34 года назад мы были в одном шаге от Луны

Виталий Рождаев, УРА-Информ

В июне 1974 г. 34 года назад была неофициально закрыта советская пилотируемая программа полетов на Луну и расформирован отряд космонавтов. Готовые к запуску ракеты в июле месяце были разрезаны, а весь технологический задел бесследно уничтожен, что вызвало 15-летнее отставание в развитии советской космонавтики.

Почему мы не оказались на Луне? Чаще всего можно слышать о несовершенстве технологической базы советской промышленности, которая была неспособна создать ракету и космические аппараты для лунного проекта. Сообщалось, что в лунной гонке Советский Союз был обречен на проигрыш перед США. Но это не совсем так. Основной причиной провала наиболее дорогостоящего космического проекта (4 млр. рублей в ценах 1974 года), стала несогласованность действий различных ведомств, и амбиции ряда руководителей того периода.

В действительности советская лунная программа была симметричным ответом на американскую лунную программу. Луна абсолютно не интересовала руководителей ОКБ-1 Королева и ракетный проект Н-1, являлся модернизированной версией более раннего королевского проекта. Предназначавшегося для доставки водородной супер-бомбы и для вывода крупногабаритных орбитальных комплексов, размеры которых должны были в несколько раз превосходить появившиеся позже «Союзы» и «Мир». Реализовывать лунную программу было экономически абсолютно нецелесообразно.

Но ЦК КПСС решило принять вызов американцев. В 1960 году выходит постановление Постановлением Правительства от 23 июня 1960 г. «О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в 1960-1967 гг.» предусматривалось проведение в 1960гг. проектно-конструкторской проработки и необходимого объёма исследований в целях создания в ближайшие годы новой космической ракетной системы со стартовой массой 1000-2000 т, обеспечивающей вывод на орбиту вокруг Земли тяжёлого межпланетного космического корабля массой 60-80 т, мощных жидкостных ракетных двигателей с высокими характеристиками, ЖРД на жидком водороде, ядерных и электрореактивных двигателей, высокоточных систем автономного и радиотехнического управления, систем космической радиосвязи и т.п.. Но уже в 1964 г. ЦК КПСС ставит новую цель - осуществить пилотируемую экспедицию к Луне до того, как США доставят на Луну своего астронавта.

Первым тяжелым испытанием для проекта стал личный конфликт между Королевым и Глушко и отказ последнего от разработки двигателей для лунной ракеты. В срочном порядке было принято решение возложить разработку двигателей на конструкторское бюро под руководством Кузнецова.

По мнению Глушко, создание двигателя необходимой размерности на кислороде могло затянуться, натолкнувшись на проблемы пульсационного горения и защиты стенок камеры и сопла от перегрева. В свою очередь, применение долгохранимых компонентов, дающих в камере ЖРД устойчивое горение с температурой на 280 - 580 град. С ниже, чем кислородное топливо, позволит ускорить отработку двигателя. Кроме того, ЖРД получался конструктивно проще.

Оценивая доводы Глушко, Королев писал в докладной записке на имя руководителя экспертной комиссии следующее: «Вся аргументация о трудностях отработки кислородного двигателя основана на опыте ОКБ В. Глушко по работе с ЖРД открытой схемы. Следует особо подчеркнуть, что эти трудности не имеют никакого отношения к двигателям принятой для ракеты Н-1 замкнутой схемы, в которых окислитель поступает в камеру сгорания в горячем и газообразном состоянии, а не в холодном и жидком, как при обычной, незамкнутой схеме. Действительно, при запуске двигателей замкнутой схемы имеет место тепловое воспламенение компонентов в камере сгорания за счет тепла горячего газообразного окислителя - кислорода или АТ. Такой метод запуска кислородно-керосинового двигателя замкнутой схемы экспериментально отработан в двигателях ОКБ-1 и принят для последней ступени РН «Молния», а также в ОКБ Н. Кузнецова при разработке кислородно-керосиновых двигателей НК-9В и НК-15В для ракеты Н-1». Экспертная комиссия приняла сторону Королева. Глушко этого Королеву не простил. Он поддерживает генерального конструктора Челомея, в его проекте гигантской ракеты УР-700, альтернативы Н-1 на двигателях собственной разработки. Но научная комиссия под руководством академика Келдыша отдала предпочтение проекту Н-1 ОКБ-1, поскольку проектные работы к тому времени по Н-1 уже практически были завершены.

