вернёмся в библиотеку?

«Земля и Вселенная» 1993 №4





Из истории науки



Советские программы
полетов к Луне


И. А. МАРИНИН,

С. X. ШАМСУТДИНОВ

ТО «Видеокосмос»



В нынешнем году исполняется 25 лет с момента начала успешной реализации программы «Аполлон», в результате которой американские астронавты совершили облет и посадку на поверхность Луны. И по сей день США остаются единственной страной, чьи граждане ступали на поверхность другого небесного тела. А ведь могло быть иначе...

ПРОГРАММА ОБЛЕТА ЛУНЫ: ТРУДНЫЙ ПУТЬ

В начале 60-х годов после первых впечатляющих успехов СССР в космосе взоры всех, кто имел отношение к освоению космического пространства, обратились к еще более масштабным задачам — полетам к Луне и планетам Солнечной системы. К тому же идеология «холодной войны» вызвала перенесение соперничества между сверхдержавами во все новые и новые области. Космос не стал исключением.

Выиграв «первый тайм», СССР был намерен сохранять свой приоритет и впредь, да и конструкторская мысль не стояла на месте. В ОКБ-1 под руководством С. П. Королева уже начались работы по проектам пилотируемых полетов к Луне, Марсу, Венере и созданию тяжелого межпланетного корабля (ТМК). Разрабатывалась и новая серия ракет-носителей «Н», которые смогли бы помочь осуществлению этих замыслов. Над созданием супертяжелых ракет работали коллективы, руководимые главными конструкторами В. Н. Челомеем (ОКБ-56) и М. К. Янгелем (ОКБ-586).

Ближайшей целью была избрана Луна, и начались работы над двумя вариантами экспедиций. Первый предусматривал облет Луны без посадки на ее поверхность и возвращение на Землю. Второй — выведение на орбиту Луны корабля с двумя космонавтами, высадку одного космонавта на Луну и возвращение их на Землю.

В это время (с 1961 г.) в США уже приступили к реализации программы «Аполлон», предусматривавшей создание мощного носителя «Сатурн-V» и корабля «Аполлон» для выведения на окололунную орбиту корабля с тремя астронавтами и высадки на поверхность Луны двух из них.

Как же обстояло дело к тому времени у нас? Программа облета (как более простой вариант достижения приоритета) выдвигалась двумя главными конструкторами — С. П. Королевым и В. Н. Челомеем. Комплекс, предложенный С. П. Королевым и его ОКБ-1, состоял из разработанных специально для этого кораблей, получивших обозначения 7К, 9К и 11 К, и должен был собираться на орбите Земли путем автоматической стыковки этих кораблей. Сначала на орбиту предполагалось вывести разгонный блок (корабль 9К), затем к нему предстояло последовательно пристыковать четыре корабля-танкера (11 К) с горючим и окислителем. После завершения заправки должен был стартовать корабль с экипажем (7К), который после стыковки с заправленным разгонным блоком образовывал облетный корабль. Если все шесть запусков и стыковок проходили успешно, то облетный корабль с экипажем на борту с помощью жидкостного ракетного двигателя разгонного блока переводился бы на траекторию облета Луны.

Такая схема была бы очень сложной и для нашего времени, да и к тому же в то время еще не летал ни один корабль 7К с экипажем, не отрабатывалась система стыковки. Правда, проект имел и определенные достоинства — для выведения на околоземную орбиту предполагалось использовать отработанную и достаточно надежную РН «Союз». Но все же, для облета Луны по этой схеме потребовались бы длительные разработки и большой комплекс наземных и летно-конструкторских испытаний.


Советские ракеты-носители, которые использовались или планировались к использованию в ходе отечественных лунных программ. Ракеты изображены в одном масштабе. Слева направо: Н-1 с лунным комплексом Л-3, «Протон» (УР500К) с лунным облетным кораблем ЛК конструкции В. Н. Челомея, «Протон» с облетным кораблем 7К-Л1 конструкции С. П. Королева и «Союз». Рис. А. Ясинского



