Прошло ровно 25 лет с тех пор, как совершил свой исключительно успешный полёт советский многоразовый космический корабль «Буран». Выполнив два витка по орбите, он приземлился в автоматическом режиме, продемонстрировав почти идеальную точность посадки.
То, что полёт этот стал единственным, не свидетельствует о технической несостоятельности системы; здесь, как известно, сработали другие факторы. Но ведь и аналогичная американская система «Спейс шаттл» тоже выведена из эксплуатации задолго до выработки заложенного в неё технического ресурса. И, главное, среди потенциальных наследников «Бурана» и шаттла не видно ничего, даже отдалённо похожего на эти могучие 100-тонные пилотируемые «грузовики».
Почему так? Чего можно ждать от космической отрасли в ближайшем будущем? А в более отдалённом?
Как я и написал 15 ноября, эту статью я сделал за гонорар для интернет-газеты «Взгляд». Точнее, не эту; тамошний редактор сократил её на треть. Он точно знает, что ему нужно, а я, даже сильно стараясь, не могу не превысить лимит объёма…
Ну, оно и хорошо. Значит, эта статья оригинальна процентов на 35.
Она большая, состоит из четырёх главок; здесь мы её уложим в три поста. Постараюсь выложить все сразу сегодня, но, если не успею, не ругайтесь.
Первое крылатое поколение: фальстарт
Как известно, первые корабли, выведшие человека в космос, имели спускаемые аппараты в виде капсул – одноразовых, с очень малым аэродинамическим качеством, с испаряющейся термозащитой, с парашютной посадкой. Спуск людей с орбиты в таких аппаратах напоминает не столько триумфальное возвращение домой героев-покорителей космоса, сколько сброс продовольствия рыбакам, терпящим бедствие на отколовшейся льдине.
Не так поначалу представляли себе это возвращение главные конструкторы космической техники. В проектах Вернера фон Брауна конца 1940-х – начала 1950-х годов две ступени ракеты-носителя разгоняли третью – крылатую. Сергей Королёв ещё в 1957 году считал парашютную посадку бесперспективной, а правильной – планирующую, с использованием аэродинамической подъёмной силы.
Но логика соревнования сверхдержав диктовала своё: первым необходимым условием была надёжность, вторым – сроки. И пришлось выбирать парашютные капсулы…
Спускаемые аппараты «Восток» (вверху) и «Меркьюри». «Восток» – шарообразен, а «Меркьюри», как видим, очень похож на головную часть боевой баллистической ракеты
Однако преимущества многоразовой маневрирующей орбитальной ступени были очевидны, и работы над такими системами шли ещё в 1950-х годах, параллельно созданию «Востоков» и «Меркьюри».
Наши работы тогда не вышли из стадии эскизных проектов. Среди них был известный «лапоток» Павла Цыбина, который так нравился Королёву; мясищевские М-46 и М-48; туполевский Ту-136; целая программа маневрирующих ракетопланов Владимира Челомея. Правда, первые два аппарата программы Челомея были конической формы, без крыльев; зато они реально запускались в космос.
«Лапоток»
На этом этапе американцы продвинулись значительно дальше.
Тут надо отметить, что речь пока идёт о достаточно простой конфигурации космической системы. Новация в ней – многоразовая маневрирующая орбитальная ступень, а средство выведения традиционное – одноразовая ракета-носитель. В перечисленных советских проектах носителем выступала королёвская «семёрка», лишь Челомей в 1963 году собрался использовать мощную УР-500 (будущий «Протон»), проект которого тогда был завершён. Тогда же, кстати, в челомеевской линейке появился крылатый космоплан.
Так вот, американцы.
Первой громкую известность получила программа фирмы «Боинг» под названием «Дайна Сор» – 5-тонный бездвигательный самолёт-«бесхвостка» с треугольным крылом. Результатом должен был стать серийный аппарат с множеством функций: разведчик, истребитель спутников, снабженец для орбитальных станций, даже орбитальный бомбардировщик.
Макет ракетоплана «Дайна Сор» в музее американских ВВС в городе Дайтон, штат Огайо
Начавшись в 1957 году, в 1962-м программа привела к демонстрации заказчику полноразмерного макета. ВВС даже заказали строительство 10 экземпляров, даже присвоили им свои номера…
Но ни одного полёта, даже испытательного в атмосфере, по программе «Дайна Сор» не состоялось. Осознав сложность задачи, американцы умерили аппетиты, и в 1960-х – начале 1970-х годов фирмой «Нортроп» было создано несколько аппаратов, назначение которых ограничивалось в основном исследовательскими целями.
Это были уже не самолёты-«бесхвостки», а несущие корпуса; и на них устанавливались ракетные двигатели – правда, лишь для атмосферных испытаний. Аппараты сбрасывались с самолёта-носителя и, включив собственный двигатель, стремились достичь максимальной скорости и высоты.
«Нортроп HL-10»
Более всех преуспел в этом деле HL-10: в лучшем из своих 37 полётов, проведённых в 1970–1972 годах, он достиг высоты 27 700 м и скорости М = 1,87. Но в 1972 году отделение «Спейс Дивижн» компании «Норт Америкен Рокуэл» получило шестилетний контракт суммой 2,6 млрд долларов на разработку, в качестве головной организации, космической транспортной системы «Спейс Шаттл»… Время маленьких ракетопланов заканчивалось.
