«Шаттл» и «Буран»

        Соперничество двух сверхдержав в космосе по мере развития соответствующих технологий становится делом весьма дорогостоящим и требует все больше и больше материальных и интеллектуальных затрат. Одержав убедительную победу в лунной гонке США не стали почивать на лаврах, а сразу же приступили к реализации не менее грандиозной программы – создания многоразового транспортного космического корабля (МТКК). Разработка программы, получившей обозначение Space Shuttle («Космический челнок») началась в конце 60-х. С созданием такого транспортного пилотируемого корабля США на долгую перспективу обретали значительное техническое и технологическое превосходство над СССР и могли развернуть активную деятельность в космосе.

 

    С помощью «шаттлов» американцы могли выводить в космос полезные нагрузки массой до 30 т и возвращать с орбиты спутники массой до 14 т, причем частота полетов МТКК планировалась на уровне 20-30 в год. Но разработка такого корабля, основным требованием к которому было достижение жизненного цикла (срока активной эксплуатации) в 20 лет, в течение которого один МТКК мог совершить примерно 100 полетов (4-5 в год – только в этом случае можно было говорить об экономической рентабельности программы), была сопряжена с различными, в первую очередь, техническими трудностями. Нужно было создать высокопрочные и тугоплавкие материалы для конструкции планера, которые могли выдерживать температуры порядка 1000 градусов при прохождении плазмы на высоте 40-50 км, разработать высокоточные системы управления и навигации, обеспечивающих посадку космоплана с орбиты на взлетно-посадочную полосу, а также провести сложнейшие исследования по определению наивыгодной аэродинамической схемы корабля и средств его выведения в космос (мощной двигательной установки самого корабля и твердотопливных ускорителей).

 

      В середине 1974 года специалистами НАСА была определена окончательная схема конструкции корабля и началась полномасштабная его разработка. В работах по этой программе были задействованы крупнейшие американские аэрокосмические фирмы. Конструктивно МТКК состоит из орбитальной ступени с несущими и управляющими поверхностями, оснащенной двигательной установкой из трех ЖРД тягой по 600 т каждый (суммарная тяга – более 1800 т), питающейся от огромного кислородно-водородного бака массой 745 т (из них 32 т – вес конструкции, масса топлива – 745 т), и двух твердотопливных ускорителей с суммарной тягой свыше 2600 т (масса в снаряженном состоянии 590 т каждый, после выгорания топлива – 78 т). Общая масса системы на старте достигает 2040 т, в том числе масса орбитальной ступени («челнока») составляет 114 т (сухой вес – 69 т). Длина космоплана 37 м, высота 17 м, размах крыла 24 м. В передней части расположена кабина экипажа, в задней – основная двигательная установка и двигатели системы орбитального маневрирования. Орбитальная ступень покрыта несколькими видами теплозащитных покрытий, предохраняющих ее от чрезмерного нагрева и разрушения при прохождении атмосферы Земли при запуске, сходе с орбиты и посадке. В средней части фюзеляжа расположен грузовой негерметический отсек с раскрывающимися створками, его длина составляет 18,3 м, диаметр 4,5 м. В отсеке находится грузовой дистанционный манипулятор с длиной «руки» 15,2 м.

 

    Экипаж может состоять максимум из семи человек (из которых два пилота и три специалиста по полезным нагрузкам, остальные могут быть представителями стран, имеющих соответствующие отношения с НАСА). Выход членов экипажа в открытый космос осуществляется через шлюзовую камеру, расположенную в задней части кабины. Для автономного маневрирования вне орбитальной ступени (на расстоянии до 100 м) и выполнения операций с полезной нагрузкой астронавты используют ранцевые двигательные установки MMU (Manned Manoeuvring Unit) с 24 микродвигателями. Типовая схема полета МТКК “Шаттл” имеет следующие этапы: запуск корабля и вывод орбитальной ступени на орбиту, выполнение работ на орбите, сход с нее и посадка орбитальной ступени. В момент старта включаются три ЖРД основной двигательной установки и два твердотопливных ускорителя. Непосредственно после старта корабль осуществляет разворот по крену для обеспечения азимута пуска, необходимого для достижения заданного наклонения орбиты. Затем выполняется маневр по тангажу. Примерно через 2 мин с момента старта после выгорания топлива происходит отделение твердотопливных ускорителей (высота порядка 45 км).