Схема облета Луны по программе «УР500К-Л1», предложенной С. П. Королевым

Одновременно в ОКБ-1 работали над созданием ракет-носителей серии «Н»: Н-1 — способной вывести на орбиту 40 — 50 т груза, т. е. пилотируемый космический корабль на траекторию облета Луны (возможный запуск в 1963 г.), и Н-2 — с полезной нагрузкой 60 — 80 т для выведения корабля на межпланетную траекторию (запуск в 1967 г.). Рассматривался вариант использования ракеты Н-1 для запуска лунного корабля, но значительное отставание в ее разработке, вызванное разногласиями между С. П. Королевым и главным конструктором ракетных двигателей В. П. Глушко, задержало его осуществление. Последний отказался делать кислородно-керосиновые двигатели для Н-1 и предлагал использовать созданные под его руководством двигатели на высококипящих самовоспламеняющихся компонентах. С. П. Королев же считал, что они слишком опасны для пилотируемых полетов из-за высокой токсичности используемого топлива. К тому же, это резко увеличило бы стоимость запусков. В результате Королев был вынужден заказать двигатели для Н-1 в Куйбышевском авиамоторном КБ (ныне Самарское государственное научно-производственное предприятие «Труд»).

В. Н. Челомей, главный конструктор ОКБ-52, предлагал свой проект облета Луны. Корабль ЛК, спроектированный в его коллективе, выводили на околоземную орбиту и переводили на траекторию полета к Луне ракета «Протон» (УР500К) и специальный разгонный блок, разработанный в том же ОКБ. Обогнув Луну по петлеобразной траектории, ЛК должен был вернуться на Землю.

Корабль состоял из разгонного блока с ЖРД, приборно-агрегатного отсека (ПАО) и возвращаемого аппарата (ВА) конусоидной формы, напоминавшего кабину экипажа американского корабля «Джемини». Его планировали оснастить солнечными батареями, раскрывающимися после старта к Луне. Первоначально предполагалось, что пилотировать корабль будет один космонавт, позже удалось найти возможность для размещения в возвращаемом аппарате второго космонавта.


Корабль 7К-Л1 с блоком «Д». На нем экипаж из двух космонавтов должен был совершить облет Луны и возвратиться в спускаемом аппарате (в верхней части корабля) на Землю. Рис. А. Ясинского.

В августе 1964 г. руководство страны, почувствовав, что первенство в космических исследованиях ускользает, издало Постановление ЦК КПСС и Совета Министров «О работах по исследованию Луны и космического пространства». Пилотируемый облет Луны и высадка советского космонавта на ее поверхность в 1967 — 68 гг., т. е. раньше американцев, стали главной задачей советской пилотируемой программы. Ее осуществление было поручено В. Н. Челомею. Королёвский проект 7К-9К-11К поддержки не получил. Разработка кораблей 9К и 11К была прекращена, а корабль 7К переориентирован на орбитальные полеты, получив название «Союз» (7К-ОК).

Однако во второй половине 1965 г. в Военно-промышленной комиссии Совета Министров СССР возобладало мнение, что проект «УР500К-ЛК» не сможет обеспечить приоритет СССР в пилотируемом облете Луны. Создание облетного корабля вновь перепоручили С. П. Королеву. Для ускорения работ намечали использовать РН УР500К с королёвским разгонным блоком «Д» в качестве четвертой ступени. Новый проект, названный «УР500К-Л1», С. П. Королев представил Комиссии 15 декабря 1965 г., он был утвержден и стал основой лунной облетной программы СССР.

ПРОГРАММА «УР500К-Л1»

Программа полета состояла из следующих этапов. Космический корабль 7К-Л1 (в беспилотном варианте — «Зонд») с экипажем из двух космонавтов — командира и исследователя — выводится ракетой «Протон» с четвертой ступенью (блоком «Д») на промежуточную орбиту Земли высотой в апогее около 187 км, в перигее — 19 км и наклонением 51,5°. Масса корабля 7К-Л1 с блоком «Д» на орбите ИСЗ при этом достигала бы 20 т. При выведении корабль находится под головным обтекателем, который сбрасывается после прохождения плотных слоев атмосферы. В случае аварии РН на участке выведения имелась система аварийного спасения (САС), которая с помощью твердотопливных двигателей увела бы аппарат с космонавтами на безопасное расстояние. Примерно через час после старта отделяется опорный конус системы аварийного спасения, вторично включается двигательная установка блока «Д» и корабль переводится на траекторию облета Луны. Затем происходит отделение блока «Д». Масса корабля после этого составляет 5,2 — 5,3 т. В ходе полета необходимо было выполнить несколько коррекций его траектории, после которых СА отделяется от приборно-агрегатного отсека (ПАО), совершает два погружения в атмосферу и приземляется или приводняется в заданном районе на парашюте с применением двигателей мягкой посадки.

