Ракетно-космическая система «Энергия»-«Буран»


Первые разработки Валентина Петровича Глушко

     Академик В.П. Глушко – выдающийся ученый и конструктор, один из пионеров создания ракетно-космической техники, основоположник разработки жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) в России. Он внес значительный вклад в создание мощных ракетных двигателей, обеспечивших выход в космос практически всех отечественных космических аппаратов – от первого спутника до орбитальной станции «Мир» и космического самолета «Буран». Двигатель, разработанные В.П. Глушко, были установлены на многие боевые баллистические ракеты.
     Валентин Петрович Глушко еще с юношеских лет мечтал о разработке ракет (об этом он писал в письмах К.Э. Циолковскому). Разработке космического корабля была посвящена и его студенческая дипломная работа. К практической разработке экспериментальных ракет В.П. Глушко приступил в начале 1930-хх гг. в Газодинамической лаборатории (ГДЛ).
     Одновременно с двигателями в ГДЛ в 1930-1933 гг. 2-м отделом под руководством В.П. Глушко разрабатывались экспериментальные жидкостные ракеты серии РЛА-реактивные летательные аппараты.
     Основной разрабатываемой ракетой стала РЛА-100, имевшая следующие основные характеристики: расчетная высота вертикального подъема до 100 км; стартовая масса ракеты 400 кг, масса топлива (азотный тетраоксид и бензин) 250 кг, масса полезной нагрузки 20 кг, тяга двигателя 3000 кгс, время работы 20 с. В целях стабилизации полета предусматривалась установка двигателя выше центра тяжести ракеты на карданном подвесе (при стабилизации двигателя непосредственно гироскопом). В головной части ракеты размещались метеорологические приборы с парашютом и автоматом для выбрасывания их в атмосферу, в нижней части корпуса – аккумуляторы давления со сжатым газом для подачи компонентов топлива в двигатель; верхние баки предназначались для окислителя, средние – для горючего; материал баков и аккумулятора давления – высокопрочная сталь.
     Для предварительной проверки способов старта и управления ракетой в 1933 г. были разработаны вспомогательные ракеты РЛА-1, -2 и -3 для вертикального взлета на высоты 2…4 км. Эти ракеты были весьма просты по конструкции. Старт предусматривался без направляющего станка с пускового стола. Длина ракеты составляла 1880 мм, диаметр стального корпуса – 195 мм.
     Только нелепая случайность не позволила стартовать 31 декабря 1933 г. Ракете РЛА-1 с двигателем ОРМ-52. Она уже была установлена на стартовом столе в Петропавловской крепости, но в день пуска ударил мороз, достигший к моменту старта -30 °С. При команде «старт» загустевшая смазка не позволила открыться пусковому клапану, и пуск не состоялся. Дальнейших попыток запуска ракеты не предпринималось, поскольку в начале января почти все сотрудники отдела вместе с В.П. Глушко переехали в Москву и отработкой ракет больше не занимались.
     В связи с созданием в конце 1933 г. РНИИ В.П. Глушко сконцентрировался на разработке ЖРД. Все его проработки по РЛА были переданы в подразделение РНИИ по разработке ракет, однако оказались невостребованными.
     В феврале 1960 г. Глушко обращается к Королеву, а затем в марте к Янгелю с предложением начать разработку двух космических ракет: тяжелого класса Р-10 и сверхтяжелого класса Р-20. Эти ракеты должны были обеспечить Советскому Союзу на долгие годы приоритет в освоении ближнего и дальнего космоса.
     Предложения Глушко были своевременными и прогрессивными, но не были приняты, поскольку ОКБ Янгеля было загружено разработками по боевой тематике, а в ОКБ Королева уже приступили к проработке собственного проекта сверхтяжелой ракеты Н1. По мнению Королева, делать промежуточный вариант тяжелого носителя вместо Н1 нецелесообразно, т.к. это отвлечет силы от основной задачи – создания Н1. Хотя предложение Глушко не было реализовано, жизнь показала правильность его позиции. В 1965 г. Была запущена ПР «Протон», на первой ступени которой работают двигатели, разработанные в ОКБ Глушко.

Разработка многоразовой космической системы (МКС) «Энергия»-«Буран»

     К созданию ракетно-космических систем В.П. Глушко вернулся через много лет, когда в середине 1970-х гг. возглавил НПО «Энергия». Им было задумано семейство мощных космических ракет РЛА. Из этой серии проектов практическую реализацию получила ракетно-космическая системы «Энергия» «Буран». В ее основе лежала супертяжелая универсальная многоразовая РН «Энергия».
     Ближайшими соратниками В.П. Глушко в НПО «Энергия» стали главные конструкторы по тематическим направлениям: Я.П. Коляко – по многоцелевым тяжелым носителям; И.Н. Садовский – по многоразовым транспортным космическим системам; Ю.П. Семенов – по орбитальным станциям.

