«Буран» музей в Speyer Германия
Оригинал взят у niskinfoto в «Буран» музей в Speyer Германия
1
«Буран» - орбитальный корабль-ракетоплан советской многоразовой транспортной космической системы (МТКК), созданный в рамках программы «Энергия - Буран». Один из двух реализованных в мире орбитальных кораблей МТКК, «Буран» был ответом на аналогичный американский проект «Спейс шаттл». Свой первый и единственный космический полёт «Буран» совершил в беспилотном режиме 15 ноября 1988 года. Ведущий разработчик МТКК «Буран» - Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский.
2
«Буран» задумывался как военная система, которая, впрочем, была ответом на, как тогда считали, планировавшееся применение в военных целях американских шаттлов. Тактико-техническое задание на разработку многоразовой космической системы выдано Главным управлением космических средств Министерства обороны СССР и утверждено Д. Ф. Устиновым 8 ноября 1976 года. «Буран» предназначался для:
комплексного противодействия мероприятиям вероятного противника по расширению использования космического пространства в военных целях;
решения целевых задач в интересах обороны, народного хозяйства и науки;
проведения военно-прикладных исследований и экспериментов в обеспечение создания больших космических систем с использованием оружия на известных и новых физических принципах;
выведения на орбиты, обслуживание на них и возвращение на землю космических аппаратов, космонавтов и грузов.
3
В 1972 г. Никсон объявил, что в США начинает разрабатываться программа «Space Shuttle». Она была объявлена как национальная, рассчитанная на 60 пусков челнока в год, предполагалось создать 4 таких корабля; затраты на программу планировались в 5 миллиардов 150 миллионов долларов в ценах 1971 г.
Челнок выводил на околоземную орбиту 29,5 т и мог спускать с орбиты груз до 14,5 т. Это очень серьезно, и мы начали изучать, для каких целей он создается? Ведь все было очень необычно: вес, выводимый на орбиту при помощи одноразовых носителей в Америке, даже не достигал 150 т/год, а тут задумывалось в 12 раз больше; ничего с орбиты не спускалось, а тут предполагалось возвращать 820 т/год… Это была не просто программа создания какой-то космической системы под девизом снижения затрат на транспортные расходы (наши, нашего института проработки показали, что никакого снижения фактически не будет наблюдаться), она имела явное целевое военное назначение.
4
Чертежи и фотографии шаттла были впервые получены в СССР по линии ГРУ в начале 1975 года. Сразу же были проведены две экспертизы на военную составляющую: в военных НИИ и в Институте прикладной математики под руководством Мстислава Келдыша. Выводы: «будущий корабль многоразового использования сможет нести ядерные боеприпасы и атаковать ими территорию СССР практически из любой точки околоземного космического пространства» и «Американский шаттл грузоподъемностью 30 тонн в случае его загрузки ядерными боеголовками способен совершать полеты вне зоны радиовидимости отечественной системы предупреждения о ракетном нападении. Совершив аэродинамический манёвр, например, над Гвинейским заливом, он может выпустить их по территории СССР» - подтолкнули руководство СССР к созданию ответа - Бурана
5
К 1 декабря 1988 года был по крайней мере один засекреченный запуск шаттла по линии военных (номер полета по кодификации НАСА - STS-27)[6]. В 2008 году стало известно, что во время полёта по заданию NRO и ЦРУ был выведен на орбиту всепогодный разведывательный спутник Lacrosse 1 (англ.)русск., который делал снимки в радиодиапазоне способом радиолокации
6
В Америке заявили, что система «Спейс шаттл» создавалась в рамках программы гражданской организации - НАСА. Целевая космическая группа под руководством вице-президента С. Агню в 1969-1970 годах разработала несколько вариантов перспективных программ мирного освоения космического пространства после окончания лунной программы. В 1972 году Конгресс, основываясь на экономическом анализе, поддержал проект создания многоразовых челноков взамен одноразовых ракет. Программа «Спейс шаттл» была закрыта 21 июля 2011 года, в том числе и из-за нерентабельности, так как стоимость каждого полёта «Спейс шаттл» составляла от 450 до 600 миллионов долларов.
7
В СССР, как и в США, многие космические программы имели либо военное назначение, либо строились на военных технологиях. Так, ракета-носитель Союз - это знаменитая королёвская «семёрка» - межконтинентальная баллистическая ракета (МБР) Р-7, а ракета-носитель Протон - это МБР УР-500.
По сложившимся в СССР порядкам принятия решений о ракетно-космической технике и по самим космическим программам, инициаторами разработок могли быть либо высшее партийное руководство («Лунная программа»), либо Министерство Обороны.
В апреле 1973 года в ВПК с привлечением головных институтов (ЦНИИМАШ, НИИТП, ЦАГИ, ВИАМ, 50 ЦНИИ, 30 ЦНИИ) был разработан и разослан на рассмотрение и согласование в МОМ, МАП и МО СССР и ряд других смежных министерств проект Решения ВПК по проблемам, связанным с созданием многоразовой космической системы. В правительственном Постановлении № П137/VII от 17 мая 1973 года, помимо организационных вопросов, содержался пункт, обязывающий «министра С. А. Афанасьева и В. П. Глушко подготовить в четырёхмесячный срок предложения о плане дальнейших работ».
Многоразовые космические системы имели в СССР как сильных сторонников, так и авторитетных противников. Желая окончательно определиться с МКС, ГУКОС решил выбрать авторитетного арбитра в споре военных с промышленностью, поручив головному институту Минобороны по военному космосу (ЦНИИ 50) провести научно-исследовательскую работу (НИР) по обоснованию необходимости МКС для решения задач по обороноспособности страны. Но и это не внесло ясности, так как генерал Мельников, руководивший этим институтом, решив подстраховаться, выпустил два «отчёта»: один - в пользу создания МКС, другой - против. В конце концов оба этих отчёта, обросшие многочисленными авторитетными «Согласовано» и «Утверждаю», встретились в самом неподходящем месте - на столе Д. Ф. Устинова. Раздражённый результатами «арбитража», Устинов позвонил Глушко и попросил ввести его в курс дела, представив подробную информацию по вариантам МКС, но Глушко неожиданно отправил на встречу с секретарём ЦК КПСС, кандидатом в члены Политбюро, вместо себя Генерального конструктора - своего сотрудника, и. о. начальника 162 отдела Валерия Бурдакова.
Приехав в кабинет Устинова на Старой площади, Бурдаков стал отвечать на вопросы секретаря ЦК. Устинова интересовали все подробности: зачем нужна МКС, какой она может быть, что нам для этого нужно, зачем в США создают свой шаттл, чем это нам грозит. Как впоследствии вспоминал Валерий Павлович, Устинова интересовали в первую очередь военные возможности МКС, и он представил Д. Ф. Устинову своё видение использования орбитальных челноков как возможных носителей термоядерного оружия, которые могут базироваться на постоянных военных орбитальных станциях в немедленной готовности к нанесению сокрушительного удара в любой точке планеты
8
Перспективы МКС, представленные Бурдаковым, настолько глубоко взволновали и заинтересовали Д. Ф. Устинова, что он в кратчайший срок подготовил решение, которое было обсуждено в Политбюро, утверждено и подписано Л. И. Брежневым, а тема многоразовой космической системы получила максимальный приоритет среди всех космических программ в партийно-государственном руководстве и ВПК.