Надо отметить, что в 1965 — 66 гг. прорабатывался иной вариант пилотируемого облета Луны. Из-за отсутствия статистики о надежности РН «Протон» (ко времени начала летно-конструкторских испытаний корабля 7К-Л1 трехступенчатый вариант этой РН еще ни разу не был запущен) предлагалось корабль 7К-Л1 выводить на орбиту Земли в беспилотном режиме. Экипажу предстояло в этом случае стартовать на корабле 7К-ОК (Союз) и ракете «Союз». После стыковки кораблей космонавты должны были перейти в скафандрах «Ястреб» через открытый космос и изогнутый тоннель в опорном конусе САС из бортового отсека 7К-ОК в спускаемый аппарат 7К-Л1. Затем 7К-ОК автоматически отстыковывается, а корабль 7К-Л1, сбросив стыковочное устройство (СУ) с опорным конусом, стартует к Луне.

Возможность перехода космонавтов из одного корабля в другой исследовалась в специальном самолете Ту-104. Работы дали отрицательный результат, после чего вариант с пересадкой экипажа из корабля в корабль на орбите Земли был отвергнут.

РАКЕТА-НОСИТЕЛЬ «ПРОТОН».

Ракета «Протон» (УР500К) разработана в начале 60-х годов в ОКБ-52 (филиал ЦКБМ, ныне КБ «Салют») под руководством главного конструктора В. Н. Челомея на основе двухступенчатой межконтинентальной баллистической ракеты УР-500. Были созданы ее четырех— и трехступенчатые варианты. Трехступенчатый вариант применялся для выведения на орбиту Земли орбитальных станций «Салют» и «Алмаз», транспортных кораблей снабжения, базового блока и модулей комплекса «Мир» и некоторых типов ИСЗ. Четырехступенчатый использовался для запусков на траекторию облета Луны кораблей 7К-Л1 («Зонд»), а также некоторых АМС к Луне, Марсу и Венере и ИСЗ на геостационарную орбиту.

Так, по проекту В. Н. Челомея, должен был выглядеть корабль ЛК для облета Луны. Рис. А. Ясинского

РН выполнена с поперечным делением ступеней. Первая ступень представляет собой центральный блок с окислителем цилиндрической формы, вокруг которого размещены шесть ракетных блоков. На второй ступени — четыре однокамерных двигателя, а на третьей — один такой же двигатель и один четырехкамерный рулевой ЖРД тягой 3 тс (тонны силы). Четвертой ступенью служил ракетный блок «Д», разработанный в ОКБ-1 для лунного ракетного комплекса по программе «Н1-Л3». Его длина — 5,7 м, диаметр — 3,7 м. В качестве горючего применялся керосин, а в качестве окислителя — жидкий кислород.

КОРАБЛЬ 7К-Л1 («ЗОНД»).

Для ускорения работ по созданию облетного корабля по программе «УР500-Л1» руководством отрасли было решено создавать его на основе спроектированного к тому времени пилотируемого космического корабля 7К-ОК («Союз»).

Весь полет вокруг Луны и возвращение на Землю космонавты должны были совершить в этом новом космическом корабле, получившем обозначение 7К-Л1. Его разработка в ОКБ-1 велась под руководством главного конструктора С. П. Королева, а после его смерти (1966 г.) под общим руководством главного конструктора В. П. Мишина.1

Технические характеристики РН «Протон» и ее четвертой ступени (разгонного блока «Д») ограничивали стартовую массу корабля 7К-Л1 всего лишь 5,5 тоннами. Из-за этого в нем не было бытового отсека, а состоял он из спускаемого аппарата (СА) и приборно-агрегатного отсека (ПАО), который в свою очередь разделялся на переходный (ПХО), приборный (ПО) и агрегатный отсеки (АО). Сверху на спускаемом аппарате устанавливался опорный конус системы аварийного спасения (САС).

