Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

В отличие от американской системы «Спейс Шаттл» в советской многоразовой космической системе и ракета «Энергия» и орбитальный корабль «Буран» имели автономные системы управления. Поначалу обе они начали разрабатываться в НПО АП под руководством Н. А. Пилюгина, но затем разработка системы управления «Энергии» была передана в Харьков, в НПО «Электроприбор» (В. Г. Сергеев). Основой системы управления ракеты-носителя является многомашинный вычислительный, включающий центральную вычислительную машину М6М, расположенную на блоке второй ступени, и вычислительные машины М4М на каждом блоке первой ступени. Система управления обеспечивает работу ракеты-носителя на всех участках полета, включая аварийные ситуации. При отказе одного из двигателей комплекс автономного управления принимает решение о дальнейшем полете с выбором: или продолжение полета с выведением на штатные краевые условия, или возвращение в район старта с посадкой орбитального корабля на посадочный комплекс (маневр возврата), или приведение полезного груза в район отчуждения (маневр приведения).

Наличие на ракете-носителе «Энергия» двигателей и автономной системы управления имело и свои положительные стороны. Ее можно было использовать для выведения на орбиту любых полезных нагрузок массой до 100 тонн. При этом полезный груз размещался в контейнере, расположенном сбоку на месте «Бурана». По проекту «Энергия» рассчитана на пуски по азимутам, соответствующим наклонениям орбит 51-83, 97, 101-104, 110. Стартовая масса ракеты-носителя «Энергия» составляет 2270 тонн, а с полезной нагрузкой – 2375 тонн. Суммарная тяга двигательной установки первой и второй ступеней, которые начинают работать со старта, – 3600 тонн. Высота ракеты на старте 58,8 метра.

Ракета-носитель «Энергия» являлась базовой конструкцией целого семейства ракет-носителей. В Постановлении ЦК КПСС и правительства о создании многоразовой космической системы «Буран» была предусмотрена и целесообразность разработки в 1979-1980 годах технических предложений по перспективным средствам выведения. В ноябре 1977 года постановлением правительства поручено было обеспечить развитие работ по созданию на базе многоразовой космической системы «Буран» и ее основных элементов сверхтяжелой ракеты-носителя. В НПО «Энергия» и головных смежных организациях были развернуты изыскательские и проектные работы по тяжелым и сверхтяжелым ракетам-носителям, создаваемым на базе ракетного комплекса «Буран». Выработалось направление разработок ракет-носителей грузового варианта «Буран-Т», где вместо орбитального корабля на те же связи навешивался грузовой контейнер, в котором размещался полезный груз. Масса полезного груза и приведенной части массы контейнера, то есть масса, отделяемая в конце участка, составляла 102 тонн. При этом структура ракетного пакета не отличалась от штатного варианта. Эта схема в наименовании приобрела дополнительный индекс – Т, то есть транспортный вариант, который позволял выводить на геостационарную орбиту аппараты массой до 18 тонн, к Луне – 32 тонны, к Марсу и Венере – около 28 тонн. Вариант с двумя блоками А и уменьшенным транспортным контейнером разрабатывался под наименованием «Гроза»или РЛА-125.

Сверхтяжелый носитель «Вулкан»разрабатывался по структуре пакета с восемью удлиненными блоками А и центральным блоком Ц с увеличенной заправкой. Грузовой отсек располагался в головной части центрального блока. Предусматривался «Вулкан» в основном для программ освоения Марса и полетов на другие планеты Солнечной системы. В декабре 1984 года постановлением правительства о программах создания ракетно-космических систем на 1986-1995 годы были установлены сроки опытно-конструкторских работ: по «Бурану-Т» – 1986-1993 годы, «Вулкану» – 1990-1995 годы, к нему разгонный блок «Везувий» – 1991-1995 годы, «Гроза» – 1986 год.

