Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Одной из проблем, так и не разрешенных участниками проекта, было практически полное отсутствие знаний о длительном воздействии невесомости на организм человека. Чтобы уйти от проблемы, был предложен вариант ТМК с искусственной тяжестью, создаваемой вращением отдельных блоков вокруг оси. Однако сравнительно небольшие размеры “центрифуги” приводили к возникновению кориолисовых ускорений, искажающих восприятие человеком тяжести и вредно воздействующих на организм. Путевку в жизнь получила идея использовать вращение не на всем протяжении полета, а лишь на отдельных его участках, да и то кратковременно.

Менее напряженный в “весовом” отношении вариант группы К. П. Феоктистова казался более перспективным, и работы по нему значительно продвинулись, вылившись в целое направление по разработке ЭРД и ЯЭУ. Так, в частности, в состав эскизного проекта по Н1, выпущенного в 1962 году, вошли «Материалы по ЯЭРД для тяжелых межпланетных кораблей». А с 1965 году в ОКБ1 был разработан эскизный проект ядерного электроракетного двигателя ЯЭРД2200 для межпланетного корабля с экипажем. Двигатель ЯЭРД2200 имел двухблочную схему из двух независимых блоков с ЯЭУ и ЭРДУ, каждый из которых развивал электрическую мощность 2200 Вт. Суммарная тяга ЯЭРД составляла 8,3 кг, а удельный импульс электроплазменных двигателей – 5500 секунд. Однако к середине 60-х годов почти все силы ОКБ1 были брошены на реализацию приоритетной широкомасштабной программы высадки на Луну Н1Л3, что стало тормозить разработку ТМК.

Несмотря на то, что работы по ТМК были задвинуты на второй план, сразу несколько организаций в 60-х годах продолжали работы по ядерному ракетному двигателю. О работах ОКБ670 под руководством М. М. Бондарюка уже говорилось. Специалистами НИИ1, научным руководителем которого был М. В. Келдыш, в 1967 году был разработан технический проект ядерного реактора ИР100 мощностью 100 кВт. Параллельно в недрах министерства среднего машиностроения силами специалистов курчатовского института атомной энергии, обнинского института физики и энергии и других разрабатывался «петлевой» реактор ИВГ. Ракетную часть ЯРД, получившего название РД0410, разработало воронежское КБХА. Его проектными характеристиками предусматривались тяга на уровне 3,6 тонн, удельный импульс – 925 секунд, тепловая мощность реактора – 196 МВт, максимальная температура водорода, проходящего через реактор, – 3100 К, количество включений – 10.

Ракетная часть двигателя РД0410 испытывалась в НИИХимммаш под Загорском, а для испытаний реактора на Семипалатинском ядерном полигоне были построены две специальные шахты. В 1976 году был проведен первый энергетический пуск реактора ИВГ1. Там же испытывался и реактор ИР100. Испытания, проведенные в период с 1978 по 1981 годы, подтвердили проектные характеристики реакторов. Однако в полной сборке ядерный ракетный двигатель ни в нашей стране, ни в США никогда не испытывался.

После того, как С. П. Королев в начале 60-х годов отдал предпочтение ЯРД, разрабатываемому М. М. Бондарюком (ОКБ670), В. П. Глушко увлекся созданием газофазного ядерного ракетного двигателя. Его отличие от классического твердофазного реактора заключается в создании высокотемпературной урановой плазмы, удерживаемой с помощью внешнего магнитного поля. Водород, проходя через такой реактор, нагревается до температуры 9000 К, при этом удельный импульс двигателя достигает 2000 секунд. Это почти вдвое превышает удельный импульс твердофазного ЯРД, но ниже чем у электроракетных двигателей. Правда, в отличии от последних, у ядерного ракетного двигателя с газофазным реактором может быть достигнута вполне приличная мощность. Специалистами КБ «Энергомаш» (бывшее ОКБ456) совместно с НИИТП (бывший НИИ1) и ФЭИ был разработан проект трансформируемой ядерно-энергетической двигательной установки РД600, которая могла работать в двух режимах:

• двигательном (газофазном) тягой 17 тонн при удельном импульсе 2000 секунд – на разгонном и тормозном участках траектории;

• энергетическом (твердофазном) с электрической мощностью 200 кВт для обеспечения внутренних нужд КА без расхода рабочего тела. Режим обеспечивается замкнутым газотурбинным контуром, преобразованием тепловой энергии в электрическую с помощью МГД-генератора и сбросом избыточного тепла через холодильник-излучатель.

Работы по ЯРД с газофазным реактором велись в течение 1963-1974 годов. После начала разработки в КБ «Энергомаш» ЖРД РД170 для ракеты-носителя «Энергия» все работы по ядерно-ракетной тематике в этой организации были практически свернуты. До натурных исследовательских экспериментов дело так и не дошло, поскольку не было решено слишком вопросов по газофазному реактору.

К началу 1969 было очевидно, что лунное состязание вчистую проиграно. В то же время НАСА уже рассматривала честолюбивые планы пилотируемой экспедиции на Марс. Советским ответом был проект «Аэлита». И В. П. Мишин, и В. Н. Челомей, и М. К. Янгель, конкурируя между собой, представили проекты марсианских экспедиций.

28 мая 1969 года В. П. Мишин, возглавивший ЦКБЭМ после смерти С. П. Королева, подписал аванпроект ракетно-космической системы Н1М, в котором рассматривались пути модернизации базового носителя для существенного расширения его возможностей, а также проекты создания новых кораблей для полета к Луне и планетам.

Одним из наиболее удачных стал проект марсианского экспедиционного комплекса ( МЭК), подготовленный группой К. П. Феоктистова, имевший следующие отличительные черты: продолжительность полета на Марс и обратно корабля с экипажем из шести человек – 630 суток; пребывание на орбите искусственного спутника Марса (ИСМ) 30 суток; пребывание на Марсе посадочного отсека с экипажем из трех человек – 5 суток. МЭК общей массой 299 тонн включал межпланетный орбитальный корабль массой 60 тонн, в котором размещался экипаж из 6 человек и основные бортовые системы; марсианский посадочный корабль массой 50 тонн для посадки на поверхность Марса; возвращаемый аппарат массой 8,6 тонны для спуска экипажа на Землю; энергетическую двигательную установку из реактора ЯЭРД ЯЭ1М мощностью до 5000 кВт с электрореактивными двигателями с суммарной тягой 9,5 кг и удельном импульсе до 8000 секунд. В качестве вспомогательных двигателей корабля должны были обычные ЖРД.

МЭК предполагалось создать путем стыковки на орбите Земли двух беспилотных блоков массой по 150 тонн, выводимых в космос носителями Н1М, причем общая длина корабля достигала 128 метров. Первый блок – марсианский орбитальный комплекс (МОК) и марсианский посадочный комплекс (МПК), второй – комплекс ЯЭРДУ. После стыковки блоков под действием тяги ЭРД, который в качестве рабочего тела использовал расплавленный литий или цезий, предполагался длительный разгон корабля по постепенно раскручивающейся спирали. После выхода МЭК из радиационных поясов Земли следовало осуществить подсадку экипажа с использованием кораблей типа 7КЛ1, оснащенных средствами сближения и стыковки на высокой околоземной орбите и запускаемых на траекторию полета с помощью ракеты-носителя «Протон» с разгонным блоком Д.