Почему советская лунная программа потерпела неудачу?
Пилотируемые полёты к Луне в 1969–1972 годах по-прежнему остаются крупнейшим достижением мировой космонавтики. Однако, Советский Союз, запустивший в космос первый искусственный спутник Земли и первого человека, так и не смог осуществить пилотируемый полёт к Луне и проиграл к концу 1960-х годов т.н. «лунную гонку», уступив пальму первенства американцам. О причинах неудачи советской лунной программы попробуем кратко разобраться в данной статье…
Запуск первого искусственного спутника Земли и запуск первого человека в космос стали для США фактически настоящим потрясением, поставив в глазах всего мира вопрос — а, действительно ли Америка является лидером мирового технического и, скажем так, «цивилизационного» прогресса. Причём глубоко уязвлёнными почувствовали себя не только американские элиты, но и рядовые граждане.
В этих условиях, всего спустя полтора месяца после полёта Гагарина, президент Кеннеди объявил о старте амбициозной космической программы пилотируемого полёта на Луну. 12 сентября 1961 года Кеннеди обратился к нации, призвав любой ценой осуществить пилотируемый полёт к Луне, и призвав каждого гражданина внести свой посильный вклад в данную программу.
Собственно, это фактически первая и основная причина успеха американцев — их программа полёта к Луне стала единым «общенациональным порывом», на которую не жалели ни сил, ни средств. В то же время, Советский Союз принял брошенный американцами вызов скорее «по инерции», как ответ на их лунную программу. Тем более, к тому моменту СССР доказал, что хотел и острой необходимости «быть первыми на Луне» у него уже не было. Собственно, изначально высадка на Луне не значилась в советской космической программе — на конец 1960 — начало 1970 планировалось строительство большой орбитальной станции и корабля для межпланетной экспедиции. Официально советская «Лунная программа» стартовала только в 1964 году.
Сам по себе проект полёта на Луну был невероятно дорогостоящим — в США по стоимости он был сопоставим с «ядерным проектом», и Советский Союз, в отличие от американцев, не мог направить на свой «Лунный проект» де-факто неограниченное финансирование.
Ключевым моментом программы полёта к Луне, было создание сверхтяжёлой ракеты-носителя, который в состоянии разогнать корабль массой в несколько десятков тонн до второй космической скорости. В США начали создание ракет-носителей семейства «Сатурн», «конечной» модификацией которых был легендарный «Сатурн-5» — трёхступенчатый «лунный» носитель, впервые запущенный 9 ноября 1967 года. Создавался «Сатурн» под руководством Вернера фон Брауна, в прошлом создавшим знаменитые баллистические ракеты «Фау-2», пожалуй, наиболее яркого символа нацистcкого «Вундерваффе».
Ракета-носитель «Сатурн-5» на стартовой площадке
«Сатурн-5» представлял собой огромную ракету высотой в 110 метров и наибольшей шириной в 10 метров. Стартовая масса ракеты была около 2950 тонн. На низкую околоземную орбиту (НОО) «Сатурн-5» мог вывести порядка 140 тонн полезной нагрузки, а вывести на траекторию к Луне — до 65 тонн полезной нагрузки (при полётах к Луне в эту массу входил корабль «Аполлон», массой 46 тонн и третья ступень с остатками топлива).
Первая ступень ракеты состояла из 5 двигателей F-1, каждый из которых давал тягу в 690 тонн. Данные двигатели работали на керосине. Вторая ступень состояла из 5 водородных двигателей J-2 тягой в 91 тонну. Такой же двигатель был установлен и на третьей ступени, которая и выводила «Апполон» на траекторию к Луне. В качестве окислителя на обоих типах двигателей использовался кислород.
Вернер фон Браун на фоне двигателей первой ступени «Сатурна-5»
Создание «Сатурна-5» фактически представляет собой пример того, как нужно работать над подобными проектами беспрецедентной сложности. США удалось обеспечить слаженную работу гигантских корпораций, до этого жёстко конкурировавших между собой. Каждую из ступеней разрабатывала отдельная аэрокосмическая корпорация — Боинг», «Норд Америкэн» и «Макдонелл-Дуглас», бортовое радиоэлектронное и вычислительное оборудование создавала IBM, а двигатели — «Рокетдайн».
В ходе работ по созданию «Сатурна» проводился колоссальный объём наземных испытаний. Все двигатели американской ракеты были многоразовыми и перед монтажом на ракету проходили двукратные огневые испытания, а потом испытывались проходила и собранная из них ступень. Большая часть прочих систем ракеты также проходила отработку на земле. Всё это потребовало строительства адски дорогостоящих стендовых комплексов.
Огневые испытания двигателя F-1 первой ступени РН «Сатурн-5»
В итоге, американцам удалось «без проволочек» успешно провести успешный запуск ракеты 9 ноября 1967 года, а менее чем через 2 года отправить к Луне «Аполлон-11».
