Универсальная сверхтяжелая ракета «Энергия»: возвращение идеи
15 Мая 2018 в 09:11
В 2018 году исполняется 30 лет с момента первого и единственного полета орбитального корабля-космоплана системы «Буран» в беспилотном режиме. Однако опыт этой программы будет использоваться в новых проектах российской космонавтики.
Концепция советской многоразовой транспортной космической системы разрабатывалась в ответ на многоцелевую военно-гражданскую программу США Space Shuttle. Программа была начата в 1976 году, а в 1993 году — законсервирована.
В мае 2016 года в Центре имени Хруничева восстановили департамент по многоразовым средствам выведения — для работы в нем пригласили специалистов, которые в свое время работали над проектом «Энергия». Департамент возглавил Павел Анатольевич Лехов, один из проектантов системы «Энергия — Буран».
Началось всё с того, что в 1971–1975 годах Институт прикладной математики АН СССР совместно с НПО «Энергия» проводил исследования, в ходе которых доказал, что Советскому Союзу необходимо построить многоразовую космическую систему. Подразумевалось, что при успешной реализации советской программы США с запуском Space Shuttle уже не получат военного преимущества в плане нанесения упреждающего ракетно-ядерного удара.
Советские ученые и политики опасались, что Space Shuttle может использовать космические челноки в качестве носителей ядерного оружия, а также для похищения с земной орбиты советских спутников, долговременных обитаемых станций и орбитальных пилотируемых станций.
Предположение о «похищениях» основывалось на габаритах грузового отсека и возвращаемой полезной нагрузке — эти данные открыто декларировались американскими разработчиками.
Так космическая отрасль Советского Союза получила задание создать многоразовую космическую систему многоцелевого военно-гражданского назначения с характеристиками, аналогичными системе Space Shuttle.
Первая версия МКС 1975 года, по сути, повторяла американскую, но в 1976 году была предложена существенно измененная — двигатели второй ступени были перемещены с орбитального корабля-космоплана на бывший отделяемый топливный бак второй ступени, что позволило совместить разработку многоразового корабля с созданием универсальной сверхтяжелой ракеты «Энергия».
В 1976 году была официально утверждена строго засекреченная программа «Энергия — Буран». В ней приняли участие 70 министерств и ведомств и 1286 предприятий СССР (более 1 миллиона человек), общие расходы на программу за 18 лет превысили 16 миллиардов рублей в ценах 1990 года. Между тем Space Shuttle стоил США около 160 миллиардов долларов
Головным разработчиком корабля стало специально созданное НПО «Молния», которое возглавил Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский, еще в 1960-е годы работавший над проектом многоразовой авиационно-космической системы «Спираль».
Производились корабли на Тушинском машиностроительном заводе с 1980 года; к 1984 году был готов первый полномасштабный экземпляр. С завода корабли доставлялись водным транспортом (на барже под тентом) в город Жуковский, оттуда на самолете-транспортировщике ВМ-Т — на аэродром «Юбилейный» космодрома Байконур.
Садиться «Буран» должен был на усиленную ВПП на аэродроме «Юбилейный» на Байконуре. Также существовало еще два резервных места приземления «Бурана» — военные аэродромы Багерово в Крыму и Восточный (Хороль) в Приморье; кроме того, были усилены ВПП в 14 запасных местах посадки, в том числе на Кубе и в Ливии. Специально для транспортировки с запасных аэродромов был создан самолет Ан-225 «Мрия».
Ко времени первого старта «Энергии» завершилась большая про- грамма научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Всего для этой цели было создано более 200 экспериментальных установок, 34 крупногабаритные конструктивные сборки, собрано 5 полноразмерных изделий, при этом общее количество проведенных испытаний превысило 6,5 тысячи. Кроме того, модульная часть блока А успешно прошла 6 летных испытаний при пусках РН среднего класса «Зенит».
Первый испытательный пуск РН «Энергия» (11К25, изделие 6СЛ, шифр 14А02, бортовой номер И1506СЛ) с тяжелым спутником «Полюс» состоялся 15 мая 1987 года с универсального комплекса стенд-старт космодрома Байконур. Ракета отработала нормально, выведя «Полюс» на переходную траекторию, но сам аппарат не вышел на расчетную орбиту ИСЗ из-за сбоя в автономной системе управления после отделения от второй ступени ракеты-носителя «Энергия».
Второй пуск «Энергии» (11К25, изделие 1Л, бортовой номер Л1501Л) с беспилотным многоразовым орбитальным кораблем «Буран» в качестве полезной нагрузки состоялся со второй попытки (первая — 29 октября 1988 года, прекращение предстартового отсчета Т=-00’51) 15 ноября 1988 года также с Байконура.
