В этот день… №3-13 (1-10 марта)
Весна пришла. Весна — время надежд и веры в светлое будущее. Говорю об этом без всякой иронии. Именно весной американским конгрессменам была представлена концепция пилотируемой орбитальной станции, которая была воплощена в жизнь совсем в другой стране и в другое время. Весной не хочется даже думать о войне и орудиях уничтожения. К счастью, некоторые из этих машин смерти можно приспособить для полезной космической работы.
4 марта 1963 года — представление конгрессменам «пост-аполлоновских» проектов, в том числе и проекта орбитальной станции (США).
В далёком 1958 году, только что созданное Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства — НАСА (NASA — National Aeronautical and Space Administration) и различные рабочие группы заинтересовались концепциями космической станции. Несмотря на определённые успехи формирования этих концепций, фактически текущие разработки оставались «на задворках» программы «Аполлон» (Apollo). Тем не менее, 4 марта 1963 года, выступая перед Комитетом по науке и астронавтике Палаты представителей, заместитель администратора НАСА Хью Драйден (Hugh Dryden) описал «пост-аполлоновские» космические проекты, называя среди очевидных кандидатов орбитальную лабораторию с экипажем как «необходимое условие» для пилотируемой разведки. Драйден отметил многочисленные исследования, уже проведённые в этом направлении, но подчеркнул, что технические возможности сами по себе не могут служить основанием для проекта такого масштаба и стоимости. «Мы пытаемся решить проблему с другого конца… Чтобы понять, что можно будет сделать на космической лаборатории в конкретных областях науки и техники с целью создания реалистичных и полезных концепций… программа должна быть направлена на реализацию потребностей государства».
По замыслу специалистов исследовательского центра им. Лэнгли (Хэмптон, штат Вирджиния), лаборатория MORL (Manned Orbital Research Laboratory) должна была запускаться без экипажа с мыса Канаверал на носителе «Сатурн I» (Saturn I) или «Сатурн IБ» (Saturn IB). После короткого периода орбитальной проверки, два астронавта в космическом корабле «Джемини» (Gemini), запускаемом на ракете «Титан II», стартовали к лаборатории и стыковались с ней. Ещё через несколько дней к лаборатории должны были стартовать ещё два астронавта, доводя, таким образом, численность экипажа MORL до четырёх человек. Один астронавт должен был целый год работать на борту лаборатории, тогда как трое других пребывали там в течение более коротких периодов по графику ротации. Планировалось достичь этой цели в 1965-1966 годах, работая в унисон с проектом «Джемини». По проекту, орбитальная лаборатория оснащалась несколькими стыковочными узлами, в том числе для стыковки с беспилотными кораблями снабжения, которые должны были запускаться каждые 90 дней на ракете «Атлас-Аджена» (Atlas Agena).
Весной 1963 года Центр Лэнгли обсудил проект MORL, готовясь к оценке предложений промышленности. В конце апреля руководство Лэнгли направило аэрокосмической промышленности запрос на краткие предложения по проекту лаборатории. Они должны были лечь в основу контракта на создание «Систем пилотируемой орбитальной исследовательской лаборатории» (Manned Orbital Research Laboratory Systems).
В июне 1963 года из 11 принятых предложений были отобраны варианты фирм Боинг и Дуглас. Через год, в июне 1964 года обе фирмы получили контракты первого этапа на разработку орбитальной станции. Рекомендуемая концепция описывала космическую станцию как объём массой 13,5 т, диаметром 6,5 м и длиной 12,6 м, включающий стыковочный узел, секцию ангара, шлюзовой отсек и двухместную центрифугу. В качестве пилотируемых кораблей для смены экипажа предусматривались «Джемини» или «Аполлон».
В НАСА была создана группа технической оценки проектов, состоящая из 43 инженеров (в т.ч. 36 человек от Центра Лэнгли). В конце сентября 1963 года группа отдала предпочтение варианту фирмы Дуглас. 20 декабря 1964 года НАСА предоставила фирме Дуглас контракт второго этапа на девятимесячное исследование концепции MORL.