В 1976 году головным разработчиком корабля стало специально созданное НПО «Молния». Новое объединение возглавил Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский, уже в 1960-е годы работавший над проектом многоразовой авиационно-космической системы «Спираль».
Производство орбитальных кораблей осуществлялось на Тушинском машиностроительном заводе с 1980 года; к 1984 году был готов первый полномасштабный экземпляр. С завода корабли доставлялись водным транспортом (на барже под тентом) в город Жуковский, а оттуда (с аэродрома Жуковский) - воздушным транспортом (на специальном самолёте-транспортировщике ВМ-Т) - на аэродром «Юбилейный» космодрома Байконур.
9
Для посадок космоплана «Буран» была специально оборудована усиленная взлётно-посадочная полоса (ВПП) на аэродроме «Юбилейный» на Байконуре. Кроме того, были серьёзно реконструированы и полностью дооснащены необходимой инфраструктурой ещё два основных резервных места приземления «Бурана» - военные аэродромы Багерово в Крыму и Восточный (Хороль) в Приморье, а также построены или усилены ВПП ещё в четырнадцати запасных местах посадки, в том числе вне территории СССР (на Кубе, в Ливии).
Полноразмерный аналог «Бурана», имевший обозначение БТС-002(ГЛИ), был изготовлен для лётных испытаний в атмосфере Земли. В его хвостовой части стояли четыре турбореактивных двигателя, позволявшие ему взлетать с обычного аэродрома. В 1985-1988 годах его использовали в ЛИИ им. М. М. Громова (город Жуковский, Московская область) для отработки системы управления и системы автоматической посадки, а также для подготовки лётчиков-испытателей перед полётами в космос.
10 ноября 1985 года в ЛИИ имени Громова Минавиапрома СССР совершил первый атмосферный полёт полноразмерный аналог «Бурана» (машина 002 ГЛИ - горизонтальные лётные испытания). Пилотировали машину лётчики-испытатели ЛИИ Игорь Петрович Волк и Р. А. Станкявичус.
Ранее приказом Минавиапрома СССР от 23 июня 1981 года № 263 был создан Отраслевой отряд космонавтов-испытателей Минавиапрома СССР в составе: Волк И. П., Левченко А. С., Станкявичус Р. А. и Щукин А. В. (первый набор).
10
Свой первый и единственный космический полёт «Буран» совершил 15 ноября 1988 года. Космический корабль был запущен с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя «Энергия». Продолжительность полёта составила 205 минут, корабль совершил два витка вокруг Земли, после чего произвёл посадку на аэродроме «Юбилейный» на Байконуре. Полёт прошёл без экипажа в автоматическом режиме с использованием бортового компьютера и бортового программного обеспечения, в отличие от шаттла, который традиционно совершает последнюю стадию посадки на ручном управлении (вход в атмосферу и торможение до скорости звука в обоих случаях полностью компьютеризованы). Данный факт - полёт космического аппарата в космос и спуск его на Землю в автоматическом режиме под управлением бортового компьютера - вошёл в книгу рекордов Гиннесса. Над акваторией Тихого океана «Буран» сопровождал корабль измерительного комплекса ВМФ СССР «Маршал Неделин» и научно-исследовательское судно АН СССР «Космонавт Георгий Добровольский».
11
В ходе работы над проектом «Буран» было изготовлено несколько макетных образцов для динамических, электрических, аэродромных и прочих испытаний. После закрытия программы эти изделия остались на балансе различных НИИ и производственных объединений. Известно, например, о наличии макетных образцов у ракетно-космической корпорации «Энергия» и у НПО «Молния».
При внешнем сходстве с американским шаттлом орбитальный корабль «Буран» имел отличие - он мог совершать посадку полностью в автоматическом режиме с использованием бортового компьютера.
Изначально система автоматической посадки не предусматривала перехода на ручной режим управления. Однако пилоты-испытатели и космонавты потребовали у конструкторов включить ручной режим в систему управления посадкой
12
…система управления корабля «Буран» должна была выполнять автоматически все действия вплоть до остановки корабля после посадки. Участие лётчика в управлении не предусматривалось. (Позже, по нашему настоянию предусмотрели всё-таки резервный ручной режим управления на атмосферном участке полёта при возврате корабля.)
13
Ряд технических решений, полученных при создании «Бурана», до сих пор используются в российской и зарубежной ракетно-космической технике[15].
Значительная часть технической информации о ходе полёта недоступна современному исследователю, так как была записана на магнитных лентах для компьютеров БЭСМ-6, исправных экземпляров которых не сохранилось. Частично воссоздать ход исторического полёта можно по сохранившимся бумажным рулонам распечаток на АЦПУ-128 с выборками из данных бортовой и наземной телеметрии
14
Длина - 36,4 м,
Размах крыла - около 24 м,
Высота корабля, когда он стоит на шасси, - более 16 м,
Стартовая масса - 105 т.
Грузовой отсек вмещает полезный груз массой до 30 т при взлёте, до 20 т при посадке.
15
В носовой отсек вставлена герметичная цельносварная кабина для экипажа и людей для проведения работ на орбите (до 10 человек) и большей части аппаратуры для обеспечения полёта в составе ракетно-космического комплекса, автономного полёта на орбите, спуска и посадки. Объём кабины составляет свыше 70 м³.
Имеет треугольное крыло с двойной стреловидностью, а также аэродинамические органы управления, работающие при посадке после возвращения в плотные слои атмосферы - руль направления, элевоны и аэродинамический щиток.
Две группы двигателей для маневрирования размещены в конце хвостового отсека и передней части корпуса. Выполняется манёвр возврата или выхода на одновитковую траекторию.
Впервые в практике двигателестроения была создана объединённая двигательная установка, включающая топливные баки окислителя и горючего со средствами заправки, термостатирования, наддува, забора жидкости в невесомости, аппаратурой системы управления и т. д.
16
Бортовой комплекс управления состоит примерно из пятидесяти программных систем, на базе компьютера IBM System/370. Часть системных команд из IBM-набора S/370 не была реализована, в то же время было добавлено много оригинальных команд общего назначения, не имеющих аналогов в IBM-наборе. На борту корабля находилось два комплекта БЦВМ «Бисер-4» по четыре аппаратно-параллельных компьютера и аппаратного компаратора, допускающего автоматического отключения подряд 2-х компьютеров в случае аварийных результатов (4 основных + 4 резерв). Кстати, КК «Space Shuttle» имеет только программное резервирование.