 

   Ускорители продолжают полет по баллистической траектории до высоты около 70 км и затем приводняются с помощью парашютов в океан на расстоянии 260 км от места старта, где их подбирают специальные корабли и буксируют к берегу для восстановления и повторного использования (ресурс до 20 пусков). После сброса твердотопливных ускорителей продолжается полет связки “орбитальная ступень – внешний топливный бак”. Приблизительно через 8 мин с момента старта на высоте порядка 113 км происходит отключение основной двигательной установки и отделение внешнего топливного бака. Он совершает полет по суборбитальной траектории и разрушается при входе в плотные слои атмосферы, а его несгоревшие остатки падают в океан. После отделения внешнего топливного бака орбитальная ступень продолжает самостоятельный полет и с помощью двух последовательных включений двигателей системы орбитального маневрирования (продолжительность импульса 105 и 95 с) выходит сначала на промежуточную эллиптическую орбиту, а затем на круговую высотой примерно 300 км – основную рабочую орбиту корабля. Максимальная высота полета “шаттла” может достигать 1100 км. Номинальная продолжительность пребывания орбитальой ступени на орбите 7 сут (при увеличении на борту запаса топлива и расходных материалов, а также при возникновении аварийной ситуации она может достигать 30 сут). Посадка орбитальной ступени производится на специально приспособленную ВПП со скоростью порядка 330 км/ч.

 

      Для обеспечения полетов «шаттлов» на аэродроме им. Кеннеди построено уникальное стартовое сооружение, для приема кораблей из космоса предназначено идеально ровное дно высохшего соляного озера в пустыне Мохаве и модернизированная ВПП базы ВВС Эндрюс в Калифорнии. Первый полет «шаттла» был намечен на март 1979 года, но не состоялся в результате неполадок в двигательной установке космоплана и проблем с теплозащитным покрытием. Покрытие представляло собой специальные керамические плитки, а также графитовые поверхности на наиболее термонагруженных частях планера – носовой части, нижней части фюзеляжа и передней кромке крыла. После устранения неполадок головной МТКК «Колумбия» в апреле 1981 года вышел на орбиту и начал отсчет полетов «шаттлов». Вслед за «Колумбией» были построены орбитальные ступени «Челленджер», «Дискавери», «Атлантис» (после катастрофы второго была начата постройка «Индевора»). Корабли выполняли самые разные задания как по линии НАСА, так и по линии Министерства обороны (как сообщала в то время иностранная печать, уже во втором полете с борта «Колумбии» велась радиолокационная съемка местности отдельных районов территории СССР, где располагались стратегические объекты оборонного значения). Всего планировалось совершить 311 полетов многоразовых кораблей, в том числе 113 – в интересах Пентагона (планы на середину 80-х, всего же этом десятилетии «шаттлы» совершили более 40 полетов).

 

      Заявления разработчиков о высокой степени надежности многоразовых кораблей понесли значительный ущерб в январе 1986 года, когда на 74-й секунде полета потерпел катастрофу «Челленджер» (погибли все семь астронавтов, в том числе и женщина-учитель начальных классов Джин Маколифф, которая должна была впервые в истории космонавтики провести уроки из космоса). Причиной трагедии стал технологический дефект левого твердотопливного ускорителя. Практически в течение двух лет полеты кораблей были прекращены, пока не были выявлены и устранены все недоработки в конструкции «челноков». Одним из направлений модернизации «шаттлов» стало оборудование их системой экстренного покидания корабля через аварийную дверь на правой стороне пилотской кабины.

 

     В Советском Союзе пристально следили за реализацией американской программы. В СССР разработка многоразовых космических кораблей была начата с опозданием на семь лет. В 1976 году ЦКБЭМ «Энергия» им. С.П. Королева (бывшее ОКБ-1) получило задание на разработку отечественного МТКК и его носителя – сверхмощной ракеты на кислородно-водородных двигателях. Программа получила обозначение «Энергия-Буран» (ракетоноситель «Энергия» и орбитальная ступень «Буран»). С принятием решения о ее разработке были прекращены работы по лунной программе в любом ее аспекте. Программа «Энергия-Буран» по уровню затрат стала основной в советском космическом бюджете 1976-88 годов, оставив позади все прочие программы, вместе взятые. Огромным скачком вперед стало создание ракеты-носителя нового поколения «Энергия» с грузоподъемностью более 100 т, которая должна была отвечать требованиям универсальности и трансформации. В первом случае они должны были выводить в космос не только «Бураны», но и орбитальные станции нового поколения, а также геостационарные спутники связи массой до 18 т («Протоны» могли выводить на такие орбиты аппараты массой не более 2,5 т).

