prostopasha1914 (prostopasha1914) wrote,
prostopasha1914
prostopasha1914

Categories:

Проект Н-1 - "Царь-ракета", которой так и не суждено было взлететь


Ракета Н-1 - рисунок художника

«Немыслимые» планы


Королёв понимал, что единственным вариантом покорения Луны является создание ракеты огромной грузоподъёмности - в несколько раз больше, чем у крупнейшей на тот момент советской разработки Р-7А. Свои предложения по такой ракете он представил Совету главных конструкторов 16 июля 1957 года. Так начался проект «Н-1».

Предложения долго обсуждались в верхах. В итоге 23 июня 1960 года на свет появилось постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №715-296 «О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в 1960-1967 гг.». В нём правительство страны санкционировало проведение исследований в рамках проекта ракетной системы со стартовой массой 1000-2000 т, обеспечивающей вывод на орбиту тяжёлого межпланетного корабля массой до 60-80 т.

На первом этапе (в 1960-1963 годах) предполагалось разработать ракету Н-I с двигателями на кислородно-керосиновом топливе и грузоподъёмностью 40-50 т.
На втором этапе (в 1963-1967 годах) конструкторы должны были заняться ракетой Н-II, в составе которой собирались применить ядерно-реактивные двигатели и новые виды топлив. Она должна была выводить 60-80 т на околоземную орбиту и 20-40 т — на межпланетную траекторию. Кроме того, в приложении к постановлению сотрудникам ОКБ-1 предписывалось разработать ко 2-му кварталу 1961 года эскизные проекты тяжёлых кораблей для облёта Луны (КЛ), Марса и Венеры (КМВ), а к 4-му кварталу — согласовать технические задания по планам экспедиций на поверхность Луны, Марса и Венеры. Вся программа развития, предложенная Королёвым, оценивалась в 12 млрд рублей, в том числе около 3 млрд на разработку Н-I и до 7 млрд — на Н-II.

Военные были не в восторге от инициатив конструктора. На совещании по Н-I, состоявшемся 23 сентября на полигоне Тюра-Там (будущий космодром Байконур), первый заместитель начальника Главного управления ракетного вооружения генерал-лейтенант Александр Григорьевич Мрыкин потребовал прямо объяснить, как проекты ОКБ-1 будут способствовать достижению военных целей. 9 января 1961 года Совет обороны решил пересмотреть средства, ассигнованные на исследование космического пространства в научных целях, чтобы «сосредоточить усилия конструкторских организаций промышленности, в первую очередь, на решении важнейших задач в интересах обороны страны».


Носитель-1


Королёв не сдавался. Специалисты ОКБ-1 продолжили работы над ракетой Н-I, которую после отказа от ядерно-реактивной Н-II незаметно переименовали в Н-1 (11А52). Её эскизный проект был утверждён 16 мая 1962 года.

В новом варианте стартовая масса носителя выросла до 2200 т, а грузоподъёмность, наоборот, снизилась до 75 т. Такое изменение объясняется тем, что была полностью пересмотрена компоновка ракеты: теперь все три ступени выполнялись в виде конуса, в который инженеры «вписали» шесть сферических топливных баков последовательно уменьшающегося диаметра.

Ракета проектировалась под кислородно-керосиновые двигатели конструкции Николая Дмитриевича Кузнецова. На первой ступени (блок «А») устанавливались 24 двигателя НК-15 (11Д51). Позднее с развитием проекта это число возросло до 30 двигателей (к 24 двигателям по внешней окружности добавились ещё 6 по внутренней); при этом суммарная тяга составила 4620 т. На второй ступени (блок «Б») было установлено 8 двигателей НК-15В (11Д52) с высотным соплом; в дальнейшем планировалось заменить их двигателями НК-43 (11Д112) суммарной тягой 1432 т. На третьей ступени (блок «В») разместили 4 двигателя НК-19 (11Д53) суммарной тягой 184 т.

В проекте 1962 года экспедиция на Луну ещё не была названа главной задачей Н-1. На пленарном заседании экспертной комиссии, состоявшемся в июле, Королёв, чтобы «не дразнить гусей», представил только ракету без вариантов полезной нагрузки. Задачи, которые могли быть решены с помощью Н-1, были перечислены в следующей последовательности: оборонные, научные, освоение человеком Луны и ближайших планет Солнечной системы (Марс и Венера), всеобщая связь и ретрансляция радио и телевидения, постоянная орбитальная группировка (несколько сотен спутников!) для слежения, обнаружения и уничтожения ракет противника.