При разработке программного обеспечения (ПО) для наземных систем космического корабля, использовались технология структурного проектирования программ, с использованием языка ДИПОЛЬ, а для решения задач моделирования, использовался язык ЛАКС. ПО БЦВМ и Операционная Система (ОС) были написаны на языках ПРОЛ2 (по мотивам языка ПРОЛОГ) и Assembler/370. В разработке ПО было широко использована концепция R-технологии (R-машина и R-язык), с использованием системы автоматизации программирования и отладки САПО. Применение компьютерных технологий, разработанных в СССР, позволило в короткие сроки разработать программные комплексы объёмом около 100 Мб. В случае отказов ракетных блоков первой и второй ступеней ракеты-носителя система управления орбитального корабля обеспечивает его аварийное возвращение на землю в автоматическом режиме.
17
Первостепенное значение для успешного преодоления гравитационно обусловленных термических и пневматических нагрузок, возникающих при прохождении корабля в плотных слоях атмосферы, имеет его защитная обшивка.[18] Ряд научно-исследовательских организаций страны получил задание по разработке огнеупорных материалов, соответствующих в характеристиках стойкости этим экстремальным техническим условиям. Институту химии силикатов (Санкт-Петербург), в числе других учреждений, выполнявшему эти работы, была доверена роль их координации, а общее руководство осуществлял выдающийся физико-химик М. М. Шульц.
18
При общей внешней схожести проектов, имеются и существенные отличия.
Комплекс «Спейс шаттл» состоит из топливного бака (сигарообразный объект красного цвета по центру), двух твердотопливных ускорителей и самого космического челнока. За 6,6 с до момента старта (отрыва от стартового стола) запускаются три маршевых разгонных кислородно-водородных двигателя RS-25, размещённых на самом орбитальном ракетоплане (вторая ступень), а уже затем (в момент старта) - оба ускорителя (первая ступень), одновременно с подрывом крепёжных пироболтов. Из-за необходимости использования собственных разгонных двигателей челнока, комплекс не может быть использован для вывода на орбиту иных аппаратов или грузов, даже меньшей в сравнении с челноком массы.
«Шаттл» садится с неработающими двигателями. Он не имеет возможности несколько раз заходить на посадку, поэтому предусмотрено несколько посадочных площадок на территории США.
«Буран»: название комплекса «Энергия - Буран». Комплекс состоял из первой ступени (четыре боковых блока с кислород-керосиновыми четырёхкамерными двигателями РД-170, многоразовые), второй ступени (сигарообразный объект белого цвета в центре; оснащена четырьмя кислород-водородными двигателями РД-0120) и возвращаемого космического аппарата «Буран». При старте запускались обе ступени. Отработав, отстыковывалась первая ступень (4 боковые ракеты) и довывод осуществлялся второй ступенью.
Данная схема универсальна, поскольку позволяла осуществлять вывод на орбиту не только МТКК «Буран», но и других полезных грузов массой до 100 тонн. «Буран» входил в атмосферу и начинал гасить скорость (угол входа примерно 30°, постепенно угол входа уменьшался). Первоначально для управляемого полёта в атмосфере «Буран» должен был оснащаться двумя ТРД, устанавливаемыми в зоне аэродинамической тени в основании киля. Однако к моменту первого (и единственного) старта данная система не была готова к полёту, поэтому после входа в атмосферу корабль управлялся только рулевыми поверхностями без использования тяги двигателей. Перед приземлением «Буран» осуществил гасящий скорость корректирующий манёвр (полёт по нисходящей восьмёрке), после чего шёл на посадку. В этом единственном полёте у «Бурана» была лишь одна попытка для захода на посадку. При посадке скорость составляла 300 км/ч, во время входа в атмосферу доходила до 25 скоростей звука (почти 30 тыс. км/ч).
В отличие от «Шаттлов», в «Буране» была предусмотрена система экстренного спасения экипажа. На малых высотах работала катапульта для первых двух пилотов; на достаточной высоте, в случае нештатной ситуации, «Буран» мог отделяться от ракеты-носителя и совершать экстренную посадку.
Главные конструкторы «Бурана» никогда не отрицали, что «Буран» был частично скопирован с американского «Спейс шаттла». В частности, генеральный конструктор Лозино-Лозинский высказался на вопрос о копировании следующим образом
19
Генеральный конструктор Глушко посчитал, что к тому времени было мало материалов, которые бы подтверждали и гарантировали успех, в то время, когда полёты «Шаттла» доказали, что подобная «Шаттлу» конфигурация работает успешно, и здесь риск при выборе конфигурации меньше. Поэтому, несмотря на больший полезный объём конфигурации «Спирали», было принято решение выполнять «Буран» по конфигурации, подобной конфигурации «Шаттла».
…Копирование, как это указано в предыдущем ответе, было, безусловно, совершенно сознательным и обоснованным в процессе тех конструкторских разработок, которые проводились, и в процессе которых было внесено, как уже было указано выше, много изменений и в конфигурацию, и в конструкцию. Основным политическим требованием было обеспечение габаритов отсека полезного груза, одинакового с отсеком полезного груза «Шаттла».
…отсутствие маршевых двигателей на «Буране» заметно меняло центровку, положение крыльев, конфигурацию наплыва, ну, и целый ряд других отличий.
20
Под отсутствующими маршевыми двигателями генеральный конструктор Лозино-Лозинский понимал именно разгонные двигатели. Но на «Буране» присутствовали маршевые доразгонные двигатели объединённой двигательной установки (ОДУ), обеспечивавшие довыведение корабля на орбиту после отделения от ракеты-носителя, орбитальные манёвры и торможение перед сходом с орбиты.[22] У шаттла подобными доразгонными двигателями являлись двигатели системы орбитального маневрирования. После катастрофы космического корабля «Колумбия», и в особенности с закрытием программы «Спейс шаттл», в западных СМИ неоднократно высказывалось мнение о том, что американское космическое агентство NASA заинтересовано в возрождении комплекса «Энергия-Буран» и предполагает сделать соответствующий заказ России в ближайшее время. Между тем, по сообщению агентства «Интерфакс», директор ЦНИИМаш Г. Г. Райкунов заявил, что Россия может вернуться после 2018 года к этой программе и созданию ракет-носителей, способных выводить на орбиту груз до 24 тонн; испытания её будут начаты в 2015 году. В дальнейшем предполагается создание ракет, которые будут доставлять на орбиту грузы весом более 100 тонн. На отдалённое будущее имеются планы по разработке нового пилотируемого космического корабля и многоразовых ракет-носителей.
21
Первоначальный вариант ОС-120, появившийся в 1975 году в томе 1Б «Технические предложения» «Комплексной ракетно-космической программы», был практически полной копией американского спейс шаттла - в хвостовой части корабля размещались три маршевых кислородно-водородных двигателя (11Д122 разработки КБЭМ тягой по 250 т. с. и удельным импульсом 353 сек на земле и 455 сек в вакууме) с двумя выступающими мотогондолами для двигателей орбитального маневрирования.
