Skip to content
 

Каким быть космическому кораблю XXI века? Часть 6.1

Предыдущая: вот или вот

Первая статья серии

«Энергия» с «Полюсом» на старте

В прошлой статье серии достаточно, надеюсь, убедительно было показано, что в условиях 1970-х годов советское руководство было почти автоматически вынуждено строить космическую систему, которая стала бы «симметричным ответом» американскому «Спейс шаттлу». Было также показано, в чём заключалось принципиальное, «идейное» различие между реализованными в двух странах схемами многоразовой транспортной системы. Различие, которое, приведя к некоторым частным «проигрышам» по сравнению с шаттлом, в целом явилось серьёзнейшим преимуществом советской схемы перед американской. Различие, которое при ином, чем состоявшееся, развитии событий могло бы на несколько ближайших десятилетий вывести нашу страну в безусловные – с большим отрывом! – лидеры в освоении космоса.

Давайте всё же сформулируем здесь это различие.

Связка «Спейс шаттла» не работает без «орбитера», и потому её «пользовательская» грузоподъёмность составляет не более 29,5 т. Наша же «Энергия» – это автономная ракета, способная самостоятельно выполнять задачи космического носителя; в этом случае её полезный груз, в зависимости от целевой орбиты, может доходить до 105 т. Нужда в такой ракете в те годы была очевидна, доказательством чему служит уже её первый пуск – пусть по статусу экспериментальный, но с прототипом вполне реальной и очень актуальной по тем временам нагрузки весом в 80 т.

Поэтому данную статью, хотя вся серия задумана как рассказ о пилотируемых космических «многоразах», мы посвятим этой ракете.

Статья 6. «Энергия» – универсальный носитель сверхтяжёлого класса

От королёвской Н-1…

Все титаны первого поколения создателей ракетно-космических систем – и Королёв с Глушко у нас, и Вернер фон Браун в Германии, затем в Соединённых штатах, – были в определённой степени романтиками. Конечно, они делали всё, что нужно было в то время для околоземного космоса, военного и научного. Но настоящей их мечтой, заветной целью, была высадка человека на поверхность Луны и далее – полёт к Марсу.

105 метров высоты!

Браун для этого настойчиво проводил в жизнь программу носителей серии «Сатурн», последовательно проходя этапы создания всё более мощных ракет – от «Сатурна-1» массой в 524 т до «Сатурна-5» (110 м высоты, стартовый вес 2800 т), который и доставил американских астронавтов на поверхность естественного спутника Земли. У нас же для этой цели разрабатывалась сверхтяжёлая ракета Н-1, причем разрабатывалась сразу вся, без промежуточных этапов, в ходе которых можно было построить и испытать прототипы её ступеней, отдельные узлы, агрегаты, отработать технические решения в натурных условиях полёта.

Известно, что Валентин Петрович Глушко был оппонентом Королёва в отношении схемы ракеты Н-1. Королёв строил концепцию этой ракеты на основании применения кислородно-керосиновых двигателей умеренной тяги. Ракета была трёхступенчатая, с последовательным расположением ступеней. Получилось коническое сооружение высотой 105,3 м со стартовой массой 2750–2820 т и грузоподъёмностью для низкой околоземной орбиты – 93 т.

17 метров в диаметре!

Коническая форма ракеты определялась тем, что три её ступени несли разное, уменьшавшееся «кверху» число двигателей. На 1-й и 2-й ступенях устанавливались ЖРД Кузнецова НК-15 с тягой по 150 т. Для обеспечения стартовой тяги 4590 т на первой ступени их пришлось поставить целых 30 штук, да ещё 6 рулевых сопел для управления по крену. Вторая ступень имела 8 НК-15, несколько модифицированных (плюс 4 рулевых сопла), третья – 4 НК-19 и 4 рулевых сопла. В результате диаметр основания первой ступени Н-1 равнялся 17 м!

Но главное, конечно, не диаметр. Главное – надёжное синхронное управление таким количеством двигателей представляет собой исключительно трудную задачу. Сколько там трубопроводов, турбонасосов, клапанов, датчиков и всего прочего! И каждый из этих блоков и агрегатов имеет свою надёжность, по определению меньшую единицы…

Кроме того, а может быть, и хуже того, никакими методами нельзя было просчитать взаимодействие реактивных струй этих 30 двигателей, осложнённое к тому же тем, что огромное плоское днище ракеты при наборе скорости начинает подсасывать обтекающий ракету воздух, и эти вихри, в свою очередь, усложняют картину истечения

В первом полёте Н-1 сначала 2 двигателя были ошибочно отключены системой управления; но ракета была рассчитана на продолжение взлёта и с четырьмя неработающими двигателями 1-й ступени. Потом из-за вибрации оборвался один из многочисленных трубопроводов окислителя (кислорода), начался пожар. Наконец, на 70-й секунде, на высоте 14 км, система отключила все двигатели первой ступени, и ракета упала.

Один из пусков...

При втором пуске почти сразу после отрыва от стола взорвался один из двигателей (поневоле думаешь чисто по-бытовому: если их 30, то хоть один наверняка сломается…). Опять же возник пожар, были повреждены соседние двигатели, – на 18-й секунде полёта ракета упала на стартовый стол.