Экспертная комиссия под председательством академика Келдыша рассмотрела эскизный проект и одобрила создание ракеты-носителя Н-1 грузоподъёмностью 75 т. 24 сентября 1962 года было принято секретное постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №1022-439 «О создании комплекса ракеты-носителя Н-1». В нём предписывалось завершить стендовую отработку двигателей в 1964 году, а лётные испытания ракеты начать во второй половине 1965 года.

«Луну не отдавать!»

В докладной записке от 23 сентября 1963 года, посвящённой программе развития космонавтики до 1968 года включительно, Королёв изложил свой план покорения Луны.

Первый этап — облёт Луны на пилотируемом корабле Л1 (7К-9К-11К), собираемом на околоземной орбите. Во время этой экспедиции космонавты должны были произвести подробное картографирование лунной поверхности, определив возможные районы высадки для последователей.

Второй этап — отправка на Луну самодвижущегося планетохода Л2 с дистанционным управлением. Главной его задачей было изучение поверхности с целью выбора оптимального места посадки для основного и резервного пилотируемых кораблей. Кроме того, он должен был собрать данные о физических свойствах грунта, температурных перепадах, магнитных полях, интенсивности космического и солнечного излучения. Сам Л2 представлял собой гусеничный транспортёр с ядерной силовой установкой, снабжённый мощной радиостанцией, системой телеуправления и блоком научной аппаратуры; он должен был пройти 2500 км.

Третий этап — запуск пилотируемого космического корабля Л3 массой 200 т. Его предполагалось собрать на полярной «монтажной» орбите из трёх блоков, доставляемых при помощи Н-1. Первая ракета выводила на орбиту комплекс 19К, состоявший из посадочного корабля и разгонного блока. Две другие ракеты Н-1 служили для доставки танкеров 21К с топливом массой 128 т. После заправки комплекса к нему на ракете «Союз» (11А511) должен был стартовать корабль 7К с экипажем из двух-трёх человек. Осуществив стыковку и проверив работоспособность систем, космонавты должны были направить Л3 на траекторию полёта к Луне, причём корабль, сбросив разгонный блок, садился на её поверхность целиком и сразу. После завершения экспедиции 7К при помощи взлётного устройства стартовал к Земле; в атмосферу входил только спускаемый аппарат в виде «фары». Весь космический рейс занял бы от 10 до 17 дней.

Значительным преимуществом предложенной схемы перед другими вариантами была возможность запускать танкеры 21К с топливом для Л3 на орбиту во время лётно-конструкторских испытаний Н-1: если бы произошла авария и очередная ракета погибла, то ранее выведенные баки оставались бы в космосе до прилёта комплекса 19К.

На четвёртом этапе освоения Луны планировалось создание небольшой обитаемой станции Л4 на селеноцентрической орбите, сконструированной на основе маневрирующего космического корабля 7К-ОК массой 5,5 т. Для выведения её к месту назначения достаточно было одной ракеты Н-1.

В рамках пятого этапа предусматривалась высадка большой экспедиции на Луну численностью от трёх до четырёх человек. Для её обеспечения специальным кораблём Л5 планировалось доставить на поверхность тяжёлый самодвижущийся вездеход «сухой» массой 5,5 т, снабжённый герметичной кабиной. Он мог развивать скорость до 20 км/ч и нести на себе 3,5 т ресурсов для системы жизнеобеспечения: воздуха, воды и продуктов питания.

Если бы Королёв проявил свойственную ему твёрдость в отстаивании программы освоения Луны, история советской космонавтики могла стать совершенно иной. Однако ситуация складывалась таким образом, что главному конструктору ОКБ-1 приходилось идти на компромиссы с целью упрощения проекта. Драматизм положения хорошо иллюстрирует история, рассказанная Борисом Родионовичем Аксютиным:

