Предыдущую главу я закончил 1974 годом. Собственно, в этот период, и на долгое время пути США и СССР стали расходиться. Если СССР, за неимением других возможностей, занялся отработкой линии орбитальных станций, то в США основной упор сделали на ошметки программы Агню - на создание многоразовой орбитальной транспортной системы спейс-шаттл. В СССР, увидев направление усилий США, но по другим причинам, попробовали "ответить" на спейс-шаттл системой Буран-Энергия.

Но, пойдем по порядку.

Программа спейс-шаттл была исключительно в рамках гражданского космоса. Единственное приложение военных - вывод на низкую орбиту спутников ВВС, вплоть до самых больших семейства КН (Замочная Скважина).

Шаттлам вменялись пилотируемые полеты с проведением научных экспериментов в космосе, для чего шаттл предлагал невиданные прежде возможности), выведение на орбиту автоматических космических аппаратов, ремонт и техническое обслуживание орбитальных КА, а также, возвращение с орбиты отработавших или испортившихся спутников. Такая универсальность никогда прежде никакой ракетно-космической системе и не снилась. А главное, многоразовое использование системы обещало значительную экономию средств. При условии отказа от всех других ракетных средств выведения КА на низкую опорную орбиту.

В первой половине 70-х годов начались интенсивные конструкторские работы по программе спейс-шаттл, постепенно начал вырисовываться облик будущей системы.

Система включала главные двигатели, установленные в орбитер (космоплан, сам шаттл) и пару твердотопливных бустеров, выполняющих роль первой ступени при запуске. Фактически, схема была выбрана так, что шаттл взлетал на своих 3 двигателях, а твердотопливные ускорители тащили за космопланом внешний топливный бак. Причем, вся система получалась многоразовой, за исключением внешнего топливного бака.

В 1972 году был рассмотрен первичный проект главных двигателей (SSME - Space Shuttle Main Engine), а в 1976 году проект был утвержден окончательно.

В 1977 году в компании Рокетдайн началось производство двигателей, получивших обозначение RS-25.

У США уже имелся довольно обширный опыт создания, производства и эксплуатации криогенных водород/кислородных ЖРД, начиная с 1962 года. Водородные двигатели на верхних ступенях ракет были гораздо лучше керосиновых или гептиловых, создавая удельный импульс (УИ) порядка 450 с в вакууме. Для нижних ступеней они были менее предпочтительны, ибо плотость жидкого водорода довольно низкая, что требовало топливных баков большего размера. Это приводит к увеличению стартовой массы, а высокий УИ означает большую экономичность двигателей. Вроде бы, большая экономичность, это хорошо, но не на первой ступени. Меньший расход пропеланта приводит к тому, что надо больше массы тащить на большую высоту, совершать дополнительную работу по преодолению гравитации. А большего размера баки создают дополнительные аэродинамические потери. Но главная работа RS-25 была как раз запланирована как двигатели второй ступени, а тут водород/кислородная схема наиболее эффективна. Поэтому SSME были приняты водородными.

Второе - было решено, поскольку SSME - многоразовые двигатели второй ступени, не поскупиться и увеличить их характеристики за счет закрытой схемы с дожигом генераторного газа. Это решение имеет смысл.

Твердотопливные (ТТ) двигатели НАСА начинала испытывать тоже в начале 60-х. Фон Браун даже рассматривал возможность установки ТТ ускорителей на ракеты семейства Сатурн. В 1961 году были приняты на вооружение первые ТТ МБР Минитмен. То есть, опыт создания и эксплуатации ТТ ракет, в США, тоже был обширный.

ТТ ракетные двигатели отличаются мощной тягой, простотой, но низким УИ и практически не регулируемой тягой. Как боковые ускорители, они практически идеальны. Ускорителям, преодолевающим гравитацию, УИ без интереса, а регулировать тягу практически нет необходимости. Для шаттла были созданы многоразовые SSSRB (Space Shuttle Solid State Rocket Buster). После выполнения основной работы по разгону шаттла с внешним топливным баком, они отделялись и спускались в океан на парашютах. 270 раз SSSRB летали и только 4 бустера были потеряны (2 в миссии STS-4, не сработала парашютная система, и 2 при аварии Челленджера).

