Почему мы проиграли лунную гонку в условиях жесточайшего противостояния с США. Первые или никакие.
ЧЕРТОК Б. Е. РАКЕТЫ И ЛЮДИ. ЛУННАЯ ГОНКА. МОСКВА: ИЗДАТЕЛЬСТВО «РТСОФТ», 2018. 544 С., ИЛ
Руководство ЦКБЭМ (бывш. ОКБ-1) у ракетно-космического комплекса Н1-Л3
в монтажно-испытательном корпусе (пл.112) на Байконуре
Если вы есть - попробуйте
Горечь зеленых побегов,
Примериваясь, потрогайте
Великую ношу первых.
Как самое неизбежное
Взвалите ее на плечи.
Если вы есть - будьте первыми,
Первым труднее и легче!
Статья по теме: Натан Эйсмонт: «Ракета Н-1 сильно превысила 30-процентный порог допустимой новизны»
Роберт Рождественский. «Если вы есть - будьте первыми»
Советский космический проект служит, наряду с атомным, отчетливым маркером безусловных достижений Советского Союза. Безусловных настолько, что с годами отдельные его страницы - а среди них были не только победные - стираются из памяти и нам лень и некогда сдувать с них пыль.
Интерес к этим вехам иссякает совсем незаслуженно. Ведь это не просто музейная летопись величайших свершений нашей страны в минувшем веке, знать которую естественно для каждого гражданина, но еще и источник бесценного технологического и управленческого опыта, актуального по сей день.
И атомный, и космический проект в СССР развивались не сами по себе, а в условиях жесточайшего противостояния с главным геополитическим соперником - Соединенными Штатами. По большому счету проект, собственно, был один: необходимо было во что бы то ни стало достичь, а затем поддерживать военный паритет с США. Паритет, который в эпоху после Второй мировой войны был немыслим без обладания ядерным оружием и ракетными средствами доставки ядерных боезарядов. Космонавтика, в том числе пилотируемая, была естественной производной развития средств доставки. Первый спутник и первый космонавт были выведены в космос фактически на чуть модернизированной «семерке» - межконтинентальной баллистической ракете Р-7. Правда, буквально с первых достижений в космической сфере околоземное пространство превратилось в арену соревнования не только военных ведомств двух сверхдержав, но и их пропагандистских машин за умы и души своих наций и многочисленных болельщиков.
И если в атомном проекте мы вплоть до создания водородной бомбы были догоняющими, то первенство СССР на старте космической гонки было неоспоримым и больно задевало самолюбие американцев. Свой искусственный спутник Земли они запустили почти на четыре месяца позже нас, а 15-минутный суборбитальный (на высоте 187 км.) полет Алана Шепарда 5 мая 1961 года за пределами Штатов никто не заметил - его затмила охватившая все континенты эйфория от полета Юрия Гагарина, состоявшегося тремя неделями ранее. К тому же Гагарин совершил полноценный орбитальный полет, совершив за 108 минут виток вокруг Земли на высоте 302 км.
25 мая 1961 года президент США Джон Кеннеди поставил перед нацией задачу осуществления пилотируемой миссии на Луну до конца десятилетия
Уже 20 апреля 1961 года молодой амбициозный президент США Джон Кеннеди обратился к своему вице-президенту Линдону Джонсону, возглавлявшему Национальный совет по аэронавтике и космосу, с просьбой провести оценку имеющихся заделов в исследовании космического пространства и выяснить, есть ли космическая программа, которая обещает впечатляющие результаты и в которой есть шанс опередить Советы. После интенсивных консультаций с NASA, военными и главным ракетчиком нацистской Германии Вернером фон Брауном, вывезенным американцами в США и работавшим в тот момент по заказу Управления перспективных исследовательских проектов Пентагона (DARPA) над проектом тяжелой ракеты, такая программа была определена.
