"ЭНЕРГИЯ-БУРАН" – ЛЕБЕДИНАЯ ПЕСНЯ СОВЕТСКОЙ КОСМОНАВТИКА

Сергей Грачев/Киев

Фото предоставлены автором

Продолжение. Начало в «АиВ», № 12005.

На создание УКРТС «Энергия-Буран» отводили весьма сжатые сроки (около 5 лет), и первый полет планировали провести в 1984 г К выполнению задачи общенационального масштаба приступил огромный механизм, в котором были задействованы более 1200 предприятий различных министерств и ведомств. Куйбышевский завод «Прогресс» стал головным по изготовлению ракеты-носителя. На Байконуре находился его филиал, а на самом предприятии создали Волжский филиал НПО «Энергия», Система управления ракеты и программное обеспечение для нее разрабатывались в харьковском НПО «Хартрон». Результаты работы всех предприятий стекались в монтажно-испытательные корпуса космодрома, где производилась окончательная сборка. Предстоял огромный объем различных отработок и экспериментов, вт. ч. испытания нескольких натурных ракет, которые должны были пройти в три этапа. К первому относились работы на полно размерном заправочном изделии, ко второму – огневые стендовые испытания, а к третьему – летные испытания.

8 1982 г. на Байконур с помощью специального самолета ЗМ-Т (см. «АиВ», №52003) стали доставлять грузы по программе «Энергия-Буран». Сначала была выполнена перевозка кислородного и водородного баков 2-й ступени вместе с каркасами межбакового и хвостового отсеков заправочной ракеты 4М, Ее постройка далась очень трудно, т,к, предприятия-смежники не выдерживали сроки поставок. Возглавляемый заместителем главного конструктора В.М. Филиным коллектив байконурского филиала «Прогресса» трудился очень напряженно и к 30 декабря 1982 г. всеми правдами и неправдами сумел собрать первое изделие. При этом на нем еще отсутствовали многие агрегаты, а блоки 1 -й ступени были макетными. В таком виде в феврале 1983 п ракету впервые вывезли на строившийся универсальный комплекс стенд-старт (УКСС), ввести в эксплуатацию первую очередь которого планировали только к концу года.

Путь от монтажно-испытательного корпуса (МИК) до УКСС длиной 15 км позволил проверить работоспособность транспортно-устано-вочного агрегата и готовность подъездных путей. Это событие имело также важное психологическое значение как для многих тысяч специалистов, непосредственно трудившихся над реализацией программы, так и для высокого начальства, ведь наконец-то появился очевидный результат колоссальных усилий.

7 мая 1983 г. ракету впервые установили на УКСС. Этот стенд потребовалось построить в дополнение к штатному стартовому комплексу, т.к. тот не обеспечивал проведение огневых испытаний. В перспективе с УКСС планировалось производить запуски сверхмощной РН «Вулкан». Сама идея такого суперстенда появилась еще в период работы над носителями серии «РЛА». Основываясь на печальном опыте пусков Н-1, В.П. Глушко считал, что нельзя отпускать ракету в полет без тщательной наземной отработки, иначе потом придется опять собирать обломки на огромном пространстве и мучительно выяснять причину случившегося. Раньше любой двигатель проходил наземные натурные испытания на специальных стендах, но чтобы заполненная под завязку топливом огромная ракета, прочно закрепленная на пусковом устройстве, стояла на месте с работающими на всех режимах двигателями, вплоть до максимального, такого еще не было. УКСС остается и поныне единственным в мире сооружением такого рода. Кроме УКСС, в программе «Энергия-Буран» использовались сотни испытательных установок. Только для отдельных агрегатов ракеты было построено более трехсот крупных стендов, на которых за несколько лет провели около 7000 испытаний. В целом объем работ при создании многоразовой космической системы оказался существенно большим, чем предполагалось изначально, что негативно сказалось на сроках, и о выполнении первого полета в 1984 г речь уже не шла.

