Лунные альтернативы: СССР мог победить


Лунные альтернативы: СССР мог победить

Опередить Америку на Луне Советский Союз,  как известно,  не сумел. Н-1 — советский ответ Saturn-V — ракета,  на которую возлагались наши лунные надежды,  пыталась взлететь четыре раза и четыре раза взрывалась вскоре после старта. Не желая больше тратить миллионы и миллиарды рублей на уже проигранную гонку,  в середине 1970-х Советское правительство заставило конструкторов забыть о Луне.

Но был ли правильным путь, по которому в итоге пошла советская лунная программа? Конечно, история не знает сослагательного наклонения, и было бы слишком смелым утверждать, что, окажись бразды правления программой не в руках С. П. Королева и его преемника В. П. Мишина, а, скажем, в руках М. К. Янгеля или В. Н. Челомея, исход соревнования с Америкой оказался бы принципиально иным. Однако все нереализованные проекты пилотируемых полетов к нашему спутнику безусловно являются памятниками отечественной конструкторской мысли, и вспомнить о них интересно и поучительно, особенно сейчас, когда о полетах к Луне все чаще говорят в будущем времени.

Поезд на орбите

С формальной точки зрения и американская, и советская лунные программы состояли из двух этапов: сначала пилотируемый облет Луны, затем высадка. Но если для NASA первый этап был непосредственным предшественником второго и имел ту же материально-техническую основу — комплекс Saturn V — Apollo, то советский подход был несколько другим. Вынужденно другим.


Лунный корабль для облета Луны

Лунные альтернативы: СССР мог победить

На фото — схема ЛК для пилотируемого облета Луны из эскизного проекта, подготовленного в КБ В. Н. Челомея.

1) Конструкция. Эскизный проект лунного корабля (ЛК) был подготовлен в ОКБ-52 к 30 июня 1965 года. Корабль состоял из блока «Г» — двигателя системы аварийного спасения, блока «В» — возвращаемого аппарата, блока «Б» — аппаратурного отсека и отсека двигателей коррекции, блока «А» — доразгонной ступени для сообщения скорости, близкой ко второй космической, для облета Луны.  

2) Полет. Корабль должен был выводиться на опорную орбиту высотой 186−260 км трехступенчатой ракетой УР-500К. Отделение носителя происходило на 585-й секунде полета. После витка вокруг Земли примерно на 5 минут включались двигатели доразгонного блока, сообщая аппарату скорость, близкую ко второй космической. Затем блок отделялся. По пути осуществлялись три коррекции орбиты с помощью двигателей блока «Б». Планировалось провести 12 пусков без экипажа и до десяти пусков с космонавтом на борту.

Первые расчеты, сделанные в королевском ОКБ-1 в самом начале 1960-х годов, показали, что для высадки экипажа на Луну потребуется сначала вывести на околоземную орбиту около 40 т полезного груза. Практика не подтвердила эту цифру — в ходе лунных экспедиций американцам приходилось выводить на орбиту в три раза больший груз — 118 т.

Лунные альтернативы: СССР мог победить

Макет ЛК в натуральную величину

Доразгонный блок «А» отделен от отсека «Б» (двигатели коррекции) металлической фермой. Характеристики ЛК. Экипаж: 1 человек // Вес корабля на старте: 19 072 кг // Вес корабля при полете к Луне: 5187 кг // Вес возвращаемого аппарата: 2457 кг // Продолжительность полета: 6−7 суток.

Но даже если брать за отправную точку цифру 40 т, все равно было очевидно, что Королеву нечем поднимать на орбиту такой груз. Легендарная «семерка» Р-7 могла «вытянуть» максимум 8 т, а значит, требовалось заново создать специальную сверхтяжелую ракету. Старт разработке ракеты Н-1 был дан в 1960 году, но С. П. Королев не собирался ждать появления нового носителя. Пилотируемый облет Луны, считал он, можно было провести наличными средствами.

Его идея заключалась в том, чтобы вывести на орбиту с помощью «семерок» несколько сравнительно легких блоков, из которых путем стыковки можно было бы собрать корабль для облета Луны (Л-1). От этой концепции соединения блоков на орбите, кстати, и пошло название кораблей «Союз», а непосредственным предком всей линейки рабочих лошадок отечественной космонавтики был модуль 7K. Другие модули королевского «поезда» имели индексы 9К и 11К.