Двадцать пятого мая 1961 года Кеннеди публично объявил о ней в обращении к Конгрессу, а фактически ко всему американскому народу: «Я верю, что наша нация должна найти силы для достижения цели - посадки на Луну человека и благополучного возвращения его на Землю до того, как закончится это десятилетие». Конгресс поддержал идею почти единогласно. Задача пилотируемой лунной экспедиции стала в США национальной идефикс, получившей приоритетное, практически неограниченное финансирование, а фон Браун сконцентрировал в своих руках единый управленческо-организационный ресурс для ее решения. И хотя каждую из трех ступеней американской лунной ракеты «Сатурн-5» делали разные компании - Boeing, North American и Douglas, - ни о какой конкуренции производителей либо лунных проектов в целом не было и речи.
Советский Союз не мог не принять этот вызов. Лунная гонка стартовала. Двадцатого июля 1969 года, уложившись в заявленный Кеннеди срок, астронавты Нил Армстронг и Базз Олдрин из миссии «Аполлон-11» водрузили на Луне звездно-полосатый флаг. В течение следующих трех с половиной лет США отправили на наш спутник еще пять пилотируемых миссий, в составе которых еще десять астронавтов побывали на Луне и благополучно вернулись на Землю.
Пилотируемый этап этой гонки мы, увы, проиграли. Советская лунная ракета, исполинский сверхтяж Н-1, так и не сумел выйти в космос: четыре испытательных пуска в беспилотном режиме в 1969-1972 годах закончились аварийно, а в 1974 году программа советской пилотируемой экспедиции на Луну была свернута. Практически готовые к пуску усовершенствованные «изделия» и вся рабочая документация по проекту H-1 были уничтожены.
Двадцать первого февраля исполняется 55 лет с момента начала летно-конструкторских испытаний Н-1. Мы решили воспользоваться этим поводом, чтобы вспомнить о не слишком парадной, но от этого не менее героической и важной главе нашей космической истории, попытаться осмыслить фундаментальные причины проигрыша в лунной гонке и ее уроки.
Роковой конфликт
Изучение воспоминаний Бориса Евсеевича Чертока, заместителя Сергея Павловича Королева в ОКБ-1, - четвертый том его замечательных мемуаров «Ракеты и люди» целиком посвящен лунной гонке - невольно рождает ощущение, что проигрыш в ней нас постиг из-за… изобилия. Изобилия, избыточного разнообразия идей, подходов, планов освоения космоса и их талантливых носителей. Согласование окончательных параметров советского проекта пилотируемой миссии на Луну и выбор исполнителей шло трудным, извилистым путем, нервно и непозволительно долго для принципиальной гонки с главным геополитическим соперником.
Ракета Н-1 (справа) высотой 105 метров превосходила гагаринский РН «Восток» в 2,8 раза
Сначала не могли определиться, какой именно тип реактивного двигателя мы будем использовать для тяжелой ракеты - ядерный (ЯРД) или жидкостный (ЖРД). В постановлении ЦК КПСС и Совета министров от 30 июня 1958 года говорилось о разработке тяжелой ракеты с ЯРД. Но одновременно предусматривалась разработка ракетоносителей с использованием ЖРД на криогенных высокоэнергетических компонентах - кислороде и водороде. Когда остановились на ЖРД, возник клинч между Королевым и главным ракетным двигателистом нашей страны в 1960-1970-х годах Валентином Петровичем Глушко о типе топлива.
Главный конструктор ОКБ-1 Сергей Павлович Королев
ТАСС
Королев настаивал на хорошо зарекомендовавшей себя кислородно-керосиновой паре. Глушко не соглашался, продвигая свое решение - ЖРД на высококипящих компонентах: азотном тетроксиде (амиле) и несимметричном диметилгидразине (гептиле). Именно такие двигатели его двигателестроительное ОКБ-246 в Химках в тот период разрабатывало для межконтинентальных боевых ракет Михаила Кузьмича Янгеля (ОКБ-586 в Днепропетровске) и Владимира Николаевича Челомея (ОКБ-52 в подмосковном Реутове). Главным преимуществом пары гептил - амил было то, что она обеспечивала высокую тяговооруженность двигателя. Глушко брался быстро разработать ЖРД тягой до 600 тонна-сил для лунной тяжелой ракеты, а вот создание двигателя подобной тяги на кислороде - керосине, по его мнению, потребовало бы неприемлемых сроков. Возражения Королева о крайней токсичности топлива Глушко не воспринимал.