«Вспоминаю совещание, которое собрал С.П. Королёв после полёта в Пицунду к Н.С. Хрущёву, находившемуся там в это время на отдыхе. Этот полёт был необходим для решения вопроса об ассигнованиях для работ по комплексу Н-1 (экспедиция на Луну). По возвращении из Пицунды он собрал совещание главных конструкторов у себя в кабинете. Все собрались, а его нет. Мы в недоумении ждём. Анатолий Петрович Абрамов, его заместитель, говорит, что Сергей Павлович в своём кабинете, сейчас должен прийти. Через некоторое время входит Сергей Павлович, ссутулившийся, рассеянно кивает головой, подходит к столу, садится, берётся рукам за опущенную голову, сидит молча некоторое время и как бы про себя говорит раздумчиво, тихим голосом: «Упустим время, не наверстаем», затем поднимает голову, видит сидящих, потряхивается и произносит: «Я пригласил вас, чтобы рассказать об итогах встречи с Никитой Сергеевичем. Он сказал: «У нас большие успехи в освоении космического пространства, наши боевые ракеты стоят на дежурстве. Мы никогда не жалели денег на эти дела. Сейчас есть и другие заботы. Нужны средства для подъёма сельского хозяйства и животноводства. Вам надо поэкономить». Мы должны продумать мероприятия по удешевлению комплекса Н-1».

В целях экономии решили отказаться от сборки комплекса на «монтажной» орбите и делать «однопусковую» схему. Кроме того, Королёв потребовал от проектантов поднять мощность Н-1. Последовала серия предложений по доработкам, из которых основными были установка на первой ступени ещё шести двигателей и появление четвёртой и пятой ступеней — блока «Г» и блока «Д». Модификация позволяла увеличить грузоподъёмность ракеты с 75 до 95 т.

При столь глубоких изменениях в проекте принятые сроки начала лётных испытаний в 1965 году выглядели абсурдно. Поэтому 19 июня 1964 года появилось постановление № 524-215 «По убыстрению работ над комплексом Н-1», разрешавшее перенести сроки начала испытаний на 1966 год. Однако всё еще не было принципиального решения по лунной программе. Из-за этого тормозился процесс создания новых кораблей, подготовки экипажей, строительства необходимых заводов и комплексов. Королёв и Келдыш от имени Совета главных конструкторов обратились к Хрущёву с прямым вопросом: «Летим или не летим на Луну?» Последовало указание: «Луну американцам не отдавать! Сколько надо средств, столько и найдём».

3 августа 1964 года вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №655-268 «О работах по исследованию Луны и космического пространства». Впервые на высшем уровне было заявлено, что «важнейшей задачей в исследовании космического пространства с помощью ракеты Н-1 является освоение Луны с высадкой экспедиций на её поверхность и последующим их возвращением на Землю».

Путь к Луне

Получив вожделенное постановление, 13 августа 1964 года Королёв собрал у себя в бюро широкое техническое совещание по проекту Н1-Л3. Именно тогда была определена окончательная схема советской экспедиции на Луну. Выглядела она следующим образом.

Ракета Н-1 стартует с космодрома Байконур и выводит на круговую орбиту высотой 220 км лунный ракетный комплекс (ЛРК, Л3) массой 95 т с двумя космонавтами в спускаемом аппарате лунного орбитального корабля (ЛОК), пристыкованного к лунному посадочному кораблю (ЛК). Затем включается двигатель блока «Г», и ЛРК переводится на траекторию полёта к Луне. В случае необходимости при помощи блока «Д» производится одна или несколько коррекций движения Л3.


Через трое суток, при подлёте к Луне, двигатель блока «Д» включается на торможение, и ЛРК переходит на селеноцентрическую орбиту высотой 110 км, которую коррекцией снижают до 16 км в периселении. Затем оба космонавта перебираются в бытовой отсек ЛОК и надевают скафандры: пилот ЛОК — «Орлан», пилот ЛК — «Кречет». После этого отсек разгерметизируется и используется в качестве шлюзовой камеры. Пилот ЛК переходит по поверхности бытового отсека, спускаемого аппарата и ракетного блока «И» к своему кораблю. В этот время пилот ЛОК находится на обрезе люка бытового отсека, подстраховывая товарища. Как только пилот ЛК занимает рабочее положение в кабине, производится выталкивание корабля из цилиндрической оболочки по специальным направляющим и раскрытие посадочных стоек. Пустая оболочка ЛК отделяется от ЛОК.


После ориентации включается на торможение двигатель блока «Д», и ЛК вместе с ним устремляется к Луне. При этом на высоте 3-4 км корабль делает «мёртвую петлю», а на высоте 1-3 км производится сброс блока «Д». Затем пилот ЛК, используя автоматическое и ручное управление двигателями ориентации и регулируя тягу двигателя блока «Е», совершает посадочный манёвр и мягкое прилунение. Вся процедура от момента отделения блока «Д» до посадки занимала немногим более минуты, поэтому возможности по маневрированию ЛК для выбора места были ограничены несколькими сотнями метров. В случае невозможности посадки предполагалось увеличить тягу двигателя до максимальной и вывести ЛК на орбиту для встречи с ЛОК. При нормальной посадке ЛК опускается на поверхность с помощью лунного посадочного устройства, состоящего из кольца, окружающего блок «Е», и четырёх опор, прикреплённых к кольцу.