13 апреля 1985 г произошло важное событие. Состоялся успешный пуск РН «Зенит», которую построил днепропетровский «Южмаш». Таким образом, была подтверждена готовность блоков 1-Й ступени «Энергии». Однако испытания ракеты в целом только начинались; полностью собранную 4М вывезли на УКСС за месяц до полета «Зенита», Предстояло научиться наполнять баки огромного центрального блока компонентами топлива – жидкими кислородом и водородом. Медленно, шаг за шагом выполнялись технологические операции. Сначала – заправка кислородом (600 т), и только 18 июня 25 т жидкого водорода впервые попали в бак, В начале августа была выполнена полная заправка водородом (100 т), а в сентябре – штатная заправка одновременно кислородом и водородом.

Теперь предстояли огневые испытания центрального блока, для чего планировалось использовать две стендовые ракеты – изделия 5С и 6С. Было определено, что общее число включений двигательной установки на УКСС составит 17, а суммарная наработка – 3700 с (в реальном полете – около 600 с). Такое же время наземной огневой отработки двигателей было и у американских «Сатурн V» и «Шаттла», К концу 1985 г. собрали изделие 5С, и в феврале 1986 г. его вывезли на УКСС. 22 февраля состоялась первая попытка запуска двигателей, которая закончилась неудачей. Через 2,58 с после команды «пуск» повысилась температура в газогенераторе одного из четырех двигателей РД-0120. Позже выяснилось, что отказал бустерный насос горючего, тк, при сварке выхлопного коллектора к корпусу насоса «прихватили» пяту ого ротора. Потребовалось сливать топливо, что едва не обернулось катастрофой. Разрушился один из трубопроводов, произошла потеря управляющего давления для срабатывания соответствующих клапанов, и слив топлива прекратился. Залитые в центральный блок 600 т жидкого кислорода и 100 т жидкого водорода превратили его в огромную бомбу, в случае утечки водорода готовую взорваться от любой искры, например, разряда статического электричества. Нужно было срочно принимать решение.

Первое, что напрашивалось, это переключить основной контур системы управления сливом на резервный. Другого выхода никто не предложил, и несколько смельчаков покинули расположенный в 7 км от УКСС бункер управления, отправившись вручную выполнять рискованную операцию. Они сумели перекрыть необходимый клапан и сделали это очень своевременно, поскольку компоненты топлива в баках уже начали «пухнуть», давление вышло за пределы допустимого, оставался только запас по прочности. Когда пошел слив, давление стало падать, и все закончилось благополучно. Замену деталей злосчастного насоса провели без снятия ракеты с УКСС, после чего 25 апреля 1986 г. провели второе огневое испытание. На этот раз все прошло удачно. Двигатели отработали 390 с, проводились форсирование и дросселирование тяги, качание двигателей – имитация управления ракетой.

Затем стендовые огневые испытания должна была пройти ракета 6С. Еще с 1984 г. существовала неофициальная договоренность между главным конструктором ракеты Б.И. Губановым и Волжским филиалом НПО «Энергия», согласно которой, при необходимости, 6С можно было быстро превратить в летную машину Такой момент настал, когда появилась очевидная перспектива сорвать очередной намеченный срок первого полета. Оставалось убедить Глушко в необходимости принятия такого решения, но когда Губанов вышел к нему с предложением переделать стендовую ракету в летную 6СЛ, тот отнесся к этой идее очень негативно, посчитав затею крайне рискованной. Однако Губанов не сдавался, упорно доказывая на различных совещаниях свою правоту. «Как вы не можете понять, что это же бомба стоит и урчит на старте, – говорил он, – Давайте же ее отпустим в полет. Случись что, ведь мы лишимся старта!» В конце концов идею поддержал министр общего машиностроения О.Д. Бакланов, и Глушко согласился. Но сам носитель был лишь частью проблем. Предстояло провести динамические испытания ракеты в сборе, для чего построили полноразмерный макет – изделие 4МКС, С 3 августа 1986 г, начались его испытания на стенде, во время которых проводилось нагруже-ние нижней части ракеты, а затем сброс груза для имитации ситуации, возникавшей в полете после выработки топлива и выключения двигателей. Была также отработана полная заправка ракеты – 100 т водорода, более 1200 т кислорода в центральный и боковые блоки и 341т керосина-в боковые блоки.