Пусковой комплекс был разрушен, поэтому полётное задание третьего испытания предусматривало увод ракеты от стартового стола уже в первые секунды после отрыва. Вот тут-то и сказался второй фактор. Манёвр увода вызвал возникновение непредвиденных движений обтекающего воздуха в донной части ракеты. Это привело к нерасчётному взаимовлиянию газовых струй 30 двигателей, что спровоцировало неуправляемый разворот ракеты по крену, настолько интенсивный, что от перегрузок при вращении от ракеты попросту отвалилась третья ступень вместе с головным блоком. 1-я и 2-я ступени продолжали полёт, но радости в этом не было… На 51-й секунде выключились все двигатели 1-й ступени, и это было завершением третьего испытательного полёта.

При четвёртом испытании взрыв ракеты (из-за резонансного разрушения трубопроводов ЖРД №4) произошёл на 107-й секунде полёта. Больше Н-1 не стартовала.

…К глушковской РЛА-130

Глушко с самого начала был противником такого беспрецедентного «букета» двигателей. Он предлагал силами своей организации создать 600-тонный (по тяге) ЖРД на привычных к тому времени высококипящих компонентах – несимметричном диметилгидразине (гептиле) и тетраоксиде азота. Эти компоненты характерны тем, что их не надо «поджигать» – они самовоспламеняются при соединении. Понятно, что такое их свойство означает максимальную взрывоопасность ракеты, и в наши дни по этой причине, например, не запускают людей ракетами «Протон». А создание сравнимого по мощности двигателя на кислороде и керосине сам Глушко считал неприемлемым по срокам. Сроки же тогда определялись стремлением руководства страны – да что там, и самих разработчиков, – опередить американцев в «лунной гонке».

Поэтому построен был королёвский вариант с батареями 150-тонных кислородно-керосиновых двигателей на каждой ступени. Мы не знаем, что было бы, если бы те, кто всё решает, остановились на «азотно-гептиловом» предложении Глушко. А вот то, что работы по Н-1 были прекращены – это мы знаем точно.

Прекратил их Валентин Петрович Глушко, сразу после того, как в мае 1974 года пришёл руководителем в НПО «Энергия».

К этому времени у него сложилась своя концепция развития советской космонавтики, основной идеей которой было создание линии ракет во всём представимом диапазоне потребных грузоподъемностей на основе унифицированного ракетного блока диаметром 6 м с кислородно-керосиновым двигателем РД-123 тягой 600 т на уровне моря. Свои ракеты Глушко назвал РЛА – ракетные летательные аппараты (стильно, не правда ли? навевает воспоминания о терминологии Константина Эдуардовича…). Из этих блоков должны были собираться по пакетной схеме носители разного класса. Линия, по идее, содержала:

РЛА-150

– РЛА-120: 1-я ступень – пакет из двух блоков, грузоподъёмность для низкой околоземной орбиты (НОО) 30 т. Этот аппарат должен был обслуживать нужды военного космоса и долговременных орбитальных станций;

– РЛА-130: 4 блока в составе 1-й ступени, грузоподъёмность НОО 100 т. Цель – достижение Луны;

– РЛА-150: 8 блоков в 1-й ступени, 250 т на НОО и возможность полёта на Марс (это её схемка).

Заметим, о многоразовой транспортной системе здесь речь не шла. Настоящей целью, достойной затраты средств и усилий, Глушко по-прежнему считал Луну.

Валентин Петрович всё-таки в первую очередь был двигателистом; а маститые ракетчики, воспитанные Королёвым, возражали ему: ещё в 1953 году, проведя исследования по специально заданной теме «Пакет», они получили результаты, доказывающие, что из одинаковых модулей нельзя построить семейство ракет, каждая из которых была бы достаточно эффективной в своем классе.

Ракетчики говорили, что правильно было бы начать с самого лёгкого образца, который потом используется в качестве ступени более крупной машины – и так до ракеты сверхтяжёлого класса.

Как бы то ни было, Валентин Петрович, как и многие его сотрудники, был уверен, что страна должна иметь тяжёлую ракету-носитель; кроме того, ему просто по-человечески хотелось сделать очень мощный ЖРД с очень хорошими, может быть, лучшими в мире удельными параметрами. При этом было совершенно ясно, что высшее руководство оборонно-промышленного комплекса всерьёз настроилось на необходимость создания системы с возможностями, аналогичными «Спейс шаттлу». И Глушко предложил свою РЛА-130 в качестве носителя для «безмоторного» многоразового космического самолёта.

Вот так и сложилась концепция системы «Энергия-Буран». Там был многоразовый орбитальный корабль, и была сверхтяжёлая ракета, оснащённая самими мощными и эффективными двигателями. И там не было элемента, наиболее проблемного для наших двигателистов: беспрецедентно (для СССР) огромных твердотопливных ускорителей. Вместе с тем были предусмотрены маршевые кислородно-водородные ЖРД центрального блока, сравнимые по тяге с шаттловскими SSME – первые в СССР чисто криогенные двигатели столь большой мощности. И это тоже было хорошо – ведь надо было двигаться вперед в этом направлении.

О перипетиях развития концепции мы рассказали в предыдущей статье серии. Теперь можно рассказать собственно о системе – такой, какою она оторвалась от стартового стола 15 ноября 1988 года.

Продолжение следует

***

Ещё о космосе:

Прошло 30 лет, и нам опять хочется на Луну

Трудности и надежды «космического каботажа»

И снова здравствуйте

Мои поздравления Европейскому космическому агентству!

Просто помечтать, или кто кого обманет?

Кто кого обманет, вторая серия

В 90-е годы мы тоже создавали новую космическую технику

Ракета на заднем дворе

И не важно, есть ли у ракеты задний мост

Полетел шестой турист, и вообще всё в порядке

Три романтики Байконура

Написать отзыв

CAPTCHA изображение
*