Проект пилотируемой орбитальной исследовательской лаборатории разрабатывался двумя инженерами фирмы — Карлом Хаусоном (Carl M. Houson) и Алленом Гилбертом (Allen C. Gilbert). Основная конфигурация станции, разработанная к августу 1964 года, содержала как новые, так и старые предложения: базовый модуль должен был выводиться на орбиту единым блоком на ракете «Сатурн IБ», первое поколение MORL оснащается солнечными батареями, система жизнеобеспечения обеспечивает работу небольшого экипажа в обычной атмосфере без скафандров.
Проект Дуглас предусматривал модульную конструкцию, что могло обеспечить развитие лаборатории по мере совершенствования космической техники. Разработчики Дугласа рассматривали MORL как многоцелевую базу для исследований целого спектра научных и прикладных дисциплин. Орбитальная лаборатория могла нести несколько телескопов, иметь отдельные модули для биологических исследований, а также исследований в области медицины и фармакологии. Для геологов, океанографов и синоптиков предлагалась специализированная девятилинзовая фотокамера, способная вести съёмку в многоспектральном диапазоне. На борту мог быть установлен специальный радиолокатор для проведения крупномасштабной топографической съёмки. Предусматривалась возможность выполнения заданий военного ведомства.
Кроме того, планы фирмы Дуглас, включали использование MORL на окололунной орбите для наблюдения и фотографирования Луны, выбора посадочной площадки в рамках программы «Аполлон». При оснащении специальной посадочной ступенью лаборатория могла прилуниться и стать долговременной лунной базой для исследований. MORL также могла служить как облётный модуль межпланетного корабля при полёте к Марсу. Увеличенный полётный модуль на базе лаборатории, вмещающий от шести до восьми человек, можно было запустить в облёт Марса при одном пуске усовершенствованной ракеты «Сатурн-5» (Saturn V).
Основная программа орбитальных полётов предусматривала выведение MORL на орбиту ракетой «Сатурн-1Б» и три запуска пилотируемых кораблей «Джемини» на носителях «Титан II». Экипаж станции составлял 6-9 астронавтов. После каждой стыковки корабля к носовому стыковочному узлу лаборатории экипаж должен был переводить КК в режим «спячки» и переходить на борт станции через открытый космос. Затем небольшой манипулятор должен был переместить корабль на боковую сторону лаборатории, освобождая место для прибытия следующего корабля.
В дальнейшем к MORL предполагалось пристыковать космический телескоп, запущенный на ракете «Сатурн-1Б». Размеры телескопа (диаметр 4 м и длина 15 м) примерно соответствуют телескопу Хаббла, который был выведен на орбиту через четверть века. Кассеты с фотокамеры телескопа должен был заменять экипаж при выходе в открытый космос.
Концепция лаборатории MORL более чем на десять лет опередила идеологию ДОС типа «Салют-6», «Салют-7» и «Мир». Такая универсальная космическая станция могла расширить американский потенциал в космосе и сделать возможными новые варианты исследований. Программа высадки на Луну выглядела гораздо скромнее. Но, учитывая национальные обязательства по программе «Аполлон», перспективы создания MORL были отнюдь не радужные.
Тем не менее, в период с 1963 по 1966 год компания Дуглас сформировала облик базовой концепции MORL, которая включала следующие элементы:
- лабораторию диаметром 6,6 м, запускаемую РН «Сатурн-1Б» на орбиту высотой 370 км и наклонением 28,72°;
- корабль снабжения «Аполлон», запускаемый РН «Сатурн-1Б», состоящий из модифицированного командного модуля, блока обслуживания с ДУ для сближения со станцией и последующего возвращения на Землю, многофункционального модуля для грузов и экспериментов и лабораторных блоков;
- наземную инфраструктуру для подготовки и обеспечения миссии.
Специалисты Центра Лэнгли рекомендовали перейти к следующему этапу работ, в ходе которого планировалось изготовить полноразмерные макеты лаборатории для испытаний при подготовке к завершению разработки. Этап предусматривал использование MORL для космических исследований в 1970-х годах.