 

     Согласно требованиям трансформации базовая ракета – носитель с четырьмя боковыми ускорителями (РЛА-120 «Энергия») выводила бы в космос полезные нагрузки массой примерно 100 т (орбитальная ступень «Буран» и базовый блок новой орбитальной станции «Мир-2»), вариант с двумя ускорителями (РЛА-110 «Гроза», или «Энергия-4») обеспечивала бы вывод полезных нагрузок массой до 40-50 т (перспективные МТКК и модули для «Мир-2»), а носитель, разработанный на основе бокового ускорителя («Зенит») предназначался для аппаратов массой 13-14 т (перспективные пилотируемые корабли для замены «Союзов») и замены многочисленного семейства РН, разработанных на базе легендарной королевской «семерки». В более отдаленной перспективе должна была быть разработана суперракета с шестью-восемью боковыми ускорителями (РЛА-130 «Вулкан») для отправки лунной экспедиции (для сооружения лунной обитаемой базы), а затем и осуществления «розовой» мечты человечества – пилотирумой экспедиции на Марс. Пуски всех носителей планировалось осуществлять с одного стартового сооружения, построенного для Н-1.

 

    15 мая 1987 года с космодрома Байконур был успешно осуществлен старт «Энергии» с четырьмя ускорителями. В качестве полезной нагрузки с невидимой для наблюдателей стороны был подвешен весо-габаритный макет аппарата «Полюс-ДМ» массой 100 т и длиной порядка 30 м (макет орбитальной станции «Мир-2»). В результате неполадок двигательной установки аппарат упал в районе Тихого океана (вместо разгона автоматика дала команду на торможение). Испытания самой ракеты-носителя были оценены как полностью успешные.

 

     Что касается разработки орбитальной ступени, то после некоторых колебаний (рассматривалась схема космолета «Спираль» ОКБ им. Микояна, экспериментально отработанного в области дозвуковых скоростей полета в 1977-78 годах, эту схему лоббировало ЦАГИ) специалисты ЦКБЭМ в целях экономии времени и снижения затрат взяли за основу американский «шаттл» (по расчетам специалистов НАСА это дало советским конструкторам выигрыш во времени в пять лет). «Буран» по аэродинамической конфигурации и по весогабаритным данным практически полностью идентичен американскому «собрату». Принципиальная разница была лишь в конструкции двигательной установки космоплана – корабли «Шаттл» поднимались со стартовой позиции с помощью собственных мощных двигателей (в том числе), в то время как «Буран» оснащался лишь так называемыми двигателями довыведения – ЖРД малой тяги, которые включались после отделения ракеты-носителя и осуществляли довывод космолета на рабочую орбиту.

 

   Огромного объема работа была проделана на космодроме Байконур, где были сооружены гигантские монтажно-испытательные корпуса для «Энергии» и «Бурана», мощная стартовая позиция, вместительные резервуары для хранения жидкого кислорода и водорода, кроме того, была сооружена уникальная ВПП длиной 4500 м и шириной 84 м с идеально гладкой поверхностью (на метр ширины погрешность не превышала шести миллиметров, что в три-четыре раза была лучше, чем ВПП первоклассного советского международного аэропорта Шереметьево-2). В соответствии с принятой в СССР практикой вывода в космос первых образцов пилотируемой техники, будь то корабль или орбитальная станция, только в автоматическом беспилотном режиме, для «Бурана» создавалась всепогодная система автоматической посадки, которая не имела аналогов в мире (хотя «Шаттл» и был оборудован подобной системой управления, первый полет быль выполнен в пилотируемом режиме). Для отработки системы посадки в 1982 году был построен экспериментальный аппарат БТС-002 («большое транспортное судно»), оснащенный четырьмя турбореактивными двигателями. Стартующий по-самолетному аппарат после достижения требуемой высоты совершал автоматическую посадку на ВПП испытательного аэродрома.

