Два «проекта будущего» конструктора ракетно-космических систем Владимира Челомея
В Полтавском музее авиации и космонавтики им.Ю.Кондратюка есть большая экспозиция, посвященная выдающемуся конструктору ракетно-космической техники В.Челомею. Родился он 30 июня 1914 года в г. Сидлец (ныне на территории Польши). Семья Челомеев почти сразу после рождения Владимира переехала в Полтаву, где поселилась в доме, принадлежавшем Анне Гоголь-Яновской. В нем проживала и Мария Быкова, внучка А.Пушкина, которая была женой племянника Николая Гоголя. Со временем сюда прибыла и дочь Быковых Софья Данилевская с детьми, погодками маленького Володи. Итак, семья Челомеев жила под одной крышей с потомками Пушкина и родственниками Гоголя. Как признавал Владимир Николаевич, такое окружение в значительной степени повлияло на его воспитание и формирование характера: с детства ему прививались любовь к иностранным языкам, игре на фортепиано, изысканность в одежде и манерах.
Но его призванием была механика. Он на «отлично» закончил Киевский авиационный институт. Через год защитил кандидатскую диссертацию, накануне войны — докторскую, которая где-то потерялась, не дойдя до ВАКа. После войны он защитил ее повторно — уже в России, в МВТУ им. Н.Баумана.
О вкладе Владимира Николаевича в развитие ракетно-космической техники начали говорить лишь после его смерти (8 декабря 1984 года), а до этого он был глубоко засекреченным человеком — генеральным конструктором конструкторского бюро, от которого зависел геостратегический баланс двух сверхдержав — СССР и США.
Может показаться, что В.Челомей — везунчик или такой себе больше чем успешный конъюнктурщик. Ведь до сих пор нередко появляются публикации, в которых утверждается: дескать, все его достижения являются результатом личного благоприятствования Никиты Хрущева, поскольку его сын Сергей работал в ОКБ Челомея. Но на самом деле все было не так: Никиту Хрущева сместили с поста в 1964 году, а основные достижения ОКБ Челомея были еще впереди. Владимиру Николаевичу приходилось побеждать, как говорится, не благодаря, а вопреки.
В 1961 году, после полета Юрия Гагарина, США стремились к реваншу в космосе. Американцы избрали никем не пройденный до того путь — решили осуществить в кратчайший срок полет на Луну. Президент Дж. Кеннеди 25 мая 1961 года выступил в Конгрессе США с посланием к народу: «Я верю, что государство согласится на необходимость высадить человека на Луну и обеспечит его возвращение на Землю к концу этого десятилетия». Национально-космическое агентство Америки (НАСА) объявило конкурс на лучший проект космического корабля «Аполлон» для полета трех астронавтов на Луну. В США начались работы по программе «Сатурн» — «Аполлон».
Выступление Кеннеди стало сигналом для развертывания работ по программе пилотированного полета на Луну не только в США, но и в СССР. С.Королева, В.Челомея и М.Янгеля пригласили на встречу с руководителями государства. Перед С.Королевым поставили задание — высадить экспедицию на Луну. В его ОКБ начинаются работы по созданию сверхмощного ракетоносителя (РН) «Н-1».
Конструкторскому бюро В.Челомея было поручено создать ракетоноситель для облета Луны. На первом этапе челомеевский ракетоноситель (широко известный под названием РН «Протон», а по классификации ракетоносителей, разрабатываемых в ОКБ Челомея, — РН «УР») был запроектирован как двухступенчатая ракета для отработки первой и второй ступеней в программе облета Луны и параллельно как РН для вывода на орбиту Земли тяжелых спутников. В 1965 году РН «Протон» успешно стартовал. Он вывел на околоземную орбиту одноименную научную станцию «Протон» неслыханной, как по тем временам, массы — 12,2 т. Кстати, первый американский РН «Сатурн-1» из семейства ракетоносителей, создаваемых для полета астронавтов на Луну, допускал полезную нагрузку до 10 т.
