Два «проекти майбутнього» конструктора ракетно-космічних систем Володимира Челомея
У Полтавському музеї авіації та космонавтики ім.Ю.Кондратюка є велика експозиція, присвячена видатному конструкторові ракетно-космічної техніки В.Челомею. Народився він 30 червня 1914 року в м.Сідлець (нині територія Польщі). Сім’я Челомеїв майже відразу після народження Володимира переїхала до Полтави, де оселилася в будинку, що належав Ганні Гоголь-Яновській. У ньому мешкала і Марія Бикова, онука О.Пушкіна, яка була дружиною племінника Миколи Гоголя. Згодом сюди прибула і дочка Бикових Софія Данилевська з дітьми, погодками маленького Володі. Отже, сім’я Челомеїв жила під одним дахом із нащадками Пушкіна та родичами Гоголя. Як визнавав Володимир Миколайович, таке оточення значною мірою вплинуло на його виховання і формування характеру: з дитинства йому прищеплювалися любов до іноземних мов, гри на фортепіано, вишуканість в одязі та манерах.
Але його покликанням була механіка. Він на «відмінно» закінчив Київський авіаційний інститут. Через рік захистив кандидатську дисертацію, напередодні війни — докторську, яка десь загубилася, не дійшовши до ВАК. Після війни він захистив її вдруге — вже в Росії, в МВТУ ім.М.Баумана.
Про внесок Володимира Миколайовича в розвиток ракетно-космічної техніки почали говорити лише після його смерті (його не стало 8 грудня 1984 року), а до того він був глибоко засекреченою людиною — генеральним конструктором конструкторського бюро, від якого залежав геостратегічний баланс двох наддержав — СРСР і США.
Може здатися, що В.Челомей — везунчик або такий собі більш ніж успішний кон’юнктурник. Адже до цього часу нерідко з’являються публікації, в яких стверджується — мовляв, усі його досягнення є результатом особистого сприяння Микити Хрущова, оскільки його син Сергій працював в ОКБ Челомея. Але насправді все було не так: Микиту Хрущова було зміщено зі свого посту 1964 року, а основні досягнення ОКБ Челомея були ще попереду. Володимирові Миколайовичу доводилося перемагати, як мовиться, не завдяки, а всупереч.
У 1961 році, після польоту Юрія Гагаріна, США прагнули реваншу в космосі. Американці обрали ніким не пройдений до того шлях — вирішили здійснити в найкоротший термін політ на Місяць. Президент Дж.Кеннеді 25 травня 1961 року виступив у Конгресі США із посланням до народу: «Я вірю, що держава погодиться на необхідність висадити людину на Місяць і забезпечить її повернення на Землю до кінця цього десятиліття». Національно-космічне агентство Америки (НАСА) оголосило конкурс на найкращий проект космічного корабля «Аполлон» для польоту трьох астронавтів на Місяць. У США почалися роботи за програмою «Сатурн»—«Аполлон».
Цей виступ став сигналом для розгортання робіт за програмою пілотованого польоту на Місяць не тільки в США, а й в СРСР. С.Корольова, В.Челомея і М.Янгеля було запрошено на зустріч із керівниками держави. Перед С.Корольовим поставили завдання — висадити експедицію на Місяць. У його ОКБ починаються роботи зі створення надпотужного ракетоносія (РН) «Н-1».
Конструкторському бюро В.Челомея було доручено створити ракетоносій для обльоту Місяця. На першому етапі челомеївський ракетоносій (широковідомий під назвою РН «Протон», а за класифікацією ракетоносіїв, розроблюваних в ОКБ Челомея, — РН «УР-500») був запроектований як двоступенева ракета для відпрацювання першого і другого ступенів у програмі обльоту Місяця і паралельно як РН для виведення на орбіту Землі важких супутників. У 1965 році РН «Протон» успішно стартував. Він вивів на навколоземну орбіту однойменну наукову станцію «Протон» нечуваної, як на ті часи, маси — 12,2 т. До речі, перший американський РН «Сатурн-1», із сімейства ракетоносіїв, створюваних для польоту астронавтів на Місяць, допускав корисне навантаження до 10 т.