Штатный стартовый комплекс еще не был готов, пришлось срочно дорабатывать УКСС, ведь с него запуски пока не предусматривались. Не успевали подготовить к полету в космос и орбитальный корабль, поэтому сначала для первого запуска планировали использовать его габаритно-весовой макет, но затем решили вывести на орбиту нечто более существенное.., В рамках противодействия американской программе «Стратегическая оборонная инициатива» (СОИ) еще в 1981 г. в КБ «Салют» был разработан экспериментальный лазерный противоспутниковый комплекс вооружения, которым предполагалось оснастить специальный космический аппарат В результате должна была получиться орбитальная боевая станция, выводимая на орбиту РН «Протон». Собственно к созданию полезной нагрузки для новой ракеты, в состав которой вошел космический аппарат, получивший обозначение «Скиф-ДМ», коллектив «Салюта», руководимый Генеральным конструктором Д.А. Полухиным, приступил в 1986 г. Работы велись в большой спешке и завершились постройкой 80-тонного аппарата, на борту которого разместили опытную лазерную «пушку», а также систему «для геофизических экспериментов в околоземном пространстве» (баллоны со смесью инертных газов (420 кг) и устройство выпуска). На участке выведения намеривались провести эксперименты по влиянию продуктов сгорания на верхние слои атмосферы, а также по созданию крупномасштабных ионообразований в ионосфере. После вывода на орбиту планировалось провести отстрел мишеней и их поражение лазером. В официальной информации говорилось только о научном предназначении суперспутника, а для пущей маскировки для него придумали «псевдоним» и на борту написали хорошо читаемое издалека название «Полюс».

В связке с этим изделием 11 февраля 1987 г. ракету 6СЛ вывезли на стенд-старт Там она простояла три месяца, в течение которых выполнялись предстартовые совместные испытания и доделка УКСС. Предусматривалось проведение огневых технологических испытаний, во время которых все двигатели центрального и боковых блоков должны были отработать 30 с, после чего ракету намеревались подвергнуть дефектации в МИКе. Это существенно оттягивало сроки начала летных испытаний, и от такого эксперимента отказались. Пуск назначили на 13 мая. Накануне намеченной даты на космодром прибыл Генеральный секретарь ЦК КПСС М.С. Горбачев. Ему, несомненно, доложили о действительном назначении космического аппарата, но какова была его реакция – сказать трудно, Дело в том, что появление в космосе столь милитаристского изделия противоречило тогдашнему внешнеполитическому курсу СССР: в советско-американских отношениях началось очередное потепление, и уже были достигнуты договоренности о сокращении стратегических наступательных вооружений, хотя США упорно продолжали подготовку к «звездным войнам», Во всяком случае, разрешение на пуск было дано не сразу, и старт перенесли на 15 мая.

Более суток длилась предстартовая подготовка. Опять не обошлось без проблем. В водородном баке при закрытии системы термостатирования компонентов топлива не сработал один из клапанов. После неоднократных попыток его закрытия решили «пощелкать» соседним клапаном. Это помогло, от небольшой встряски нужный клапан наконец-то встал на место. Эта и другие, более мелкие неполадки задержали запуск почти на 4 часа. «Наступило время включения команды «Пуск». Она подается за 600 секунд до старта, – вспоминает заместитель главного конструктора ракеты В.М, Филин. – Весь этот процесс система управления ведет автоматически. Мы только следим, как проходят метки. Каждая метка могла дать отбой, если параметры изделия в этот момент не соответствовали нужным. 10 секунд до старта, Все буквально впились в экраны телевизоров. 6 секунд до старта. Сейчас вкточится водяная система охлаждения лотка. 1000 кубометров воды должны извергнуться в огневой проем. На экранах воды не видно! Яркое пламя появилось под ракетой с одновременным гулом в динамиках. Было 21 час 30 мин. московского времени. – Есть отрыв!» В городе трудившихся на космодроме испытателей Ленинске многие крыши домов были усеяны людьми, терпеливо дожидавшимися этого волнующего момента. И вот на фоне ночного майского неба появился огненный цветок – звука не слышно, ведь до старта 50 км. С этого расстояния не было видно, что при отделении от УКСС ракета немного качнулась, мощнейшая струя раскаленных газов хлестнула по металлическим конструкциям старта и мгновенно сдула некоторые люки, двери, перила… Бетонные плиты массой около 5 т были беспорядочно разбросаны на земле, но коммуникации повреждений не получили. Такое поведение носителя было вызвано смещением центра масс из-за бокового расположения полезной нагрузки, но система управления работала замечательно, ракета быстро выровнялась и стала уверенно набирать скорость. Обе ступени отработали отлично. Кстати, именно после этого пуска, по предложению В.П. Глушко, ракета получила официальное наименование «Энергия».