Однако уже к 1964 году лаборатория MORL вступила в жёсткую конкуренцию с другими концепциями космических станций, о которых мы расскажем в других обзорах. К концу же 1963 года появился военный вариант орбитальной станции — MOL (Manned Orbiting Laboratory). Именно 10 декабря 1963 года министр обороны Макнамара аннулировал проект космоплана Х-20 (обзор №2-32 11–20.09.2017) и перенаправил ресурсы на проект военной орбитальной лаборатории.
Большинство специалистов Центра Лэнгли полагали, что решение прекратить разработку MORL было главной национальной ошибкой. Много позже, некоторые инженеры, обращаясь к прошлому, утверждали, что «чрезвычайно успешная советская космическая станция «Мир» оказалась почти такой же, какой должна была стать MORL». Увы, все ресурсы НАСА поглощал проект «Аполлон». Политика в очередной раз победила здравый смысл. Технологический уровень американской аэрокосмической промышленности позволял создать долговременную орбитальную станцию ещё в середине 1960-х годов. Но, к сожалению, куда более захватывающе для публики и политиков выглядела прогулка двух астронавтов по поверхности Луны.
4 марта 1997 года — первый старт ракеты-носителя «Старт-1.2» с космодрома Свободный (Россия).
Первое поколение ракет-носителей представляло собой переделку МБР для вывода полезной нагрузки на околоземную орбиту (Р-7, «Атлас», «Титан»). Затем появилось следующее поколение специализированных носителей, разработанных только как транспортные космических системы («Сатурн-V», «Спейс Шаттл», «Зенит», «Энергия»). Но и сегодня можно найти примеры приспособления боевых ракет для отправки спутников на орбиту. Один из таких примеров — российская РН «Старт».
РН «Старт» — твердотопливная ракета-носитель космического назначения, созданная на базе МБР «Тополь» (15Ж58) в Московском институте теплотехники. Предназначена для запуска малогабаритных космических аппаратов на низкие околоземные орбиты, в том числе по коммерческим заказам.
Существуют две модификации ракет-носителей типа «Старт»:
- РН «Старт» — пятиступенчатая, причём 2-я ступень ракеты, аналогичная 2-й ступени МБР «Тополь», встраивается дважды. Полезная нагрузка для низких орбит (400 км) составляет примерно 850 кг. Высота ракеты составляет 28,8 м, максимальный диаметр — 1,8 м, стартовая масса — 60 т;
- РН «Старт-1» — четырёхступенчатая. Полезная нагрузка для низких орбит (400 км) составляет примерно 500 кг. Высота ракеты составляет 22,7 м, максимальный диаметр — 1,8 м, стартовая масса — 47 т.
Первый испытательный пуск РН «Старт-1» состоялся 25 марта 1993 года с космодрома Плесецк и был успешным — на околоземную орбиту был выведен экспериментальный космический аппарат ЭКА-1.
По состоянию на начало 2015 года состоялось шесть пусков РН «Старт-1» и один пуск РН «Старт». Из этого числа только один пуск РН «Старт», осуществлённый 28 марта 1995 года с космодрома Плесецк, был аварийным. Начиная с 1997 года все пуски производились с космодрома Свободный. Крайний запуск с этого дальневосточного космодрома состоялся 25 апреля 2006 года.
Ракеты-носители «Старт-1» и «Старт» включают, соответственно, четыре и пять последовательно расположенных разгонных двигательных установок, а также доводочную двигательную установку. Двигательные установки трёх нижних разгонных ступеней РН «Старт-1» представляют собой ДУ соответствующих ступеней МБР «Тополь». Ракета-носитель «Старт» отличается введением дополнительной ДУ между двигательными установками, используемыми на первой и второй ступенях РН «Старт-1».
Основные характеристики РН семейства «Старт»
| Наименование | Число разгонных ДУ | Стартовая масса, т | Длина, м | Диаметр, м |
|---|---|---|---|---|
| «Старт» | 5 | 60 | 29 | 1,8 |
| «Старт-1» | 4 | 47 | 22,7 | 1,8 |
Все РДТТ были разработаны в ЛНПО «Союз» (г. Дзержинский). Руководитель — академик Б. П. Жуков.