Наступний РН «УР-500 К» розроблявся вже як триступенева ракета для вирішення основного завдання — обльоту Місяця пілотованим космічним апаратом із подальшим поверненням на Землю. Проектування і виготовлення ракети подібного класу велося вперше, і більшість рішень, наприклад компонувальна схема першого ступеня, не мали і не мають аналогів у практиці ракетобудування. Було використано пакетну схему, де силову основу складав центральний бак з окислювачем, до якого прикріплювалися по периферії шість бокових блоків (двигун і паливо для нього).
Виробництво всіх ракетоносіїв відбувалося в Москві на машинобудівному заводі ім.М.Хрунічева. Без істотних змін у конструкції ракета експлуатується вже понад 40 років і сьогодні не поступається основним конкурентам-ракетоносіям на світовому ринку космічних транспортних послуг.
Тим часом розробка РН «Н-1» у КБ С.Корольова посувалася з труднощами. В основу ракетоносія був закладений невдалий проект. В.Челомей вважав його технічною авантюрою. Він звертав увагу на те, що в компонування ракетоносія, особливо першого ступеня, було закладено хибні конструкторські рішення.
6 вересня 1965 року уряд, зваживши на відставання робіт із РН «Н-1» і загрозу втратити пріоритет у космонавтиці, видає постанову про прискорення робіт за Місячною програмою на основі вже випробуваного РН «УР-500 К». Із приєднанням дорозгінного блока «Д», розробленого в ОКБ Корольова, стало можливим вивести вже 20 т корисного навантаження. Цього було достатньо для запуску космічного апарата без екіпажу для обльоту Місяця. 2 березня 1968 року на РН «УР-500 К» з дорозгінним блоком стартував перший корабель «Л-1» розробки ОКБ С.Корольова, призначений для доставки екіпажу на Місяць. Він здійснив обліт Місяця і повернувся на Землю.
КБ В.Челомея завдання виконало — ракетоносій для обльоту Місяця був створений, але Володимир Миколайович не заспокоюється. Роботи за програмою висадки людини на Місяць В.Челомей розгорнув значно ширші, ніж це передбачалося завданням «партії та уряду». Він виношує ідею створення нового потужного ракетоносія на базі РН «УР-500 К». Для розробки потужних ракетоносіїв у короткі строки В.Челомей і раніше використовував ті самі елементи і блоки в різних об’єктах. Для цього Володимир Миколайович пропонує під РН «УР-500 К» підвести новий ступінь, використавши потужні двигуни, які в той час розроблялися в ОКБ генерального конструктора двигунів Валентина Глушка для РН «Н-1». Звернімо увагу, усі три генеральні конструктори: С.Корольов, В.Челомей, В.Глушко — вихідці з України, і кожен з них, без метафор, був гетьманом у своїй справі. А тому, як відомо, конкуренція між ними була дуже жорстка.
«УР-700» — новий ракетоносій Челомея. Проте урядової постанови на його розробку не було — і це при тому, що керівництву були відомі переваги його проекту. Тільки після того, коли стало очевидно, що з РН «Н-1» Корольова пуття не буде, у 1967 році уряд дав добро на розробку ескізного проекту ракетно-космічного комплексу «УР-700—ЛК-700» в ОКБ В.Челомея. Ескізний проект важкого РН «УР-700» і космічного корабля «ЛК-700», цільове призначення якого доставити екіпаж з двох-трьох людей на Місяць і повернути його на Землю, був виконаний у стислі терміни — за один рік.
Траєкторія польоту була розрахована на прямий (без проміжних стиковок) політ до Місяця. Передбачалося, що, окрім доставки екіпажу на Місяць, РН «УР-700» може використовуватися і для створення та подальшого забезпечення на Місяці станції, виведення автоматичних станцій для вивчення Сонця і планет Сонячної системи, здійснення пілотованих обльотів Марса і Венери.
