Натан Эйсмонт: «Ракета Н-1 сильно превысила 30-процентный порог допустимой новизны». Божий промысел

[memory_sticks29]

Ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт
Натан Эйсмонт: «Ракета Н-1 сильно превысила 30-процентный порог допустимой новизны»Лунная ракета оказалась сгустком инноваций, и для ее доводки на Земле не хватило времени и ресурсов. Но задача изучения дальнего космоса не только автоматами, но и людьми сегодня по-прежнему актуальна



Обсудить советский фальстарт в лунной гонке и выяснить значение проекта Н-1 в настоящем и будущем космонавтики с «Моноклем» согласился Натан Эйсмонт, ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН.

Статья по теме: Первые или никакие: почему мы проиграли лунную гонку

Натан Андреевич знает об этой программе не понаслышке. После окончания Московского авиационного института в 1962 году Эйсмонт начал работу в конструкторском отделе королёвской космической «фирмы» ОКБ-1 в подмосковных Подлипках и сразу же влился в команду проектантов ракеты.

- Знакомство с мемуарами и документами советского космического проекта конца 1950-х годов создает впечатление, что у СССР в тот период не было исключительной фокусировки на Луне как приоритете исследования космоса. Луна, Венера, Марс перечислялись через запятую. Сергей Павлович Королев, кажется, больше мечтал об освоении не Луны, а Марса?

- Я бы так не сказал. Во всяком случае, целеполагание исследования Луны в СССР и в США возникло практически одновременно - на этом «нулевом» этапе никакого нашего отставания не было.

К тому же с инженерно-конструкторской точки зрения лететь что на Луну, что на Венеру примерно одно и то же. Да и на Марс принципиальной разницы нет: в любом случае нужен носитель, способный сообщить полезной нагрузке, кораблю вторую космическую скорость.

- Общим местом в обсуждениях причин проигрыша СССР в лунной гонке считается конфликт Королева с главным ракетным двигателистом Валентином Глушко вокруг выбора топлива для двигателей ракеты Н-1. В результате движки для лунной ракеты создавала куйбышевская фирма Николая Кузнецова, делавшая до этого авиадвигатели. А тут получили заказ не по профилю и не справились. Вы согласны с такой трактовкой?

- Такая точка зрения выглядит чересчур упрощенно. Кузнецов делал отличные авиационные двигатели. А если сравнивать авиационные и жидкостные реактивные двигатели как инженерные изделия, то первые существенно сложнее. И Николай Дмитриевич смело взялся за дело. Я категорически не согласен с тем, что «кузнецовцы» не справились. Двигатели НК-15 для проекта H-1 по своим качественным характеристикам, прежде всего по удельному импульсу, существенно превосходят двигатели первой ступени американской лунной ракеты.

- Но ракета «Сатурн-5» с двигателями F1 выполнила свою задачу - доставила астронавтов на Луну, а наша Н-1 с отличными кузнецовскими двигателями так ни разу и не вышла в космос.

- Каждый двигатель рождается «сырым» и нуждается в доводке путем долгих испытаний. Характерный срок создания ракетного двигателя - от технического задания до надежной работы в составе ракеты-носителя - составляет десять лет. К моменту четвертого испытательного пуска Н-1 в 1972 году двигатели НК-15 уже были доведены до необходимого уровня надежности, авария ракеты случилась по другим причинам. Кстати, считающийся до сих пор непревзойденным в мировом ракетном двигателестроении РД-170 Валентина Глушко, безупречно показавший себя на двух пусках нашей сверхтяжелой ракеты «Энергия», создавался тоже десять лет, с 1976-го по 1986-й.

- Тогда возникает вопрос: а почему прекрасные двигатели НК-15 не довели - по отдельности и в связке из 30 штук первой ступени - до нужной кондиции на Земле? Почему отказались от стендовых огневых испытаний? Разве это решение не было похоже на авантюру?