Лунные альтернативы: СССР мог победить

Итак, на орбиту следовало вывести капсулу для экипажа, емкость с топливом, разгонные блоки… От первоначального замысла собрать корабль всего из двух частей конструкторы ОКБ-1 постепенно пришли к целому космическому поезду из пяти аппаратов. Если учесть, что первая в истории успешная стыковка на орбите произошла лишь в 1966 году, в ходе полета американского корабля Gemini-8, то очевидно, что упование на стыковку в первой половине 1960-х отдавало авантюрой.

Лунные альтернативы: СССР мог победить

Характеристики ЛК

Экипаж: 2 человека // Вес корабля на старте: 154 т // Вес корабля при полете к Луне: 50,5 т // Вес возвращаемого аппарата: 3,13 т // Время полета к Луне: 3,32 суток // Продолжительность полета: 8,5 суток.

Носитель для мегатонн

Вместе с тем у В. Н. Челомея — главного конкурента Королева, возглавлявшего ОКБ-52, — имелись свои космические амбиции и свои весомые аргументы. С 1962 года в филиале № 1 ОКБ-52 (ныне ГКНЦП имени М. В. Хруничева) началось проектирование тяжелой ракеты УР-500. Индекс УР (универсальная ракета), который имели все баллистические ракеты челомеевской «фирмы», подразумевал различные варианты использования этих изделий. В частности, толчком для начала работ по УР-500 стала потребность в мощной баллистической ракете для доставки на территорию вероятного противника сверхмощных водородных бомб — той самой «кузькиной матери», которую обещал показать Западу Н. С. Хрущев. По воспоминаниям сына Хрущева Сергея, который как раз в те годы работал у Челомея, УР-500 была предложена в качестве носителя термоядерного заряда мощностью 30 мегатонн. При этом, однако, имелось в виду, что новая ракета сможет сыграть важную роль в пилотируемой космонавтике.

Поначалу был создан двухступенчатый вариант ракеты. Когда третья ступень еще только проектировалась, Челомей выступил с предложением совершить облет Луны с помощью трехступенчатой УР-500К — она сможет вывести на орбиту до 19 т — и одномодульного пилотируемого корабля (ЛК), который будет собран полностью на Земле и не потребует никаких стыковок на орбите. Эта идея легла в основу доклада, сделанного Челомеем в 1964 году в ОКБ-52 в присутствии Королева, Келдыша и других выдающихся конструкторов. Проект вызвал у Королева резкое неприятие. Он, разумеется, не без основания считал, что его КБ (в отличие от челомеевского) имеет реальный опыт создания пилотируемых кораблей, и конструктора совершенно не радовали перспективы делить космонавтику с друзьями-конкурентами. Однако гнев Королева был направлен не столько против ЛК, сколько против УР-500. Ведь эта ракета явно уступала по надежности и проработанности заслуженной «семерке», а с другой стороны, имела в три-четыре раза меньшую грузоподъемность, чем будущая Н-1. Вот только где она, Н-1?

Лунные альтернативы: СССР мог победить

Посадочная платформа корабля ЛК700 (макет). Ей предстояло остаться на Луне.

Прошел год, который, можно сказать, был потерян для советской лунной программы. Продолжая работать над своим сборным кораблем, Королев фактически пришел к выводу о несостоятельности этого проекта. В то же время, в 1965 году, с помощью УР-500 на орбиту был выведен первый из четырех «Протонов» — тяжелых ИСЗ весом от 12 до 17 т. Р-7 такое было бы не под силу. В конце концов Королеву пришлось, что называется, наступить на горло собственной песне и пойти с Челомеем на компромисс.


 

Лунные альтернативы: СССР мог победить

1) Прямая посадка. «Использование прямой схемы полета без стыковок на орбитах ИСЗ или ИСЛ, с одной стороны, резко упрощает задачу, сокращает стоимость и сроки разработки и увеличивает надежность выполнения задачи, и с другой — позволяет использовать корабль в качестве транспортного. С увеличением грузопотока на Луну единственно возможной схемой полета будет прямая схема, в которой весь корабль (или весь полезный груз) доставляется на поверхность Луны в противовес бесперспективной схеме полета со стыковкой на орбите ИСЛ, где большая часть груза остается на орбите Луны (из текста эскизного проекта).