В Постановлении от 3 августа 1964 г. впервые было определено, что важнейшей задачей в исследовании космического пространства с помощью ракеты-носителя Н1 является освоение Луны с высадкой экспедиций на её поверхность и последующим возвращением их на Землю.

Основными разработчиками лунной системы Л3 были:

- ОКБ-1 - головная организация по системе в целом, разработке ракетных блоков Г и Д, двигателей для блока Д и разработке лунного (ЛК) и лунного орбитального (ЛОК) кораблей;

- ОКБ-276 (Н.Д.Кузнецов) - по разработке двигателя блока Г;

- ОКБ-586 (М.К.Янгель) - по разработке ракетного блока Е лунного корабля и двигателя этого блока;

- ОКБ-2 (А.М.Исаев) - по разработке двигательной установки (баки, ПГ системы и двигатель) блока И лунного орбитального корабля;

- НИИ-944 (В.И.Кузнецов) - по разработке системы управления системы Л3;

- НИИ-885 (М.С.Рязанский) - по радиоизмерительному комплексу;

- ГСКБ Спецмаш (В.П.Бармин) - по комплексу наземного оборудования системы Л3.

Были определены и сроки начала ЛКИ - 1966 г. и осуществления экспедиции 1967-1968 гг.

В этот момент вносится важная корректировка в разработку ракеты. Для того чтобы обеспечить доставку космонавта одним запуском Королев адаптирует Н-1 под новые условия практически «с колена». Проект Л3 принимает тот вид, который не изменяется до закрытия лунной программы. От предыдущей схемы (с прямой посадкой без разделения на орбитальный и посадочные модули) новый вариант выгодно отличался своей массой. Теперь было достаточно одного запуска Н1, правда для этого нужно было поднять её грузоподъёмность на 25 тонн. На промежуточную околоземную орбиту высотой 220 км и наклонением 51.8 о выводился бы 91.5-тонный комплекс Л3. Здесь аппарат мог находиться до 1 суток, за которые проводились последние приготовления. Постепенно приходило понимание сложности поставленной задачи.

Следующий удар – ограничение финансирования. Королев не смог добиться финансирования ряда важных элементов проекта, одним из которых был наземный стенд для испытания блока двигателей первой ступени – руководство страны посчитало это лишним, в то время как в проекте «Апполон» это стенд был. Начальник отдела испытаний проекта «Сатурн-5» - «Аполлон» К. Мюллер смог доказать, что для успешного решения задачи существует только один путь: полная наземная отработка всей системы во всех возможных штатных и нештатных ситуациях. Он костьми лег за то, чтобы 2/3 отпущенных на проект средств вложить в создание стендов для отработки и добился положительного результата: фактически все пуски "Сатурна-5" оказались успешными. Двигатели первой ступени Н-1 (а их было 30!) отрабатывались по отдельности и никогда в едином блоке на испытательном стенде. Отработка двигателей «по - живому» непременно затянула бы реализацию проекта.

Немедленно вносятся коррективы в работу двигателей, чтобы сократить число проблем во время испытательных полетов. Была разработала автоматическая система коррекции тяги двигателей, что позволяло, если один или несколько из двигателей выходят из строя, переносить сбалансировано нагрузку на другие. Впоследствии были также применены решетчатые аэродинамические рули (эта технология нашла применение на 10 лет позже в ракетах для истребителей-перехватчиков). Отличительной чертой Н-1 стала уникальная для наших РН того времени массовая отдача по полезному грузу. На это работали несущая схема (баки и каркас не образовали единого целого), сравнительно малая плотность компоновки из-за огромных сферических баков вели к уменьшению полезного груза. С другой стороны, исключительно малая удельная масса баков, чрезвычайно высокие характеристики двигателей и конструктивные решения позволяли увеличить ее.