Тем временем в СССР…
В Советском Союзе работы по созданию сверхтяжёлой ракеты-носителя были начаты ещё в 1958 году. Как уже говорилось выше, изначально он создавался вовсе не для обеспечения полётов к Луне, а для строительства огромной орбитальной станции, а также для вывода на орбиту модулей т.н. межпланетного экспедиционного корабля. Что характерно, изначально планировалась даже оснащение перспективной ракеты ядерным ракетным двигателем (работы по созданию которого велись в СССР), в дополнение к «классическому» жидкостному ракетному. В 1961 году было решено всё же строить ракету на «классических» двигателях. Ещё год ушёл на то, что бы решить, какое именно КБ будет создавать ракету — в итоге им стало ОКБ-1 под руководством Сергея Королёва. Будущая ракета получила обозначение Н-1.
Ракета-носитель Н-1
После «официального» включения СССР в «Лунную гонку» параллельно велось создание и других проектов полёта к Луну. В частности, разработку свои сверхтяжёлых ракет-носителей вели ОКБ под руководством Владимира Челомея и Михаила Янгеля. Т.е. в определённый момент велось фактически 3 «лунных проекта». При этом, в конкурирующих КБ Королёва и Челомея велось создание и своих кораблей и посадочных модулей для полёта на Луну.
Если американцы добились небывалой кооперации корпораций-конкурентов, то советский «лунный проект» лишь окончательно рассорил между собой конструкторов советской ракетной и космической техники и возглавляемые ими КБ. Сергей Королёв и Валентин Глушко, главный конструктор советских ракетных двигателей, и так находились в весьма натянутых отношениях, но в ходе работ по лунной ракете окончательно разошлись во взглядах относительно силовой установки для данной ракеты. Глушко настаивал на создании двигателя, использующего в качестве топлива несимметричный диметилгидразин (т.н. «гептил»), который является крайне токсичным топливом, но имеет массу преимуществ, в частности высокую плотность, самовоспламеняемость, высокие энергетические характеристики, и обеспечивает достаточно простую конструкцию топливной аппаратуры. Королёв, напротив, настаивал на создании кислородно-керосинового двигателя, и в итоге убедил высшее руководство выбрать в качестве силовой установки «альтернативный» двигатель ОКБ Николая Кузнецова, притом что данное КБ до этого не имело опыта создания ракетных двигателей. КБ Глушко в итоге стало работать совместно с ОКБ Челомея.
Однако, вскоре после смещения Хрущёва ОКБ-52, возглавляемое Владимиром Челомеем, гениальным советским конструктором ракетной техники, было быстро «выдавлено» из «Лунной программы» силами ОКБ-1 Королёва, пользовавшимся лучшем расположением в «верхах». В результате основные ресурсы, выделяемые для «лунной программы» оказались сосредоточенны в руках КБ Королёва.
Проблемы с Н-1 начались ещё на чертёжной доске, и при её проектировании было допущено огромное количество ошибок. Более того, ракета изначально была рассчитана на выведение на низкую орбиту полезной нагрузки в 75 тонн при стартовой массе в 2200 тонн, что было недостаточно для полёта к Луне. В итоге, для полёта к Луне создавалась уже модифицированная ракета Н-1Ф с массой выводимой на НОО полезной нагрузки в 90 тонн. Но это было значительно меньше, чем у американского «Сатурна-5» и накладывало ограничения и на размеры и массу собственно «Лунного корабля». Так, разработанный в КБ Королёва лунный корабль Л3 на базе «Союза», был двухместным, в отличие от американского «Аполлона», экипаж которого состоял из 3 человек. Лунный корабль, был и вовсе одноместным, кроме того, переход в него из «базового» корабля осуществлялся через выход в открытый космос.
Н-1 в сборочном цеху
Главной бедой Н-1, которая по сути её и погубила в итоге, стала двигательная установка. В ОКБ Кузнецова не удалось создать двигатель требуемой тяги для ракеты подобного класса. Из-за этого на первой ступени ракеты было установлено аж 30 (нет, это не опечатка. Тридцать!) двигателей НК-15, тягой в 154 тонны. На второй ступени находилось ещё 8 подобных двигателей. Уже этот факт наличия поистине гигантского количества двигателей (к слову, до сих пор непобитый «рекорд»), делал ракету чрезмерно сложной и ненадёжной. И если американские двигатели «Сатурна-5» были по сути многоразовыми и испытывались перед установкой на ракету, то для Н-1 такой возможности не было. Советские НК были по сути одноразовыми и можно лишь было выборочно «прожечь» несколько двигателей из партии. Кстати, ступеней у Н-1 было аж 5 (!). Крайне неудачной была и конструкция топливных баков. Ну в общем, в Н-1 было неудачно практически всё.
Н-1 на стартовой площадке
Указанные выше конструктивные решения дали быстро о себе знать. «Летающий склад двигателей» упорно не желал летать. Из-за невозможности адекватной отработки отдельных компонентов и блоков, пришлось испытывать сразу готовую ракету. Первый пуск Н-1 состоялся 21 февраля 1969 года и закончился провалом. Ракета продержалась в воздухе всего 69 секунд и погибла из-за неисправности силовой установки первой ступени. Второй пуск, состоялся 3 июня и завершился ещё более фатально. Фактически ракета погибла ещё при старте в результате взрыва одного из двигателей. При этом был практически полностью уничтожен стартовый стол. Проблема была явно слишком серьёзная, что не позволяло решить её в разумные сроки. На анализ причин катастрофы, доработку ракеты и строительство новой стартовой позиции ушло почти 2 год. К тому моменту лунная гонка Советским Союзом была полностью проиграна. Спустя 1,5 месяца после второго неудачного пуска к луне уже стартовал «Аполлон-11».
