Н-1 - проект, опередивший время...
Две системы Н-1 на стартовых столах
Многие слышали про сверхтяжелую ракету-носитель Н-1, «царь-ракету». Принято считать, что этот носитель разрабатывался исключительно для пилотируемой лунной программы СССР. Многие слышали и про то, что эта ракета так и не совершила ни одного успешного полета, наиболее часто встречающееся мнение - конструкторская неудача. Но все ли в этой истории так, как принято считать ?
Не знаю, почему, но о подлинной истории Н-1 говорят крайне редко, а о том, что она изначально проектировалась и создавалась для совершенно иной космической программы, нежели «лунная» и именно опрометчивое политическое решение о ее срочной «переквалификации» в лунный носитель стала причиной неудач - еще реже. Но, тем не менее - это так.
Советская ракета-носитель сверхтяжелого класса Н-1 (11А52) разрабатывалась с начала 60х годов, разработка ее велась в ОКБ-1 под руководством Сергея Павловича Королева. Основанием для проведения разработки было постановление Правительства CССР от 23 июня 1960 г. «О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в 1960-1967 гг.»
В Постановлении предусматривалось «...проведение в 1960-1962 гг. проектно-конструкторской проработки и необходимого объёма исследований в целях создания в ближайшие годы новой космической ракетной системы со стартовой массой 1000-2000 т, обеспечивающей вывод на орбиту вокруг Земли тяжёлого межпланетного космического корабля массой 60-80 т, мощных жидкостных ракетных двигателей с высокими характеристиками, ЖРД на жидком водороде, ядерных и электрореактивных двигателей, высокоточных систем автономного и радиотехнического управления, систем космической радиосвязи и т.п.»
На самом деле, к моменту принятия Постанвления Правительства, реальные работы над совершенно новой космической программой уже были в стадии эскизной разработки. В основу проектирования было положено требование к массе выводимой полезной нагрузки 75 тонн, причем выводимые модули должны были быть использованы для сборки на орбите тяжелой орбитальной станции, которая, в свою очередь, должна была быть использована для строительства в космосе системы ТМК - тяжелого межпланетного корабля, целью для которого была отнюдь не Луна. Задачи перед новым кораблем ставились куда более амбициозные - Марс и Венера.
Руководитель проекта ТМК-1 Глеб Юрьевич Максимов
Полное название проектируемой в ОКБ-1 системы было «Н1-ТМК». Тяжелый межпланетный корабль ТМК, собираемый на орбите, должен был обеспечить на первом этапе (вариант корабля ТМК-1, разрабатываемый третьей секцией ОКБ-1 под руководством Г.Ю. Максимова) полет 2-3 человек к Марсу. Первая экспедиция не подразумевала посадки, а только облет Марса с дальнейшим возвращением экспедиции на землю.
Группа Максимова - они проектировали марсианский корабль еще в начале 60х
Первый вариант корабля «ТМК-1» был довольно крупным - 12 метров в длину и 6 метров в диаметре. Полная его масса составляла 75 тонн, что
позволяло вывести его за один запуск нового носителя. Корабль представлял из себя пятиуровневый цилиндр переменного диаметра и чем-то напоминал бутылку. Он состоял из следующих отсеков:
- Жилой отсек, который включал три индивидуальные каюты для экипажа, туалет, плёночную душевую, комнату отдыха с библиотекой микрофильмов, кухней и столовой.
- Рабочий отсек с помещением контроля и управления системами корабля - рубкой, мастерской, медицинским кабинетом с тренажёрами, лабораторией для проведения исследований и шлюзом для выхода в открытый космос.
- Отсек биологических систем, обеспечивающим замкнутую экологическую систему на борту корабля. Здесь располагалиь оранжереи - стеллажи с высшими растениями, светораспределительные устройства и арматура для подачи питательных растворов, хлорельный реактор и ёмкости для хранения урожая.
- Аггрегатный отсек, содержащих коррекционные двигатели, системы контроля, управления и связи, солнечные батареи и сбрасываемый беспилотный зонд для автоматической посадки на Марс. Здесь также располагалось убежищие для экипажа для защиты от солнечных вспышек. Оно представляло собой специальный экранированный тоннель, в котором находилась резервная система управления кораблем
- Отсек спускаемого аппарата, выполненного по схеме «обратный Союз», который был пристыкован верхней частью к люку в корпусе корабля. На днище аппарата устанавливалась двигательная установка с запасом топлива.