Ракета-носитель тяжелого класса «Энергия»

     Ракета-носитель тяжелого класса «Энергия» является частью многоразовой космической системы (МКС) «Энергия»-«Буран». До начала летных испытаний МКС имела наименование «Многоразовая космическая система»Буран». Ракета-носитель получила свое название «Энергия» по предложению генерального конструктора В.П. Глушко в 1987 г., непосредственно перед первым пуском, а орбитальный корабль сохранил свое название «Буран».
     12 декабря 1976 г. генеральным конструктором В.П. Глушко был утвержден эскизный проект многоразовой системы, в которой главной составляющей частью стала двухступенчатая ракета-носитель с кислородно-керосиновой первой ступенью и кислородно-водородной второй ступенью. Ракету-носитель и орбитальный корабль предполагалось использовать многократно: блоки первой ступени не менее 10 раз, орбитальный корабль – до 100 раз. К разработке был принят проект двухступенчатой ракеты-носителя пакетной схемы с параллельным расположением ступеней и боковым расположениям полезной нагрузки.
     Пакетная схема компоновки РН была выбрана из-за ее универсальности. Такая РН может выводить на орбиту разнообразные крупногабаритные грузы – пилотируемые орбитальные корабли и различные беспилотные космические аппараты. Кроме того, на ее базе возможно создание ряда ракет-носителей в широком диапазоне грузоподъемности.
     На создание УКРТС «Энергия»-«Буран» отводили весьма сжатые сроки (около 8 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 неё разрабатывались на харьковском НПО «Хартрон». Результаты работы всех предприятий стекались в монтажно-испытательные корпуса космодрома, где производилась окончательная сборка. Предстоял огромный объем различных отработок и экспериментов, в т.ч. испытания нескольких натурных ракет, которые должны были пройти в три этапа. К первому относились работы на полноразмерном заправочном изделии, ко второму – огневые стендовые испытания, а к третьему – летные испытания.
     7 мая 1983 г. ракету впервые установили на универсальный комплекс стенд-старт (УКСС). Этот стенд предстояло построить в дополнение к штатному стартовому комплексу, т.к. тот не обеспечивал проведение огневых испытаний. Основываясь на печальном опыте пусков Н-1, В.П. Глушко считал, что нельзя отпускать ракету в полет без тщательной наземной отработке. 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.
     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».

Создание орбитального корабля «Буран»

     Для создания орбитального корабля (ОК) «Буран» 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» (воздушно-орбитальный самолет). Возглавил новое объединение Г.Е. Лозино-Лозинский.
     За внешней схожестью советского «Бурана» и американского «Шатла» скрываются их принципиальные различия в конструкции и внутренней «начинке». Вместо основной двигательной установки «Буран» оснащен объединенной двигательной установкой, что позволило ему выполнять функции третьей ступени РН, избавило от выведения на орбиту огромного центрального блока ракеты и дало широкие возможности по маневрированию в космосе, в т.ч проводить изменение угла наклона орбиты. 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 двигательной установки «Шатла», где используются некриогенные, но токсичные компоненты.

«Буран» учится летать

     Для проведения горизонтальных летных испытаний, включавших отработку таких ответственных участков полета, как заход на посадку и сама посадка, был построен полноразмерный аналог орбитального корабля – так называемый «большой транспортный самолет» БТС-02, который оснастили четырьмя турбореактивными двигателями АЛ-31.
     Как и любой новый самолет, БТС-02 начал путь в небо с рулежек и пробежек. Первую рулежку экипаж в составе летчиков-испытателей Минавиапрома Игоря Волка и Римантаса Станкявичюса выполнил 29 декабря 1984 года. Наземные испытания продолжались почти год, и постепенно скорость пробежек была доведена до необходимых для отрыва 300 ка/ч. 10 ноября 1985 г. на аэродроме ЛИИ им. М. Громова в г. Жуковском Волк и Станкявичюс выполнили на БТС-02 первый 12-минутный полет «по-самолетному» с заходом на посадку по пологой глиссаде (угол наклона около 3°). Затем начались полеты с отработкой штатной посадки орбитального корабля по крутой глиссаде (угол наклона 17°). Со стороны полет БТС-02 вызывал восхищение. Он стремительно снижался, затем у самой земли происходил крутой перелом траектории, выпускалось шасси, следовало касание ВПП и тут же – стремительный взлет, набор высоты и сразу боевой разворот по-испребительному! Экипаж постепенно переводил управление с ручного на автоматическое. 16 декабря 1987 г. была выполнена первая полностью автоматическая посадка с высоты 4000 м до полной остановки аналога на полосе.

Безопасность

     Советские разработчики много внимания уделяли 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 лотос (склиз), по которому космонавты могли съехать из кабины в защитный бункер, выложенный изнутри мягкими матами. На случай аварии в момент старта предусматривалось использование катапультных кресел К-36РБ, каждое из которых оборудовалось дополнительным разгонным блоком для увода на безопасное расстояние о 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. Было так же разработано несколько программ спасения экипажа на орбите.