Следующий РН «УР-500 К» разрабатывался уже как трехступенчатая ракета для решения основного задания — облета Луны пилотируемым космическим аппаратом с дальнейшим возвращением на Землю. Проектирование и изготовление ракеты такого класса велось впервые, и большинство решений, например, компоновочная схема первой ступени, не имели и не имеют аналогов в практике ракетостроения. Была использована пакетная схема, где силовую основу составлял центральный бак с окислителем, к которому прикреплялись по периферии шесть боковых блоков (двигатель и топливо для него).
Производились все ракетоносители в Москве на машиностроительном заводе им. М.Хруничева. Без существенных изменений в конструкции ракета эксплуатируется уже свыше 40 лет, и сегодня не уступает основным конкурентам-ракетоносителям на мировом рынке космических транспортных услуг.
Между тем разработка РН «Н-1» в КБ С.Королева двигалась с трудностями. В основу ракетоносителя был заложен неудачный проект. В.Челомей считал его технической авантюрой. Он обращал внимание на то, что в компановку ракетоносителя, особенно первой ступени, были заложены ошибочные конструкторские решения.
Шестого сентября 1965 года правительство, учтя отставание работ с РН «Н-1» и угрозу потерять приоритет в космонавтике, издает постановление об ускорении работ по Лунной программе на основе уже испытанного РН «УР-500 К». С присоединением доросгонного блока «Д», разработанного в ОКБ Королева, стало возможным вывести уже 20 т полезного груза. Этого было достаточно для запуска космического аппарата без экипажа для облета Луны. 2 марта 1968 года на РН «УР-500 К» с доразгонным блоком стартовал первый корабль «Л-1» разработки ОКБ Королева, предназначенный для доставки экипажа на Луну. Он облетел Луну и вернулся на Землю.
КБ В.Челомея задание выполнило — ракетоноситель для облета Луны был создан, но Владимир Николаевич не успокаивается. Работы по программе высадки человека на Луну В.Челомей развернул значительно более широкие, чем это предусматривалось заданием «партии и правительства». Он вынашивает идею создать новый мощный ракетоноситель на базе РН «УР-500 К». Для разработки мощных ракетоносителей в краткие сроки В.Челомей и ранее использовал одни и те же элементы и блоки в разных объектах. Для этого Владимир Николаевич предлагает под РН «УР-500 К» подвести новую ступень, использовав мощные двигатели, которые в то время разрабатывались в ОКБ генерального конструктора двигателей Валентина Глушко для РН «Н-1». Обратите внимание, все три генеральных конструктора (С.Королев, В.Челомей, В.Глушко) — выходцы из Украины, и каждый из них, без метафор, был гетманом в своем деле. А потому, как известно, конкуренция между ними была очень жесткая.
«УР-700» — новый ракетоноситель Челомея. Тем не менее правительственного постановления на его разработку не было — и это при том, что руководству были известны преимущества его проекта. Только после того, как стало очевидно, что из РН «Н-1» Королева толку не будет, в 1967 году правительство дало добро на разработку эскизного проекта ракетно-космического комплекса «УР-700—ЛК-700» в ОКБ В.Челомея. Эскизный проект тяжелого РН «УР-700» и космического корабля «ЛК-700», целевое назначение которого доставить экипаж из двух-трех человек на Луну и вернуть его на Землю, был выполнен в краткие сроки — за один год.
Траектория полета была рассчитана на прямой (без промежуточных стыковок) полет к Луне. Предполагалось, что, кроме доставки экипажа на Луну, РН «УР-700» может использоваться также для создания и дальнейшего обеспечения на Луне станции, вывода автоматических станций для изучения Солнца и планет Солнечной системы, осуществления пилотированных облетов Марса и Венеры.
