Ракетные мастодонты: ракеты ценой вгород

Два гиганта-соперника
Сборка второй ступени Н-1
Панорама начальных позиций Н-1
Один из немногих картинок УР-700
Первая ступень «Сатурна-5»
«Сатурн-5» на начальной позиции
В горизонтальном виде «Сатурн-5» возможно было заметить лишь в Музее космической техники
«Протон» — прототип лунной ракеты УР-700

Так имел возможность бы стартовать «Вулкан»

Первые советские спутники так потрясли США, что в первый раз вынудили американцев задаться вопросом, а вправду ли они являются фаворитами мирового прогресса. Уязвленным вычисляло себя не только правительство США, но и простое население страны. Нужна была национальная программа, которая разрешила бы одним скачком вернуть статус-кво.

Адекватным ответом имела возможность бы стать лишь разработка сверхтяжелой ракеты-носителя, разрешившей бы обеспечить пилотируемые полеты на Марс и Луну. И в августе 1958 года Управление перспективных изучений МО США решило о финансировании разработки самой замечательной из всех существовавших ракетносителей на Земле «Сатурн». Вернее, предусматривалось создание целого семейства «Сатурнов», но конечной целью был «Сатурн5» — трехступенчатый носитель для лунной экспедиции.

У кого тяжелее?

В отличие от подобных советских программ разработка «Сатурна» сначала не была покрыта тайной. Кроме того, программа была заявлена общенациональной, и внести вклад в ее успешное осуществление Джон Кеннеди призвал каждого американца. Кроме этого открыто был назван и основной конструктор самой замечательной в мире ракеты-носителя — Вернер фон Браун.

Создатель баллистической ракеты для массового уничтожения британцев во Второй мировой взял шанс реабилитироваться.

Ввиду открытости американских работ разработка «Сатурна» не была секретом и для советских ракетчиков. В том же 1958 году показалось распоряжение Совета министров СССР о разработке отечественной тяжелой ракеты — отечественный совсем тайный ответ американцам.

Но в случае если фон Браун внес предложение для первой ступени собственной ракеты применять жидкостный реактивный двигатель на прекрасно освоенных компонентах кислород — керосин, а на последующих новую несколько кислород — водород, то начальный коммунистический проект предусматривал кроме кислородно-водородного двигателя первой ступени фантастический ядерный реактивный двигатель на второй. В качестве рабочего тела предполагалось применять аммиак либо его смесь со спиртом, все это нагревалось в ядерном реакторе до температуры в 3000 градусов. Струи раскаленных газов вылетали бы через четыре сопла.

Оценить действительность создания ядерного двигателя у советских ракетостроителей не было возможности, тема была сверхсекретной. До инженеров лишь доходили слухи о каких-то разработках в курчатовском университете, о попытках Туполева установить реактор на успехах и самолёте в создании первых ядерных лодок. Лишь к 1961-му было принято единственно осуществимое ответ — строить тяжелую ракету на жидкостных реактивных двигателях. Еще год состоялся в спорах, кому строить ракету.

Победил Королев. К середине 1962-го у СССР готовьсялишь проект тяжелой королевской ракеты-носителя Н-1. А в Соединенных Штатах уже как год шли полным ходом летные опробования первого этапа — двухступенчатой ракеты-носителя «Сатурн-1».

Уже на этом этапе гонка нами была проиграна!

Кооператив

Программа «Сатурн» до сих пор есть хорошим примером организации работ над огромным проектом: прозрачный бюджет, соблюдение сроков и, самое основное, успешная кооперация огромных корпораций-соперников. Первую ступень изготавливал Boeing, вторую — Nord American Rockwell, третью — McDonnell Douglas, приборный отсек — IBM, двигатели — Rocketdyne, и т. д. В СССР же именно на лунном носителе главные конструкторы совсем переругались между собой. В итоге основной конструктор самых лучших в мире ракетных двигателей первой ступени Валентин Глушко отказался делать двигатели для королевской ракеты Н-1 и, вместе с другим конструктором ракет Владимиром Челомеем, начал независимую разработку сверхмощного носителя.