Спускаемый аппарат (СА) имел сегментально-коническую форму с усиленным теплозащитным экраном для безопасного входа в атмосферу Земли со второй космической скоростью. Перед посадкой на Землю, на высоте нескольких километров, экран должен был сбрасываться. В СА раз

1В последнее время академик В. П. Мишин неоднократно разъяснял в своих публикациях и устных выступлениях ситуацию, связанную с советской лунной программой (см., например, брошюру из серии «Космонавтика и астрономия» — В.П.Мишин. Почему мы не слетали на Луну, 1990, № 12). мещался пульт управления кораблем, бортовой вычислитель «Салют-3», научные приборы, фотоаппаратура, система жизнеобеспечения, элементы систем терморегулирования и радиосвязи, парашютная система, объекты биологических исследований, оптический ориентатор и аккумуляторная батарея. В спускаемом аппарате корабля 7К-Л1 было установлено большее, по сравнению с кораблем «Союз», число газовых двигателей системы управления спуском, однако пришлось отказаться от размещения в СА запасной парашютной системы. В верхней части СА размещалась остронаправленная параболическая антенна, работающая в дециметровом диапазоне волн. В герметичном приборном отсеке были установлены буферные аккумуляторные батареи (основная и резервная), приборы и аппаратура бортовых систем корабля.

В негерметичном агрегатном отсеке размещалась корректирующая тормозная двигательная установка КТДУ-53 с одним ЖРД многократного включения тягой 411 кгс с рулевыми соплами. Горючим служил несимметричный диметилгидразин (НДМГ), окислителем — смесь окислов азота в азотной кислоте. Топливо (около 400 кг) помещалось в четырех сферических баках в АО. Там же располагались и двигатели системы ориентации, работающие на однокомпонентном топливе — перекиси водорода. На внешней поверхности АО размещался радиатор-теплообменник системы терморегулирования корабля.

Снаружи на ПАО находились две панели трехсекционных солнечных батарей с размахом 9 м и общей площадью 11 м. На концевых створках панелей солнечных батарей — антенны КВ-диапазона для радиосвязи с Землей. У торца ПАО — антенна УКВ-связи и радиотелеметрии. В пилотируемом варианте корабля 7К-Л1 должны были устанавливаться дополнительные системы и устройства. Предполагалось, что космонавты совершат полет в костюмах без спасательных скафандров.

ЛЕТНО-КОНСТРУКТОРСКИЕ ИСПЫТАНИЯ КОРАБЛЯ 7К-Л1

Программа летно-конструкторских испытаний 7К-Л1 первоначально предусматривала десять беспилотных запусков, один пилотируемый облет Луны (намечавшийся на 26 июня 1968 г.), затем еще два беспилотных полета, а четырнадцатый запуск должен был быть вновь пилотируемым. Запуск пилотируемого корабля неоднократно откладывался из-за многочисленных аварий РН и отказов систем

Пилотируемый корабль Л-1 (в беспилотном варианте — «Зонд»). Во время испытательных запусков нескольких таких кораблей в беспилотном режиме достигли Луны и вернулись на Землю.
кораблей во время испытательных полетов в беспилотном режиме. Последний раз пилотируемый запуск был намечен на 9 декабря 1968 г. Но в декабре 1968 г. американские астронавты на корабле «Аполлон-8» первыми в мире осуществили полет к Луне, совершив 10 витков вокруг нее. После этого, в начале 1969 г., программа «УР500К-Л1» по пилотируемому облету Луны была прекращена, полеты кораблей 7К-Л1 в пилотируемом режиме отменены, а оставшиеся корабли использовали для отработки отдельных перспективных систем.

ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ ПО ЛУННОЙ ПРОГРАММЕ

В 1965 г. в подмосковном Центре подготовки космонавтов (ЦПК) был образован отдел для подготовки космонавтов — командира и исследователя — для полета на корабле 7К-Л1. В мае 1966 г. Военно-промышленная комиссия утвердила первую группу гражданских космонавтов при Центральном конструкторском бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ), а в феврале 1967 г. в ЦПК группа для облета Луны была сформирована окончательно. В нее вошли военные космонавты из отряда ЦПК: Валерий Быковский (начальник отдела подготовки космонавтов по лунной программе), Валерий Волошин, Георгий Добровольский, Петр Климук, Алексей Леонов и Павел Попович (командиры); Юрий Артюхин, Анатолий Воронов (исследователи) и космонавты из отряда ЦКБЭМ: Олег Макаров, Николай Рукавишников и Виталий Севастьянов (исследователи). Немного позже к ним подключился Георгий Гречко. Были сформированы экипажи: Леонов — Макаров, Быковский — Рукавишников и Попович — Севастьянов, остальные космонавты составили группу поддержки. В мае 1967 г. в группу вошел математик Валентин Ершов, задача которого состояла в математическом обеспечении навигационных измерений и расчетов, производимых на бортовой вычислительной машине.

