Ракетная царица: Сверхтяжелая «Энергия»

Сегодня СКБ-1, основанное в 1946 г., более известно под названием Ракетно-конструкторской корпорации «Энергия», и остается ведущим в России (а возможно, и в мире) разработчиком ракет космического назначения. А в 1960-х здесь еще хозяйничал легендарный Сергей Павлович Королев, да и время было самое что ни на есть «космическое»: уже опережая США в космической гонке, Советский Союз стремился оказаться первым и на Луне, и на соседних планетах Солнечной системы. Просчитывались самые разные варианты, прежде всего — вывода на околоземную орбиту космической станции, на которой бы собирались тяжелые корабли для полетов к Венере и Марсу.

Требовалось главное — носитель, способный и выводить компоненты орбитальной станции, и добраться до Луны. Вскоре для создания подходящей ракеты была развернута масштабная программа. Конструктор Королев приступил к работе: по проекту, колоссальный 5-ступенчатый носитель (получивший незатейливое название «Носитель-1», Н1) должен был выводить на орбиту невероятную по тем временам полезную массу — свыше 90 тонн.

После внезапной смерти Королева его должность и его задачи принял на себя другой известный конструктор, Василий Мишин. И уже через несколько лет, в конце февраля 1969 г., состоялся первый пуск Н1. Колосс этот имел в длину более 100 м, диаметр основания 17 м, а стартовая масса подбиралась к 3 тыс. тонн. Собирать гиганта приходилось прямо на Байконуре, где был возведен специальный огромный ангар, Монтажно-испытательный комплекс (МИК-12): ни один вид транспорта не мог доставить ступени ракеты с завода в уже собранном виде.

На каждой ступени использовались кислородно-керосиновые двигатели, хотя уже тогда существовали наработки двигателям, работающим с более эффективным водородно-кислородным топливом, технологические возможности тогдашнего промышленного комплекса СССР были ограниченны. Однако конструкторам из челябинского авиадвигательного КБ Кузнецова удалось добиться максимальной отдачи и совершенства даже от керосиновых двигателей, и ракета была оснащена именно ими. Топливо в каждой ступени сохранялась в закрытых шаровых баках, подвешенных на оболочке. Первый же старт закончился провалом.

За три года до ноября 1972 г. прошли 4 запуска ракет Н1, и все закончились неудачей. Да и американцы уже побывали на Луне, и вернулись оттуда — неудивительно, что советская лунная программа была тихо свернута, а в 1976 г. закрылась и работа по Н-1. Зато главный конкурент, американская 110-метровая сверхтяжелая ракета Saturn V, была успешно закончена. Она могла выводить на низкую орбиту до 118 тонн, или доставить к Луне — 47 тонн. Ничего подобного в СССР не было, и когда пришло время, сверхтяжелую ракету пришлось создавать практически заново.

Незадолго перед стартом

Едва ли не сразу после закрытия программы Н1 советские разработчики принялись за новый амбициозный проект — отечественной многоразовой космической системы, включавшей в себя новый сверхтяжелый носитель «Энергия» и челнок «Буран». Параллельно с созданием шаттла велась разработка ракеты-носителя, и получился он не менее революционным, чем сам «Буран».

Задачи перед РН «Энергия» были поставлены самые многообразные. Она должна была выводить не только «Бураны», но и обеспечить пилотируемые и автоматические миссии к Луне и Марсу, запускать орбитальные станции, сверхтяжелые спутниковые платформы — в том числе и военного назначения. В проекте участвовали не только специалисты современной РКК «Энергия», но также и конструкторы-двигателисты из воронежского КБ Химической автоматики и из КБ «Энергомаш». Всего были задействованы 1206 предприятий из почти сотни министерств и ведомств всего тогдашнего СССР.

На сей раз, во многом благодаря использованию новых двигателей на жидком водороде, конструкторам удалось обойтись 2-мя ступенями. Это, кстати, пока что первая и последняя отечественная ракета, работающая на кислород-водородном топливе: остальные по-прежнему используют керосин, либо амил-гептиловое топливо.

Даже первая ступень, несущая топливные баки и двигатели, была сделана многоразовой и могла выдержать до 10-ти запусков. Она состояла из 4-х отдельных блоков, в каждом из которых устанавливался свой керосиновый двигатель РД-170, и возвращалась на Землю на парашютах. Прорабатывались, кстати, и варианты компоновки с другим числом блоков — 2-мя, 6-ю и даже 8-ю (последняя модификация должна быть способной выводить в космос рекордные 175 тонн). Если понадобится, такой носитель способен лететь и до Луны, доставив на нее до 32 тонн грузов.