 

     Одновременно набирали отряд космонавтов для полетов на «Буранах», в который зачислялись опытные летчики-испытатели из истребительных КБ и школы испытателей ВВС. Отряд возглавил Игорь Волк, вследствие чего он приобрел неофициальное название «волчий». Постройка головного «Бурана» осуществлялась на Тушинском машиностроительном заводе (ТМЗ). И вот наступил день 15 ноября 1988 года. С космодрома Байконур ракетой-носителем «Энергия» был успешно осуществлен вывод в космос орбитального корабля «Буран». В расчетное время космоплан вышел на рабочую орбиту и совершил два витка вокруг Земли. Сработали двигатели торможения и корабль начал сход, беря курс на космодром. Наземные и корабельные командно-измерительные комплексы (КИК) вели непрерывный контроль за эволюциями «Бурана» в космосе, стратосфере и атмосфере. На встречу «Бурану» взлетает МиГ-25РУ, пилотирумый Магомедом Толбоевым, его задача – сопровождать космоплан в его полете на ВПП и снятие необходимых характеристик с помощью бортовой аппаратуры. И вот орбитальная ступень, сопровождаемая МиГом, появляется из облаков и совершает безукоризненную по чистоте исполнения посадку на ВПП, продемонстрировав великолепные возможности автоматики. «Ни один летчик не посадил бы «Буран» лучше!», - такой была реакция летчика-космонавта Светланы Савицкой, наблюдавшей за посадкой космоплана. Действительно, «Буран» отклонился от центральной оси почти стометровой по ширине ВПП всего на три метра! Полет был оценен как триумф советской космонавтики, как переход от количественных показателей к качественным. Планировалось построить пять кораблей и совершать в год 4-5 полетов. Но увы, незавидная участь программы «Энергия-Буран» была предопределена «перестройкой».

 

     В настоящее время один из «Буранов» выставлен в парке Горького в Москве в качестве ресторана. Так закончила свою жизнь, в сущности, так и не начав ее, уникальная космическая система, на которую были затрачены миллиарды народных денег (по признаниям разработчиков, на эту программу ушло более 10 миллиардов долларов). Но космическая гонка 80-х не ограничивалась только созданием многоразовых кораблей.

 

     СССР в 1986 году вывел в космос орбитальную станцию «Мир» третьего поколения с шестью стыковочными узлами, с помощью которых в перпективе можно было создать многофункциональный комплек военного и научного значения. Станция была выведена на орбиту РН «Протон». Масса «Мира» не превышает 21 т и по своим весогабаритным характеристикам аналогична станциям серии «Салют» (ограничения накладываются типом используемого ракетоносителя). Станция оснащалась новейшим оборудованием и приборами. С прибытием различных модулей масса комплекса «Мир» в начале 90-х годов достигла 100 т (в момент схода с орбиты и затопления в районе Тихого океана в 2000 году масса станции достигала 135 т). В этой связи можно повторить, что только базовый блок новой станции «Мир-2», выведенный на орбиту «Энергией», весил бы 100 т. А с другими стотонными модулями? Как говорится, в этих параметрах существующая ныне с грехом пополам Международная космическая станция (МКС) не идет ни в какое сравнение. Развивался и чисто военный космос.

 

      Наиболее совершенным в 80-х годах спутником видовой и комплексной разведки стал американский КН-11 («Кихоул», в переводе «замочная скважина»), разработка которого велась с 1978 года в интересах ЦРУ. Аппарат массой 10 т выводился в космос с посмощью РН типов «Титан-3Д» и «Титан-34Д». В феврале 1990 года МТКК «Атлантис» вывел на орбиту модернизированный КН-11 массой 14 т, но он вскоре вышел из строя. Другими типами разведывательных ИСЗ являлись «Сэмос-М» и «ЛАСП» (ВВС), «Лэндсат» (НАСА), наиболее совершенным из аппаратов радиотехнической разведки признавался «Феррет-Д», предназначенный для вскрытия системы ПВО и выявления передислокации войск и оружия потенциального противника. СССР же в течение 80-х годов ежегодно выводил в космос не менее 80-100 ИСЗ в год (примерно в три-четыре раза больше, чем США), из которых, по западным оценкам, 80% приходилось на спутники военного назначения. Столь большое количество космических аппаратов объяснялось в основном коротким сроком службы советских спутников вследствие недостаточного технического и технологического совершенства. Но в целом Советский Союз обладал современным парком разведывательных ИСЗ, вполне обеспечивавших его стратегическую безопасность, а качество отечественных космических фотоснимков если не превосходило уровень американских, но уж никак не уступало ему.




К содержанию

Военный паритет © 2007 www.militaryparitet.com — Военная страница братьев Николаевых.
Карта сайта.

_____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____

Яндекс.Метрика