В 1966 году на операционном столе умирает Королев – ОКБ-1 возглавляет его бессменный заместитель – Мишин. Всем уже ясно, что в 1968 году не удастся попасть на луну и в 1969 по всей видимости тоже. Расчеты делались уже на 1970 год.

На первой ступени было установлено 30 двигателей вдоль двух концентрических окружностей. Хотя на стендовых испытаниях двигатель показал себя достаточно надёжным, большинство проблем было вызвано вибрациями и другими неучтёнными эффектами, связанными с одновременной работой такого количества двигателей (сказалось отсутствие комплексного испытательного стенда, на который не дали денег).

Параллельно велась работа по доводке космического корабля. Наиболее проработанным был проект КБ Королева Л1, по которому был выполнен ряд беспилотных испытательных полетов. Этот корабль был похож на предназначенный для полетов по околоземной орбите корабль «Союз-7К-ОК» («орбитальный корабль»), известным широкой публике просто как «Союз». Главные отличия корабля «Союз-7К-Л1» от «Союз-7К-ОК» - отсутствие орбитального отсека и усиленная теплозащита спускаемого аппарата для входа в атмосферу со второй космической скоростью. Для запуска корабля использовалась РН «Протон».

Планировался вход в атмосферу над южным полушарием Земли, при этом за счет аэродинамических сил спускаемый аппарат вновь поднимался в космос, а его скорость уменьшалась со второй космической до суборбитальной. Повторный вход в атмосферу проходил уже над территорией Советского Союза. Корабли «Союз-7К-Л1» совершили пять беспилотных испытательных полетов под названиями «Зонд-4 – 8». При этом корабли «Зонд-5 – 8» выполнили облет Луны. Еще четыре корабля не удалось вывести в космос вследствие аварий ракеты-носителя «Протон» на этапе выведения. (Запускались также прототипы корабля «Союз-7К-Л1», а также несколько его исследовательских модификаций, не связанных с программой пилотируемого облета Луны.) В трех полетах «Зондов» из пяти имели место происшествия, которые привели бы к гибели членов экипажа или получению ими увечий в том случае, если бы эти полеты были пилотируемыми. На корабле «Зонд-5» находились черепахи. Они стали первыми живыми существами в истории, возвратившимися на Землю после облета Луны - за три месяца до полета «Аполлона-8».

В СССР существовал ряд разнообразных проектов высадки на Луну: несколько запусков и сборка лунного корабля на околоземной орбите, прямой полет на Луну и т.д., но до стадии испытательных запусков был доведен лишь проект КБ Королева Н1-Л3. Проект Н1-Л3 в своей основе повторял американский проект «Аполлон». Даже компоновка системы на этапе выведения была аналогична американской: лунный корабль находился в переходнике ниже основного корабля, как и лунный модуль «Аполлона».

Основными частями ракетно-космической системы для высадки на Луну по проекту Н1-Л3 были лунный орбитальный корабль «Союз-7К-ЛОК», лунный корабль ЛК и мощная ракета-носитель Н1.

Экипаж корабля «Союз-7К-ЛОК» состоял из двух человек. Один из них должен был перейти через открытый космос в лунный корабль и совершить посадку на Луну, а второй - дожидаться возвращения своего товарища на окололунной орбите.

Корабль «Союз-7К-ЛОК» был установлен для летных испытаний на носитель Н1 в четвертом (и последнем) его запуске, но из-за аварии носителя так и не был выведен в космос.

Система управления строилась на базе БЦВМ и имела ручную систему управления, позволяющую космонавту самостоятельно выбирать место посадки визуально через специальный иллюминатор. Лунное посадочное устройство было четырехопорной оригинальной конструкцией с сотовыми поглотителями остаточной вертикальной скорости посадки.

Лунный корабль трижды успешно испытывался на околоземной орбите в беспилотном режиме под названиями «Космос-379», «Космос-398» и «Космос-434».