Американский РН «Сатурн-5», который разрабатывался в США для Лунной программы, почти по всем параметрами уступал «УР-700»: например, расчетная полезная нагрузка американского РН составляла 130 т, между тем как РН «УР-700» — 150 т.
Системы космического корабля «ЛК-700» обеспечивали жизнедеятельность двух космонавтов в течение восьми суток, из них до 24 часов — пребывание на Луне как в штатных условиях, так и в условиях разгерметизации. Результаты эскизного проектирования ракетно-космического комплекса «УР-700»—«ЛК-700» показали реальную возможность высадки экипажа на Луну в 1972 году.
Но этот перспективный ракетно-космический комплекс остался не реализованным, сработала советская бюрократическая машина. Время было потрачено, средства «съел» королевско-мишинский ракетоноситель «Н-1» (С.Королева уже к тому времени не было в живых). Тогда же по инициативе министра обороны Д.Устинова все приоритеты независимо от качества проектов были отданы именно РН «Н-1».
Для сборки РН «Н-1» на полигоне был построен завод «Прогресс». Запуск «Н-1» состоялся 21 февраля 1969 года. Ракета оторвалась от стартовой площадки, но на 67-й секунде произошел сбой в работе первой ступени, и она упала на территорию полигона. Третьего июля этого же года состоялся следующий запуск «Н-1». Ракета, оторвавшись от стартового стола и проработав 10 секунд, развалилась на части. На этот раз она упала на пусковой стол, уничтожив все пять этажей стартового комплекса. Обломки носителя разлетелись на расстояние до семи километров. Это означало крах не только проекта «Н-1»—«Л-1», но и конец проекта «УР-700»—«ЛК-700».
Так бездарно провалилась советская пилотируемая Лунная программа. Но ради справедливости укажем, что мы первые в мире, пусть только в автоматическом режиме, на челомеевской ракете облетели Луну и первые совершили посадку автоматических аппаратов на ее поверхность. Сегодня развертываются дискуссии: нужны ли вообще пилотируемые экспедиции, может быть, лучше сосредоточиться исключительно на автоматических полетах?
А в США 3 марта того же 1969 года запускают космический корабль «Аполлон-9» с экипажем из трех астронавтов с целью отработать технику маневрирования аппаратов на орбите вокруг Луны. И, наконец, 16 июля ракета «Сатурн-5» стартует с лунным кораблем «Аполлон-11» и астронавтами на его борту: Армстронгом, Олдрином и Коллинзом. Начинается полет на Луну. 20 июля Армстронг и Олдрин успешно осуществляют мягкую посадку корабля на Луну, и Армстронг делает первый исторический шаг землянина по ее поверхности.
Уже в 1980-х годах недобрая воля министра обороны СССР Д.Устинова ударила и по другому проекту Челомея. В 1974 году в США началась разработка космического транспортного корабля «Спейс шаттл» многоразового использования. Владимир Николаевич предложил свой проект, опираясь на надежный РН «Протон» и проект ракетоплана — многоразового легкого космического самолета («ЛКС»). Конструкторское бюро, которым он руководил, разрабатывало ракетные комплексы и ракетно-космические системы различного назначения. Его коллектив предложил, а потом и разработал оригинальную конструкцию крылатой ракеты со складными консолями крыла — это позволяло разместить ее в ограниченном объеме транспортно-пускового контейнера боевого морского корабля или подводной лодки. После выхода ракеты из контейнера складные консоли крыла раскрывались в воздухе автоматически, и она летела дальше. Это было новаторское решение, не сразу воспринятое коллегами. Но успешные запуски с надводной поверхности, а также из-под воды доказали целесообразность именно такой конструкции крыла.
