«Техника-молодежи» 2004 г №3, с. 16-17
 | H1: СССР, ОКБ-1 (ЦКБЭМ), летные испытания — 1969 — 1973 гг. Технические характеристики: длина — 105.3 м; диаметр — 16.0 м; стартовая масса — 2820 т; стартовая тяга — 30 х НК-15 х 153.0 т; полезный груз на низкую околоземную орбиту — 90т, к Луне — 19.95 т «SATURN 5»: США, NASA, эксплуатация — 1967-1973 гг. Технические характеристики: длина — 107 м; диаметр — 10 м; стартовая масса — 2750 т; стартовая тяга — 5 x F-1 x 680/720 т; полезный груз на низкую околоземную орбиту — 130 т, на отлетную траекторию — 40 т УР-700: СССР, ЦКБМ, проект — 1967 г. Расчетные характористики: длина — 76 м; габаритный диаметр — 17.6 м; стартовая масса — 4823 т; стартовая тяга — 9х 960 т; полезный груз на низкую околоземную орбиту — 151 т, к Луне — 50 т |
Носители, созданные на базе межконтинентальных баллистических ракет, позволили сделать первый шаг в космос. Дальнейшее освоение новой среды ограничивали их транспортные возможности, наращивать которые не позволяло «боевое» прошлое. Однако новую грузоподъемность предстояло еще выбрать: очевидно же, что ракеты на 20 и на 120 т полезного груза — разные ракеты. А величина полезного груза определяется теми задачами, которые этот груз будет решать.
Логичным шагом представлялась сборка на околоземной орбите больших конструкций разного назначения, как орбитальных станций, так и межпланетных кораблей. Тогда первостепенное значение приобретала бы не грузоподъемность отдельного носителя (хотя ее увеличение тоже не мешало бы), а регулярность полетов; больших усилий требовала сама космическая сборка, технологию которой еще предстояло создать. Однако естественный ход развития космической техники был грубо нарушен политикой...
25 мая 1961 г. Президент США Д.Ф. Кеннеди — в ответ на только что состоявшийся триумфальный полет Ю.А. Гагарина — объявил национальной задачей Америки высадку человека на Луну до конца текущего десятилетия. Ее решение было поручено NASA, соответствующее подразделение которого возглавил В. фон Браун. Роль этого человека в американском, да и мировом ракетостроении окружена легендами, к созданию которых он сам приложил руку, и в чем заключаются его ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ заслуги, многие до сих пор не поняли.
Дело не в том, что Браун спроектировал самую большую ракету в мире. Гораздо важнее, что он изначально создавал ТЕХНИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ, призванную решить совершенно конкретную задачу: доставить человека на поверхность Луны и вернуть его обратно! И с самого начала понимал: ракету, корабль мало просто построить, их нужно довести до работоспособного состояния...
Без стыковки не обойтись, но от сборки на орбите Браун отказался — рискованно... Стало быть, одной ракетой, к Луне нужно отправить 40 т, а на околоземной орбите, соответственно, иметь около 130 т.
Разработка начиналась не с нуля. Еще тремя годами раньше несколько американских фирм под общим руководством НАСА начали (без привязки к конкретной задаче) разработку семейства сверхтяжелых носителей «Нова» грузоподъемностью от 60 до ... 400 т. Рассматривались самые разные конструктивные схемы, двигатели (от пороховых до ядерных), компоненты топлива; до стендовых испытаний дошел двигатель М1 на жидком водороде и кислороде тягой 600 т; изучались разные способы спасения ступеней для их последующего повторного использования.
От «Новы» «Сатурн-5» (такое название получил новый носитель) унаследовал моноблочную — наиболее легкую — компоновочную схему (каждый ракетный блок состоял из одного несущего бака горючего и одного -окислителя, размещенных последовательно) и широкое использование наиболее энергоемкого горючего — водорода (на двух из трех ступеней). Двигатели первой ступени работали на традиционных компонентах керосин + жидкий кислород: оказалось, что там лучше иметь может и менее энергоемкое, но более плотное топливо.
С установленными на 1-й ступени двигателями Ф-1 связана уникальная черта «Сатурна-5», в значительной степени обеспечившая удачу программы: дабы уменьшить нагрузки на конструкцию, их удельные характеристики (температура и давление в камере сгорания, отношение тяги к массе) были сознательно ухудшены. Это привело к росту размеров агрегатов, но позволило успешно провести испытания и отработать ЖРД до требуемого уровня надежности. И результат не замедлил сказаться.
9 ноября 1967 г. с Флоридского мыса Канаверал (тогда он носил имя Кеннеди, сейчас в честь президента — инициатора лунной гонки называется только сам космодром) стартовал первый «Сатурн-5» с беспилотным кораблем «Аполлон-4». Успешно отработавшие 1-я и 2-я ступени вывели на орбиту высотой 185 км 3-ю ступень вместе с кораблем и весовым макетом лунного модуля, суммарной массой 126 т. В ходе последующего маневрирования связка достигла высоты 17 400 км, а затем отделившийся корабль поднялся на 18 315 км. Кроме самой ракеты, в этом полете отрабатывалась и теплозащита при входе в атмосферу со скоростью больше круговой.
Второй беспилотный пуск (4 апреля 1968 г.) сопровождался рядом серьезных отказов: на участке работы 1-й ступени возникли продольные колебания, раньше времени выключились два из пяти двигателей 2-й ступени, не удался повторный запуск двигателя 3-й ступени, частично разрушился обтекатель, закрывавший макет лунного модуля. Однако полет корабля «Аполлон-6» посчитали успешным, а меры по устранению выявленных отказов — достаточными для перехода к пилотируемым полетам.