Королев же при проектировании Н-1 совершил, пожалуй, все неточности, каковые возможно было совершить. Начнем с того, что конструкторы просчитались с массой нужного груза, которая при стартовой массе Н1 в 2200 т составляла 75 т. Как выяснилось значительно позднее, такая нагрузка не разрешала высадить на Луну людей. («Сатурн-5» изначально проектировался под 150 т нужной нагрузки.) Отсутствие замечательных двигателей заставило лишь на первой ступени установить тридцать ЖРД разработки Николая Кузнецова, до этого строившего самолетные двигатели, почему Н-1, по словам Глушко, «напоминала не ракету, а склад двигателей».

Шагом назад был и отказ от прекрасно отработанной на известной Р-7 пакетной схемы и от несущих баков. Баки опять стали подвесными, как на «Фау-2», — они принимали лишь гидростатическое давление горючего, а динамическим нагрузкам противостоял внешний корпус. блоки ракеты и Гигантские баки были столь громадны, что на фабриках-изготовителях планировалось производство лишь транспортабельных блоков.

Сварку баков, сборку блоков и монтаж ракеты планировалось осуществлять в огромном корпусе на Байконуре, что очень сильно удорожало цена носителя.

Двигатели второй и третьей ступеней на «Сатурне-5» трудились на водороде и кислороде — значительно более действенных компонентах, чем пара кислород — керосин, которая использовалась на всех ступенях Н-1. В итоге кроме того модифицированная Н-1 при стартовой массе в 2820 т выводила на низкую орбиту всего 90 т нужной нагрузки, в то время как «Сатурн-5» при стартовой массе в 2913 т выводил 140 т!

Скептики применения жидкого водорода пугали конструкторов следующими аргументами: что при температуре в -2530С все металлы становятся хрупкими и что кроме того школьникам известно — смесь кислорода и водорода представляет собой мельчайшая утечка и гремучий газ при заправке приведет к огромному объемному взрыву. Такие аргументы, вправду, годились разве что для школьников, но никак не для настоящих специалистов.

Три раза отмерь, раз разреши войти

Надежность была главным требованием при реализации программы «Сатурн». Было издано постановление о тщательной наземной отработке практически всех модулей, в полете предполагалось испытывать лишь то, что нереально было опробовать на Земле. Это было обусловлено очень большими издержками на летные опробования.

Любой серийный двигатель штатно проходил огневые предполетные опробования три раза: два раза — до поставки и третий — в составе соответствующей ракетной ступени. По сути, все двигатели «Сатурна» были многоразовыми. Советские же ракетные двигатели были вычислены лишь на один пуск, другими словами были одноразовыми, и испытывались лишь выборочные экземпляры из партии.

Помощник главного конструктора Леонид Воскресенский о советской методике высказался конкретно: «В случае если мы будем проигнорировать американский опыт и строитьракеты в надежде «может быть полетит не с первого, так со второго раза», то нам всем — труба». Интуиция будущего академика не подвела. К 1965 году американцы имели всецело отработанные на Земле многоразовые двигатели для всех ступеней и перешли к их серийному выпуску.

Для надежности носителя это имело первостепенное значение. К осени 1967 года американцы заявили о начале полетов. По оценке помощника Королева Бориса Чертока, отставание советской программы в то время уже составляло более двух лет.

Было разумеется, что шансов победить лунную гонку у СССР нет. Но ни у одного из начальников советской ракетной программы не хватило мужества рассказать об этом правительству: Н-1 сжиралаогромные денежные и материальные ресурсы.

неудачник и Везунчик

Программа «Сатурн» предусматривала создание последовательно трех различных носителей. Двухступенчатая ракета «Сатурн-1» (первая ступень на керосине, вторая — на водороде), летные опробования которой начались еще в первой половине 60-ых годов XX века, предназначалась для отработки макетов корабля «Аполлон». «Сатурн-1B», в пять раз легче «Сатурна-5», стал базисным кораблем для пилотируемых полетов «Аполлонов». Оба этих корабля послужили прототипами для окончательной модификации — трехступенчатого лунного носителя «Сатурна-5».