Американський РН «Сатурн-5», що розроблявся у США для Місячної програми, майже за всіма параметрами поступався «УР-700»: наприклад, розрахункове корисне навантаження американського РН становило 130 т, тим часом у РН «УР-700» — 150 т.
Системи космічного корабля «ЛК-700» забезпечували життєдіяльність двох космонавтів упродовж восьми діб, з них до 24 годин — перебування на Місяці як у штатних умовах, так і в умовах розгерметизації. Результати ескізного проектування ракетно-космічного комплексу «УР-700»—«ЛК-700» показали реальну можливість висадки екіпажу на Місяць у 1972 році.
Але цей перспективний ракетно-космічний комплекс залишився не реалізованим, спрацювала радянська бюрократична машина. Час було згаяно, кошти «з’їв» корольовсько-мішинський ракетоносій «Н-1» (С.Корольова вже на той час не було в живих). Тоді ж з ініціативи міністра оборони Д.Устинова всі пріоритети незалежно від якості проектів були віддані саме РН «Н-1».
Для складання РН «Н-1» на полігоні було побудовано завод «Прогрес». Запуск «Н-1» відбувся 21 лютого 1969 року. Ракета відірвалася від стартового майданчика, але на 67-й секунді стався збій у роботі першого ступеня, і він упав на територію полігона. 3 липня цього ж року відбувся наступний запуск «Н-1». Ракета, відірвавшись від стартового столу і пропрацювавши 10 секунд, розвалилася на частини. На цей раз вона впала на пусковий стіл, знищивши всі п’ять поверхів стартового комплексу. Уламки носія розлетілися на відстань до семи км. Це означало крах не тільки проекту «Н-1»—«Л-1», а й кінець проекту «УР-700»—«ЛК-700».
Так бездарно провалилася радянська пілотована Місячна програма. Але заради справедливості зазначимо, що ми перші в світі, хай лише в автоматичному режимі, на челомеївській ракеті облетіли Місяць і перші здійснили посадку автоматичних апаратів на поверхню Місяця. Сьогодні розгортаються дискусії: чи потрібні взагалі пілотовані експедиції, можливо, краще зосередитися виключно на автоматичних польотах?
А в США 3 березня того ж таки 1969 року запускають космічний корабель «Аполлон-9» з екіпажем з трьох астронавтів з метою відпрацювати техніку маневрування апаратів на орбіті навколо Місяця. І, нарешті, 16 липня ракета «Сатурн-5» стартує з місячним кораблем «Аполлон-11» та астронавтами на його борту: Армстронгом, Олдрином і Коллінзом. Починається політ до Місяця. 20 липня Армстронг і Олдрин успішно здійснюють м’яку посадку корабля на Місяць, і Армстронг робить перший історичний крок землянина по його поверхні.
Уже в 1980-х роках недобра воля міністра оборони СРСР Д.Устинова вдарила й по іншому проекту Челомея. 1974 року в США почалася розробка космічного транспортного корабля «Спейс шаттл» багаторазового використання. Володимир Миколайович запропонував свій проект, спираючись на надійний РН «Протон» і проект ракетоплана — багаторазового легкого космічного літака («ЛКС»). Конструкторське бюро, яким він керував, розробляло ракетні комплекси й ракетно-космічні системи різного призначення. Його колективом була запропонована, а потім і розроблена оригінальна конструкція крилатої ракети зі складними консолями крила — це давало змогу розмістити її в обмеженому об’ємі транспортно-пускового контейнера бойового морського корабля або підводного човна. Після виходу ракети з контейнера складені консолі крила розкривалися в повітрі автоматично, і вона летіла далі. Це було новаторське рішення, не відразу сприйняте колегами. Але успішні запуски з надводної поверхні, а також з-під води довели доцільність саме такої конструкції крила.