Революционность системы спейс-шаттл была не только в многоразовости, но и в том, что перестало существовать четкое разделение на ракету носитель и корабль. Сам орбитер был и кораблем, и ракетой. Поэтому, такие критерии, как выводимая на орбиту ПН или удельная стоимость вывода ПН на орбиту, к шаттлу неприменимы. Как посчитать удельную стоимость вывода на НОО какой-то ПН, если в шаттле экипаж из 6-8 человек? Как оценить стоимость 3 экспедиций по техобслуживанию телескопа Хаббл? Как оценить способность шаттла не просто забрасывать ПН на орбиту, но доставлять её "по адресу", скажем, на МКС и даже монтировать привезенные конструкции? Как оценивать доставку на МКС гигантских решетчатых ферм, которые смонтированы на станции?

По сей день, работы, которые выполняли спейс-шаттлы, никакая ракетно-космическая система не может. Некому сегодня отремонтировать гироскопы Хаббла. Некому дозаправить на орбите телескоп Кеплер.

Касательно космоплана, в США это была давняя затея, начавшаяся ещё в середине 50-х с проектом Dyna Soar. Потом был проект ракетного самолета Х-15, который пару раз вылетал за Линию Кармана, отчего пилоты официально получили звания астронавтов. Потом было несколько проектов по теме Lifting Body - летательных аппаратов, у которых подъемная сила создается фюзеляжем.

Забегая вперед, шаттлы доказали свою выдающуюся экономичность. В 2011 году вложения НАСА в каждый запуск шаттла укладывались в скромные 450 миллионов.

За эти деньги, шаттл мог доставить на МКС до 7 человек и до 30 тонн груза. Но дело не только в весе груза. Вес может быть и поменьше, но главное - объем. У шаатлов был огромный грузовой отсек. Те же решетчатые фермы не очень тяжелые, но даже в компактно упакованном виде, они требуют большого объёма грузового отсека.

Многие спекулируют темой дороговизной эксплуатации шаттлов, как причиной закрытия проекта. Это просто ложь. Эксплуатация шаттлов в полной загрузке минимум вчетверо дешевле других систем. Но это при условии полной загрузки. А гигантскому кораблю, после окончания строительства МКС, просто не осталось достойной работы. МКС слишком маленькая станция, чтобы сменами экипажей и доставкой грузов занимались такие гиганты, как шаттлы. Напомню, что шаттлы изначально задумывались для работы с огромными станциями, на 50 человек постоянного экипажа. Регулярные полеты к таким станциям, корабля соответствующего размера, были бы более, чем оправданы. А для крошки-МКС они не нужны.

Шаттлы пали жертвой своих избыточных возможностей и ограничения работы только на низкой орбите.

Ещё до окончательного утверждения проекта двигателя RS-25, который был многоразовым, но не имел возможностей многократного включения в одном полете, был объявлен конкурс на модификацию двигатели, включающую такую возможность. Это дало бы шанс шаттлам дозаправить баки, установленные вместо грузового отсека, заново включить свои SSME и совершать полеты значительно дальше низкой орбиты.

В конкурсе победу одержал проект Массачусетского Технологического Института (MIT) совместно с Дженерал Электрик. Но тут вето наложили политики, увидевшие в этом точку напряженности в отношениях с СССР.

В СССР появилась теория, что шаттлы могли бы "нырять" в атмосферу, сбрасывать ядерные бомбы и возвращаться на орбиту. Без повторного включения двигателей это невозможно физически. Чтобы лишить СССР аргументов, политики США наложили запрет на систему повторного включения RS-25 в полете.

Теперь надо перейти к болезненной теме. К советскому "ответу" на спейс-шаттл.