Многоразовые фантазии 1960-х
Напомним, что всё проекты, описанные в предыдущей главке, подразумевали «многоразовость» только для орбитальной ступени; носители имелись в виду традиционные, по крайней мере, на первых этапах. Однако выгоды многоразового использования дорогостоящей техники слишком очевидны, чтобы инженеры того времени, времени взрывного старта космической экспансии человечества, могли пройти мимо них.
Проектов было много, все они подразумевали горизонтальную посадку ступеней; большинство из них выглядят недостижимой мечтой и сегодня.
Хотя «уровень недостижимости» у них был всё-таки разный.
Из тех, что можно было бы назвать сравнительно реальными, – проект многоразового «Сатурна-5». Всем известна эта ракета, сделавшая возможной американскую лунную программу. Гораздо менее известно, что предлагалось несколько вариантов превращения её в возвращаемую, многоразовую. Один из них заключался в установке на первую и вторую ступени крыльев с большими законцовками, отогнутыми вверх и игравшими роль килей с рулями направления.
Были и другие проекты, вплоть до применения для мягкой посадки авторотирующего вертолётного винта; но, как известно, «Сатрун-5» кончился с окончанием лунной программы.
Но это сравнительно просто; другие системы были куда более футуристичны.
«Астророкет»
Например, «Астророкет» фирмы «Мартин» представлял собой две дельтавидных «бесхвостки», прижатые крыльями одна к другой, наподобие бутерброда. Разгонная ступень немного побольше, орбитальная – поменьше; взлёт вертикальный, посадка обеих ступеней – самолётная.
«Астро»
«Астро» фирмы «Дуглас» выглядела по-другому. Обе ступени тоже были похожи друг на друга, но выглядели не как обычные самолёты с фюзеляжами, а как летающие крылья треугольной формы. Но главное – орбитальная ступень стартовала (тоже вертикально) не бок о бок с разгонной, а «на носу», то есть как в случае обычной двухступенчатой ракеты с последовательным расположением ступеней.
«Конвэр» предлагал систему трёхступенчатую, собранную по пакетной схеме; похожие друг на друга ступени стыковались бортами. Периферийные были разгонными, центральная – орбитальной; все садились с помощью выдвижных крыльев, все имели турбовентиляторные двигатели для предпосадочного полёта.
Были и другие проекты, даже одноступенчатые; но давайте лучше перейдём – тоже к фантазиям, но уже с горизонтальным стартом.
В чём преимущество горизонтального старта перед вертикальным? Покажем на примере.
392-тонный «Руслан» поднимают в воздух четыре двигателя с суммарной максимальной тягой 93,6 т. Для вертикального же старта конструкции такого веса нужна тяга порядка 500 т. Почему? Потому что при горизонтальном старте используется такой мощный ресурс, как аэродинамическая сила. Система вертикального старта, даже если у нее есть крыло, при выходе на орбиту или совсем не использует этот ресурс, или использует его в незначительной степени.
Таким образом, интерес к «горизонтальным» системам вполне понятен. Неудивительно, что, начиная с 1960-х годов, они тоже стали предметом изучения и предварительной проработки.
В НАСА, в Центре имени Дж. Маршалла, прорабатывали двухступенчатую схему для доставки на орбитальную станцию грузов и экипажей в количестве 12–14 человек.
Вообще, тогда, в 1960-х, американцы были очень заинтересованы в создании орбитальных станций – и, соответственно, средств их обеспечения. Куда делся этот интерес позднее? Может быть, угас в связи с тем, что достижение Луны принесло им несомненной космическое лидерство, во всяком случае, имиджевое. Может быть, наши успехи на этом направлении освоения космоса не оставили им надежды «догнать и перегнать». Может быть, в начале 1970-х они пришли к выводу, что лучше иметь многоразовый корабль с большим грузовым отсеком, в котором можно доставлять в космос крупные приборные комплексы, – зачем тогда орбитальная станция?
Однако вернёмся к нашей теме – горизонтальным многоразовым системам выведения.
Система Центра им. Маршалла
Система Центра им. Маршалла состояла из двух похожих, но разновеликих самолётов с треугольным крылом. Орбитальная ступень снабжалась лишь ракетным двигателем и садилась, планируя; разгонщик мог дополнительно иметь воздушно-реактивные двигатели. Вдобавок к классическому самолётному взлёту, рассматривался вариант старта с ракетной тележки.
«Боинг» занимался целой последовательностью космических транспортных систем будущего. Сначала – вертикально-ракетная система с крыльями для возвращения. Далее – ракетные носители с горизонтальным взлетом. Наконец, высшая точка обозримого развития – система с носителем с воздушно-реактивными двигателями, где разгонщик выносит орбитальную ступень на высоту 30 км.