Ключевым вопросом оказались двигатели, которые должны были быть по всем основным параметрам равными или превосходить характеристики бортовых двигателей американского орбитального корабля SSME и боковые твердотопливные ускорители.
Двигатели, созданные в воронежском КБ химавтоматики, оказались по сравнению с американским аналогом:
тяжелее (3450 против 3117 кг),
немного больше по габаритам (диаметр и высота: 2420 и 4550 против 1630 и 4240 мм),
с несколько меньшей тягой (на уровне моря: 156 против 181 т. с.), хотя по удельному импульсу, характеризующему эффективность двигателя, несколько его превосходили.
При этом весьма существенной проблемой было обеспечение многоразового использования этих двигателей. Для примера, изначально создававшиеся как многоразовые двигатели Спейс шаттла в итоге требовали такого большого объёма весьма дорогостоящих межпусковых регламентных работ, что экономически «Шаттл» полностью не оправдал возлагавшихся надежд по снижению стоимости выведения килограмма груза на орбиту.
Известно, что для вывода на орбиту одинаковой полезной нагрузки с космодрома Байконур, по географическим причинам, нужно иметь большую тягу, чем с космодрома на мысе Канаверал. Для старта системы «Спейс шаттл» используются два твердотопливных ускорителя с тягой по 1280 т. с. каждый (самые мощные ракетные двигатели в истории), с суммарной тягой на уровне моря 2560 т. с., плюс общая тяга трёх двигателей SSME 570 т. с., что вместе создает тягу при отрыве от стартового стола 3130 т. с. Этого достаточно, чтобы с космодрома Канаверал вывести на орбиту полезную нагрузку до 110 тонн, включающую сам челнок (78 тонн), до 8 астронавтов (до 2 тонн) и до 29,5 тонн груза в грузовом отсеке. Соответственно, для вывода на орбиту 110 тонн полезной нагрузки с космодрома Байконур, при прочих равных условиях, требуется создать тягу при отрыве от стартового стола примерно на 15 % больше, то есть около 3600 т. с.
Советский орбитальный корабль ОС-120 (ОС означает «орбитальный самолёт») должен был иметь вес 120 тонн (добавить к весу американского челнока два турбореактивных двигателя для полётов в атмосфере и систему катапультирования двух пилотов в аварийной ситуации). Простой расчёт показывает, что для вывода на орбиту полезной нагрузки в 120 тонн требуется тяга на стартовом столе более 4000 т. с.
В то же время получалось, что тяга маршевых двигателей орбитального корабля, если использовать аналогичную конфигурацию челнока с 3 двигателями, уступает американскому (465 т. с. против 570 т. с.), что совершенно недостаточно для второй ступени и довывода челнока на орбиту. Вместо трёх двигателей нужно было ставить 4 двигателя РД-0120, но в конструкции планера орбитального корабля запаса места и веса не было. Конструкторам пришлось резко снижать вес челнока.
Так родился проект орбитального корабля ОК-92, вес которого был снижен до 92 тонн за счёт отказа от размещения маршевых двигателей вместе с системой криогенных трубопроводов, их запирания при отделении внешнего бака и т. д. В результате проработки проекта, четыре (вместо трёх) двигателя РД-0120 были перенесены из хвостовой части фюзеляжа орбитального корабля в нижнюю часть топливного бака. Тем не менее, в отличие от Шаттла, неспособного совершать столь активные орбитальные маневры, Буран был оснащен двигателями маневрирования тягой 16 тонн, что позволяло ему при необходимости менять орбиту в широких пределах.
9 января 1976 года генеральный конструктор НПО «Энергия» Валентин Глушко утвердил «Техническую справку», содержащую сравнительный анализ нового варианта корабля «ОК-92».
После выхода постановления № 132-51, разработку планера орбитера, средств воздушной транспортировки элементов МКС и системы автоматической посадки поручили специально организованному НПО «Молния», которое возглавил Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский.
Изменения коснулись и боковых ускорителей. В СССР не имелось опыта проектирования, необходимой технологии и оборудования для производства таких больших и мощных твердотопливных ускорителей, которые используются в системе спейс шаттл и обеспечивают 83 % тяги на старте. Более суровый климат требовал более сложных химических веществ для работы в более широком температурном диапазоне, твердотопливные ускорители создавали опасные вибрации, не допускали управления тягой и разрушали озоновый слой атмосферы своим выхлопом. Кроме этого, двигатели на твердом топливе уступают по удельной эффективности жидкостным - а нам требовалось в связи с географическим положением космодрома Байконур для вывода равной по ТЗ Шаттлу полезной нагрузки большая эффективность. Конструкторы НПО «Энергия» приняли решение использовать самый мощный из имеющихся ЖРД - двигатель, созданный под руководством Глушко, четырёхкамерный РД-170, который мог развивать тягу (после доработки и модернизации) 740 т. с. Однако пришлось вместо двух боковых ускорителей по 1280 т. с. использовать четыре по 740. Суммарная тяга боковых ускорителей вместе с двигателями второй ступени РД-0120 при отрыве от стартового стола достигла 3425 т. с., что примерно равно стартовой тяге системы «Сатурн-5» с кораблями «Аполлон» (3500 т. с.).
Возможность повторного использования боковых ускорителей была ультимативным требованием заказчика - ЦК КПСС и министерства обороны в лице Д. Ф. Устинова. Официально считалось, что боковые ускорители являются многоразовыми, однако в тех двух полётах «Энергии», которые имели место, задача сохранения боковых ускорителей даже не ставилась. Американские ускорители опускаются на парашютах в океан, что обеспечивает довольно «мягкую» посадку, щадящую двигатели и корпуса ускорителей. К сожалению, в условиях старта из казахстанской степи нет шансов провести «приводнение» ускорителей, а парашютная посадка в степи недостаточно мягкая для сохранения двигателей и корпусов ракет. Планирующая, либо парашютная с пороховыми двигателями посадка хоть и проектировались, но не была реализована в первых двух испытательных полетах, а дальнейшие разработки в этом направлении, включая спасение блоков как первой, так и второй ступени с помощью крыльев, не были осуществлены вследствие закрытия программы.
Изменения, ставшие отличиями системы «Энергия - Буран» от системы «Спейс шаттл», имели следующие результаты:
в системе «Энергия - Буран» многоразовым элементом в первом полете был лишь сам орбитальный корабль, а блоки первой ступени и центральный блок утрачивались в процессе запуска.
с другой стороны, была создана универсальная транспортная космическая система, позволявшая, в отличие от американцев, выводить в космос не только «Буран», но и произвольные тяжелые грузы массой до 100 тонн, в то время у США челнок является неотъемлемой частью транспортной системы и груз ограничен 29,5 тоннами, причем из-за особенностей центровки орбитального корабля ни одного полета с полной загрузкой так и не было совершено. В США существовали планы создания одноразовой только грузовой системы на базе Шаттла (Shuttle-C), но они не были реализованы.