А вот «Скиф-ДМ» на орбиту не вышел. Из-за сбоя в работе системы ориентации нормально функционировавший разгонный двигатель аппарата выдал почти нулевой импульс разгона, и объект упал в Тихий океан. Удалось выполнить только часть геофизических экспериментов. Ходили слухи, что его затопили преднамеренно, по команде высшего политического руководства СССР. Однако проживающий в Киеве ветеран Байконура генерал-майор в отставке В,И, Катаев, занимавший в то время должность заместителя начальника космодрома по измерениям, говорит, что о поступлении такой команды он бы непременно знал. Этого не было, и причины падения «Скифа-ДМ» все же чисто технические, ведь он создавался в страшной спешке.

Многие скептики, не верившие в успех «Энергии», посчитали ее первый успешный полет случайным. Значительно позже Губанов скажет; «В положительном результате первого испытания «Энергии» не было, да и не могло быть ничего случайного. Такой случайностью могла быть только авария».

Для создания орбитального корабля (ОК) по инициативе министра авиапрома П.В, Дементьева на базе КБ «Молния», КБ «Буревестник» и Экспериментального машиностроительного завода во главе с В.М. Мясищевым в 1976 г. было образовано Научно-производственное объединение «Молния». Его основной производственной базой стал Тушинский машиностроительный завод. Для использования имеющегося научно-технического задела в «Молнию» перевели основных специалистов, участвовавших в разработке темы «Спираль», Возглавил новое объединение Г.Е. Лозино-Лозинский.

За внешней схожестью советского «Бурана» и американского «Шаттла» скрываются их принципиальные различия в конструкции и внутренней «начинке». О некоторых концептуальных отличиях уже сказано выше, теперь следует обратить внимание на другие аспекты. Значительное место на «Шаттле» занимает основная двигательная установка, которая используется только для выхода на орбиту. «Буран» вместо нее оснащен объединенной двигательной установкой (ОДУ), что позволило выполнять ему функции третьей ступени РН, избавило от выведения на орбиту огромного центрального блока ракеты и, кроме того, дало широкие возможности по маневрированию в космосе, в т.ч. проводить изменение угла наклона орбиты.

В состав ОДУ вошли: два двигателя орбитального маневрирования с тягой по 90 кН и числом включений до 15 за полет; 38 управляющих двигателей с тягой по 4 кН и числом включений до 2000 за полет; 8 двигателей точной ориентации с тягой по 200 кН и числом включений до 5000 за полет.

Все двигатели получали топливо из общих емкостей, причем при необходимости возможно размещение резервных емкостей в отсеке полезной нагрузки. На «Буране» впервые в мировой практике для двигательной установки космического аппарата использовался криогенный окислитель – жидкий кислород и горючее – некриогенный синтетический углеводород синтин с повышенной тепловой эффективностью. Компоненты топлива экологически чистые, в отличие от ДУ маневрирования и ориентации «Шаттла», где используются некриогенные, но токсичные компоненты – монометил гидразин и четырехокись азота. Весь запас глубоко охлажденного (до -210 С) жидкого кислорода на «Буране» хранился в едином теплоизолированном баке при низком давлении, что позволило избежать потерь на испарение в полете в течение 15-20 суток без применения холодильной машины.

На «Шаттле» отсутствует оборудование автоматической посадки, а есть только микроволновая сканирующая система обеспечения посадки. Дело в том, что в начале 1980-х гг. в мире, и в т.ч. в США, еще только велись разработки посадочных систем, работающих в сантиметровом диапазоне волн, а действовавшие системы метрового диапазона не обеспечивали точное и безопасное управление летательным аппаратом до поверхности ВПП и при рулении. Реализация этих возможностей появилась только во второй половине 1980-х гг., к моменту полета «Бурана».