Ракета планировала в вертикальном состоянии прямо в Космическом центре на мысе Канаверал. Для этого был выстроен громадный небоскреб высотой 160 м. Транспортировка собранной ракеты на пусковой стол кроме этого производилась в вертикальном состоянии особым гусеничным транспортером. На первой ступени «Сатурна5» было установлено пять двигателей F-1, любой тягой в 695 т, трудившихся на керосине и кислороде.

Кислородно-водородные двигатели J-2, тягой по 92104 т любой, находились на второй и третьей ступенях (пять и один двигатель соответственно). Увидим, что ни кислородно-керосиновые двигатели на тягу более чем 600 т, ни замечательные кислородно-водородные двигатели в то время в СССР кроме того не разрабатывались. В первый раз «Сатурн-5» был запущен 9 ноября 1967 года, а в июле 1969 года «Сатурн-5» доставил на Луну первую экспедицию.

Всего было произведено пара десятков пусков «Сатурнов» различных модификаций, и ни один пуск не закончился трагедией.

Совсем по-иному сложилась будущее Н-1. Решено было не делать никаких промежуточных вариантов, а пускать сходу полноразмерную ракету. Первый пуск Н-1 состоялся 21 февраля 1969 года. Ракета продержалась в воздухе 69 секунд и упала в 50 км от старта — подвели двигатели первой ступени и совокупность управления ими. 3 июня состоялся пуск второй Н-1.

Еще до отрыва от стартового стола взорвался один из двигателей, остальные двигатели подняли ракету на 200 м, по окончании чего носитель упал на землю, стёрши в пух и прах стартовые сооружения. Вторая стартовая площадка, в 3 км от уничтоженной, сохранилась, но пускать третью ракету не решились: взрыв двигателя — не такая авария, которую возможно исправить за месяц. Да и сама гонка утратила суть: в июле американцы уже высадились на Луну.

Но в 1971—1972 годах были предприняты еще две бесплодные попытки запуска Н-1. Ракеты погибали еще на стадии работы первой ступени. Лишь затем было принято решение о прекращении работ по Н-1. Следующий, 1973 год стал кризисным для мирной космонавтики как в СССР, так и в Соединенных Штатах. У нас он наступил из-за полного провала лунной программы. Американцы, послав семь экспедиций к Луне, столкнулись с другой проблемой — ну слетали, и что дальше?

Результат был один для обеих сторон: работы по сверхтяжелым носителям были свернуты.

Ракета из блоков

Имели возможность мы хотя бы теоретически опередить американцев в лунной гонке? Все эксперты сходятся во мнении: с королевским носителем конкретно нет. Не готовьсяне только носитель, на момент прекращения программы был полностью отработан лишь лунный скафандр («ПМ» напишет о нем в следующем номере)!

Но существовал второй вариант. Фактически в один момент с Королевым собственный проект ракеты носителя и лунного-корабля внес предложение Владимир Челомей, возглавлявший реутовское ОКБ-52. В отличие от Н-1 проект челомеевской сверхтяжелой ракеты-носителя не был утопическим. За базу лунного носителя УР-700 Владимир Челомей собирался взять уже находящуюся в эксплуатации трехступенчатую УР-500К, родоначальницу современного семейства «Протонов». УР-500 имела необыкновенную компоновку первой ступени.

Базу составлял центральный блок-бак окислителя. На него навешивались шесть блоков, любой из которых складывался из бака с горючим и двигателя первой ступени. Преимущество таковой компоновки пребывало в маленькой длине собранной ступени.

Серьёзным преимуществом УР-500 было да и то, что все блоки конструировались с учетом габаритов ЖД платформ и вагонов, и ширины ЖД размеров и путей тоннелей, развязок и мостов. Ракета строилась на базисных фабриках, а на Байконуре происходила только относительно несложная сборка из готовых блоков.

Ни один из существующих двигателей для таковой замечательной ракеты не доходил. Тут-то и понадобился двигатель РД-253, разрабатываемый Глушко для Н-1 и отвергнутый Королевым. Все ступени УР-500 трудились на высококипящих токсичных компонентах горючего (окислитель — тетраксид азота, горючее — несимметричный диметилгидразин).

Подобное горючее было нужным требованием армейских: УР-500 создавалась не столько под мирные грузы, сколько под военную нагрузку — от сверхмощных боеголовок до боевых ракетопланов.