- У Глушко было десять лет, а у Королева с Кузнецовым - нет. Из нашего спокойного далека легко раздавать нелицеприятные оценки. Перенеситесь в ту эпоху, поставьте себя на место Королева и его соратников, которые находились под жесточайшим прессом ответственности и давления руководства космической отрасли и политических лидеров страны. Наземные огневые испытания - это дорого и долго. А проигрыш в лунной гонке смерти подобен! Просто немыслим.

- Но пятнадцать лет спустя была такая же гонка с многоразовой транспортной космической системой. Мы торопились создать систему «Энергия» - «Буран», которая по своим возможностям ни в чем не уступала бы американским «Шаттлам». Но тогда Глушко сумел настоять на программе огневых испытаний РД-170 и первой ступени ракеты, а Королев с Н-1 не стал этого делать. Почему?

- Мне трудно сказать. Возможно, Валентин Петрович усвоил печальный урок лунного проекта.
Сгусток инноваций

- Известно, что Сталин запретил Королеву немедленно начинать улучшения доставшейся нам трофейной «Фау-2», приказав добиться сначала работающей копии. И наша Р-1 такой и создавалась, тем не менее имела чуть лучшие рабочие характеристики, чем немецкий оригинал. Интересно, когда создавалась H-1, мы имели представление о конфигурации лунной ракеты Вернера фон Брауна? И если да, были ли какие-то заимствования?

- Вся документация американцев по «Сатурну-5» на уровне основных проектных решений и информация о ходе проектных работ были нам доступны. Но мы шли своим путем, ничего заимствовать, тем более копировать не стали.

Конструкция и компоновка нашей и американской лунных ракет существенно различны. У нас на всех трех ступенях устанавливались кислородно-керосиновые ЖРД, на «Сатурне-5» на второй и третьих ступенях работали кислородно-водородные двигатели. Кроме того, на Н-1 было «горячее» разделение ступеней, когда каждая последующая ступень начинает работу еще до отделения предыдущей. Американцы же традиционно практиковали, и «Сатурн-5 не исключение, «холодное» разделение ступеней. Только сейчас Маск пробует отрабатывать «горячее» разделение на своей новой тяжелой системе SuperHeavy-Starship.

- До Н-1 мы не имели опыта создания многодвигательных установок, соответственно, нужно было этими 30 двигателями эффективно управлять. Появилась система КОРД, имевшая собственные «болячки» - слабую помехозащищенность и недостаточную скорость срабатывания на возникновение проблем в двигателях. Насколько они были серьезны?

- Я бы все же сделал оговорку. Строго говоря, многодвигательная система была у нас уже на «семерке». Но в отличие от Н-1 на Р-7 отработка проводилась в режиме связки. Кроме того, размер двигателей имеет значение.

Что касается начальных несовершенств системы КОРД, то я вам так скажу: каждая из проектных проблем в принципе решаема. Но ключевое значение имеет то, сколько времени и ресурсов потребует ее решение. Более того, разные проблемы накладываются друг на друга, и возникает каскад сложно переплетенных задач, с решением которых вы никогда раньше не сталкивались.

У разработчиков ракетной техники есть такое эмпирическое правило: вы можете внедрить в разрабатываемую систему без потери надежности не более 30 процентов новых элементов. Это значение называют пределом новизны. Если превышаете этот уровень, вы идете на слишком большой риск. В случае Н-1 30-процентный порог новизны был превышен кратно. Так что судьба ее первых пусков, да еще в отсутствие надлежащих наземных испытаний, была фактически предопределена.

Сборка ракеты-носителя Н-1 в монтажно-испытательном корпусе площадки № 112 на Байконуре

Королев все это прекрасно понимал, и он волевым решением в той ситуации сознательно пошел на риск.
Ирония истории

- Насколько серьезным фактором неудачи советского пилотируемого лунного проекта стала конкуренция между тремя космическими «фирмами» - Сергея Королева, Владимира Челомея и Михаила Янгеля, каждая из которых продвигала свой концепт и свой носитель?