1
«Буран» - орбитальный корабль-ракетоплан советской многоразовой транспортной космической системы (МТКК), созданный в рамках программы «Энергия - Буран». Один из двух реализованных в мире орбитальных кораблей МТКК, «Буран» был ответом на аналогичный американский проект «Спейс шаттл». Свой первый и единственный космический полёт «Буран» совершил в беспилотном режиме 15 ноября 1988 года. Ведущий разработчик МТКК «Буран» - Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский.
2
«Буран» задумывался как военная система, которая, впрочем, была ответом на, как тогда считали, планировавшееся применение в военных целях американских шаттлов. Тактико-техническое задание на разработку многоразовой космической системы выдано Главным управлением космических средств Министерства обороны СССР и утверждено Д. Ф. Устиновым 8 ноября 1976 года. «Буран» предназначался для:
комплексного противодействия мероприятиям вероятного противника по расширению использования космического пространства в военных целях;
решения целевых задач в интересах обороны, народного хозяйства и науки;
проведения военно-прикладных исследований и экспериментов в обеспечение создания больших космических систем с использованием оружия на известных и новых физических принципах;
выведения на орбиты, обслуживание на них и возвращение на землю космических аппаратов, космонавтов и грузов.
3
В 1972 г. Никсон объявил, что в США начинает разрабатываться программа «Space Shuttle». Она была объявлена как национальная, рассчитанная на 60 пусков челнока в год, предполагалось создать 4 таких корабля; затраты на программу планировались в 5 миллиардов 150 миллионов долларов в ценах 1971 г.
Челнок выводил на околоземную орбиту 29,5 т и мог спускать с орбиты груз до 14,5 т. Это очень серьезно, и мы начали изучать, для каких целей он создается? Ведь все было очень необычно: вес, выводимый на орбиту при помощи одноразовых носителей в Америке, даже не достигал 150 т/год, а тут задумывалось в 12 раз больше; ничего с орбиты не спускалось, а тут предполагалось возвращать 820 т/год… Это была не просто программа создания какой-то космической системы под девизом снижения затрат на транспортные расходы (наши, нашего института проработки показали, что никакого снижения фактически не будет наблюдаться), она имела явное целевое военное назначение.
4
Чертежи и фотографии шаттла были впервые получены в СССР по линии ГРУ в начале 1975 года. Сразу же были проведены две экспертизы на военную составляющую: в военных НИИ и в Институте прикладной математики под руководством Мстислава Келдыша. Выводы: «будущий корабль многоразового использования сможет нести ядерные боеприпасы и атаковать ими территорию СССР практически из любой точки околоземного космического пространства» и «Американский шаттл грузоподъемностью 30 тонн в случае его загрузки ядерными боеголовками способен совершать полеты вне зоны радиовидимости отечественной системы предупреждения о ракетном нападении. Совершив аэродинамический манёвр, например, над Гвинейским заливом, он может выпустить их по территории СССР» - подтолкнули руководство СССР к созданию ответа - Бурана
5
К 1 декабря 1988 года был по крайней мере один засекреченный запуск шаттла по линии военных (номер полета по кодификации НАСА - STS-27)[6]. В 2008 году стало известно, что во время полёта по заданию NRO и ЦРУ был выведен на орбиту всепогодный разведывательный спутник Lacrosse 1 (англ.)русск., который делал снимки в радиодиапазоне способом радиолокации
6
В Америке заявили, что система «Спейс шаттл» создавалась в рамках программы гражданской организации - НАСА. Целевая космическая группа под руководством вице-президента С. Агню в 1969-1970 годах разработала несколько вариантов перспективных программ мирного освоения космического пространства после окончания лунной программы. В 1972 году Конгресс, основываясь на экономическом анализе, поддержал проект создания многоразовых челноков взамен одноразовых ракет. Программа «Спейс шаттл» была закрыта 21 июля 2011 года, в том числе и из-за нерентабельности, так как стоимость каждого полёта «Спейс шаттл» составляла от 450 до 600 миллионов долларов.
7
В СССР, как и в США, многие космические программы имели либо военное назначение, либо строились на военных технологиях. Так, ракета-носитель Союз - это знаменитая королёвская «семёрка» - межконтинентальная баллистическая ракета (МБР) Р-7, а ракета-носитель Протон - это МБР УР-500.
По сложившимся в СССР порядкам принятия решений о ракетно-космической технике и по самим космическим программам, инициаторами разработок могли быть либо высшее партийное руководство («Лунная программа»), либо Министерство Обороны.
В апреле 1973 года в ВПК с привлечением головных институтов (ЦНИИМАШ, НИИТП, ЦАГИ, ВИАМ, 50 ЦНИИ, 30 ЦНИИ) был разработан и разослан на рассмотрение и согласование в МОМ, МАП и МО СССР и ряд других смежных министерств проект Решения ВПК по проблемам, связанным с созданием многоразовой космической системы. В правительственном Постановлении № П137/VII от 17 мая 1973 года, помимо организационных вопросов, содержался пункт, обязывающий «министра С. А. Афанасьева и В. П. Глушко подготовить в четырёхмесячный срок предложения о плане дальнейших работ».
Многоразовые космические системы имели в СССР как сильных сторонников, так и авторитетных противников. Желая окончательно определиться с МКС, ГУКОС решил выбрать авторитетного арбитра в споре военных с промышленностью, поручив головному институту Минобороны по военному космосу (ЦНИИ 50) провести научно-исследовательскую работу (НИР) по обоснованию необходимости МКС для решения задач по обороноспособности страны. Но и это не внесло ясности, так как генерал Мельников, руководивший этим институтом, решив подстраховаться, выпустил два «отчёта»: один - в пользу создания МКС, другой - против. В конце концов оба этих отчёта, обросшие многочисленными авторитетными «Согласовано» и «Утверждаю», встретились в самом неподходящем месте - на столе Д. Ф. Устинова. Раздражённый результатами «арбитража», Устинов позвонил Глушко и попросил ввести его в курс дела, представив подробную информацию по вариантам МКС, но Глушко неожиданно отправил на встречу с секретарём ЦК КПСС, кандидатом в члены Политбюро, вместо себя Генерального конструктора - своего сотрудника, и. о. начальника 162 отдела Валерия Бурдакова.
Приехав в кабинет Устинова на Старой площади, Бурдаков стал отвечать на вопросы секретаря ЦК. Устинова интересовали все подробности: зачем нужна МКС, какой она может быть, что нам для этого нужно, зачем в США создают свой шаттл, чем это нам грозит. Как впоследствии вспоминал Валерий Павлович, Устинова интересовали в первую очередь военные возможности МКС, и он представил Д. Ф. Устинову своё видение использования орбитальных челноков как возможных носителей термоядерного оружия, которые могут базироваться на постоянных военных орбитальных станциях в немедленной готовности к нанесению сокрушительного удара в любой точке планеты
8
Перспективы МКС, представленные Бурдаковым, настолько глубоко взволновали и заинтересовали Д. Ф. Устинова, что он в кратчайший срок подготовил решение, которое было обсуждено в Политбюро, утверждено и подписано Л. И. Брежневым, а тема многоразовой космической системы получила максимальный приоритет среди всех космических программ в партийно-государственном руководстве и ВПК.
