»); с горизонтальным взлетом и с самолетной посадкой (типа рассматривавшегося в семидесятые-восьмидесятые годы английского проекта «Хотолл»).

Последнюю схему можно назвать революционной. Ее идея исходит из желания преодолеть основной недостаток современных ракет: в баках ракеты размещается не только горючее, но и окислитель (и его приходится тоже разгонять), хотя часть полета проходит в плотных слоях атмосферы, где кислорода вполне достаточно и его вроде бы логично использовать. До последнего времени всерьез в этом направлении не работали. И это не случайно: для использования кислорода на ракете, помимо жидкостных ракетных двигателей (большая часть полета все же проходит вне плотных слоев атмосферы), нужно устанавливать воздушно-реактивные двигатели. А они гораздо тяжелее жидкостных ракетных двигателей с той же тягой. Сейчас представляется возможным создание воздушно-реактивных двигателей, работающих до скорости порядка 1500–1700 метров в секунду, что могло бы дать существенный выигрыш в массе носителя, если бы удалось создать достаточно легкий комбинированный двигатель, который на взлете и в плотных слоях атмосферы работал бы в режиме воздушно-реактивного двигателя, а далее в режиме жидкостного реактивного двигателя.