У 1960 році в Радянському Союзі було ухвалено рішення про розробку проекту ракетоплана, яку доручили колективу конструкторського бюро, керованого В.Челомеєм. На першому етапі було розроблено і виготовлено натурну модель, і вже в 1961 році провели перші льотно-конструкторські випробування моделі ракетоплана вагою 1750 кг. Наступний етап включав отримання експериментальних результатів входу в атмосферу Землі апарата на гіперзвукових швидкостях. Але коли вже було виконано значний обсяг завдання, створено кооперацію субпідрядних організацій, роботи щодо ракетоплана в ОКБ Челомея рішенням уряду були зупинені й передані ОКБ А.Мікояна — разом із групою фахівців, які займалися цим проектом.
Новий етап у проектуванні ракетопланів в ОКБ Челомея розпочався 1975 року. У цей час в СРСР і за кордоном фахівців ракетної техніки почала серйозно турбувати проблема вартості запуску одного кілограма корисного вантажу. Космонавтика з її одноразовим використанням ракетної техніки відчутно тиснула на бюджети та екологію країн. Цим значною мірою і було обумовлене повернення до транспортних систем з космічним кораблем багаторазового використання — ракетопланів. У США після успішної Місячної програми звернулися до багаторазової транспортної космічної системи (МТКС) — космічний човник, перший політ якого відбувся 12 квітня 1981 року.
В СРСР 1976 року також ухвалюється урядове рішення про створення багаторазової транспортної космічної системи, яка багато в чому дублює американську: радянська партноменклатура на той час почала сприймати Захід як еталон. Для цієї програми необхідно було розробити новий ракетний носій «Енергія», генеральним конструктором якого було призначено В.Глушка, та космічний корабель «Буран» — його генеральним конструктором став Г.Лозино-Лозинський.
В.Челомея також запросили взяти участь у цій програмі. Але він відмовився, оскільки завжди був прихильником несиметричних рішень, які дають змогу меншими зусиллями досягти бажаних результатів. Він доводив, що розробка МТКС для СРСР економічно невигідна й запропонував проект легкого космічного літака, який би запускався ракетоносієм «Протон». Це зменшувало кошторис розробки транспортно-космічної системи більше ніж на порядок. Проект ракетоплан «ЛКС» плюс ракетоносій «Протон» був на той час найбільш реальним.
«ЛКС» із самого початку розроблявся як космічний багатоцільовий літак, який міг виконувати транспортні операції з обслуговування наявних орбітальних станцій, доставки екіпажів і вантажів на орбіту та повернення їх на Землю, а також дозволяв вирішувати чимало завдань, пов’язаних з обороною, наукою та народним господарством країни. Після прискіпливого аналізу різних варіантів В.Челомей зупинився на проекті, в якому «ЛКС» міг виводити на орбіту 4—5 т корисного вантажу. У космічному літаку передбачалося максимально використати результати льотно-конструкторських випробувань моделей ракетопланів шістдесятих років, а також відпрацьовані на орбітальній станції «Алмаз» системи управління, забезпечення життєдіяльності екіпажу, теплозахисту тощо.
Теплозахисне й теплоізоляційне покриття було розраховане на 100 пусків, причому виготовлялося воно за нетрадиційною технологією, що дало змогу відмовитися від дуже витратної «плиткової» системи. Була реальна можливість створити ракетно-космічну систему із багатоцільовим космічним літаком «ЛКС» і ракетоносієм «Протон» лише за чотири роки. Для запуску «ЛКС» уже тоді були готові два стартові комплекси на дві стартові позиції кожний.
Проект отримав схвальні відгуки експертних комісій, але знову втрутився міністр оборони Д.Устинов, і перспективний альтернативний челомеївський проект закрили. Дарма Володимир Миколайович доводив доцільність виготовлення й запуску двох-трьох льотних машин «ЛКС», аби переконати в його ефективності й показати, що він на порядки зменшить витрати на програму багаторазової космічної системи.