- В истории развития советской авиации конкуренция между КБ по ключевым проектам приветствовалась и стимулировалась. Политическое руководство страны отдавало себе отчет в недостатках отсутствия конкуренции в советской экономике, поэтому конкурентные начала в научно-технической сфере искусственно внедрялись. При разработке новой техники всякий раз проводился конкурс. Причем на уровне не эскизных проектов, а уже готовых опытных образцов. Реальных машин, которые поднимали в воздух и сравнивали характеристики в полете.

Такому же принципу следовали и при создании ракетно-космической техники. Но здесь он сыграл злую шутку: ввиду масштабности проектов, ограниченных финансовых и материальных ресурсов для полноценного развития каждого из них хронически не хватало. А американцы, напротив, в своей лунной программе отказались от рыночных подходов, с самого начала дали карт-бланш одному проекту и его руководителю Вернеру фон Брауну.

Тогда как мы распыляли средства по лунной тематике между Челомеем, Янгелем и Королевым. До осени 1964 года сказывался и личный фактор: сын Хрущева Сергей работал в ОКБ-52 Челомея.

- Что вы почувствовали в июле 1969 года, когда американцы высадились на Луну через 17 дней после второй, самой масштабной аварии Н-1 на Байконуре?

- В это время я уже не работал в ЦБКЭМ, в 1968 году перешел в ИКИ. На самом деле понимание того, что мы проигрываем лунную гонку американцам, пришло к нам гораздо раньше. По-моему, уже в 1967 году это было мне и коллегам уже совершенно очевидно. Было видно, что нам катастрофически не хватает времени и все идет не так, как хотелось бы. Тем не менее нас не покидала уверенность, что мы доведем проект до логического конца, пусть и позднее американцев. Уже после моего перехода в ИКИ я участвовал в определении планируемой точки посадки пилотируемого корабля на Луне.

- Есть ли инженерное, технологическое наследие проекта H-1, которое мы используем в сегодняшней космонавтике?

- Многодвигательную систему сейчас учит летать Маск на своем флагманском носителе Starship, а мы, в частности благодаря отработке «лунной» системы КОРД, научились очень эффективно проектировать жидкостные ракетные двигатели. Когда мы с вами в прошлом году обсуждали проект «Энергия» - «Буран» (см. статью «Символ ушедшей эпохи» в № 4 нашего журнала за 2023 год. - «Монокль»), я вам говорил о том, что специалисты НПО «Энергомаш», проводя на огневых стендах испытания прототипов ЖРД, обнаружили параметры - предвестники автоколебаний струи, которые возникают за считаные секунды до возникновения разрушительного процесса в двигателе. Таким образом, контролируя эти параметры, мы можем тестировать двигатели на критических режимах, не доводя их до взрыва. Набор этих параметров-предвестников американцы поймали, а вот само сочетание значений параметров до сих пор не могут. Специфика процессов в камере сгорания ЖРД такова, что значения параметров принципиально невозможно рассчитать аналитически, какими бы мощными компьютерами вы ни располагали. Это эмпирическая вещь, которую можно поймать только в экспериментах. База для этого ноу-хау начала нарабатываться в проекте Н-1.
Быть в тонусе

- Имеет ли смысл России сегодня ставить такую задачу - обеспечение пилотируемых полетов на Луну и работы космонавтов на ее поверхности?

- Мы как страна должны ставить задачу проведения пилотируемых экспедиций в дальнем космосе. Прежде чем лететь на Марс, надо потренироваться на Луне. Если страна не ставит перед собой такую задачу, это технологически плохо. И политически плохо.

- Если речь идет о поддержании своего рода технологического тонуса, то эта задача может решаться разными способами. Речь идет о выборе приоритетов. Может быть, сейчас важнее полетов на Луну и Марс продумывать варианты решения проблемы астероидных угроз, к примеру?