В 1960 году в Советском Союзе было принято решение о разработке проекта ракетоплана, которую поручили коллективу конструкторского бюро, руководимого В.Челомеем. На первом этапе была разработана и изготовлена натурная модель, и уже в 1961 году провели первые летно-конструкторские испытания модели ракетоплана весом 1750 кг. Следующий этап включал получение экспериментальных результатов входа в атмосферу Земли аппарата на гиперзвуковых скоростях. Но когда уже был выполнен значительный объем задания, создана кооперация субподрядных организаций, решением правительства работы относительно ракетоплана в ОКБ Челомея были остановлены и переданы ОКБ А.Микояна — вместе с группой специалистов, занимавшихся этим проектом.
Новый этап в проектировании ракетопланов в ОКБ Челомея начался в 1975 году. В это время в СССР и за рубежом специалистов ракетной техники начала серьезно беспокоить проблема стоимости запуска одного килограмма полезного груза. Космонавтика с ее одноразовым использованием ракетной техники заметно давила на бюджеты и экологию стран. Этим в значительной мере и был обусловлен возврат к транспортным системам с космическим кораблем многоразового использования — ракетопланов. В США после успешной Лунной программы обратились к многоразовой транспортной космической системе (МТКС) — космическому челноку, первый полет которого состоялся 12 апреля 1981 года.
В СССР в 1976 году также принимается правительственное решение о создании многоразовой транспортной космической системы, которая во многом дублирует американскую: советская партноменклатура к тому времени начала воспринимать Запад как эталон. Для этой программы необходимо было разработать новый ракетный носитель «Энергия», генеральным конструктором которого был назначен В.Глушко, и космический корабль «Буран» — его генеральным конструктором стал Г.Лозино-Лозинский.
В.Челомея также пригласили принять участие в этой программе. Но он отказался, поскольку всегда был сторонником несимметричных решений, позволяющих меньшими усилиями достичь желаемых результатов. Он доказывал, что разработка МТКС для СССР экономически невыгодна, и предложил проект легкого космического самолета, который бы запускался ракетоносителем «Протон». Это уменьшало смету разработки транспортно-космической системы больше чем на порядок. Проект ракетоплана «ЛКС» плюс ракетоноситель «Протон» был к тому времени наиболее реальным.
«ЛКС» с самого начала разрабатывался как космический многоцелевой самолет, который мог выполнять транспортные операции по обслуживанию имеющихся орбитальных станций, доставки экипажей и грузов на орбиту и возвращения их на Землю, а также позволял решать немало задач, связанных с обороной, наукой и народным хозяйством страны. После придирчивого анализа разных вариантов В.Челомей остановился на проекте, в котором «ЛКС» мог выводить на орбиту четыре—пять тонн полезного груза. В космическом самолете предусматривалось максимально использовать результаты летно-конструкторских испытаний моделей ракетопланов шестидесятых годов, а также отработанные на орбитальной станции «Алмаз» системы управления, обеспечение жизнедеятельности экипажа, теплозащиту и тому подобное.
Теплозащитное и теплоизоляционное покрытие было рассчитано на 100 пусков, причем изготавливалось оно по нетрадиционной технологии, позволившей отказаться от очень затратной «плиточной» системы. Была реальная возможность создать ракетно-космическую систему с многоцелевым космическим самолетом «ЛКС» и ракетоносителем «Протон» всего за четыре года. Для запуска «ЛКС» уже тогда были готовы два стартовых комплекса на две стартовые позиции каждый.
Проект получил благоприятные отзывы экспертных комиссий, но снова вмешался министр обороны Д.Устинов, и перспективный альтернативный челомеевский проект закрыли. Напрасно Владимир Николаевич доказывал целесообразность изготовления и запуска двух-трех летных машин «ЛКС», чтобы убедить в их эффективности и показать, что они на порядки уменьшат затраты на программу многоразовой космической системы.