Лунный носитель УР-700, разрешающий вывести на орбиту нужный груз массой 140 т, воображал собой уже готовую на данный момент-500, к которой добавлялась новая первая ступень — девять блоков, с одним двигателем РД-270 в каждом. Данный неповторимый двигатель тягой в 630 т (более чем в четыре раза замечательнее, чем двигатели первой ступени Н-1) специально для УР-700 разрабатывал Валентин Глушко. Фактически, это единственный сложный элемент, что требовалось создать для нового носителя.

Все остальные компоненты имели унифицированные размеры с УР-500, что разрешало создавать их на существующей оснастке. Сомневаться в том, что Глушко создал бы таковой двигатель, оснований не было: по окончании прекращения работ над УР-700 он создал для «Энергии» самый замечательный в мире ракетный двигатель РД170 тягой в 740 т! «Если бы лет десять-двенадцать назад приняли мой вариант, — сказал потом Челомей, — мы бы имели носитель, не уступающий «Сатурну-5», но с тем преимуществом, что три верхние ступени постоянно находятся в серийном производстве, независимо от лунной программы». Ему никто уже и не возражал.

Марсианские ракеты

В случае если советская лунная экспедиция сначала была невыполнимой авантюрой, то марсианская программа была в полной мере осуществима. Для пилотируемого полета к Красной планете потребовались бы сверхтяжёлые ракеты, вдвое превышающие грузоподъемность лунных носителей. У СССР было целых два проекта, причем оба в высокой степени готовности.

Первый носитель для марсианской экспедиции внес предложение все тот же Челомей. Как нетрудно додуматься, второй, третьей и четвертой ступенями марсианской УР-900 должна была стать существующая УР-500 «Протон». На первой ступени планировалось установить вместо шести, как в УР-700, целых 15 двигателей, что разрешило бы вывести на опорную околоземную орбиту массу до 240 т, достаточную для марсианского корабля.

Второй марсианский носитель был предложен спустя 2 десятилетия по окончании УР-900. НПО «Энергия» создало проект сверхтяжелой ракеты-носителя «Вулкан», талантливой выводить на низкие орбиты 200 т нужного груза. «Вулкан» базировался на уже летавшей ракете «Энергия», у которой вместо четырех боковых блоков первой ступени (в каждом — по двигателю РД-170) планировалось установить восемь пара увеличенных по длине подобных блоков. Все блоки и основные модули для «Вулкана» были созданы и производились серийно.

Мамонты

Сверхтяжелые ракеты имели возможность существовать лишь для ответа сверхзадач, таких как пилотируемые экспедиции на Луну либо Марс. Для решения повседневных задач человечества они негодны. Как и мамонты, эти ракеты вымерли.

И по сей день кроме того при громадном жажде наладить производство «Сатурна-5», Н-1 либо «Энергии» невозможно: не сохранилось ни полной документации, ни сборочных фабрик, ни экспертов. По иронии судьбы единственный носитель-гигант, что при экстренной необходимости возможно реанимировать, — УР-700, так и оставшийся на бумаге. Фактически все компоненты для него до сих пор выпускаются серийно на Заводе им.

Хруничева.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№13, ноябрь 2003).

Случайные записи:

• Американский врач, больной вирусом эбола, прибыл всша
• Скелеты полуросликов: абылли хоббит?

«В теме»: мастодонты тульского бизнеса «вымирают»

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Рекорды малых ракет

  Урожайным на рекорды выдался для советских ракетомоделистов 1987 год. На соревнованиях сильнейших отечественным спортсменам удалось внести…

• Вамерику позвездам: стратегические крылатые ракеты

  Так смотрелся заокеанский вызов — МКР «Навахо» (слева) и отечественный ответ — межконтинетальные крылатые ракеты (справа) Кадры кинохроники — первый…

• «Найк-кайджен» в миниатюре

  С введением новых технических требований к моделям-копиям категории S5 самые предпочтительными в качестве прототипа стали двухступенчатые ракеты, имеющие…

• Ракета универсал

  Сейчас предлагаем вниманию читателей модель двухступенчатой ракеты класса S1C и S2B, созданную участником этого коллектива К, Бутровым. Ее особенность в…