205 минут полета

     Пуск назначили на 29 октября 1988 г. В тот день стояла прекрасная погода. Предстартовая подготовка, заправка водородом и кислородом проходили штатно. Приближался самый ответственный момент. Тысячи людей заняли свои рабочие места. Начался процесс запуска. За 10 мин. до подъема взлетел МиГ-25ПУ СОТН. Прошли еще 9 минут… за 53 секунды до старта вычислительный комплекс выдал команду АПП – аварийное прекращение пуска. Как выяснилось позже, от ракеты не отделилась в установленное время плата прицеливания.




     Старт перенесли на 15 ноября 1988 г. К тому дню погода резко изменилась. Почти за 10 минут до старта представитель метеослужбы космодрома вручил генералу В.Е. Гудилину штормовое предупреждение. Все же после выяснения у теоретиков запасов по нагрузкам было принято решение нажать кнопку «Пуск». И вот – время 06 часов 00 минут! Из клубов выхлопных газов, подсвечивая это огромное бурлящее облако огненно-красным светом, начала медленно подниматься ракета, словно комета со сверкающими ядром и хвостом, направленным к земле! Обидно коротким было это зрелище! Через несколько секунд лишь затухающее пятно света в покрове низких туч свидетельствовало о неистовой силе, которая несла наш «Буран».
     «Энергия» вывела «Буран» за 476 с на высоту около 150 км. После отделения корабля был осуществлен двукратный запуск его двигательной установки, что обеспечило достижение первой космической скорости и выход на опорную круговую орбиту высотой 260/250 км с наклоном 51,6° и периодом обращения 89,5 мин. Задание предусматривало выполнение только 2 витков – 205 минут полета. Заправка топливом была минимальной – 8 т. В последующих полетах, при полной заправке в 14 т, корабль с грузом 27 т мог выйти на орбиту высотой 450 км. Для выполнения длительных и особо энергоемких программ (орбита до 1000 км) предусматривалась установка дополнительных топливных баков в отсеке полезной нагрузки, что позволяло удвоить максимальный запас топлива.

     15 ноября 1988 года. Байконур видел многое, но после гагаринского старта он никогда не ликовал так, как в тот ноябрьский день. Борясь с сильным встречно-боковым ветром, орбитальный корабль «Буран» совершил ювелирную посадку на полосу аэродрома «Юбилейный» посадочного комплекса космодрома. Наблюдавшие за полетом летчики-испытатели сразу оценили мастерство, с каким была выполнена безмоторная посадка необычного аппарата в сложнейших погодных условиях. Наибольшее восхищение вызывало то, что никто не вмешивался в управление. Полностью автоматическая посадка беспилотного космического аппарата на полосу аэродрома! История мировой авиации и космонавтики такого еще не знала!


     Казалось, бы, после такого триумфа следовало энергично готовиться к следующему запуску, но громкий успех не смог опровергнуть давно высказываемые сомнения о целесообразности этой системы. Как сказал Главный конструктор ракеты-носителя «Энергия» Б.И. Губанов: «В то время прорисовывалось, что «Энергия» еще никому не нужна. В оправдание этого некоторые «специалисты», в том числе и академики у нас в стране, утверждали, что создание системы «Энергия – Буран» ознаменовало повторение американских ошибок, только в еще более серьезной форме, и громогласно оплакивали закрытие программы носителя Н-1. Начиналось захоронение «Энергии» живьем.


     Второй полет УРТКС «Энергия»-«Буран» планировался через два года, потом его перенесли еще на год, потом еще… Можно сказать, что полеты переносятся и по сей день, ведь программа официально еще не закрыта.


     МРКК "Энергия"-"Буран" опередила свое время. Потенциальные возможности этой системы превосходят потребности современной национальной космической программы середины-конца 1990-х годов. Будет ли вновь востребован этот потенциал, зависит от появления практических заказчиков и прежде всего способности привлечь международное сообщество к решению с помощью космических средств таких общечеловеческих проблем, как глобальная телесвязь, восстановление озонового слоя, освещение полярных районов, утилизация ядерных отходов и др.




Использованы материалы статей:


     Каторгин, Б.И. От первых РЛА к ракетно-космической системе «Энергия» - «Буран» : К 95-летию со дня рождения академика В.П. Глушко / Б. И. Каторгин, В. Ф. Рахманин, В. С. Судаков // Полет. - 2003. - №7. - С. 50-54.

     Грачев, С. "Энергия-Буран" - лебединая песня советской космонавтики / С. Грачев // Авиация и время. - 2005. - №1. - С. 36-38.

     Грачев, С. "Энергия-Буран" - лебединая песня советской космонавтики / С. Грачев // Авиация и время. - 2005. - №2. - С. 30-33.

     Грачев, С. "Энергия-Буран" - лебединая песня советской космонавтики / С. Грачев // Авиация и время. - 2005. - №4. - С. 36-39.

     Грачев, С. "Энергия-Буран" - лебединая песня советской космонавтики / С. Грачев // Авиация и время. - 2005. - №3. - С. 33-35.


День авиации и космонавтики
Космонавты, рожденные Украиной
Сыны Украины - в Первой Шеренге первопроходцев космоса
Ракетно-космическая история Украины в видеофильмах
Интересно почитать