Вместо этого на государственном уровне приняли решение об ускорении разработки МТКС «Энергия»—Буран». При этом нужно отдать должное специалистам, спроектировавшим и изготовившим ракету-носитель «Энергия» и космический корабль «Буран», способный выводить в космос 30-тонные грузы. Если посадкой американских шаттлов и к этому времени руководят люди, то «Буран» был обеспечен полностью автоматической системой посадки. Для теплозащитного экрана использовался уникальный углерод-углеродный материал и особая керамика. Стартовав в Байконуре 15 ноября 1988 года, космический самолет «Буран» через три часа полета, управляемый суперавтоматикой, с ювелирной точностью приземлился на посадочную полосу, построенную специально для него.
В этом проекте СССР не только догнал, но и опередил Америку. Только каких это стоило усилий и как бездарно закончилась эта программа! Затратная нагрузка программы МТКС «Энергия»—«Буран» на экономику страны, неприспособленность советской экономической системы к конвертации собственных уникальных технологических достижений, генерированных в космической области, в народное хозяйство страны, приблизили крах СССР.
Сравнительный анализ тактико-технических характеристик проектов «Протон» — ЛКС и «Энергия» — «Буран» показывает, что каждый из них имел свои направления использования, но, оценивая обеспеченность обоих проектов готовыми системами и уровень их разработки, можно сделать вывод: если бы в 1980 году было принято решение о создании системы «Протон» — ЛКС, а уже потом такого грандиозного проекта, как «Энергия» — «Буран», многих потерь в масштабе целого государства можно было бы избежать.
В последние десятилетия космос превратился в чрезвычайно выгодное дело. Весь мир связывают системы передачи информации с помощью космических систем, за год возникает потребность в запуске сотен орбитальных объектов. Свои спутники стараются запустить не только развитые страны, но и те, кого ранее называли третьим миром, — Индия, Китай, страны Латинской Америки. Нужны спутники для поиска полезных ископаемых, управления движением не только самолетов, кораблей, но даже и автомобилей, для экологического мониторинга и тому подобного. К тому же на орбите работает Международная космическая станция с постоянным пребыванием на ней людей. Для ее обслуживания, ремонта нужны транспортные космические системы. Все большую популярность приобретает космический туризм.
После закрытия программы «Энергия» — «Буран» Г.Лозино-Лозинский прилагал немало усилий для создания многоразового комплекса на базе украинско-российского самолета-носителя АН-225. Но ушел из жизни Лозино-Лозинский, приходит в упадок НПО «Молния», которое он возглавлял. Между тем в США активно работают над новым крылатым носителем, который сможет выходить на орбиту и возвращаться на Землю, как обычный самолет. Если дело у американцев выгорит, то эта система резко уменьшит стоимость запуска на орбиту одного килограмма груза и сделает неэффективной традиционную ракетную космическую технику.
В России в феврале этого года был проведен конкурс проектов новой космической транспортной системы. Его выиграл проект ракетно-космического комплекса им. С.Королева — многоразовый космический корабль «Клиппер». Он рассчитан на доставку и возвращение с орбиты до шести космонавтов. Это тоже очень напоминает американский проект космического самолета на шесть астронавтов, который, как заявлено, разрабатывается для удовлетворения спроса любителей космического туризма.
Незадолго до своей трагической кончины Владимир Николаевич говорил, что «догонять и перегонять» — это ложный путь. Я тогда впервые услышала от него, что в подобных ситуациях нужно искать несимметричные решения. Именно проекты «УР-700» — «ЛК-700», «Протон» — ЛКС могли стать достойным несимметричным ответом американской Лунной программе и «Спейс шаттлу».
В связи с процессами, которые происходят ныне в Украине, хочется отметить, что поиск несимметричных и асимметричных решений в вооружении и других областях жизни — чрезвычайно актуальный вопрос. Фактически это единственная возможность сохранить конкурентоспособность в условиях, в которых симметричная конкуренция невозможна из-за отсутствия ресурсов — нефтегазовых, финансовых, технологических, человеческих. Путь догонять и перегонять — ложный, поскольку слепое копирование — удел людей из прошлого. Это хорошо понимал Владимир Николаевич, который говорил: «Догонять — значит отставать!»