Полет продолжался 205 минут, за это время корабль совершил два витка вокруг Земли, после чего сел. Летал он без экипажа, полностью в автоматическом режиме, с использованием советского бортового компьютера и программного обеспечения (Space Shuttle тогда мог совершать посадку только на ручном управлении). В итоге полет советского орбитального космоплана и его посадка в авторежиме были записаны в книгу рекордов Гиннесса. Кстати, по воспоминаниям очевидцев события, в частности инженера-конструктора Игоря Розанова, который проработал в НПО «Молния» 30 лет («Молния» и проектировала космоплан «Буран»), именно автоматический режим позволил устранить во время полета некоторые проблемы:
— За 205 минут «Буран» дважды облетел вокруг Земли, а когда начал снижаться, вдруг исчез с экранов. В Центре управления полетом хотели включить программу самоликвидации, но вскоре выяснилось: корабль, запрограммированный на автоматическую посадку, «увидел», что у него
слишком высокая скорость для посадки — свыше 400 км/ч. А допускалось не более 300 км/ч. И тогда ракетоплан выполнил вираж, чтобы сбросить скорость, и снова показался на экранах, а потом приземлился в полутора метрах от намеченной точки. Идеальная посадка.
И «Энергия», и «Буран» — оба были в своем роде уникальны.
«Буран» — как космоплан, как ракетоплан — по форме напоминал самолет, летал тоже похоже — стартовал по вертикали, а возвращался на Землю и садился горизонтально, на шасси, как самолет. При этом скорость оставалась при посадке космической, и корабль в нижних слоях атмосферы разогревался до 2 тысяч градусов. Во избежание возгорания алюминиевую нижнюю поверхность космоплана покрыли специальной теплоизолирующей плиткой.
Важная особенность «Энергии» — ее построение на базе блока второй ступени и унифицированных модулей первой ступени. Это позволяет на последующих этапах создать ряд перспективных носителей тяжелого и сверхтяжелого классов в зависимости от числа модулей в их составе — в частности, на базе «Энергии» планировали создать семейство унифицированных ракет-носителей, в том числе — с целью пилотируемой экспедиции на Марс. Однако в 1990 году работы по программе «Энергия — Буран» были приостановлены, а в мае 1993 года программа окончательно закрыта.
20 июня 2017 года в новостях появилось сообщение о том, что новая российская ракета-носитель «Союз-5» будет проектироваться исходя из опыта советской программы «Энергия — Буран». Такое заявление сделал глава РКК «Энергия» Владимир Солнцев на авиакосмическом салоне во французском Ле Бурже.
— Исходя из опыта, как создавался комплекс «Энергия — Буран», мы идем тем же самым путем. Мы также создаем сначала ракету-носитель среднего класса, затем она превращается в элементы первой и второй ступени ракеты сверхтяжелого класса. Не в стопроцентном исполнении, но можно говорить об определенной унификации, — цитируют Солнцева «РИА-Новости». — Перед нами поставлена задача создать в максимально сжатые сроки ракету-носитель сверхтяжелого класса.
Ранее Россия и Республика Казахстан согласовали программу по ускоренному созданию ракеты «Союз-5» и стартовой инфраструктуры для нее на Байконуре — предположительно запуск программы запланирован на 2022 год. Россия взяла на себя финансирование и разработку ракеты, Казахстан — модернизацию стартового комплекса
Ракета-носитель «Энергия»
Первая советская ракета, использующая криогенное горючее (водород)
на маршевой ступени, и самая мощная из отечественных ракет — суммарная
мощность двигателей около 170 миллионов лошадиных сил.
Является универсальной и способна выводить на околоземные орбиты
полезную нагрузку массой более 100 тонн как в виде многоразового орбитального корабля (ОК), так и в виде самостоятельных крупногабаритных
космических аппаратов (КА). В этом заключается принципиальное отличие
РН «Энергия» от американской системы Space Shuttle, силовой основой которой является не центральный ракетный блок, а бездвигательный подвесной топливный отсек; поэтому Space Shuttle не может летать без орбитального корабля (воздушно-космического самолета), на котором установлены
маршевые кислородно-водородные ЖРД SSME.
Стартовая масса ракеты может достигать 2400 тонн. Каждый блок первой ступени снабжен четырехкамерным жидкостным ракетным двигателем
(ЖРД) РД-170, работающим на жидком кислороде и углеводородном горючем. Тяга двигателя первой ступени составляет 740 тонн у поверхности
Земли и 806 тонн — в пустоте. Вторая ступень оснащена четырьмя однокамерными ЖРД РД-0120 с тягой каждого 148 тонн у поверхности Земли и
200 тонн — в пустоте, работающими на кислородно-водородном топливе
(окислитель — жидкий кислород -186 °С, горючее — переохлажденный жидкий водород -255 °С). Суммарная тяга в начале полета — около 3550 тонн.
Двигатели РД-170, специально разработанные для РН «Энергия» и используемые также на первой ступени РН «Зенит», обладают рекордными
параметрами и не имеют аналогов за рубежом, а двигатели РД-0120 — первые мощные отечественные двигатели, использующие в качестве горючего
жидкий водород. Несмотря на одноразовое применение РД-0120 в составе
второй ступени, двигатель имеет трехкратный полетный ресурс.
Мощность РД-170 составила рекордные 20 миллионов лошадиных сил.
Он мощнее, чем однокамерный F-1 американской ракеты-носителя «Сатурн-5», летавшей на Луну. Мощности современных двигателей РД-180 (используется в американских ракетах «Атлас») и РД-191 (российская ракета
«Ангара») составляют всего лишь половину и четверть от мощности РД-170.
Данные: www.buran.ru, www.rgantd.ru, www.szaopressa.ru Фото: www.cosmoworld.ru (фотографии для этого ресурса предоставлены Андреем Лаврентьевым и Вадимом Лукашевичем)