Советские разработчики очень много внимания уделяли обеспечению безопасности экипажа и средствам его спасения в нештатной ситуации. Для покидания корабля на этапе предстартовой подготовки был предусмотрен агрегат экстренной эвакуации, представлявший собой находившийся в наклонном рукаве-трубе специальный лоток (склиз), по которому космонавты могли съехать из кабины в защищенный бункер, выложенный изнутри мягкими матами. На случай аварии в момент старта предусматривалось использование катапультных кресел К-36РБ, каждое из которых оборудовалось дополнительным твердотопливным разгонным блоком для увода на без опасное расстояние от места аварии и облета башни обслуживания. Креслами можно было воспользоваться и на дальнейших этапах полета в атмосфере, до высоты 35 км и достижения скорости М=3,5.

На участке выведения корабль находился как бы в состоянии ожидания автономного полета. Система управления «Бураном» после поступления сигнала «Контакт подъема» (момент отделения от стартового комплекса) вела непрерывное определение его координат, вектора скорости и углового положения, т.е. находилась в состоянии готовности к спасению экипажа, а также к управлению кораблем после его отделения от ракеты-носителя. При возникновении аварийной ситуации, делавшей штатное выведение О К на орбиту невозможным, должен был реализоваться сценарий маневра возврата или полета по одновитковой траектории, Он включал: экстренное отделение «Бурана» от носителя с помощью четырех специальных твердотопливных двигателей тягой по 28 кН: стабилизацию корабля и автономный полет с посадкой на основном или запасном аэродромах. На первой фазе этого полета работала двигательная установка корабля, что было необходимо для выработки топлива, а также позволяло улуч-шить траекторные параметры.

Было разработано несколько программ спасения экипажа на орбите. В одной из них закладывалась возможность использования модифицированного в корабль-спасатель «Союза ТМ», который позволял снять с терпящего бедствие «Бурана» 2-3 человек, доставить их на Землю или на летавшую тогда станцию «Мир», При этом предусматривалось выполнение нескольких челночных полетов между кораблем и станцией. Элементы -этой программы планировали отработать в полете «Бурана-2», намеченном на декабрь 1991 г. Она должна была включать: запуск корабля в беспилотном варианте; его автоматическую стыковку с «Миром»: переход работавших на «Мире» космонавтов в «Буран» и опробование некоторых его систем в течение суток, в том числе дистанционного манипулятора; расстыковку и автономный полет на орбите; запуск пилотируемого корабля «Союз ТМ» и его стыковку с «Бураном»; работу экипажа «Союза» на борту «Бурана» в течение суток; расстыковку и посадку «Бурана» в беспилотном режиме. Но в декабре 1991 г, страна, создавшая комплекс «Энергия-Буран», прекратила свое существование.

Американцы в программе «Спейс Шаттл» использовали катапультные кресла только при первых четырех полетах «Колумбии», а затем отказались от них, уверовав в исключительную надежность своей системы. У «Шаттла» при возникновении аварийной ситуации на участке выведения и посадке предусмотрено обязательное спасение и возврат на Землю всего корабля вместе с экипажем, Но отсутствие надежной системы предупреждения о развитии аварийной ситуации не позволило 28 января 1986 г. своевременно отделить корабль и привело к гибели «Челленджера» вместе с семью астронавтами. После этой катастрофы была разработана схема покидания «челнока» в атмосфере, характерной особенностью которой стало поочередное покидание борта всеми членами экипажа (до 7 человек) с использованием разворачиваемого от выходного люка гибкого шеста, предназначенного для увода астронавтов под крыло, чтобы исключить столкновение с ним. После катастрофы «Колумбии» 1 февраля 2003 г. начались новые масштабные усовершенствования, на которые могут потребоваться до 3 млрд. USD. Но американцам деваться некуда – они пока не имеют других носителей для пилотируемых полетов, и что за система у них получится, мы узнаем в мае 2005 г, когда должны возобновиться полеты «Шаттлов».

Продолжение следует