Отсеки были снабжены системой вращения вокруг продольной оси корабля, что должно было обеспечить экипажу своего рода искусственную тяжесть на борту корабля. Система вращения была отключаемой, для исключения вредного влияния кориолисовых сил на вестибулярный аппарат космонавтов.
Для создания земной экосистемы в условиях космического полёта, группа Максимова предложила использовать замкнутый биолого-технический комплекс (ЗБТК), который должен обеспечить круговорот веществ, потребляемых и выделяемых экипажем. Переработка отработанного воздуха осуществлялась с помощью биореакторов с сине-зелеными водорослями (воспетой множеством писателей-фантастов тех лет хлореллы), вода и биологические отходы обрабатывались модулями с ионообменными смолами и другими физико-химическими процессами. На борту также располагались гидропонные теплицы, которые позволяли до 50% покрыть потребности экипажа в еде, остальные продукты питания загружались на борт в сублимированном виде.
Корабль ТМК-1 выводился на орбиту в беспилотном варианте и осуществлял стыковку с орбитальной станцией. Экипаж взлетал отдельно на проектируемых на тот момент кораблях «Союз» или «Север» и, совершив стыковку со станцией, переходил на ее борт, а в дальнейшем - на борт ТМК-1. После чего корабль, отстыковывался от орбитальной станции и, использовав бортовой разгонный блок, начинал свое путешествие к Красной планете.
Эскиз корабля ТМК-1
Для отработки замкнутой системы жизнеобеспечения корабля, а также проверки психологических аспектов длительного перелета к Марсу и обратно был построен наземный экспериментальный комплекс - полноразмерный аналог корабля, в котором испытатели Г.Мановцев, В.Улыбышев и А.Божко провели целый год. Опытная установка получила официальное название «экспериментальная установка №37» и неофициальное - «Марсолет». Комплекс располагался в охраняемом ангаре размером с футбольное поле, половину его занимал макет корабля. Над ним располагалось несколько ярусов застекленных балконов.
Командир испытателей В.А. Корсаков рапортует Госкомиссии о завершении 90-суточного эксперимента. Рядом бортинженер Б.М. Абушкин и врач В.И. Макаров. Фото из личного архива В.И. Макарова.
Запуск корабля был запланирован на 8 июня 1071 года, а возвращение - на 10 июля 1974 года. Время полета было обусловлено астрономическим явлением - великим противостоянием Земли и Марса, что обеспечивало минимальное расстояние между планетами.
Разработка проекта корабля ТМК-1 была завершена в 1962 году и был утвержден проект экспедиции к Марсу.
Однако всем было понятно, что для более серьезного изучения Марса простого пролета было недостаточно. Поэтому, параллельно с проектом ТМК-1, с прицелом на будущее велась разработка более сложного проекта. Его разработкой занялась группа под руководством летчика-космонавта К.П Феоктистова. Технической частью проекта руководил Б.А. Адамович.
Руководитель проекта ТМК-Э (МЭК Аэлита) Феоктистов933333
Если ТМК-1 использовал разгонный блок на керосине и кислороде, в новом проекте решено было использовать электрореактивную двигательную установку с ядерным реактором (ЭРДУ с ЯЭУ или ЯЭРДУ). В ней рабочее тело - литий - превращался в горячий газ, истечение которого из сопла с очень высокой скоростью создавало тягу. ЭРДУ по удельному импульсу превосходил двигатели на химическом топливе в 200-300 раз, а потому не требовал наличия на борту больших запасов топлива. Еще одним огромным преимуществом была возможность использования практически неограниченой массы, отправляемой к Марсу с помощью электрореактивной тяги.
Кстати об ЭРДУ в те годы писали даже в детской научно-популярной литературе, помню, с каким восторгом я читал про перспективы его использования в дальних космических перелетах в альманахе «Хочу все знать».