В 1976 году головным разработчиком корабля стало специально созданное НПО «Молния». Новое объединение возглавил Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский, уже в 1960-е годы работавший над проектом многоразовой авиационно-космической системы «Спираль».
Производство орбитальных кораблей осуществлялось на Тушинском машиностроительном заводе с 1980 года; к 1984 году был готов первый полномасштабный экземпляр. С завода корабли доставлялись водным транспортом (на барже под тентом) в город Жуковский, а оттуда (с аэродрома Жуковский) - воздушным транспортом (на специальном самолёте-транспортировщике ВМ-Т) - на аэродром «Юбилейный» космодрома Байконур.
9
Для посадок космоплана «Буран» была специально оборудована усиленная взлётно-посадочная полоса (ВПП) на аэродроме «Юбилейный» на Байконуре. Кроме того, были серьёзно реконструированы и полностью дооснащены необходимой инфраструктурой ещё два основных резервных места приземления «Бурана» - военные аэродромы Багерово в Крыму и Восточный (Хороль) в Приморье, а также построены или усилены ВПП ещё в четырнадцати запасных местах посадки, в том числе вне территории СССР (на Кубе, в Ливии).
Полноразмерный аналог «Бурана», имевший обозначение БТС-002(ГЛИ), был изготовлен для лётных испытаний в атмосфере Земли. В его хвостовой части стояли четыре турбореактивных двигателя, позволявшие ему взлетать с обычного аэродрома. В 1985-1988 годах его использовали в ЛИИ им. М. М. Громова (город Жуковский, Московская область) для отработки системы управления и системы автоматической посадки, а также для подготовки лётчиков-испытателей перед полётами в космос.
10 ноября 1985 года в ЛИИ имени Громова Минавиапрома СССР совершил первый атмосферный полёт полноразмерный аналог «Бурана» (машина 002 ГЛИ - горизонтальные лётные испытания). Пилотировали машину лётчики-испытатели ЛИИ Игорь Петрович Волк и Р. А. Станкявичус.
Ранее приказом Минавиапрома СССР от 23 июня 1981 года № 263 был создан Отраслевой отряд космонавтов-испытателей Минавиапрома СССР в составе: Волк И. П., Левченко А. С., Станкявичус Р. А. и Щукин А. В. (первый набор).
10
Свой первый и единственный космический полёт «Буран» совершил 15 ноября 1988 года. Космический корабль был запущен с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя «Энергия». Продолжительность полёта составила 205 минут, корабль совершил два витка вокруг Земли, после чего произвёл посадку на аэродроме «Юбилейный» на Байконуре. Полёт прошёл без экипажа в автоматическом режиме с использованием бортового компьютера и бортового программного обеспечения, в отличие от шаттла, который традиционно совершает последнюю стадию посадки на ручном управлении (вход в атмосферу и торможение до скорости звука в обоих случаях полностью компьютеризованы). Данный факт - полёт космического аппарата в космос и спуск его на Землю в автоматическом режиме под управлением бортового компьютера - вошёл в книгу рекордов Гиннесса. Над акваторией Тихого океана «Буран» сопровождал корабль измерительного комплекса ВМФ СССР «Маршал Неделин» и научно-исследовательское судно АН СССР «Космонавт Георгий Добровольский».
11
В ходе работы над проектом «Буран» было изготовлено несколько макетных образцов для динамических, электрических, аэродромных и прочих испытаний. После закрытия программы эти изделия остались на балансе различных НИИ и производственных объединений. Известно, например, о наличии макетных образцов у ракетно-космической корпорации «Энергия» и у НПО «Молния».
При внешнем сходстве с американским шаттлом орбитальный корабль «Буран» имел отличие - он мог совершать посадку полностью в автоматическом режиме с использованием бортового компьютера.
Изначально система автоматической посадки не предусматривала перехода на ручной режим управления. Однако пилоты-испытатели и космонавты потребовали у конструкторов включить ручной режим в систему управления посадкой
12
…система управления корабля «Буран» должна была выполнять автоматически все действия вплоть до остановки корабля после посадки. Участие лётчика в управлении не предусматривалось. (Позже, по нашему настоянию предусмотрели всё-таки резервный ручной режим управления на атмосферном участке полёта при возврате корабля.)
13
Ряд технических решений, полученных при создании «Бурана», до сих пор используются в российской и зарубежной ракетно-космической технике[15].
Значительная часть технической информации о ходе полёта недоступна современному исследователю, так как была записана на магнитных лентах для компьютеров БЭСМ-6, исправных экземпляров которых не сохранилось. Частично воссоздать ход исторического полёта можно по сохранившимся бумажным рулонам распечаток на АЦПУ-128 с выборками из данных бортовой и наземной телеметрии
14
Длина - 36,4 м,
Размах крыла - около 24 м,
Высота корабля, когда он стоит на шасси, - более 16 м,
Стартовая масса - 105 т.
Грузовой отсек вмещает полезный груз массой до 30 т при взлёте, до 20 т при посадке.
15
В носовой отсек вставлена герметичная цельносварная кабина для экипажа и людей для проведения работ на орбите (до 10 человек) и большей части аппаратуры для обеспечения полёта в составе ракетно-космического комплекса, автономного полёта на орбите, спуска и посадки. Объём кабины составляет свыше 70 м³.
Имеет треугольное крыло с двойной стреловидностью, а также аэродинамические органы управления, работающие при посадке после возвращения в плотные слои атмосферы - руль направления, элевоны и аэродинамический щиток.
Две группы двигателей для маневрирования размещены в конце хвостового отсека и передней части корпуса. Выполняется манёвр возврата или выхода на одновитковую траекторию.
Впервые в практике двигателестроения была создана объединённая двигательная установка, включающая топливные баки окислителя и горючего со средствами заправки, термостатирования, наддува, забора жидкости в невесомости, аппаратурой системы управления и т. д.
16
Бортовой комплекс управления состоит примерно из пятидесяти программных систем, на базе компьютера IBM System/370. Часть системных команд из IBM-набора S/370 не была реализована, в то же время было добавлено много оригинальных команд общего назначения, не имеющих аналогов в IBM-наборе. На борту корабля находилось два комплекта БЦВМ «Бисер-4» по четыре аппаратно-параллельных компьютера и аппаратного компаратора, допускающего автоматического отключения подряд 2-х компьютеров в случае аварийных результатов (4 основных + 4 резерв). Кстати, КК «Space Shuttle» имеет только программное резервирование.