Однако основной полезной нагрузкой ракеты-носителя «Энергия» был орбитальный корабль, который в этом ракетном комплексе фактически является третьей ступенью ракеты-носителя. Советский многоразовый орбитальный корабль 11Ф35, также названный лишь перед стартом именем всей многоразовой космической системы «Буран»,отличается от шаттла фактически только отсутствием на нем маршевых двигателей второй ступени. В задней части расположены только два двигателя орбитального маневрирования. В остальном, если не считать деталей, это была копия шаттла. Хотя, конечно, можно было найти и отличия. Но обо всем по порядку.

Орбитальный корабль (ОК) «Буран»выполнен по самолетной схеме: это «бесхвостка» с низкорасположенным треугольным крылом двойной стреловидности по передней кромке (45 по основной трапеции и 78 по наплыву), что обеспечивает необходимые несущие свойства и благоприятное изменение аэродинамических характеристик на сверхзвуковых и трансзвуковых скоростях полета; аэродинамические органы управления включают элевоны, балансировочный щиток, расположенный в хвостовой части фюзеляжа, и руль направления, который выполняет также функции воздушного тормоза; посадку «по-самолетному» обеспечивает трехопорное (с носовым колесом) выпускающееся шасси.

Основой конструкции ОК является планер, который образует аэродинамические обводы, воспринимает нагрузки на всех участках полета, служит корпусом корабля, оснащаемым в процессе его сборки, и имеет в своем составе системы и элементы, обеспечивающие спуск и посадку. Его масса, включая собственные системы, составляет около 40% стартовой массы ОК. Конструкция планера (без теплозащитного покрытия) обеспечивает размещение и защиту экипажа, полезного груза и различных систем и оборудования от воздействия окружающей среды на всех этапах полета. Конструкция планера включает:

• герметичный модуль кабины (МК) экипажа;

• носовую часть фюзеляжа (НЧФ) с носовым коком, остеклением и входным люком;

• среднюю часть фюзеляжа (СЧФ) со створками отсека полезного груза (ОПГ), вентиляционными створками, узлами связи с ракетой-носителем и нишей передней опоры шасси;

• хвостовую часть фюзеляжа (ХЧФ) с узлами крепления вертикального оперения, узлами связи ракеты-носителя, узлами крепления ОДУ и вентиляционными створками;

• балансировочный щиток (БЩ);

• консоли крыла с аэродинамическими органами управления (элевонами с элевонными щитками), передней кромкой, наплывом и нишами основных опор шасси;

• вертикальное оперение с рулем направления – воздушным тормозом;

• элементы крепления аппаратуры, оборудования, трубопроводов, жгутов и т.п.

В носовой части орбитального корабля «Буран» расположены герметичная вставная кабина объемом 73 м3 для экипажа (2 – 4 человека) и до 6 пассажиров, отсеки бортового оборудования и носовой блок двигателей управления. Кабина состоит из трех отсеков: командный отсек, в котором размещаются экипаж из четырех человек (командир, второй пилот, бортинженер и оператор полезного груза) и его рабочие места, бытовой отсек, в котором располагаются приборные отсеки системы управления, система жизнеобеспечения и шлюзовая камера кабины, а также пассажиры (при их наличии) и агрегатный отсек, в котором находятся вспомогательное оборудование и устройства систем; связь между отсеками обеспечивается через люки верхнего и нижнего полов. В передней части кабины расположены шесть иллюминаторов из кварцевого стекла. Кроме того, имеются два верхних иллюминатора для наблюдения за сближением с другими космическими объектами и еще один задний для контроля работ в отсеке полезного груза. Девять иллюминаторов командного отсека обеспечивают достаточный обзор для работы на орбите и для ручного управления при заходе на посадку и при посадке. Иллюминаторы кабины экипажа, выдерживающие нагрев до 750С, выполнены трехслойными: два наружних слоя выполняют функции тепловой и противометеорной защиты, внутренний – собственно герметичный иллюминатор.