Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Работы в США по исследованию возможности создания воздушно-космического самолета велись достаточно планомерно. В этой главе уже рассказывалось о создании экспериментального ракетоплана Х15 и его полетах в течение 60-х годов, давших богатый материал для будущего. Вообще же 60е годы не только заложили базу, но во многом определили общее направление развития пилотируемой космонавтики на многие десятилетия. Вообще период с 1959 по 1968 годом называют первым этапом развития многоразовых транспортных космических систем. Этот период характеризовался с одной стороны запуском первых космических кораблей, сначала чисто баллистических, а затем и с небольшим аэродинамическим качеством, а с другой – созданием экспериментального ракетоплана Х15 и разработкой проекта орбитального ракетоплана «Дайна-Сор», в котором участвовали ведущие аэрокосмические компании США.

Несмотря на успехи в лунной гонке и космический романтизм, постепенно становилось ясным, что основным полем деятельности для человека становится околоземной космос, для освоения которого нужны были мобильные и достаточно дешевые транспортные системы. Система же «Сатурн» – «Аполлон» оказалась слишком дорогой и неповоротливой и предназначалась для решения лишь одной задачи – доставки человека на Луну. Достаточно сказать, что один полет на Луну стоил порядка 400 миллионов долларов, а предстартовая подготовка длилась около двух месяцев.

Конечно же, идеальным транспортным средством был бы одноступенчатый воздушно-космический самолет, взлетающий с аэродрома, выходящий самостоятельно на орбиту и после выполнения программы полета совершающий посадку на обычный аэродром. Но технические проблемы, возникающие при создании такого воздушно-космического самолета, оказались неразрешимы для общего уровня развития науки и техники 60-х годов. Да и сейчас это довольно сложная задача. Не случайно, что такого ВКС не только не создано, не началось даже проектирования. Сейчас лишь решаются отдельные проблемы его создания.

О различных проектах первых воздушно-космических самолетов, предложенных американскими компаниями в рамках программы «Меркурий» и предшествующей ей пилотируемой программы Министерства обороны США 7969, а также программы «Дайна-Сор», уже рассказывалось в этой книге. В основном это были пилотируемые ракетопланы, выводимые на орбиту одноразовыми носителями. В начале 60-х годов появилось множество проектов полностью многоразовых транспортных космических систем, разработанных ведущими аэрокосмическими фирмами США и Европы. И хотя работы велись по своей инициативе, это не было пустым прожектерством. Уже тогда раздавались заявления руководителей НАСА, что вслед за программой освоения Луны начнется масштабное освоение околоземного пространства с большими орбитальными станциями и транспортными кораблями для их снабжения. Проработкой концепции транспортного корабля занимались и отдельные Центры НАСА, например, Центр космических полетов имени Маршалла.

Количество же предложенных в 60е годы проектов столь велико, что их невозможно даже перечислить. Тем не менее, об отдельных из них, появившихся в первой половине 60-х годов, неплохо бы рассказать, хотя бы кратко. Первым в этом ряду чаще всего упоминается проект одноступенчатой транспортной системы «Астроплан»компании «Аэроджет Дженерал». При стартовой массе 4550 тонн и посадочной 330 тонн, корабль должен был выводить на орбиту полезный груз массой 200 тонн. Двигательная установка его состояла из 10 маршевых кислородно-водородных двигателей М1 суммарной тягой 6800 тонн. Сам корабль представлял собой летающее крыло со стреловидными крыльями (45 по передней кромке), чем-то похожий на бомбардировщик Б2. Общий размах крыльев составлял 129 метров, а длина корабля – 79,5 метров. Жидкий кислород хранился в конических баках из высокопрочной стали в передней части аппарата, а жидкий водород – в двух связках конических баков из титана, расположенных в крыльях. Собственно сами баки и являлись основой силовой конструкции «Астроплана». На концах баков с жидким водородом, то есть на концах крыльев, расположены подвижные рули-стабилизаторы. Корабль стартует вертикально, а садится по самолетному, но с неработающими двигателями. Причем дозвуковое аэродинамическое качество корабля составляет 4,5.

Честно говоря, сомнительно, чтобы такой одноступенчатый корабль можно было бы реализовать в 60-е годы. Достаточно вспомнить судьбу экспериментального ракетоплана Х33, проект которого был закрыт в 2000 году из-за того, что не удалось достичь конструктивного совершенства, необходимого для одноступенчатого аппарата. А ведь уровень технологий конца ХХ века и начала 60-х годов просто несопоставим.

Именно поэтому в подавляющем большинстве проектов рассматривались многоступенчатые (чаще двухступенчатые) многоразовые транспортные космические системы. Одним из самых типичных стал проект «Астро»компании «Дуглас». Он представлял собой двухступенчатую крылатую полностью многоразовую систему. Причем крылатой является как орбитальная ступень, так и ускоритель первой ступени. Обе ступени геометрически подобны, снабжены треугольным крылом. Максимальное аэродинамическое качество аппарата на дозвуковых скоростях – 4,5; а на гиперзвуке – 1,4. Стартовая масса первой ступени составляет 301 тонну, из которых 270 тонн топлива. Размах крыльев составляет 18,7 метров, а его длина 28,3 метра. Первая ступень снабжена одним маршевым кислородно-водородным двигателем М1 и двумя двигателями J2 в качестве управляющих. Экипаж первой ступени – один человек.

Вторая ступень или орбитальный самолет «Астро» имеет стартовую массу (без полезной нагрузки) 88 тонн, из которых 75 тонн топлива. Посадочная масса корабля – 12,4 тонны. Размах крыльев составляет 13,4 метров, а его длина 20,7 метра. Двигательная установка орбитального аппарата из одного маршевого двигателя J2 и двух управляющих двигателей RL10. Экипаж состоит из двух человек. Космический корабль «Астро» может вывести на орбиту полезный груз массой 16,8 тонны и совершать до 200 полетов в год. Масса возвращаемого полезного груза – 4,5 тонны.

Система «Астро» стартует вертикально по ракетному, причем ступени располагаются последовательно. Разделение ступеней происходит на высоте 82 км и на расстоянии 110 км от точки старта. Обе ступени рассчитаны на безмоторную посадку на аэродроме.

В принципе, проект «Астро» достаточно продуман и интересен. К его недостаткам можно отнести последовательное расположение ступеней, при котором первая ступень воспринимает всю нагрузку от второй ступени. Да и горячее разделение небезопасно для первой ступени, в том числе для его экипажа.