При разработке программного обеспечения (ПО) для наземных систем космического корабля, использовались технология структурного проектирования программ, с использованием языка ДИПОЛЬ, а для решения задач моделирования, использовался язык ЛАКС. ПО БЦВМ и Операционная Система (ОС) были написаны на языках ПРОЛ2 (по мотивам языка ПРОЛОГ) и Assembler/370. В разработке ПО было широко использована концепция R-технологии (R-машина и R-язык), с использованием системы автоматизации программирования и отладки САПО. Применение компьютерных технологий, разработанных в СССР, позволило в короткие сроки разработать программные комплексы объёмом около 100 Мб. В случае отказов ракетных блоков первой и второй ступеней ракеты-носителя система управления орбитального корабля обеспечивает его аварийное возвращение на землю в автоматическом режиме.
17
Первостепенное значение для успешного преодоления гравитационно обусловленных термических и пневматических нагрузок, возникающих при прохождении корабля в плотных слоях атмосферы, имеет его защитная обшивка.[18] Ряд научно-исследовательских организаций страны получил задание по разработке огнеупорных материалов, соответствующих в характеристиках стойкости этим экстремальным техническим условиям. Институту химии силикатов (Санкт-Петербург), в числе других учреждений, выполнявшему эти работы, была доверена роль их координации, а общее руководство осуществлял выдающийся физико-химик М. М. Шульц.
18
При общей внешней схожести проектов, имеются и существенные отличия.
Комплекс «Спейс шаттл» состоит из топливного бака (сигарообразный объект красного цвета по центру), двух твердотопливных ускорителей и самого космического челнока. За 6,6 с до момента старта (отрыва от стартового стола) запускаются три маршевых разгонных кислородно-водородных двигателя RS-25, размещённых на самом орбитальном ракетоплане (вторая ступень), а уже затем (в момент старта) - оба ускорителя (первая ступень), одновременно с подрывом крепёжных пироболтов. Из-за необходимости использования собственных разгонных двигателей челнока, комплекс не может быть использован для вывода на орбиту иных аппаратов или грузов, даже меньшей в сравнении с челноком массы.
«Шаттл» садится с неработающими двигателями. Он не имеет возможности несколько раз заходить на посадку, поэтому предусмотрено несколько посадочных площадок на территории США.
«Буран»: название комплекса «Энергия - Буран». Комплекс состоял из первой ступени (четыре боковых блока с кислород-керосиновыми четырёхкамерными двигателями РД-170, многоразовые), второй ступени (сигарообразный объект белого цвета в центре; оснащена четырьмя кислород-водородными двигателями РД-0120) и возвращаемого космического аппарата «Буран». При старте запускались обе ступени. Отработав, отстыковывалась первая ступень (4 боковые ракеты) и довывод осуществлялся второй ступенью.
Данная схема универсальна, поскольку позволяла осуществлять вывод на орбиту не только МТКК «Буран», но и других полезных грузов массой до 100 тонн. «Буран» входил в атмосферу и начинал гасить скорость (угол входа примерно 30°, постепенно угол входа уменьшался). Первоначально для управляемого полёта в атмосфере «Буран» должен был оснащаться двумя ТРД, устанавливаемыми в зоне аэродинамической тени в основании киля. Однако к моменту первого (и единственного) старта данная система не была готова к полёту, поэтому после входа в атмосферу корабль управлялся только рулевыми поверхностями без использования тяги двигателей. Перед приземлением «Буран» осуществил гасящий скорость корректирующий манёвр (полёт по нисходящей восьмёрке), после чего шёл на посадку. В этом единственном полёте у «Бурана» была лишь одна попытка для захода на посадку. При посадке скорость составляла 300 км/ч, во время входа в атмосферу доходила до 25 скоростей звука (почти 30 тыс. км/ч).
В отличие от «Шаттлов», в «Буране» была предусмотрена система экстренного спасения экипажа. На малых высотах работала катапульта для первых двух пилотов; на достаточной высоте, в случае нештатной ситуации, «Буран» мог отделяться от ракеты-носителя и совершать экстренную посадку.
Главные конструкторы «Бурана» никогда не отрицали, что «Буран» был частично скопирован с американского «Спейс шаттла». В частности, генеральный конструктор Лозино-Лозинский высказался на вопрос о копировании следующим образом
19
Генеральный конструктор Глушко посчитал, что к тому времени было мало материалов, которые бы подтверждали и гарантировали успех, в то время, когда полёты «Шаттла» доказали, что подобная «Шаттлу» конфигурация работает успешно, и здесь риск при выборе конфигурации меньше. Поэтому, несмотря на больший полезный объём конфигурации «Спирали», было принято решение выполнять «Буран» по конфигурации, подобной конфигурации «Шаттла».
…Копирование, как это указано в предыдущем ответе, было, безусловно, совершенно сознательным и обоснованным в процессе тех конструкторских разработок, которые проводились, и в процессе которых было внесено, как уже было указано выше, много изменений и в конфигурацию, и в конструкцию. Основным политическим требованием было обеспечение габаритов отсека полезного груза, одинакового с отсеком полезного груза «Шаттла».
…отсутствие маршевых двигателей на «Буране» заметно меняло центровку, положение крыльев, конфигурацию наплыва, ну, и целый ряд других отличий.
20
Под отсутствующими маршевыми двигателями генеральный конструктор Лозино-Лозинский понимал именно разгонные двигатели. Но на «Буране» присутствовали маршевые доразгонные двигатели объединённой двигательной установки (ОДУ), обеспечивавшие довыведение корабля на орбиту после отделения от ракеты-носителя, орбитальные манёвры и торможение перед сходом с орбиты.[22] У шаттла подобными доразгонными двигателями являлись двигатели системы орбитального маневрирования. После катастрофы космического корабля «Колумбия», и в особенности с закрытием программы «Спейс шаттл», в западных СМИ неоднократно высказывалось мнение о том, что американское космическое агентство NASA заинтересовано в возрождении комплекса «Энергия-Буран» и предполагает сделать соответствующий заказ России в ближайшее время. Между тем, по сообщению агентства «Интерфакс», директор ЦНИИМаш Г. Г. Райкунов заявил, что Россия может вернуться после 2018 года к этой программе и созданию ракет-носителей, способных выводить на орбиту груз до 24 тонн; испытания её будут начаты в 2015 году. В дальнейшем предполагается создание ракет, которые будут доставлять на орбиту грузы весом более 100 тонн. На отдалённое будущее имеются планы по разработке нового пилотируемого космического корабля и многоразовых ракет-носителей.
21
Первоначальный вариант ОС-120, появившийся в 1975 году в томе 1Б «Технические предложения» «Комплексной ракетно-космической программы», был практически полной копией американского спейс шаттла - в хвостовой части корабля размещались три маршевых кислородно-водородных двигателя (11Д122 разработки КБЭМ тягой по 250 т. с. и удельным импульсом 353 сек на земле и 455 сек в вакууме) с двумя выступающими мотогондолами для двигателей орбитального маневрирования.