Подготовка включала освоение бортовых систем корабля 7К-Л1, динамики его движения, математического обеспечения, программирования, баллистики, астронавигации. Особое внимание уделялось подготовке экипажей к управлению кораблем при входе в атмосферу (с двойным погружением). Группа космонавтов вылетела на 10 дней в г. Могадишо (Сомали) для изучения звезд Южного полушария неба. Позже эта же группа космонавтов готовилась и для программы посадки на Луну «Н1-Л3».

18 августа 1967 г. в ЦКБЭМ сформирована своя группа по программе «Н1-Л3», являвшаяся как бы резервной для лунных групп ЦПК. В нее вошли Сергей Анохин, Геннадий Долгополов, Владимир Бугров, Владимир Никитский, Виктор Пацаев и Валерий Яздовский.

Подготовка на реальных тренажерах корабля 7К-Л1 началась только в январе 1968 г. А позже в рамках программы «Л-3» командиры отрабатывали управление посадкой на Луну на динамическом тренажере, созданном на базе вертолета, учились умению быстро выбирать площадку и сажать объект при ограниченных запасах топлива, мгновенно оценивать вертикальную скорость. (Для этого они закончили школу летчиков-испытателей в ЛИИ.)

В 1968 г. первые три экипажа завершили подготовку по программе «Л-1» и сдали экзамены. Но полет все откладывался, и космонавтам приходилось ждать, стараясь поддерживать готовность к полету, когда же три успешных пуска корабля 7К-Л1 откроют им путь к Луне. Многие космонавты из «лунной группы» участвовали в обеспечении управления полетами беспилотных кораблей, находясь в Центре дальней космической связи в Евпатории. Во время испытания корабля «Зонд-4» в марте 1968 г. Попович и Севастьянов, находясь в бункере, выполняли роль экипажа на борту корабля. Все их переговорыс Центром управления полетом велись через борт «Зонда», что создавало иллюзию реального полета. В NASA поволновались, когда станции радиоперехвата зафиксировали переговоры экипажа «Зонда», летящего к Луне, с Землей. Но вскоре все прояснилось...

В 1968 г. «лунную группу» расширили. В нее в разное время входили: Андриян Николаев, Евгений Хрунов, Виктор Горбатко, Борис Волынов, Георгий Шонин, Анатолий Куклин, Анатолий Филипченко, Константин Феоктистов, Валерий Кубасов, Владислав Волков, Валерий Яздовский и Владимир Бугров. Тренировки в экипажах продолжались. Куклин вспоминает, что ему пришлось подменять Леонова в первом экипаже, так как руководство решило, что после гибели Ю. А. Гагарина нельзя рисковать жизнью второго национального героя.

Как вспоминает Виталий Севастьянов, желание лететь и выполнить задание Родины было у космонавтов настолько сильным, что в начале декабря 1968 г. члены трех экипажей написали письмо в Политбюро, прося разрешения стартовать немедленно, невзирая на частичные неудачи с «Зондом-5» и «Зондом-6».

Запуск намечался на 9 декабря. В ожидании решения экипажи вылетели на Байконур и находились там более недели. В монтажно-испытательном корпусе стояла готовая к полету ракета-носитель УР500К, здесь же был и очередной корабль 7К-Л1, но разрешение так и не было получено. Тем временем 21 декабря стартовал «Аполлон-8», экипаж которого выполнил сразу 10 витков вокруг Луны, а затем успешно вернулся на Землю. Первенство было потеряно, наши космонавты вернулись в ЦПК, но тренировки продолжались, хотя и без прежнего энтузиазма.

После прекращения программы облета Луны в марте 1969 г. группа «лунных космонавтов» была значительно сокращена. Оставшиеся два экипажа, Леонов — Макаров и Быковский — Рукавишников, продолжили подготовку к высадке на Луну по программе «Н1-Л3», но после двух неудач с запуском ракеты Н-1 в феврале и июле 1969 г. и высадки на Луну 21 июля экипажа «Аполлон-11», подготовка этих экипажей прекратилась. В ноябре 1969 г. «лунную группу» окончательно расформировали, а космонавты приступили к подготовке по другим программам.

(Окончание следует)

Рейтинг@Mail.ru Топ-100