Конечно, система спейс-шаттл была техническим прорывом и советские конструктора горели желанием заняться подобной темой. Но в СССР у космических проектов было только одно ведомство, которое выделяло презренное бабло на разработки космических систем. Помимо Политбюро, конечно. Этим ведомством был Военно-Промышленная Комиссия (ВПК), возглавляемая министром обороны. Если удавалось уговорить министра обороны, то, будучи членом Политбюро, он вносил вопрос в верховную инстанцию, где и принималось решение.

Чтобы товарищ Устинов вошел в ЦК с требованием денег на советский "ответ" шаттлу, гео, Устинова, надо было:

1. напугать военным применением шаттлов
2. соблазнить возможностями военного использования своего челнока.

Глушко, отобравший у Мишина "королёвское наследие" был противником создания многоразовой космической системы. Но его удалось укатать довольно просто. СССР не имел возможности создать боковые ускорители типа SSSRB по 1250 тс тяги каждый. Зато Глушко как раз создавал "царь-двигатель" РД-170 с рекордной для ЖРД тягой 740 тс. Но этому двигателю пока не было применения. А советский челнок мог использовать сразу 4 боковых ускорителя с этими двигателями Глушко. Валентин Петрович согласился, но сам идти к Устинову отказался наотрез. Тогда на приём к министру пробился один из ведущих разработчиков и нарисовал аполикалиптическую картинку, как шаттл коварно ныряет в атмосферу и сбрасывает бомбы прямо в Кремль. Дмитрий Федорович в небесной механике не петрил и туфту схавал. После чего, добился в ЦК принятия срочного решения "дать ответ коварному шаттлу" в виде его полной копии. Стратегический паритет!

Как "ответ" предлагалось возродить орбитальный бомбардировщик из закрытой темы Спираль. Не так давно Устинов закрыл Спираль, как неосуществимый проект. Сделать гиперзвуковой самолет-носитель всё равно было невозможно, а запускать орбитальные мини-бомбардировщики Протонами не было никакого смысла. Обычные МБР для ядерного удара были дешевле и проще.

Но в аспекте использования челнока, как носителя Спирали - это выглядело соблазнительно.

Короче, 17 апреля 1972 года ВПК решение приняла. С этого момента вопросы создания МКС были под постоянным вниманием ЦК КПСС и ВПК, в которых в течение 1972-1973 годов было проведено 15 совещаний. Решение ВПК №298 вышло 27 декабря 1973 года. В правительственном Постановлении N П137/VII от 17 мая 1974 года, помимо организационных вопросов, содержался пункт, обязывающий: "…министра С.А.Афанасьева и В.П.Глушко подготовить в 4-х месячный срок предложения о плане дальнейших работ". Что и было сделано в рамках представленной в середине 1975 г. "Комплексной ракетно-космической программы". Программа была на 90% военной, а на оставшиеся 10% Академии Наук предлагалось разработать список задач, которые советские челноки могли бы решать в мирных, научных целях.

Первым главным конструктором многоразовой космической системы был назначен Игорь Садовский, но его мнение было пессимистичным:

"На период 1974-1977 гг. наше отставание от США оценивалось в 15 лет. Оно выражалось в отсутствии у нас стендов, заводов и опыта работы с большими массами жидкого водорода, опыта работы по многоразовым ЖРД, необходимой (по мнению начальника ЦАГИ Г.П.Свищёва) аэродинамической базы, опыта по крылатым КА, не говоря уже об отсутствии такого аналога, как Х-15 в США, опыта авиационных транспортировок, да и отсутствия самолетов класса "Боинг-747".

Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский был назначен руководителем разработки самого челнока.

Первым, в 1975 году, был проект ОС-120 (Орбитальный Самолет) - точная копия шаттла. Но тут начались проблемы, на которые указывал Садовский.

Скопировать RS-25 в Химавтоматике удалось не очень хорошо. Тяга была меньше, а вес и габариты больше. Байконур севернее Флориды - для тех же характеристик забрасываемого веса требовалось больше тяги, чем с мыса Канаверал. В челнок надо было ставить не 3 двигателя, а сразу 4. Места для них не было. Тупик.