А потом был триумф. 21 декабря 1968 г «Сатурн-5» отправил корабль «Аполлон-8» с астронавтами Борманом, Ловеллом и Андерсом в облет Луны, а 16 июля 1969 г стартовал «Аполлон-11» с Армстронгом, Олдриным и Коллинзом, чтобы через 5 дней двое из них первыми из землян оставили свои следы на поверхности другого небесного тела.
Всего состоялось 15 пусков самого мощного в мире носителя. В последнем на околоземную орбиту была выведена пилотируемая станция «Скайлэб», переделанная из 3-й ступени носителя. На этом, 30 лет назад, история ракеты «Сатурн-5» закончилась...
А что же у нас? С 1959 г. ОКБ-1 С.П.Королева приступило к разработке перспективных космических носителей семейства «Н». Первоначальные идеи, вроде семерки с шестью боковыми блоками и ядерным ракетным двигателем в центре, быстро сменились более реалистичной схемой.
Ракетоноситель Н-1 должен был состоять из трех конструктивно-подобных ступеней. Каждая из них имела два сферических бака (побольше — для жидкого кислорода, поменьше — для керосина), подвешенных один над другим в силовом корпусе конической формы. В отличие от всех остальных космических носителей, Королев решил вернуться к схеме, от которой сам же и отказался десятью годами ранее: сейчас он обоснованно полагал, что сварить подвесные баки, воспринимающие только внутреннее давление, будет технологически проще, а силовую конструкцию при необходимости можно будет менять.
3-ступенчатый Н-1 должен был выводить на околоземную орбиту около 60 т. Из 2-й и 3-й ступени предполагалось сделать ракету Н-11, грузоподъемностью 20 т, а из 3-й ступени и дополнительного блока, позаимствованного с «семерки» — Н-111 на 5 т. Предполагалось, что на всех ступенях будут стоять одинаковые ЖРД, отличающиеся только размерами сопел. В дальнейшем, используя отработанную конструкцию баков, варьируя силовой каркас и число двигателей, применяя водород, предполагалось создать семейство носителей грузоподъемностью до 180 т. Оно вполне могло бы эксплуатироваться до середины XXI в. Увы...
Полеты на Луну (да и Марс) предполагалось выполнять на кораблях, собираемых в космосе из блоков, выводимых носителями «Н». Однако советские ракетчики не решали, как американские, конкретную задачу, а создавали универсальное средство освоения космоса. К сожалению, Королеву не удалось внушить высшему государственному руководству (Н.С. Хрущеву и Л.И. Брежневу) именно такой подход к космонавтике. Поэтому достаточно долго — до 1963 г. — разработка Н1 не была привязана к конкретной программе, следовательно, не считалась первоочередной.
Только после ряда успехов, достигнутых американцами, в нашей стране было принято решение о форсировании лунной программы. Однако времени и сил на создание космического комплекса, собираемого на орбите, уже не было, пришлось разрабатывать самый простой вариант — однопусковую схему. А для этого — максимально наращивать грузоподъемность Н1 (с 60-75 до 95 т!), причем в условиях острого дефицита времени и возможностей промышленности, при совершенно феодальных взаимоотношениях руководителей ракетно-космических предприятий... Закономерным результатом стали 4 аварийных пуска, за которыми последовало прекращение работ.
Концентрации сил на Н1 не способствовало то обстоятельство, что в СССР попытались развернуть работы по... ДВУМ лунным программам. В 1967 В.Н. Челомей предложил отправить на Луну человека при помощи тяжелой ракеты УР-700.
Она радикально отличалась как от советского, так и от американского конкурентов. Во-первых, в качестве компонентов топлива предполагалось использовать азотосодержащие, воспламеняющиеся при соединении асимметричный диметилгидразин (горючее) и четырехокись азота (окислитель). Страшно ядовитые и дорогие в производстве, эти компоненты имели большую плотность (что позволяло уменьшить размеры баков) и меньшую температуру горения (что — теоретически — должно было упростить доводку двигателей).
Во-вторых, носитель выполнялся по пакетной схеме. 1-ю ступень образовывали 6 ракетных блоков диаметром 4,1 м каждый, окружавшие 3 блока 2-й ступени того же диаметра но гораздо меньшей длины (9 двигателей запускались одновременно). 3-я ступень состояла из одного 4,1 -м и 3-х 1,6-м блоков и была «утоплена» между блоками 1-й ступени. На ракете предполагалось реализовать давно предложенную, но так и не воплощенную в металл систему перелива топлива между параллельными блоками.
По совокупности принятых технических решений УР-700 следовало бы отнести к следующему поколению носителей: разработчики жертвовали эффективностью отдельной машины ради технологичности производства и упрощения эксплуатации, в конструкцию были заложены многократное резервирование и возможность спасения космонавтов на любом этапе полета. Да и топливо в перспективе предполагалось заменить на более энергоемкое и экологически чистое. Однако прекращение создания одной суперракеты (Н1) ради другой относило возможную лунную экспедицию в неопределенное будущее, поэтому «700-я» не пошла дальше чертежей и макетов.
Сверхмощные носители 1-го поколения были обречены. Они остались памятниками героической эпохи, но промышленность, экономика, да и менталитет человечества еще не были готовы к реализации широкомасштабных долговременных космических программ. А политическая ситуация, вызвавшая появление первых суперносителей, имеет свойство быстро меняться...
Сергей АЛЕКСАНДРОВ