К сожалению, по многим причинам сроки испытаний постоянно сдвигались «вправо», а время реализации лунной программы – «влево». Это, естественно, сказывалось на работах, которые в последней четверти 1960 годов приняли совершенно ненормальный темп. Тем не менее, предполагалось, проводя по пуску ракеты каждые три-четыре месяца, закончить летные испытания и перейти к плановой эксплуатации комплекса в 1972 - 1973 годах.

Первый пуск ракетно-космического комплекса Н1-Л3 произошел 21 февраля 1969. В результате пожара в хвостовом отсеке и нарушения в работе системы контроля двигателя, которая на 68,7 с выдала ложную команду на выключение двигателей ракета погибла. Второй пуск комплекса Н1-Л3 был проведен спустя четыре месяца и также закончился аварийно из-за ненормальной работы двигателя № 8 блока А. В результате взрыва был практически полностью разрушен стартовый комплекс. И хотя опять зазвучали голоса в пользу ненадежности двигателей Кузнецова и самой конструкции ракеты, причина катастроф была в спешке с подготовкой летных испытаний.

Комиссия выяснила следующее: еще при стендовой отработке зарегистрирована восприимчивость НК -15 к попаданию крупных (десятки мм) металлических предметов в насос окислителя, которые приводили к повреждению крыльчатки, возгоранию и взрыву насоса; мелкие металлические предметы (стружка, опилки и т.п.), сгорающие в газогенераторе, приводили к разрушению лопаток турбины. Неметаллические предметы (резина, ветошь и пр.), попавшие на вход ТНА, остановки двигателя не вызывали. Такого результата надежности не было достигнуто даже намного позже! Экземпляр 5л относился к первой партии летных изделий, в которой не предусматривалась установка фильтров на входе в насосы. Их должны были поставить на двигатели всех ракет, начиная с носителя 8л, который предполагалось использовать при пятом пуске.

Надежность ЖРД показалась самому Кузнецову недостаточной. С июля 1970-го в ОКБ начали создаваться качественно новые двигатели фактически в многоразовом исполнении и со значительно увеличенным ресурсом. Однако они были готовы только к концу 1972-го, а летные испытания предполагалось до этого времени продолжать на ракетах со старыми ЖРД, контроль над которыми повысили.

Из-за повреждения стартового комплекса и замедления темпов работ подготовка третьего летного испытания затянулась на два года. Только в воскресенье 27 июня 1971 г. ракета 6л стартовала в 2 ч 15 мин 7 с по московскому времени со второго, недавно построенного, стартового сооружения площадки 110 космодрома Байконур. Все двигатели работали устойчиво. С момента отрыва телеметрия зафиксировала ненормальную работу системы управления по крену.

Начиная с 39-й секунды система управления была не в состоянии стабилизировать носитель по осям. На 48-й секунде из-за выхода на закритические углы атаки началось разрушение РН в области стыка блока «В» и головного обтекателя. Головной блок отделился от ракеты и, разрушаясь, упал невдалеке от старта. «Обезглавленный» носитель продолжал неуправляемый полет. На 51-й секунде, когда угол поворота по крену достиг 200 град., по команде от концевых контактов гироплатформы выключились все двигатели блока «А». Продолжая разрушаться в воздухе, ракета летела еще некоторое время и упала в 20 км от старта, оставив на земле воронку диаметром 30 м и глубиной 15 м.