Отлично… только очень дорого. Собственная оценка «Боинга» показывала, что один лишь самолёт-носитель обойдётся в 1 млрд долларов – не сегодняшних, а тогдашних, «образца 1960-х годов». Может быть, поэтому «Боинг», в кооперации с «Локхидом», прорабатывал менее амбициозный проект двухступенчатого самолёта меньшей размерности.
Система фирмы «Юнкерс». Хорошо просматривается «генетическая связь» с проектом «глобального бомбардировщика» Зенгера и Бредт времён Второй мировой войны
Интересно, что работы такого рода в 1960-х годах велись и в ФРГ. «Юнкерс» рассматривал нечто похожее на «Астророкет», только с горизонтальным стартом при помощи ракетной тележки. Фирма «Бёльков» выступала с системой вертикального старта с последовательным расположением ступеней, как в американской «Астро».
В заключение рассказа о «горизонтальных многоразах» дошаттловой эпохи надо сказать о двух проектах, продвинувшихся дальше всех.
Тем более что один из них – наш.
Речь идёт о системе «Спираль», которая разрабатывалась в 1960–70-х годах под руководством Глеба Евгеньевича Лозино-Лозинского. Система эта состояла из трёх элементов.
Первый – гиперзвуковой самолёт-разгонщик с воздушно-реактивными двигателями. Такие двигатели, по сравнению с ракетными, в принципе дают значительную экономию в общем весе системы – ведь для них не надо нести на борту окислитель. Разгонщик предполагался в двух вариантах: с обычными турбореактивными двигателями, рассчитанный на достижение скорости М = 4, и с перспективными водородными, обещавшими скорость до М = 6. Его разработка продвинулась не очень далеко. Но дальновидный Лозино-Лозинский, понимая, что здесь заложена очень высокая степень технического риска, имел в виду и «обыкновенное» ракетное выведение орбитальной ступени, хотя и не слишком это афишировал.
Эта последняя представляла собой небольшой самолёт с несущим корпусом и небольшими складывающимися крыльями, а также с турбореактивным двигателем для атмосферного маневрирования. Поскольку своего мощного ЖРД у неё не было – он, с необходимым запасом топлива, совершенно не вписывался в «развесовку» системы, – в её состав входил третий элемент – ракетный разгонный блок.
Изделие 105.11 – ЭПОС
Был изготовлен и в первой половине 1970-х годов испытывался прототип орбитальной ступени первого этапа – дозвуковой. Назывался он ЭПОС – экспериментальный пилотируемый орбитальный самолёт. Его поднимали на Ту-95 и отпускали в свободный полёт; несколько взлётов он совершил самостоятельно, при помощи собственного ТРД.
То, что делали в США, в принципе вписывается линию «Дайна Сор» – «несущие корпуса». Аппарат SV-5 фирмы «Мартин Мариетта» разрабатывался в конце 1960-х годов по ВВСовской программе «космического такси» для маршрута «Земля – орбитальная станция – Земля». Получивший индекс Х-24А, он был типичным «несущим корпусом» с округлой носовой частью, очень небольшими крылышками и с ЖРД с тягой около 4 т. Лучший результат из 28 полётов – максимальная скорость М = 1,6, высота 21 800 м.
Х-24А
Х-24А официально считался исследовательским аппаратом, но в перспективе виделась система, в которой он работал в связке с самолётом-разгонщиком и ракетным ускорителем – совсем как «Спираль»; поэтому он и помещён в этот раздел.
Его наследник, Х-24В, со своей заострённой носовой частью и неким зародышем «нормального» крыла было уже более или менее напоминал самолёт. Его ЖРД с тягой около 4,5 т в принципе мог обеспечить достижение М = 4–5, но алюминиевая обшивка изготовленного экземпляра допускала максимум М = 2.
Х-24В
Свою последнюю посадку Х-24В совершил 26 ноября 1975 года; всего состоялось 64 полёта, достигнута скорость М = 1,76 и высота 22 400 м.
Конечно, можно было построить следующий экземпляр, с другой обшивкой. Равным образом можно было продолжить тему «Спираль»; более того, гиперзвуковой «продолжатель» ЭПОСа уже собирался в заводском цеху.
Но это была уже середина 1970-х годов. В это время Америка уже строила «Спейс шаттл», а наши разработчики, перебрав и отклонив собственные варианты, нацелились его копировать.
Выбор был сделан, финансирование «поисковых вариантов» прекратилось.
Если вы считаете, что данный текст или изображения нарушают ваши авторские и/или смежные права,
сообщите об этом администрации сайта через Гостевую книгу или на e-mail vemsev@gmail.com для принятия мер по устранению нарушения.
Позвольте, а как же X-15 - он ведь, вроде бы, выходил за пределы атмосферы - единственный из всех ракетопланов с "горизонтальным стартом"... ну ОК, с горизонтальным стартом с дозвукового "разгонщика", скажем так
Выходил, конечно; максимальная достигнутая высота 107 км, скорость, насколько помню, немного за М=7.
Но вот тут-то и штука! М=7 на большой высоте - это несколько более 2 км/с. То есть в 4 раза меньше 1-й космической. А речь-то идёт об орбитальных машинах! Не просто суборбитальный прыжок, а полноценный космический корабль-спутник, выходящий на устойчивую орбиту.
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]
