Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

В плане были также рассмотрены задачи по исследованию перспектив полета к Луне и созданию ракет для этого. По своей значимости они были поставлены после пилотируемых полетов и к нашей теме отношения не имеют, но в этих разделах ставилась задача по созданию третьей ступени для ракеты-носителя Р7.

О создании третьей ступени для «семерки» было впервые заявлено на совещании у председателя ВПК В. М. Рябикова 30 августа 1955 года. Дополнительная ступень обеспечивала выведение на трассу полета к Луне полезного груза массой до 450 кг, и она же позволяла увеличить массу полезного груза, выводимого на околоземную орбиту, до 4,5-5,5 тонн. 25 сентября 1957 года было направлено техническое задание в ОКБ456 на разработку двигателя для третьей ступени на керосине и жидком кислороде тягой 8-10 тонн и с удельным импульсом порядка 320 секунд. В ответ В. П. Глушко прислал предложения по двигателю с большим удельным импульсом, но работающим на жидком кислороде и НДМГ.

В результате были проработаны два варианта трехступенчатого носителя. В одном из них для ракеты-носителя 8К73 третья ступень была оснащена двигателем В. П. Глушко 8Д711 с тягой 10 тонн и удельным импульсом 343 секунды, работающим на НДМГ и жидком кислороде. С. П. Королев был противником применения на своих ракетах азотной кислоты и несимметричного диметилгидразина из-за их агрессивности и токсичности. В. П. Глушко, в свою очередь, намучившись с кислородно-керосиновыми двигателями, обратил свой взор на высококипящие компоненты. К тому же, найдя в лице М. К. Янгеля единомышленника, он стал создавать двигатели для его МБР. Наметившееся расхождение с С. П. Королевым постепенно переросло в полный разрыв всех отношений, особенно сказавшийся при создании Н1.

Следует сказать, что топливная пара НДМГ плюс жидкий кислород нашла ограниченное применение в космических носителях по целому ряду причин. Только к 1961 году В. П. Глушко удалось создать двигатель РД119, который и был установлен на второй ступени янгелевской ракеты-носителя 63С1. Этот двигатель тягой 11 тонн имел на тот момент рекордный среди кислородных двигателей удельный импульс – 352с, но все же он почти на 100 единиц уступал кислородно-водородным двигателям. В конце концов, в середине 70-х годов В. П. Глушко опять вернулся к керосину с жидким кислородом при создании двигателя РД170 для ракеты-носителя «Энергия».

В другом варианте, названном 8К72, первый заместитель Королева В. П. Мишин, учитывая разногласия с В. П. Глушко, предложил создать третью ступень на базе двигателя собственной разработки. При этом использовались те же компоненты топлива, что и на первых двух ступенях «семерки», то есть керосин и жидкий кислород. Камера сгорания, а также арматура двигателя 8Д714были разработаны в ОКБ1 отделом М. В. Мельникова, а для создания турбонасосного агрегата было привлечено бывшее авиационное ОКБ154 С. А. Косберга. Между прочим, в ОКБ154 этот двигатель назывался РО5или РД0105. Его тяга составила в вакууме 5 тонн при удельном импульсе 316 секунд. Запуск двигателя осуществлялся по «горячей» схеме, то есть до разделения ступеней. Вес самой третьей ступени, известной также как блок Е,составил 8100 кг.

20 марта 1956 годавышло Постановление, предусматривающее создание лунных станций и трехступенчатой ракеты-носителя на базе Р7 для их разгона до второй космической скорости. К 1 июня 1956 года эскизный проект ракет 8К72 и 8К73 был готов, но предпочтение было отдано варианту ОКБ1, то есть 8К72, причем сделано это было под благовидным предлогом в виде задержки с созданием двигателя в ОКБ456. Какое-то время еще существовали планы перехода с 8К72 на более тяговооруженную 8К73 с двигателем В. П. Глушко РД109 на третьей ступени, но после ссоры его с С. П. Королевым эти планы так и остались на бумаге. Надо сказать, что при создании трехступенчатой ракеты были также доработаны двигатели первой и второй ступеней в части повышения удельного импульса. Удельный импульс РД107 составил на уровне моря 254 секунды, а в пустоте 312 секунд. Удельный импульс РД108 – соответственно 246 и 315 секунд.

Первый запуск трехступенчатой ракеты-носителя 8К72с лунной станцией Е1 состоялся 23 сентября 1958 годаи завершился аварией на 87 секунде полета. По телеметрической информации была замечена пульсация давления в камере сгорания двигателей. После некоторых доработок 12 октября 1958 года состоялся еще один пуск, который также закончился аварией и по той же причине, но уже на 104 секунде. К расследованию были подключены ученые, которые выявили, что причиной разрушения являются продольные колебания конструкции, передающиеся через гидравлический тракт в двигательную установку. По рекомендации ученых был разработан и внедрен демпфер продольных колебаний. Однако и третий запуск 4 декабря 1958 года закончился аварией на 245 секунде, но на сей раз из-за неисправности в насосе перекиси водорода.

Только 2 января 1959 годабыла успешно выведена на межпланетную траекторию автоматическая станция «Луна1». Состоялось рождение трехступенчатой ракеты-носителя, способной не только выводить аппараты на трассу перелета к Луне, но и доставлять на околоземную орбиту полезный груз массой до 5 тонн. А этого веса уже было достаточно для пилотируемого космического корабля.

Но вернемся немного назад. Весной 1957 года в ОКБ-1 был организован проектный отдел космических аппаратов, начальником которого назначили Михаила Клавдиевича Тихонравова. Тогда же был назначен заместитель С. П. Королева по космическим проектам: им стал Константин Давыдович Бушуев. В апреле того же года отдел подготовил план предстоящих проектных исследований по созданию пилотируемого корабля-спутника и автоматических аппаратов для исследования Луны, который базировался на использовании межконтинентальной баллистической ракеты Р-7.

Поначалу Королев, ориентируясь на опыт создания геофизических ракет, планировал на первом этапе вертикальный полет человека в стратосферу, и только накопив опыт таких полетов, создать в 1964 – 1967 годах настоящий космический корабль-спутник. Однако по мере проработки этих вопросов становилось ясно, что, хотя ракетный полет по высотной или баллистической траектории технически несколько проще, чем орбитальный (не требовались система ориентации и тормозная двигательная установка), но он мало что дает в плане изучения условий космического полета. Продолжительность невесомости при вертикальном пуске составляет 2-4 минуты, а при наклонном – не более 10-15 минут. В то время как даже один виток по орбите длится порядка 90 минут. Затраты же времени и средств на проектирование и разработку, как и трудности осуществления, для баллистического и орбитального вариантов соизмеримы. Поэтому при подведении итогов проектно-поисковых и исследовательских работ С. П. Королев однозначно высказался в пользу орбитального варианта, минуя вертикальный полет или полет по баллистической траектории. Тем более, что к тому времени уже летали первые спутники, а в цехах проходила сборка трехступенчатой ракеты.