23 ноября 1972 г., через 17 месяцев после неудачной третьей попытки состоялась четвертая. Экземпляр 7л стартовал с позиции №2 в 9 ч 11 мин 52 с по московскому времени. Для сторонних наблюдателей вплоть до 107-й секунды полет проходил успешно. Двигатели работали устойчиво, все параметры ракеты были в пределах нормы. Но некоторые причины для беспокойства появились на 104-й секунде. Им даже не успели придать значение: через 3 с в хвостовом отсеке блока «А» сильный взрыв разметал всю периферийную двигательную установку и уничтожил нижнюю часть сферического бака окислителя. Ракета взорвалась и рассыпалась в воздухе на куски. Но сами исполнители программы не унывали. Они понимали: все закономерно, ракета учится летать, аварии неизбежны. В носителе 8л разработчики постарались учесть все полученные ранее результаты летных испытаний. Ракета значительно потяжелела, но у ее создателей не было никаких сомнений в том, что взрывов и пожаров блока «А» уже не будет и пятая попытка решит задачу полета беспилотной экспедиции Л-3 по упрощенной схеме без посадки на лунную поверхность.

К началу 1974-го ракета 8л была собрана. На всех ее ступенях начался монтаж новых, многоразовых ЖРД. Так, двигатель НК-33 блока «А» представлял собой модернизированный вариант НК-15 с существенно повышенной надежностью и работоспособностью. Безаварийная наземная отработка всех ЖРД давала уверенность в успешном пятом пуске ракеты, намеченном на IV квартал 1974 г. На ракете установили рабочую версию лунного корабля со всей необходимой автоматикой. Планировалось провести облет луны и уже в следующем полете возможно отправить экспедицию.

Снятие академика В.Мишина с поста руководителя ОКБ-1 и назначение в мае 1974 г. В.Глушко на его место оказалось неожиданным для всего коллектива. Работы по Н-1 во вновь образованном НПО «Энергия» в кратчайший срок полностью свернули, официально поводом закрытия проекта стало «отсутствие тяжелых полезных нагрузок, соответствующих грузоподъемности носителя». Производственный задел ракетных блоков, практически все оборудование технического, стартового и измерительных комплексов было уничтожено. При этом списаны затраты в сумме 6 млрд. руб. ( в ценах 70-х годов), затраченных на тему.

Сам Глушко предложил на тот момент альтернативный проект «Энергия» на новых, еще не созданных двигателях. Поэтому он опасался успешного запуска ракеты Н-1 с лунным кораблем на борту – это могло перечеркнуть все планы его команды. Позднее, на создание подобной по мощности ракеты ушло еще 13 лет и было затрачено 14,5 млрд. руб.

Комплекс «Энергия» был создан уже много позже – 1987 году и запущен после смерти главного конструктора. К тому моменту ракета оказалась ненужной и дорогостоящей в связи с распадом СССР, а по техническому решению связки «Энергия» - «Буран» устаревшей, ведь американцы запустили аналогичный комплекс на 8 лет раньше. Задач для ее применения уже не оказалось. Затратность и сроки реализации проекта значительно превысили таковые по сравнению с «лунным» проектом Королева. «Энергия» после нескольких пусков, из которых два было частично удачных, прекратила свое существование.

РН «Энергия» на старте

Кузнецов не смирился с отстранением его от работ по ЖРД и продолжил стендовые испытания своих двигателей. Наземные испытания велись в 1974-1976 годах вплоть до января 1977 г. по новой программе, требующей подтверждения работоспособности каждого ЖРД в течение 600 с. Однако обычно огневые испытания одиночных двигателей в ОКБ продолжались 1200 с. Сорок ЖРД проработали от 7000 до 14 000 с, а один НК-33 - 20 360 секунд. На складах НПП «Труд» до 1995 года хранились 94 двигателя блоков «А», «Б», «В» и «Г» ракеты Н-1. Удивительным оказалось что двигатели Кузнецова для ракеты Н-1 существуют до сих пор и до сих пор готовы к работе как и в то далекое время.

Разгонный блок «Д», разработанный ОКБ Королева для ракеты Н-1 до сих пор используется при запуске аппаратов ракетой «Протон».

Впоследствии Глушко также предложил проект экспедиции на Луну, включая создание долговременной обитаемой базы, но время амбициозных мечтаний уже прошло. Полное отсутствие экономического эффекта от программы сказалось на мнении руководства страны – на Луну в Советском Союзе уже никто не собирался лететь. Хотя мог бы – в июле 1974 года.

Опубліковано на сайті: 2008-08-17