В 1976 году проект ОС-120 переработали в ОС-92. Двигатели перенесли из челнока во внешний топливный бак. И тут всё поплыло. Нагрузка боковая. Нужно балансировать, совмещая ось тяги с центром масс системы.

У шаттлов всё просто. Там 2 оси тяги: на челноке и на внешнем баке. ТТ ускорители работают в постоянном режиме, а тяга двигателей в челноке регулируется. Баланс можно поддерживать регулируя тягу двигателей шаттла.

Перенос всех двигателей на внешний бак превратил бак в ракету Энергия, но балансировать силой тяги двигателей на разных осях уже не получалось. Баланс пришлось держать изменением вектора тяги. Причем, этот угол вектора тяги должен был изменяться по мере расходования топлива в Энергии и 4 жидкостных ускорителей. Их масса снижалась, а масса челнока была постоянной - центр масс смещался в сторону от оси ракеты во всё время запуска, требуя увеличение угла вектора тяги. Эффективность резко снижалась.

Второе следствие стало просто убийственным.

Шаттл хорош тем, что у него всё, кроме внешнего бака (по сути, оболочки) многоразовое. Все двигатели многоразовые, боковые ускорители многоразовые.

Но, если в бак воткнули 4 двигателя РД-0120, то это уже одноразовая ракета. Причем, очень дорогая и низко эффективная (см. выше).

Возле Байконура водоёмов типа океана нет. Спускать 4 жидкостных боковых ускорителя на парашютах в воду не получится. Да и как показал первый опыт СпейсХ с попытками возврата Фалькона на парашютах - не работает. В отличие от ТТ двигателе, ЖРД значительно более сложные и хрупкие, а контакт с водой переносят очень плохо. То есть, боковые ускорители тоже получились одноразовыми.

Конструкторы рисовали прожекты с крылатыми ускорителями, но это было только пылью в глаза начальства. Система посадки по-самолетному требует очень больших дополнительных масс помимо самих крыльев: система выпуска шасси, сами шасси, система управления планирующим полетом и так далее. Рост масс и цен просто идет по экспоненте.

В результате, вместо многоразовой системы спейс-шаттл, в которой утрачивается только самая дешевая часть - пустой бак, получилась дорогая одноразовая ракета с многоразовым кораблем-челноком.

Когда проект вышел на завершающую стадию, в Генштабе попытались поиграть в компьютерные симуляции военного применения Бурана. "Оказалось", что корабли на низких орбитах, кто бы мог подумать, не могут "висеть" над целью. Оказалось, что они летают по орбитам и выйти на цель могут один раз в несколько витков. Оказалось, что челноки не могут летать долго, пара-тройка недель - максимум.

Оказалось, что "нырять в атмосферу" - это абсурд, что Спирали имеют автономность вообще мизерную - системы жизнеобеспечения и энергоснабжения на пару-тройку суток пожирают весь объём, предназначенный для вооружения. Оказалось, что запуск челнока занимает массу времени.

И что с ними теперь делать? Оказалось, что минобороны Буран нужен, как х... на ужин, а гражданскому космосу он явно не по карману.

Разработчики попытались вернуть интерес руководства демонстрационным полетом одного корабля, который был даже ещё не закончен в производстве. Ну, как строители сдавали дома "с отдельными недоделками".

В корабле не было системы раскрытия створок грузового отсека. Казалось бы - не очень важно. В демонстрационном полете отсек пустой, зачем открывать створки?

Но на внутренней поверхности створок, точно как в шаттлах, находятся радиаторы системы охлаждения корабля. Если корабль не охлаждать, то на 3-4 витках вся электроника перегреется, выйдет из строя, а может и пожар начаться.

В корабле не было ещё систем жизнеобеспечения и множества других систем. Вобщем, что было способно хоть как-то слетать и вернуться, то прикрутили к Энергии и запустили 15 ноября 1988 года. Энергия отработала и погибла, Буран сделал 2 витка и автоматически приземлился на специально построенной ВПП.

Начальство не впечатлилось. Военные денег не дали.

Вобщем-то, это было фиаско.