- Астероидные риски считались нешуточными после открытия в 2004 году астероида Апофис, периодически сближающегося с Землей. Почти десять лет всерьез опасались, что в 2036 году с вероятностью три-пять процентов он столкнется с нашей планетой. Однако после очередного прохождения астероида мимо Земли в 2013 году параметры его орбиты были уточнены, и специалисты решили, что землянам можно расслабиться: возможность столкновения Апофиса с Землей в 2029 году исключена, а в 2036 году чрезвычайно маловероятна. Впрочем, в 2029-м надо будет еще раз уточнить его орбиту.

Американский астронавт Нил Армстронг первым из землян ступил на поверхность Луны 20 июля 1969 г.

Советский «Луноход-2» отрабатывает работу на лунодроме. Январь 1973 г.

После того как угроза близкого знакомства с астероидом Апофис миновала, у американцев целеполагание сменилось: NASA «вернулось» на Луну. А частник Маск воодушевлен марсианской миссией.
Люди или автоматы?

- Еще до старта гонки пилотируемых лунных проектов СССР и США начали энергично развивать свои программы изучения Луны автоматами. Второго января 1959 года советский аппарат «Луна-1» первым совершил пролет вблизи Луны (на расстоянии чуть менее 6000 километров), а 12 сентября того же года «Луна-2» впервые в истории достигла поверхности нашего спутника. Всего с 1958 по 1976 год мы запустили к Луне 43 аппарата, из которых 15 полностью выполнили задание, а 14 считаются частично успешными. Не считаете ли вы, что с точки зрения научной эффективности линия исследования Луны и, шире, дальнего космоса автоматами предпочтительнее пилотируемых миссий?

- Результаты, которые ожидались и в значительной степени были получены от автоматов, конечно, достались много проще, чем в том случае, если мы отправляем в космос человека. Средства выведения и возвращения в этом случае существенно сложнее, делать их дороже и дольше. К тому же другие требования к надежности.

- Так какой же смысл посылать туда человека?

- Смысл очень простой. Не боюсь этого слова: пропаганда. Мы так устроены, что оцениваем достижения не по голой эффективности, а в несколько иной шкале ценностей. Даже если автоматы привезут нам из космоса неземные образцы невероятной научной важности, восприятие этого факта не идет ни в какое сравнение с тем впечатлением, которое произведет запуск и возвращение из космоса человека. И это прекрасно понимали и наши, и американские космические и политические руководители.
Даже если автоматы доставят из космоса образцы невероятной научной важности, восприятие этого факта меркнет перед тем впечатлением, которое произведет запуск и возвращение из космоса человека

Мне довелось знать и тесно общаться с известным американским специалистом по космосу Робертом Фуркуаром. Как-то раз Фуркуар прилетал в Москву и у нас с тогдашним директором ИКИ Львом Зеленым состоялся «на троих» интересный разговор как раз на эту тему. И Фуркуар сказал следующее: если мы сейчас остановим пилотируемые полеты, то вскоре у нас не будет и беспилотных тоже. Почему? Потому что народу нравятся пилотируемые. Интуитивно люди это всегда поддерживают, а все фундаментальные научные достижения, полученные в космосе и с помощью космоса, - кто о них знает? И я с Фуркуаром согласен совершенно.

- Королев - идейный ученик Циолковского, а Циолковский - ученик русского философа-космиста Николая Федорова, с которым познакомился в Москве в Румянцевской библиотеке и напитался его пассионарными идеями о необходимости воскрешения всех когда-либо живших на Земле людей и заселении ими космоса. Без этой сверхидеи космонавтики вообще никакой не было бы. А сейчас становится понятно, что это даже не мечта, а долгосрочный план - если мы хотим продолжить свое существование во Вселенной в качестве разумного вида.

- Это программа, может быть, в нас такая заложена. Не исключено, что таков замысел Всевышнего. Иначе как объяснить стойкий интерес людей к таким проблемам, которые не имеют отношения к народному хозяйству?

источник