Но несущей служила вторая ступень, на которой и работала четверка небывалых для СССР двигателей РД-0120 на переохлажденном (-255ºС) жидком водороде (окислитель — жидкий кислород, -186ºС). В отличие от привычной последовательной компоновки, вторая ступень ракеты не следовала за первой, а находилась внутри ее блоков, так что на первых этапах полета ее двигатели могли работать одновременно со всеми двигателями первой ступени. Такая схема носит название «пакет».

В итоге разработчики получили такие цифры мощности. Тяга каждого двигателя первой ступени — 740 тонн у поверхности Земли и 806 тонн — в пустоте, а каждого двигателя второй ступени — 148 тонн у поверхности и 200 тонн — в пустоте. Суммарная тяга в начале полета — около 3550 тонн. Если предшественница Н1 уже получала неофициальное прозвище «царь-ракета», то теперь можно было с уверенностью сказать: «Энергия» — царица.

Груз при этом крепился на внешней обшивке, сбоку, что тоже давало некоторые преимущества: «Энергия» могла брать на борт и весьма негабаритные грузы, начиная от того же «Бурана» и заканчивая сверхтяжелыми геостационарными платформами. Обычные американские «шаттлы» на такое неспособны: у них, по сути, нет ракеты, корабль крепится к огромному топливному баку, который составляет силовую основу конструкции, а в движение приводят ее двигатели самого корабля.

В отличие от предшественницы, отдельные блоки «Энергии» не были чересчур громоздкими, и с куйбышевского ЦКСБ «Прогресс» доставлялись на Байконур транспортными самолетами, где все в том же ангаре собирались воедино. Первый запуск уникальной ракеты состоялся 15 мая 1987 г., когда в космос был запущен экспериментальный спутник «Полюс» — тоже вещь в своем роде уникальная. Это был макет боевой орбитальной платформы, оснащенной лазером. Хотя большинство отрабатывавшихся на нем технологий были протестированы успешно, сам аппарат «ошибся» при отделении от носителя и упал вниз, в океан. Однако сама ракета провела полет без сучка и без задоринки. Можно было переходить к главному.

Из соображений безопасности первый старт советского многоразового корабля прошел в беспилотном режиме и по «укороченной программе»: «Буран» сделал всего 2 витка вокруг Земли, проведя в полете 206 минут. На борту вместо грузов и людей он нес массу телеметрической аппаратуры, которая детально регистрировала все параметры работы. Но все равно масштаб впечатлял: в космос поднялась первая советская ракета сверхтяжелого класса, на орбите оказался первый советский «космический челнок», к старту которого готовились 12 лет. За полетом следили 6 наземных и 4 плавучие станции.

В 9 часов 24 минуты и 42 секунды 15 ноября 1988 г. челнок, пройдя почти 8000 км в верхних слоях атмосферы и с успехом выдержав разогревание, опустился на взлетно-посадочную полосу. Несмотря на сильный встречно-боковой ветер, автоматическая посадка прошла настолько ювелирно, что не всякий летчик сумел бы провести ее на таком же. У небывалой ракеты и груз был небывалый.

Из-за причин, объяснять которые в очередной раз нет никакого смысла, в начале 1990-х все работы по программе «Энергия-Буран» были свернуты. К этому моменту в разной степени готовности имелись еще 5 ракет. Две из них уже собирались в ангаре на Байконуре и, в соответствии с межгосударственными договоренностями, перешли в собственность Казахстана. Они погибли в 2002 г. при обрушении крыши ангара МИК-112. Еще три «Энергии» оставались в цехах РКК «Энергия», и вскоре частью были распилены, а частью — до сих пор ржавеют на задних дворах предприятия.

Зато керосиновые двигатели РД-170 уже тогда стали самыми мощными жидкостными ракетными двигателями в мире, и сегодня удерживают это звание. Они до сих пор активно используются для космических запусков, работая и на российско-украинских ракетах «Зенит», и даже (в доработанном виде) — на американских Atlas V. Обновленная версия двигателей РД-191 будет действовать и на перспективных российских носителях «Ангара». Впрочем, это уже совсем другая история.