Замість цього на державному рівні ухвалили рішення про прискорення розробки МТКС «Енергія—Буран». При цьому слід віддати належне фахівцям, які спроектували й виготовили ракету-носій «Енергія» і космічний корабель «Буран», здатний виводити в космос 30-тонні вантажі. Якщо посадкою американських шаттлів і до цього часу керують люди, то «Буран» був забезпечений повністю автоматичною системою посадки. Для теплозахисного екрана використовувався унікальний вуглець-вуглецевий матеріал і особлива кераміка. Стартувавши в Байконурі 15 листопада 1988 року, космічний літак «Буран» через три години польоту, керований суперавтоматикою, з ювелірною точністю приземлився на посадкову смугу, збудовану спеціально для нього.
У цьому проекті СРСР не тільки наздогнав, а й випередив Америку, тільки яких це коштувало зусиль і як бездарно закінчилася ця програма! Витратне навантаження програми МТКС «Енергія»—«Буран» на економіку країни, непристосованість радянської економічної системи до конвертації власних унікальних технологічних досягнень, генерованих у космічній галузі, в народне господарство країни, наблизили крах СРСР.
Порівняльний аналіз тактико-технічних характеристик проектів «Протон» — ЛКС і «Енергія»—«Буран» показує, що кожний з них мав свої напрями використання, але, оцінюючи забезпеченість обох проектів готовими системами й рівень їхньої розробки, можна зробити висновок: якби в 1980 році було ухвалене рішення про створення системи «Протон» — ЛКС, а вже потім такого грандіозного проекту, як «Енергія»—«Буран», багатьох втрат у масштабі цілої держави можна було б уникнути.
В останні десятиліття космос перетворився в надзвичайно вигідну справу. Весь світ зв’язують системи передачі інформації з допомогою космічних систем, за рік виникає потреба в запуску сотень орбітальних об’єктів. Свої супутники намагаються запустити не тільки розвинені країни, а й ті, кого раніше називали третім світом — Індія, Китай, країни Латинської Америки. Потрібні супутники для пошуку корисних копалин, для керування рухом не тільки літаків, кораблів, а й навіть автомобілів, для екологічного моніторингу тощо. До того ж на орбіті працює Міжнародна космічна станція з постійним перебуванням на ній людей. Для її обслуговування, ремонту потрібні транспортні космічні системи. Дедалі більшої популярності набуває космічний туризм.
Після закриття програми «Енергія»—«Буран» Г.Лозино-Лозинський докладав чимало зусиль для створення багаторазового комплексу на базі українсько-російського літака-носія АН-225. Але пішов з життя Лозино-Лозинський, занепадає НВО «Молния», яке він очолював. Тим часом у США активно працюють над новим крилатим носієм, який зможе виходити на орбіту й повертатися на Землю як звичайний літак. Якщо справа в американців «вигорить», то ця система різко зменшить вартість запуску на орбіту одного кілограма вантажу й зробить неефективною традиційну ракетну космічну техніку.
У Росії в лютому цього року було проведено конкурс проектів нової космічної транспортної системи. Його виграв проект ракетно-космічного комплексу ім. С.Корольова — багаторазовий космічний корабель «Кліпер». Він розрахований на доставку і повернення з орбіти до шести космонавтів. Це теж дуже нагадує американський проект космічного літака на шість астронавтів, який, як заявлено, розробляється для задоволення попиту охочих до космічного туризму.
Незадовго до своєї трагічної кончини Володимир Миколайович говорив, що «наздоганяти і переганяти» — це хибний шлях. Я тоді вперше почула від нього, що в подібних ситуаціях треба шукати несиметричних рішень. Саме проекти «УР-700»—«ЛК-700», «Протон»—ЛКС могли стати достойною несиметричною відповіддю американській Місячній програмі і «Спейс шаттлу».
У зв’язку з процесами, які відбуваються нині в Україні, хочеться зауважити, що пошук несиметричних і асиметричних рішень в озброєнні та інших галузях життя — надзвичайно актуальне питання. Фактично це єдина можливість зберегти конкурентоспроможність в умовах, в яких симетрична конкуренція неможлива через відсутність ресурсів — нафтогазових, фінансових, технологічних, людських. Шлях наздоганяти і переганяти — хибний, бо сліпе копіювання — доля людей з минулого. Це добре розумів Володимир Миколайович, який говорив: «Наздоганяти — означає відставати!».