Разногласия Королева и Глушко по вопросу компонентов топлива впервые возникли еще в 1959 году в связи с проектированием ракеты Р-9А. Ко времени работы над Н-1 эти разногласия вошли в жесточайший недоговороспособный клинч, усугубленный личной неприязнью двух еще недавно ближайших друзей и соратников. В результате к созданию двигателей для Н-1 Королев был вынужден привлечь куйбышевское ОКБ-276 Николая Дмитриевича Кузнецова, разрабатывавшее двигатели для самолетов и не имевшее ни опыта, ни экспериментальной стендовой базы для отработки ЖРД.
Выдающийся создатель ракетных двигателей Валентин Петрович Глушко
ВАЛЕНТИН ЧЕРЕДИНЦЕВ/ФОТОХРОНИКА ТАСС
Характерной особенностью нашего лунного носителя была схема обеспечения тяги первой ступени. Вместо небольшого числа единичных двигателей с тягой 600-900 тс было принято решение использовать «связку» из нескольких десятков двигателей небольшой единичной мощности. «Кузнецовский» двигатель НК-15 имел тягу всего 150 тс - в четыре с половиной раза меньше, чем F1, которые в количестве пяти единиц работали на первой ступени детища фон Брауна, американской лунной ракеты «Сатурн-5». Поэтому для обеспечения достаточной тяги на первой ступени нашей лунной ракеты было решено использовать сначала 24, а после форсированной модификации 30 НК-15.
Но при этом по своим качественным характеристикам «кузнецовское» изделие существенно превосходило F1: двигатель самарского КБ выдавал удельный импульс 297 с (у Земли) против 263 с у «американца» при вдвое более высоком давлении в камере сгорания (150 атм. против 70 атм. у F1).
Детская ошибка в техзадании
Второе этапное для советского лунного проекта постановление вышло 23 июня 1960 года. Фактически оно обрисовывало контур всей советской космической программы на период до 1967 года. В документе речь шла о создании новой мощной ракеты Н-1 на ЖРД, которая была бы способна выводить на орбиту искусственного спутника Земли груз массой 60-80 тонн и обеспечивающей разгон до второй космической скорости полезной нагрузки 20-40 тонн. При этом на второй и следующих ступенях ракеты предполагалось использовать «вновь разрабатываемые ЯРД, двигатели на новых химических источниках энергии, электрореактивных двигателях малой тяги».
Как выяснилось впоследствии, важнейший целевой параметр этого «техзадания первого уровня» - а именно вес полезной нагрузки - был явно занижен. Только в 1965 году в результате исследований было установлено, что для проведения экспедиции на Луну в составе двух космонавтов с высадкой на ее поверхность одного из них и возвращением их на Землю при одном пуске ракеты-носителя Н-1 необходимо выводить на орбиту Земли полезный груз массой не менее 95 тонн.
Пришлось срочно форсировать ракету - увеличивать тягу и рабочий запас топлива, стараясь не сильно менять конструкцию и оснастку, ведь времени, да и денег на проектирование и отработку принципиально нового носителя не было. Решили добавить на первую ступень шесть двигателей и форсировать тягу единичных двигателей на всех трех ступенях ракеты. Стартовая масса модернизированного носителя выросла с 2200 до 2850 тонн.