В разгонных двигательных установках используется взрывобезопасное смесевое твёрдое топливо с высоким удельным импульсом. Корпуса ДУ выполнены из высокопрочных композиционных материалов. На ДУ первой ступени, работающей на атмосферном участке траектории, установлены раскрываемые при старте решетчатые стабилизаторы и аэродинамические рули.
На второй и третьей ступенях РН «Старт-1» в качестве органов управления применены устройства вдува газа в закритическую часть сопла (газодинамическое отклонение струи), а на последней ступени обеих ракет и на второй ступени РН «Старт» — поворотные управляющие сопла. Компенсацию ошибок кинематических параметров, накопленных на момент завершения работы разгонных ДУ, осуществляет твердотопливная добавочная двигательная установка.
Газодинамическое отклонение струи возможно путём ввода газа или испаряющейся жидкости и сверхзвуковую часть сопла. Вводимое рабочее тело отклоняет газовый поток образующимся в сопле косым скачком уплотнения, за которым располагается область повышенного давления, захватывающая некоторый сектор внутренней поверхности сопла. Обычно применяется четыре равномерно расположенных по окружности подвода. При этом боковая сила появляется вследствие различия давления на диаметрально противоположных участках внутренней поверхности сопла. Если в качестве рабочего тела применяется газ, то его можно забирать из камеры сгорания. В качестве рабочей жидкости можно применять фреон, азотную кислоту, жидкий азот. Количество рабочего тела, подаваемого к каждому сектору сопла, можно регулировать. Такая система управления вектором тяги эффективнее и надёжнее систем с использованием газовых рулей или поворотных сопел РДТТ.
Высокая точность выведения КА РН «Старт» обеспечивается применением системы управления РН на базе бортового цифрового вычислительного комплекса и прецизионных гироприборов.
Отделение КА и сброс обтекателя осуществляется пружинными толкателями. В целях защиты от неблагоприятных воздействий и механических повреждений ракеты-носители семейства «Старт», начиная с вывоза с завода-изготовителя и до пуска, постоянно находятся внутри выполненных из композиционных материалов толстостенных транспортно-пусковых контейнерах (ТПК). При проведении предстартовых операций РН находится в горизонтальном положении. Подъем ТПК с РН в вертикальное положение осуществляется непосредственно перед стартом. Ракета выбрасывается из ТПК давлением продуктов сгорания специального стартового порохового аккумулятора давления. Запуск ДУ первой ступени производится после полного выхода РН из ТПК. Все разгонные двигательные установки работают до полного выгорания топлива, при этом продолжительность работы каждой ДУ составляет около минуты. Исходя из энергетических возможностей, РН «Старт-1» может выводить на круговые приполярные орбиты высотой 200-1000 км КА массой порядка 490-1000 кг соответственно, а РН «Старт» может вывести КА массой порядка 63,5-210 кг.
Пуски ракет-носителей семейства «Старт» осуществляются с российских космодромов Плесецк и Свободный с обеспечением широкого диапазона наклонения орбит. Всего было выполнено семь пусков РН семейства «Старт». Космодром Свободный был расформирован в 2007 году. В настоящее время севернее Свободного (в 45 км) строится и уже функционирует космодром Восточный.
При подготовке материалов были использованы следующие источники:
- И. Б. Афанасьев, Д. А. Воронцов. Золотой век космонавтики: мечты и реальность. — М.: Фонд «Русские витязи», 2015.
- David Darling. The Complete Book of Spaceflight From Apollo 1 to Zero Gravity. — John Wiley & Sons, Inс., Hoboken, New Jersey, 2003.
- С. П. Уманский. Ракеты-носители. Космодромы. — М.: «Рестарт+», 2001.
- Т. М. Мелькумов, Н. И. Мелик-Пашаев, П. Г. Чистяков, А. Г. Шиуков. Ракетные двигатели. — М.: «Машиностроение», 1976.
- А. В. Карпенко, А. Ф. Уткин, А. Д. Попов. Отечественные стратегические ракетные комплексы. — СПб., «Невский бастион», 1999.
- http://www.astronautix.com
| « | В этот день… №3-12 (21-29 февраля) | В этот день… №3-14 (11-20 марта) | » |