Отдохнув и проверив системы корабля, пилот открывает люк кабины и, спустившись по трапу, ступает на поверхность Луны. От падения на спину космонавта предохраняет лёгкий обруч. Автономная система жизнеобеспечения скафандра «Кречет» позволяла космонавту находиться снаружи в течение четырёх часов. За это время он должен был установить научные приборы и государственный флаг СССР, собрать образцы грунта, провести телевизионный репортаж, фото- и киносъёмку района. После возвращения в ЛК космонавт наполняет кабину воздухом, чтобы открыть шлем скафандра и пообедать.

Не позднее чем через сутки космонавт включает блок «Е». Возвращаемый аппарат ЛК, отделившись от посадочного устройства, выходит на орбиту. При этом для надёжности запускаются сразу оба двигателя блока «Е», а затем, по результатам диагностики, один из них отключается. Система сближения и стыковки «Контакт» устанавливает связь и определяет взаимное положение ЛК и ЛОК, управляя автоматической стыковкой. Во время стыковки пилот ЛОК, облачившись в скафандр, находится в бытовом отсеке и при необходимости может вмешаться в процесс, осуществив переход на ручное управление. Если манёвр завершится благополучно, пилот ЛК выбирается из возвращаемого аппарата в открытый космос и под присмотром товарища переходит по наружной поверхности в бытовой отсек ЛОК.

Завершив герметизацию и восстановив давление в отсеке, космонавты снимают скафандры и перебираются в спускаемый аппарат корабля, захватив с собой контейнер с образцами. Люк закрывается, и производится отстрел бытового отсека с возвращаемым аппаратом, которые падают на поверхность Луны. Затем космонавты проводят ориентацию ЛОК, включают двигательную установку блока «И», и корабль переходит на траекторию полёта к Земле, который продолжается не более трёх с половиной суток. При подлёте к планете спускаемый аппарат с космонавтами отделяется, совершает управляемый спуск в атмосфере с двойным «погружением» и, используя парашютную систему и двигатели мягкой посадки, производит приземление на территории Советского Союза. Общее время экспедиции — 11-12 суток.

Схема была утверждена экспертной комиссией Келдыша в декабре 1964 года. Работа закипела, и появился реальный шанс вновь обогнать американцев.

Фиаско Н-1

Испытания первой П-1 начались 21 февраля 1969 года. Конструктор Борис Евсеевич Черток в своих мемуарах описывал момент старта:

«В 12 часов 18 минут 07 секунд ракета вздрогнула и начала подъём. Рёв проникал в подземелье через многометровую толщу бетона. На первых секундах полёта последовал доклад телеметристов о выключении двух двигателей из тридцати.

Наблюдатели, которым, невзирая на строгий режим безопасности, удалось следить за полётом с поверхности, рассказывали, что факел казался непривычно жёстким, «не трепыхался», а по длине раза в три-четыре превосходил протяженность корпуса ракеты.

Через десяток секунд грохот двигателей удалился. В зале стало совсем тихо. Началась вторая минута полёта. И вдруг факел погас…

Это была 69-я секунда полёта. Горящая ракета удалялась без факела двигателей. Под небольшим углом к горизонту она ещё двигалась вверх, потом наклонилась и, оставляя дымный шлейф, не разваливаясь, начала падать.

Первая лётная упала по трассе полёта в 52 километрах от стартовой позиции.

Далёкая вспышка подтвердила: всё кончено!..»

Расследование показало, что с 3-й по 10-ю секунды полёта система контроля параметрами работы двигателей КОРД ошибочно отключила 12-й и 24-й двигатели блока «А», но ракета продолжила полёт. На 6-й секунде из-за сильной вибрации оборвался трубопровод окислителя одного из двигателей. В кислородной среде начался пожар. На 68-й секунде, когда Н-1 достигла высоты 12 км, система КОРД отключила сразу все двигатели блока «А», и ракета упала в степь.