«80 тонн на орбите ИСЗ - это максимум, на который замахнулись все главные конструкторы вместе взятые. Королеву, Келдышу, другим главным и всем советникам, заместителям, проектантам и конструкторам эти цифры сверху директивой правительства никто не диктовал. Так получилось, что на большее не решились мы сами, - пишет Борис Черток. - В истории “лунной гонки” это была наша первая проектная ошибка. Следовало считать не то, что мы в директивные сроки можем требовать от ракеты-носителя, а то, что в действительности нужно для высадки на Луну и возвращения на Землю. Начинать подсчет тонн надо было с поверхности Луны, а не Земли».
В качестве возможного оправдания этой тяжелой, притом, в общем-то, детской для профессионалов уровня Королева ошибки Черток приводит два обстоятельства: «Во-первых, в 1960 году мы еще не считали пилотируемую экспедицию на Луну главной, приоритетной задачей. Во-вторых, уже тогда Королев думал о возможности многопусковой схемы полета к Луне. Используя идею сборки [лунного корабля] на орбите Земли или Луны, можно удвоить или даже утроить предельную массу груза».
Огневые технологические испытания: вынужденный отказ
Раскол в лагере главных конструкторов по поводу двигателей для тяжелых ракет увеличивался. В 1962 году в спор вступили новые сильные игроки - Янгель и Челомей. Монополия Королева на тяжелые ракеты-носители угрожала их активному участию в перспективных космических программах. Началась мощная атака на правительственный аппарат и критика ранее принятых решений. Конкуренция за ресурсы на создание тяжелых ракет-носителей между проектами королевской Н-1, УР-700 Челомея и Р-56 Янгеля продолжалась аж до 1967 года и ярко контрастировала с исключительной концентрацией всех сил и ресурсов на одном лунном проекте у наших заокеанских соперников по лунной гонке.
Но, пожалуй, фатальным решением, определившим неудачные пуски H-1, был отказ от проведения стендовых огневых технологических испытаний (ОТИ) первой ступени ракеты. Конечно, это была не блажь Королева. Из-за своих габаритов (длина 105 м, почти втрое больше гагаринского «Востока» и почти в десять раз тяжелее) создаваемые лунные ракеты невозможно было транспортировать, поэтому собирали ракету прямо на Байконуре, где в голой степи был построен завод - филиал самарского «Прогресса». Стенды для наземных огневых испытаний первой ступени (вторая и третья ступени Н-1 штатно испытывались в НИИхиммаше под Загорском) пришлось бы строить там же - ни средств, ни времени на это уже не было. В 1965 году, оказавшемся для Сергея Павловича последним, мы уже отставали от американцев в лунном забеге минимум на два года. Единственным соратником Королева, кто жестко и бескомпромиссно настаивал на строительстве стенда для наземных испытаний первой ступени, был его зам в ОКБ-1 Леонид Александрович Воскресенский, скоропостижно скончавшийся за месяц до смерти Королева.
Остроту вопроса стендов передает фрагмент беседы с Королевым, состоявшейся у Бориса Чертока в декабре 1964 года: «Вы с Леонидом [Воскресенским] думаете, что я не понимаю пользы стенда. Мы не можем, не имеем права, если хотим создать Н-1, ставить сейчас этот вопрос. Вы все хотите быть чистенькими, требуете стенда, отработки, надежности, а я, Королев, вам этого не разрешаю! Вот у Табакова в Загорске ставим оборудование для изготовления второй и третьей ступеней. Доработав существующие стенды, их можно будет там испытать. Строить для первой ступени стенд - нереально».
Дело усугублялось тем, что единичные двигатели тестировались по самолетной схеме: из партии в четыре или шесть двигателей на огневые испытания отправлялись два, и если они проходили приемку, на сборку ракеты направлялась вся партия. Таким образом, бóльшая часть двигателей на всех трех ступенях попадала на носитель вообще без «горячих» испытаний.
По большому счету все пробные пуски ракеты-носителя фактически и были полноценными ОТИ собранной ракеты. И новая техника подобного уровня сложности перескочить важнейший этап отработки своей работы не могла позволить - и не позволила.