Новый проект ТМК предполагал использование нескольких запусков носителей Н-1 с компонентами корабля (напомню, каждый такой модуль весил 75 тонн), сам корабль собирался на орбите Земли стыковкой этих модулей. Проект получил аббревиатуру МЭК - «Марсианский Экспедиционный Комплекс» и рабочее название «Аэлита».
Размеры МЭК впечатляли. Длина - 175 метров, диаметр (определялся параметрами ракеты-носителя) - 6 метров, полная масса - свыше 150 тонн. Экипаж корабля состоял из 6 человек, трое из них должны были совершить высадку на Марс. Для этой высадки был спроектирован модульный комплекс из пяти отсеков - кабина экипажа, манипулятор и буровая установка, платформа с конвертопланом для разведывательным полётов, две платформы с возвращаемыми на орбиту модулями, платформа с ядерной установкой. Запаса энергии и автономности посадочного комплекса хватало на один год работы.
Художественная интерпретация ТМК проект "Аэлита" Феоктистова.
Итак, тяжелый межпланетный корабль практически уже построен в металле. Сооружен действующий наземный модуль, где «земные космонавты» живут в условиях длительного пребывания в замкнутом пространстве. Однако работы постепенно начинают сворачиваться. Почему ?
А причина до обидного проста. Пресловутое «догнать и перегнать».
В 1961 году президент США Кеннеди провозгласил ближайшей целью США в космосе - высадку человека на Луну. И в 1964 году волевым решением Н.С. Хрущева «марсианский» проект был переориентирован на куда более приземленные цели - лунную высадку. Носитель Н-1 срочно пытаются переориентировать на несвойственные для него «лунные» задачи. И все, что происходит с проектом Н-1 дальше - де-факто происходит со спешно слепленной форсированной версией Н-1 ЛЗ.
Парадокс - 75 тонн стандартной Н-1 вполне хватало для экспедиции к Марсу, но было мало для полета к Луне. Необходимы были 90 тонн. Поспешное увеличение тяговооруженности привело к конструктивным просчетам. Форсирование потребовало существенного увеличения количества двигателей (и связанного с ними оборудования) первой ступени - до 30 !!!. Необходимо было создать более мощные двигатели... но - «догнать и перегнать» ! - времени на это просто не дали. Спешка, вызванная волюнтаристским решением политического руководства привела также к отказу от постоянной отработки узлов и блоков ракеты на стендах. В целях экономии времени было принято решения отлаживать ракету путем испытательных пусков. Ни один из них не завершился успешно.
Четыре запуска Н-1 ЛЗ закончились неудачей - а чего еще ожидать при такой поспешностью и отказе от стендового тестирования ? Оставались еще две Н-1 на стартовых столах... но тут выяснилось, что лунную гонку СССР уже проиграл. И облет и высадка на Луну были уже выполнены американцами. И, как и следовало ожидать, политическое руководство потеряло интерес к новому сверхтяжелому носителю. А заодно - и ко всей марсианской программе. Смерть С.П. Королева поставила окончательную точку...
Кстати, в 1969 году президент Академии наук СССР Мстислав Келдыш, разрабатывавший теоретические основы ТМК, последний раз предлагал отказаться от явно проигранной лунной гонки и вернуться к марсианским проектам Максимова и Феоктистова.
«Я - за Марс. С научной точки зрения Марс важнее Луны!» - писал Келдыш в Политбюро ЦК КПСС, но его предложение в верхах так и не услышали. Глеб Максимов к тому времени в ОКБ-1 уже не работал. Он ушел оттуда через некоторое время после смерти Королева, в 1968 году.
В июне 1974 г. все работы по комплексам Н1-ЛЗ, Н-1, ТМК были прекращены. Имеющийся задел был уничтожен, затраты были списаны. Близится эпоха «звездных войн», и Брежнев с подачи Устинова все силы сосредотачивает на орбитальных станциях...
В 1974 году все рабочие материалы по марсианскому проекту Глеба Максимова были уничтожены, в том числе и слепленные сургучом секретные рабочие тетрадки проектантов. Та же участь постигла производственные заделы «в железе» на заводах и полигонах.
P.S. Вскоре после этого тот же Устинов интересовался у новых руководителей ОКБ-1 возможностью продолжения работ по проекту Максимова, но те только разводили руками.
3