Ключевым вопросом оказались двигатели, которые должны были быть по всем основным параметрам равными или превосходить характеристики бортовых двигателей американского орбитального корабля SSME и боковые твердотопливные ускорители.
Двигатели, созданные в воронежском КБ химавтоматики, оказались по сравнению с американским аналогом:
тяжелее (3450 против 3117 кг),
немного больше по габаритам (диаметр и высота: 2420 и 4550 против 1630 и 4240 мм),
с несколько меньшей тягой (на уровне моря: 156 против 181 т. с.), хотя по удельному импульсу, характеризующему эффективность двигателя, несколько его превосходили.
При этом весьма существенной проблемой было обеспечение многоразового использования этих двигателей. Для примера, изначально создававшиеся как многоразовые двигатели Спейс шаттла в итоге требовали такого большого объёма весьма дорогостоящих межпусковых регламентных работ, что экономически «Шаттл» полностью не оправдал возлагавшихся надежд по снижению стоимости выведения килограмма груза на орбиту.
Известно, что для вывода на орбиту одинаковой полезной нагрузки с космодрома Байконур, по географическим причинам, нужно иметь большую тягу, чем с космодрома на мысе Канаверал. Для старта системы «Спейс шаттл» используются два твердотопливных ускорителя с тягой по 1280 т. с. каждый (самые мощные ракетные двигатели в истории), с суммарной тягой на уровне моря 2560 т. с., плюс общая тяга трёх двигателей SSME 570 т. с., что вместе создает тягу при отрыве от стартового стола 3130 т. с. Этого достаточно, чтобы с космодрома Канаверал вывести на орбиту полезную нагрузку до 110 тонн, включающую сам челнок (78 тонн), до 8 астронавтов (до 2 тонн) и до 29,5 тонн груза в грузовом отсеке. Соответственно, для вывода на орбиту 110 тонн полезной нагрузки с космодрома Байконур, при прочих равных условиях, требуется создать тягу при отрыве от стартового стола примерно на 15 % больше, то есть около 3600 т. с.
Советский орбитальный корабль ОС-120 (ОС означает «орбитальный самолёт») должен был иметь вес 120 тонн (добавить к весу американского челнока два турбореактивных двигателя для полётов в атмосфере и систему катапультирования двух пилотов в аварийной ситуации). Простой расчёт показывает, что для вывода на орбиту полезной нагрузки в 120 тонн требуется тяга на стартовом столе более 4000 т. с.
В то же время получалось, что тяга маршевых двигателей орбитального корабля, если использовать аналогичную конфигурацию челнока с 3 двигателями, уступает американскому (465 т. с. против 570 т. с.), что совершенно недостаточно для второй ступени и довывода челнока на орбиту. Вместо трёх двигателей нужно было ставить 4 двигателя РД-0120, но в конструкции планера орбитального корабля запаса места и веса не было. Конструкторам пришлось резко снижать вес челнока.
Так родился проект орбитального корабля ОК-92, вес которого был снижен до 92 тонн за счёт отказа от размещения маршевых двигателей вместе с системой криогенных трубопроводов, их запирания при отделении внешнего бака и т. д. В результате проработки проекта, четыре (вместо трёх) двигателя РД-0120 были перенесены из хвостовой части фюзеляжа орбитального корабля в нижнюю часть топливного бака. Тем не менее, в отличие от Шаттла, неспособного совершать столь активные орбитальные маневры, Буран был оснащен двигателями маневрирования тягой 16 тонн, что позволяло ему при необходимости менять орбиту в широких пределах.
9 января 1976 года генеральный конструктор НПО «Энергия» Валентин Глушко утвердил «Техническую справку», содержащую сравнительный анализ нового варианта корабля «ОК-92».
После выхода постановления № 132-51, разработку планера орбитера, средств воздушной транспортировки элементов МКС и системы автоматической посадки поручили специально организованному НПО «Молния», которое возглавил Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский.
Изменения коснулись и боковых ускорителей. В СССР не имелось опыта проектирования, необходимой технологии и оборудования для производства таких больших и мощных твердотопливных ускорителей, которые используются в системе спейс шаттл и обеспечивают 83 % тяги на старте. Более суровый климат требовал более сложных химических веществ для работы в более широком температурном диапазоне, твердотопливные ускорители создавали опасные вибрации, не допускали управления тягой и разрушали озоновый слой атмосферы своим выхлопом. Кроме этого, двигатели на твердом топливе уступают по удельной эффективности жидкостным - а нам требовалось в связи с географическим положением космодрома Байконур для вывода равной по ТЗ Шаттлу полезной нагрузки большая эффективность. Конструкторы НПО «Энергия» приняли решение использовать самый мощный из имеющихся ЖРД - двигатель, созданный под руководством Глушко, четырёхкамерный РД-170, который мог развивать тягу (после доработки и модернизации) 740 т. с. Однако пришлось вместо двух боковых ускорителей по 1280 т. с. использовать четыре по 740. Суммарная тяга боковых ускорителей вместе с двигателями второй ступени РД-0120 при отрыве от стартового стола достигла 3425 т. с., что примерно равно стартовой тяге системы «Сатурн-5» с кораблями «Аполлон» (3500 т. с.).
Возможность повторного использования боковых ускорителей была ультимативным требованием заказчика - ЦК КПСС и министерства обороны в лице Д. Ф. Устинова. Официально считалось, что боковые ускорители являются многоразовыми, однако в тех двух полётах «Энергии», которые имели место, задача сохранения боковых ускорителей даже не ставилась. Американские ускорители опускаются на парашютах в океан, что обеспечивает довольно «мягкую» посадку, щадящую двигатели и корпуса ускорителей. К сожалению, в условиях старта из казахстанской степи нет шансов провести «приводнение» ускорителей, а парашютная посадка в степи недостаточно мягкая для сохранения двигателей и корпусов ракет. Планирующая, либо парашютная с пороховыми двигателями посадка хоть и проектировались, но не была реализована в первых двух испытательных полетах, а дальнейшие разработки в этом направлении, включая спасение блоков как первой, так и второй ступени с помощью крыльев, не были осуществлены вследствие закрытия программы.
Изменения, ставшие отличиями системы «Энергия - Буран» от системы «Спейс шаттл», имели следующие результаты:
в системе «Энергия - Буран» многоразовым элементом в первом полете был лишь сам орбитальный корабль, а блоки первой ступени и центральный блок утрачивались в процессе запуска.
с другой стороны, была создана универсальная транспортная космическая система, позволявшая, в отличие от американцев, выводить в космос не только «Буран», но и произвольные тяжелые грузы массой до 100 тонн, в то время у США челнок является неотъемлемой частью транспортной системы и груз ограничен 29,5 тоннами, причем из-за особенностей центровки орбитального корабля ни одного полета с полной загрузкой так и не было совершено. В США существовали планы создания одноразовой только грузовой системы на базе Шаттла (Shuttle-C), но они не были реализованы.