Чудачества и «медлительность» КОРДа
Но и это еще не все. Уже в самом начале проектирования ракеты-носителя Н-1 конструкторам была очевидна необходимость создания системы диагностики и координации работы четырех с лишним десятков двигателей трех ступеней ракеты. От телеметрической системы контроля она отличалась тем, что не просто пассивно фиксировала состояние базовых рабочих параметров силовых агрегатов, но и выдавала команду системе управления на выключение двигателя, если контролируемые параметры выходили за разрешенные диапазоны. Эта система и получила свое буквально трактуемое название - система контроля и отключения работающего двигателя (КОРД).
Носитель Н-1 обладал 25-процентным запасом по тяговооруженности. Допускался выход из строя, даже при старте, двух пар ЖРД (именно пар - если система отрубала из-за нештатной работы один движок, то сразу же, независимо от параметров работы, подавалась команда на отключение двигателя на противоположной стороне периметра ступени - для сохранения сбалансированного полета ракеты). Система управления ракетой после такого срабатывания системы КОРД должна была несколько форсировать работающие двигатели, а также чуть увеличить время работы первой ступени (его расчетное значение равнялось 115 секундам). На второй ступени при получении аварийных сигналов могли быть отключены - без срыва полетного задания - не более двух двигателей (из восьми), на третьей - один (из четырех).
Важнейшее требование к системе КОРД - она должна отключать двигатель только в ответ на аварийный признак в его работе. Выдачи ложного сигнала должны быть исключены, по крайней мере минимизированы. А вот с этим создатели системы намучались вдоволь. Дело в том, что электронная начинка системы начинала глючить от наведенного напряжения от работы других сильных источников электроэнергии на носителе, в частности специального турбогенератора. С этой «болячкой» КОРДа удалось справиться еще до начала летно-конструкторских испытаний - добавили блок конденсаторов.
Но другая особенность КОРДа всплыла уже на стадии пробных пусков, и найти действенного противоядия против нее проектанты ракеты так и не сумели. Оказалось, что разрушение кислородного насоса двигателя, как правило, не удается предвидеть никакими электронными датчиками: процесс «разгара» от начала до полного разрушения двигателя занимает менее одной сотой доли секунды, тогда как характерное время срабатывания системы КОРД составляло несколько десятых долей секунды. Поэтому на испытаниях система просто не успевала отключать двигатель до его взрыва.
Попытка уйти от поражения
«21 декабря 1968 года, суббота, хорошая погода, но совсем не праздничное настроение. В НИИ-88 мы любовались на большом экране стартом “Сатурна-5” с “Аполлоном-8”, - вспоминает Борис Черток. - Старт даже на телевизионном экране вызывал восхищение. При разделении первой и второй ступеней все окуталось выплесками дыма и пламени. Создалось впечатление, что произошел взрыв, но через секунды яркий чистый факел устремился дальше. Мы не могли не думать о предстоящем в феврале старте первой Н-1».
Если определять готовность лунного носителя только по отработке двигательных установок, то по этому показателю к 1968 году Н-1 отставал от «Сатурна-5» на пять лет, признает Черток.
«Аполлон-8» вышел на лунную орбиту, впервые с тремя астронавтами на борту, за неполные сутки сделал десять оборотов вокруг нашего спутника и благополучно вернулся на Землю. Именно тогда, за полгода до высадки американцев на поверхность Луны, всем стало ясно, что пилотируемая лунная гонка нами окончательно проиграна.
Как сохранить лицо? Как объяснить неудачу высокому начальству? Ведь за развитием космической эпопеи пристально следили первые лица государства, сначала Никита Хрущев, а затем сменивший его на посту генерального секретаря ЦК КПСС Леонид Брежнев, а плотный, почти еженедельный контроль был в руках влиятельнейшего «оборонного» секретаря ЦК Дмитрия Устинова (ракетчики сталинского наркома вооружений уважали и побаивались, называли за глаза «дядя Митя») и профильных министров - общего машиностроения Сергея Афанасьева и авиационной промышленности Петра Дементьева.