Второе испытание Н-1 №5Л с кораблём 7К-Л1А и макетом ЛК состоялось 3 июля 1969 года. Ракета оторвалась от стартового стола, но, когда поднялась выше молниеотводов, взорвался 8-й двигатель блока «А». При этом была повреждена кабельная сеть и соседние двигатели, возник пожар. Подъём резко замедлился, ракета начала наклоняться и на 23-й секунде упала на стартовый стол. При новом взрыве разрушился стартовый комплекс и все шесть подземных этажей огромного сооружения. Причиной аварии стало попадание постороннего предмета (предположительно — стальной диафрагмы датчика пульсаций давления) в кислородный насос 8-го двигателя за четверть секунды до подъёма, что и повлекло взрыв.

Гибели двух Н-1 из-за ненадёжности первой ступени было достаточно, чтобы специалисты заговорили о необходимости изменений в процессе подготовки ракеты к старту. Конструкторам пришлось признать, что большая ракетно-космическая система должна выполнять основную задачу с первой попытки. Для этого всё, что только можно испытать, нужно испытывать на Земле. Кроме того, саму систему необходимо строить на основе многоразовости действия и больших запасов по ресурсу.

Строить полномасштабный стенд для испытаний первой ступени было поздно, поэтому ограничились введением дополнительных устройств безопасности.

Третий запуск Н-1 №6Л состоялся с дублирующего стартового комплекса 27 июня 1971 года (то есть после того как исторический приоритет облёта Луны и высадки на её поверхность был отдан американцам). В качестве полезной нагрузки использовались макеты ЛОК и ЛК. На случай аварии в программе управления был предусмотрен манёвр увода ракеты от стартового сооружения. После его выполнения возникли неучтённые газодинамические моменты в донной части ракеты. Она начала поворачиваться по крену с возрастающей скоростью: через 5 секунд угол поворота составил 14°, через 48 секунд — 200°. Из-за больших перегрузок, возникших при вращении, на 49-й секунде полёта начал разрушаться блок «В»; от комплекса оторвался головной блок вместе с третьей ступенью, которые упали в 7 км от старта. Первая и вторая ступени продолжили полёт. На 51-й секунде КОРД отключила все двигатели блока «А», ракета рухнула в 20 км и взорвалась, образовав огромную воронку.

Несмотря на очередную аварию, конструкторы продолжали верить в успех. Четвёртое испытание Н-1 №7Л со штатными ЛОК (11Ф83) и ЛК (11Ф94) в беспилотном варианте было проведено 23 ноября 1972 года. На 90-й секунде полёта в соответствии с программой за три секунды до отделения первой ступени двигатели начали переходить на режим конечной тяги. Были отключены шесть центральных двигателей, отработавших расчётное время. Скорость подъёма снизилась, из-за чего возник непредвиденный гидравлический удар. В результате насос окислителя 4-го двигателя блока «А» вошёл в резонанс, от которого разрушились топливные трубопроводы. Начался пожар, и на 107-й секунде ракета взорвалась.

Рассказывают, что во время поисков обломков ракеты военные специалисты обнаружили посадочный корабль ЛК, который одиноко стоял в степи на своих четырёх опорах, немного зарывшись в песок. На нём не было заметно каких-либо поломок, кроме небольших вмятин. Лунный корабль успешно сел — правда, совсем не там, где хотели его создатели.

Пятый старт Н-1 был запланирован на август 1974 года, но не состоялся. Незадолго до этого советская лунная программа была закрыта, а все работы над перспективным носителем — прекращены. Две готовые ракеты №8Л и 9Л уничтожили. При этом были списаны затраты в сумме 6 млрд руб. (в ценах начала 70-х годов).

UPD: В 90-е годы американская компания Aerojet General приобрела тридцать шесть экземпляров НК-33 и девять НК-43 вместе с полным комплектом документации для применения этих двигателей в частных космических проектах, однако начинание провалилось. В результате двигатели НК-33, переделанные под американские стандарты и переименованные в AJ26-62, использовались в составе первой ступени ракеты «Антарес» (Antares, Taurus II).

Первый успешный взлёт новой ракеты состоялся 21 апреля 2013 года, затем прошли ещё три нормальных старта. Однако при пятом запуске 28 октября 2014 года из-за поломки в советском двигателе ракета на 23-й секунде полёта упала рядом со стартовым сооружением, частично разрушив его. В дальнейшем от наследия Н-1 американские коммерсанты решили отказаться.

via



Tags: история космонавтики, космос, полеты на Луну
Subscribe

Posts from This Journal “космос” Tag

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 3 comments