2) Лунные базы. Комплекс УР-700-ЛК700 проектировался не только для одноразовых высадок на Луну, но и для создания на спутнике Земли лунных баз. Обустраивание базы планировалось в три этапа. Первым пуском на поверхность Луны доставляется тяжелая беспилотная стационарная лунная база. Вторым пуском на Луну доставляется экипаж на корабле ЛК700, при этом база используется в качестве маяка. После посадки корабля его экипаж переходит в стационарную базу, а корабль консервируется до обратного полета. Третьим пуском доставляется тяжелый луноход, на котором экипаж совершает экспедиции по Луне.

Как разделить неудачу

8 сентября 1965 года в ОКБ-1 было созвано техническое совещание, на которое были приглашены ведущие конструкторы челомеевского КБ во главе с самим Генеральным конструктором. Председательствовал на совещании Королев, который и выступил с основным докладом. Сергей Павлович соглашался, что для проекта облета Луны УР-500 перспективней «семерки», и предлагал Челомею сосредоточиться на доработке этого носителя. Вместе с тем разработку корабля для облета Луны он намеревался оставить за собой.

Огромный авторитет Королева позволил ему претворить свои идеи в жизнь. В целях «сосредоточения сил конструкторских организаций» руководство страны постановило прекратить работы над проектом ЛК. В полет вокруг Луны предстояло отправиться кораблю 7К-Л1, который поднимет с Земли УР-500К.

Лунные альтернативы: СССР мог победить

На снимках — архивные фото полноразмерного макета корабля в стартовой комплектации и варианте лунной посадки.

10 марта 1967 года королевско-челомеевский тандем стартовал с Байконура. Всего с 1967 по 1970 год было запущено двенадцать 7К-Л1, имеющих статус лунных зондов. Два из них отправились на околоземную орбиту, остальные — к Луне. Советские космонавты с нетерпением ждали — ну когда же кому-то из них посчастливится отправиться к ночному светилу на борту нового корабля! Оказалось, что никогда. Только два полета системы прошли без замечаний, а в остальных десяти были отмечены серьезные неполадки. И лишь два раза причиной неудачи стала ракета УР-500К.

В такой ситуации рисковать человеческими жизнями никто не решился, а кроме того, беспилотные испытания так затянулись, что за это время американцы уже успели и облететь Луну, и даже высадиться на нее. Работы по 7К-Л1 были прекращены.

Лунные альтернативы: СССР мог победить

Надежда на чудо

Думается, мало кто из нас не задавался болезненным для национального сознания вопросом: так почему же все-таки страна, запустившая в космос первый спутник и отправившая на орбиту Гагарина, проиграла лунную гонку с «сухим счетом»? Почему столь же уникальная, как и Н-1, сверхтяжелая ракета Saturn V отработала во всех полетах к Луне «как часы», а наша «надежда» не вывела ни килограмма даже на околоземную орбиту?

Одну из главных причин назвал уже в годы перестройки преемник Королева В. П. Мишин. «Строительство производственно-стендовой базы,  — говорил он в интервью газете «Правда»,  — велось с опозданием на два года. Да и то урезанной. Американцы могли у себя на стендах испытывать целый двигательный блок в сборе и без переборки ставить на ракету, отправлять в полет. Мы же испытывали по кускам и думать не смели запустить 30 двигателей первой ступени в полном сборе. Потом сборка этих кусков, конечно, без гарантии чистой притирки».

Известно, что для летных испытаний ракеты Н-1 на космодроме был построен целый завод. Гигантские габариты ракеты не позволяли перевозить ее готовыми ступенями. Ракету буквально достраивали перед стартом, проводя в том числе и сварочные работы. Иными словами, американцы имели возможность отработать свои системы и устранить неполадки в ходе наземных стендовых испытаний и отправить в небо готовый продукт, а королевским конструкторам приходилось лишь надеяться, что «сырая», сложная и безумно дорогая ракета вдруг возьмет и полетит. А она не полетела.