И тут у ракетчиков рождается дерзкая идея кардинально изменить схему доставки космонавтов на Луну, а именно перейти к двухпусковой схеме. Если «Сатурн-5» выводил на лунную орбиту 45 тонн полезного груза, то Н-1 после ее доводки сможет выводить только 30 тонн. Но при двухпусковой схеме это будет уже 60 тонн. Это будет пилотируемый лунный орбитальный корабль (ЛОК) и беспилотный лунный корабль (ЛК), которые предстоит состыковать на лунной орбите. В новый ЛК переходят три космонавта, один остается в ЛОКе. А всего надо отправлять в экспедицию не менее четырех-пяти космонавтов (против трех у американцев). Оба корабля надо будет спроектировать заново, более просторными, с надежным резервированием систем, так чтобы пребывание корабля на орбите Луны и затем космонавтов на ее поверхности в сумме составляло не менее месяца. «Только так, не догоняя американцев, а заведомо идя на обгон, мы получим технический и политический выигрыш» - так изложил Черток свой с коллегами замысел три с лишним десятилетия спустя.
Тяжелые и сверхтяжелые системы выведения в космос: вехи прогресса
Источник: «Монокль» по открытым данным
Предлагалась и трехпусковая схема: первый - беспилотный, транспортный, с автоматической посадкой на Луну, чтобы отправить туда часть полезного груза и тем самым разгрузить последующие пилотируемые корабли.
Однако выступить с такими радикальными идеями «в верхах» смельчаков не нашлось. «В теперешней обстановке с такими предложениями мог себе позволить выступать только Сергей [Королев]. Да и то, если бы у власти был Никита [Хрущев]. А сегодня к кому обращаться? Глушко заявляет, что двигатели Кузнецова “гнилые” и на них Н-1 делать бессмысленно. А ты предлагаешь вместо одной ракеты на “гнилых” двигателях пускать три. Челомей будет против. Ведь вы ему ничего не оставили. Янгеля тоже ничем не соблазните. Все хотите делать сами. Они открыто заявляют, что Мишин (Василий Павлович Мишин - преемник Королева на посту главного конструктора и начальника ЦКБЭМ. - “Монокль”) с такой работой не справится. [Андрей ] Гречко (министр обороны СССР в 1967-1976 годах. - “Монокль”) вообще категорически против. Он и сейчас считает, что вообще зря связались с Луной, и возмущается, что за счет бюджета Министерства обороны оплачиваются расходы на морские телеметрические корабли, крымские пункты, вся подготовка на Байконуре и тренировки космонавтов. Гречко полагает, что это политика Устинова и что за космос должны платить Академия наук и заинтересованные министерства. Ему, Гречко, Луна не нужна» - эта горячая реплика Николая Алексеевича Пилюгина, еще одного соратника Королева, члена Совета главных конструкторов, специалиста по системам автономного управления ракетных систем, как нельзя лучше передает атмосферу вокруг проекта H-1 непосредственно перед началом испытательных пусков лунной ракеты.
Нелюбимое дитя, создаваемое и испытываемое лишь частично в обстановке непрерывного аврала и дефицита ресурсов, не могло не отомстить. И оно отомстило.
<...>
Источники:
- Черток Б. Е. Ракеты и люди. Лунная гонка. - Москва: Издательство «РТСофт», 2018. - 544 с., ил.
- «Царь-ракета» Н-1. «Лунная гонка» СССР / Александр Железняков, Александр Шлядинский. - Москва : Эксмо : Яуза, 2016. - 112 с.: ил. - (Война и мы. Ракетная коллекция).
- Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева 1946-1996. Издательство Менонсовполиграф, 1996. - 672 с.: ил.
- Каманин Н. П. Скрытый космос. В 4-х книгах. - М.: Инфортекст-ИФ, 1995-1997