Вложили совершенно ненормальные деньги, создали системы с многоразовым крылатым кораблем, специально для транспортировки Бурана создали и построили в единственном экземпляре гигантский самолет Ан-225 Мрия. Построили циклопические стартовые сооружения с криогенными системами заправки топлива. Был вложен труд десятков, если не сотен тысяч людей, но...

Касательно Ан-225 Мрия - я до сих пор не понимаю.

Американцы возили свои более тяжёлые шаттлы на специально переоборудованном Боинг-747. Был вариант возить на таком же переоборудованном Локхид С-5 Гэлакси.

В СССР уже существовал аналог Гэлакси - Ан-124 Руслан. По всем характеристикам, Руслан вполне подходил для транспортировки Бурана. Зачем надо было проектировать и строить в единственном экземпляре ещё больший самолет - Ан-225???

Сергей Микоян был руководителем группы подготовки пилотов Бурана от НПО Молния. Вот, что он написал, цитата:

"Как ни обидно создателям этой исключительно сложной, необычной системы, вложившим душу в работу и решившим массу сложных научных и технических проблем, но, по моему мнению, решение о прекращении работ по теме «Буран» было правильным. Успешная работа над системой «Энергия» — «Буран» — большое достижение наших ученых и инженеров, но стоила она очень дорого и сильно затянулась. Предполагалось, что будет выполнено еще два беспилотных пуска и только потом (когда?) — вывод корабля на орбиту с экипажем. [564] И чего бы мы достигли? Лучше американцев сделать мы уже не могли, а сделать намного позже и, может быть, хуже не имело смысла. Система очень дорога и окупиться не смогла бы никогда, в основном из-за стоимости одноразовой ракеты «Энергия»."

http://militera.lib.ru/memo/russian/mikoyan_sa/28.html

Пропагнда раздула факт, что Буран совершил автоматическую посадку, что, якобы, не по силам шаттлу. Это враньё. На Буране стояла почти точная копия шаттловской системы посадки. Шаттлы шли на посадку автоматически до посадочной глиссады, когда пилот брал управление на себя. Это не было обязательным, но в НАСА больше доверяли навыкам пилотов, а в СССР пилотам мало доверяли. Почти до последнего разработчикам Бурана не позволяли ставить ручное управление. И только борьба Микояна с его группой пилотов всё же заставила начальство согласиться с установкой ручного управления кораблем.

Между прочим, все пассажирские авиалайнеры оборудованы системами автоматической посадки. Тем не менее, от пилотов требуют брать управление на себя при заходе на глиссаду.

Практически та же, созданная для шаттла, система управления посадкой стоит на мини-шаттлах Х-37В, которые уже много раз автоматически приземлялись на аэродромах.

Шаттлы ни разу не садились полностью в автоматическом режиме. В этом просто не было необходимости.

Так или иначе, но Буран слетал в космос только один раз, сделал 2 витка и... приказал долго жить.

Спейс-шаттл летали 135 раз (при 2 авариях), перевезли около 650 человек, построили МКС, вывели на орбиты огромное количество космических аппаратов, шаттлам мы обязаны феноменальной работе телескопа Хаббл, на шаттлах было проведено большое количество научных экспериментов.

Про аварии шаттлов. Их было 2.

Мы сейчас отметили горькую годовщину катастрофы шаттла Челленджер. 28 января 1986 года, на 73-й секунде полета прогорел уплотнитель между секциями твердотопливного ускорителя. ЦУП получал телеметрию, но не понял происходящего. Была возможность аварийно сбросить ускорители и внешний бак, но никто оперативно не сообразил. Взрыв и погибли все 7 членов экипажа.

Вина целиком лежит на руководстве полетом.

Уже перед запуском были основания отложить полет из-за погодных условий. Этого не сделали.

Во время запуска, около 4-5 секунд шла потенциально аварийная телеметрия с бустера, была возможность прекратить запуск и спасти экипаж. Не поняли. Не нажали на кнопку аварийного прекращения запуска.

Вторая авария произошла при возвращении из полета шаттла Колумбия, 1 февраля 2003 года.