Авария ракеты Н-1 в ходе второго испытательного пуска. Видно срабатывание системы аварийного спасения в верхней части ракеты. В качестве полезной нагрузки на ракету был установлен макет лунного корабля.
В 1971 и 1972 году были предприняты ещё два испытательных пуска Н-1, но они также закончились провалом и оба ещё на этапе работы первой ступени. Так что, весьма часто приводимый в «научно-популярной» литературе и различных докуметналках на соответствующую тематику аргумент о том, что «главной причиной провала советской лунной программы стала смерть Сергея Павловича Королёва» едва ли выглядит убедительно. В 1973 году был подготовлен 5-й запуск ракеты Н-1. К тому моменту двигатели Кузнецова уже стали «многоразовыми» и прошли успешные огневые испытания. Но пуск был отменён и остаётся только гадать, насколько он мог быть удачным. В общем, ракета Н-1 была слишком «порочна», что и предопределило её печальный провал, как и всей советской лунной программы.
С точки зрения сегодняшнего дня (да и тогда это скорее всего тоже было очевидно) гораздо более перспективным выглядел проект сверхтяжёлой ракеты конструкции КБ Челомея, уже создавшего к тому моменту ракету УР-500, всем известный «Протон», которая как и Королёвская «Семёрка» (пусть и многократно модернизированная) и сегодня доставляет грузы на орбиту. Челомей предложил «модульную» схему создания сверхтяжёлой ракеты, фактически уже применённую на «Протоне». Подобный подход используется сейчас при создании американских ракет-носителей семейства «Falkon» и уже закрытой российской программы «Ангара».
Предполагаемый вид ракеты УР-700
Для полётов к Луне Челомей разработал проект ракеты УР-700. Она представляла собой уже готовую УР-500 с прикрепляемыми по бокам блоками новой первой ступени. Каждый такой блок имел создаваемый в КБ Глушко двигатель РД-270 с тягой в 630 тонн (это более чем в 4 раза больше мощности двигателей, устанавливаемых на Н-1). Кроме того, блоки Челомеевской ракеты создавались на заводах-изготовителях и легко доставлялись на Байконур, где происходила лишь их стыковка. Для Н-1 же на Байконуре был возведён фактически целый завод, где происходила постройка блоков ракеты — из-за огромных размеров их попросту невозможно было доставить на место. Более простая ракета, создаваемая на основе уже хорошо отработанных и испытанных компонентов, очевидно, имела куда больше шансов на успех, нежели Н-1.
Слева направо — ракета-носитель Н-1, американская ракета-носитель «Сатурн-5» и ракета-носитель УР-700
Едва ли СССР мог обогнать США в «Лунной гонке» — у американцев был существенный гандикап по времени, фактически их программа началась на 2 года раньше, и это временное отставание СССР так и не смог отыграть, у них было фактически безлимитное финансирование и самое главное — «общенациональный порыв». Но, кто знает, вполне возможно, что создавай «лунную ракету» КБ Челомея, на Луне сейчас, помимо американских, находились бы и советские посадочные модули.
После полёта «Аполлон-17» в 1972 году и закрытия программы американской «лунной программы» были прекращены и работы по советским сверхтяжёлым ракетам-носителям. К слову, уже модернизированный вариант Н-1 предполагалось использовать для сборки на орбите межпланетного корабля для полёта на Марс. Но о данном проекте будет отдельная заметка. Вскоре был окончательно отменён проект и межпланетной экспедиции. И виноваты тут уже не принципиально непреодолимые технические проблемы, и не «интриги» в «верхах». Просто с 1973 года в космонавтике наступила уже другая эпоха. К слову, этот год стал кризисным как для американской, так и советской космонавтике.
Прошло время грандиозных проектов, создававшихся скорее по «идеологическим» соображениям. И СССР, и США уже доказали друг друг всё, что могли, и смысла тратить баснословные средства (для примера — один запуск «Сатурна-5» стоил в современном эквиваленте более миллиарда долларов) на грандиозные космические проекты, накладные даже для сверхдержавы уже не было. Проекты гигантских орбитальных станций и заводов, пилотируемых полётов к Марсу и пр. стали не нужны.
В условиях такого мощного мотивирующего фактора, как «системное» противостояние сверхдержав, освоение космоса очень сильно замедлилось. Полёты же на Луну так и по сей день наибольшим успехом человечества в освоении космоса, а ракета «Сатурн-5» так и остаётся памятником человеческому гению. Более мощной ракеты-носителя так и не удалось создать.
Автор: Павел Румянцев
Облачные серверы от Маклауд быстрые и безопасные.
Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!