Лунные альтернативы: СССР мог победить

Ракеты-носители

Ракета Н-1 (ОКБ-1, слева). С февраля 1969 по ноябрь 1972 года было произведено четыре пуска этой ракеты, и все они окончились неудачей. Принципиальное отличие ракеты Н-1 от проектов ОКБ-52 состоит в использовании кислород-керосиновых двигателей конструкции КБ Кузнецова. Двигатели НК-33, созданные для первой ступени (их там было 30, и они размещались по кругу), пережили советский лунный проект и до сих пор используются как в России, так и в США и Японии. Ракета VP-700 С ЯРД РО-31 (в центре). Пожалуй, один из самых экзотических проектов советской лунной программы. По расчетам авторов эскизного проекта, использование в третьей ступени ядерных реактивных двигателей позволило бы значительно увеличить массу полезного груза, выводимого на орбиту. Поднимая груз до 250 т, такая ракета могла бы быть задействована в программе строительства лунных баз. И одновременно — угрожать Земле падением с неба отработавшего реактора. Ракета УР-700К (ОКБ-52, справа). Проект этого сверхтяжелого носителя базировался на элементах ракеты УР-500К, впоследствии известной как «Протон». В сфере силовых установок Челомей работал с КБ Глушко, разрабатывавшим мощные двигатели на высокотоксичном топливе: амил (тетраоксид диазота) и гептил (несимметричный диметилгидразин). Использование ядовитого топлива — одна из причин, по которым «Протон» не выводил в космос корабли с экипажем на борту. Все готовые блоки, из которых на космодроме могла быть собрана ракета УР-700, вписывались в габариты 4100 мм, что позволяло перевозить их на железнодорожных платформах. Так можно было избежать достройки ракеты на месте старта.

Прямая посадка

У Челомея, вечного соперника Королева, и тут была альтернатива. Еще до неудачных запусков Н-1, в 1964 году, Владимир Николаевич предлагает отправить экспедицию для высадки на Луну с помощью носителя УР-700. Такой ракеты не существовало, однако, по мысли Челомея, ее можно было бы разработать в очень короткие сроки на базе серийно выпускавшихся элементов от ракеты УР-500. При этом УР-700 по мощности превосходила бы не только Н-1, которая в самом тяжелом варианте была бы способна (теоретически) вывести на околоземную орбиту 85 т груза, но и американский «Сатурн». В базовом варианте УР-700 могла бы поднимать на орбиту около 150 т, а более «продвинутые» модификации, в том числе с ядерным двигателем для третьей ступени, повысили бы эту цифру до 250 т. Поскольку все блоки УР-500, а значит, и УР-700 вписываются в габарит 4100 мм, их можно было бы без проблем транспортировать из заводских цехов на космодром, а там лишь состыковывать, избегая сварочных работ и прочих сложных производственных процессов.

В дополнение к ракете КБ Челомея предлагало свою оригинальную концепцию лунного корабля, получившего название ЛК700. В чем же заключалась его оригинальность? Как известно, американский «Аполлон» никогда целиком на Луну не садился. Корабль с возвращаемой капсулой оставался на окололунной орбите, а к поверхности спутника отправлялся посадочный модуль. Примерно такому же принципу следовало королевское КБ, разрабатывая свой лунный корабль Л-3. А вот ЛК 700 предназначался для так называемой прямой посадки на Луну, без выхода на окололунную орбиту. После окончания экспедиции он лишь оставлял на Луне посадочную платформу и отправлялся к Земле.

Действительно ли идеи Челомея открывали советской космонавтике более дешевый и быстрый путь к высадке на Луну? Проверить это на практике так и не удалось. Несмотря на то что в сентябре 1968 года был полностью подготовлен эскизный проект системы УР-700-ЛК-700, составлявший многие тома документации, Челомею не разрешили сделать даже полноразмерный макет ракеты-носителя. Этот факт, кстати, опровергает расхожее мнение, будто из-за появления альтернативного проекта произошло распыление средств, выделенных на советскую лунную программу, и это якобы и стало одной из причин ее неудачи.

Удалось лишь сделать полноразмерный макет ЛК-700. До наших дней он не сохранился, однако архивные фотографии и материалы эскизного проекта дают возможность зримо представить себе, как мог бы выглядеть советский корабль на Луне.

Благодарим за помощь сотрудников ОАО «Военно-промышленная корпорация «НПО Машиностроения» — А. В. Благова, главного специалиста проектного комплекса, и В. А. Поляченко, помощника ученого секретаря НТС

Олег Макаров

Источник: mirtesen.ru