При запуске, кусок льда, оторвавшийся от внешнего бака, ударил по теплозащите корабля. Это было зарегистрировано, событию не придали значения. Была возможность осмотреть место удара на орбите. ЦУП не счел это необходимым. Не знаю, была ли возможность отремонтировать повреждение в полете, но экипаж точно не погиб бы. Переждали бы на МКС, дождались бы второго шаттла и вернулись на Землю.

Говорят, что Союзы надежнее шаттлов. На Союзах, мол, погибло "только" 4 космонавта, а на шаттлах 14.

Во-первых, я не могу сказать с уверенностью, что "только 4". Аварий было довольно много, а с советской игрой в "совершенно секретно" , сказать наверняка невозможно. Лично у меня есть подозрения, как минимум, ещё на 3 гибели космонавтов. Недавняя авария при запуске Союза с экипажем для МКС только по счастливой случайности обошлась без жертв.

Во-вторых, говорить, что мотоцикл с коляской надежнее междугороднего автобуса тоже не стоит. Если разбивается мотоцикл, что происходит нередко, то гибнет максимум 3 человека. Когда с моста падает автобус, то гибнут человек 40. Тем не менее, мало кто сомневается, что ездить в автобусе безопаснее, чем на мотоцикле.

Шаттл, считайте мини-вэн. Союз - кроха, типа мотоцикла. Аварий Союзов было больше. Не вижу оснований валить на шаттл дерьмо.

Идея крылатого челнока не умерла вместе с шаттлом, как бы этого ни хотелось некоторым. Вы знаете, что у шаттла есть наследники и в США (Х-37В и Дрим Чейсер), есть наследники в Европе (проект Дельта), в Индии создают челнок, и даже в России носились с проектом Клиппер. Макеты Клиппера таскали по выставкам, делали громкие заявления, но оказалось, что технологически РФ не в состоянии его осилить, а попытка привлечь к нему французов провалилась. Забыли Клиппер.

Недостаток, если можно так сказать, крылатых кораблей в том, что они могут работать только на трассах между Землей и орбитой Земли. Их аэродинамика рассчитана только на земную атмосферу и им требуются посадочные полосы. Межпланетные корабли не могут рассчитывать на ВПП, построенную на Луне или Марсе, да и с атмосферой там не так хорошо. Поэтому, для Луны и Марса требуется только пропульсивная посадка, которую сейчас реализует СпейсХ.

Есть проекты и гибридных космопланов. Например, британский проект Скайлон, у которого гибридные реакивные двигатели, работающие как воздушно-реактивные, гиперзвуковые прямоточные и жидкостные реактивные в вакууме.

Фотографии:

1. Американский полномасштабный макет Boeing X-20 Dyna-Soar перед закрытием проекта в декабре 1963 года. С тех пор в США не возвращались к идеям боевых пилотируемых орбитальных кораблей.
2. Программа Lifting Body. Х-24А, M2-F2 и M2-F3
3. Испытания Х-24В
4. Фантастический Х-15, достигавший скорости 6М и вылетавший за пределы атмосферы. Нил Армстронг какое-то время тоже летал на этом ракетном самолете.
5. Стендовые испытания RS-25 SSME
6. Запуск шаттла
7. Астронавты ремонтируют Хаббл телескоп
8. Буран на спине у Мрии
9. Буран в полете
10. РД-0120 - советские аналоги SSME
11. Буран-Энергия перед стартом. Первым и последним...
12. Сопоставление масштабов шаттла и Союза. Слон и Моська.
13. Первая версия Бурана ОС-120. 120-тонный орбитальный самолет.
14. Предок и потомок. Шаттл и Дрим Чейсер
15. Британский проект Скайлон. Горизонтальный взлет и посадка по-самолетному. Одни и те же двигатели, переключающие режимы от обычного воздушно-рекативного, через гиперзвуковой прямоточный и до ЖРД (в вакууме).

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

› ‹ ×

Поделиться в социальных сетях

Код вставки для вашего сайта или блога: