100 рассказов о стыковке - Владимир Сыромятников

В начале 1989 года умер В. Глушко. Вскоре отношения К. Феоктистова с Ю. Семёновым приблизились к критической черте. После их разрыва работы над «Зарей» прекратились.

В начале 90–годов мне попала на глаза информация о том, что американцы начали заниматься проектированием одноступенчатого корабля, точнее, ракетно–космической системы. Меня это очень удивило — ведь речь шла не о теоретических оценках возможного полета на орбиту и возвращения на Землю, а о практической разработке моноблочного ракетно–космического аппарата, который, по замыслу, должен запускаться, летать и приземлиться в одной и той же конфигурации. Проект получил название Single Stage to Orbit -SSTO (одной ступенью на орбиту — ОСНА). На первый взгляд, схема очень заманчива, но только на самый первый.

О принципиальных трудностях обеспечения посадки при помощи реактивных двигателей уже говорилось. Однако ОСНА не просто корабль типа «Заря». Это корабль вместе с ракетой–носителем, объединенные в одно целое. Посадить на землю такого монстра задача неизмеримо более сложная. Но дело даже не в этом. Известно, что максимальная скорость ракеты зависит от скорости истечения продуктов сгорания из сопла двигателя, в свою очередь определяемого топливом, и отношением веса заправленной и пустой ракеты. Используя основополагающую формулу Циолковского и проведя не очень сложные вычисления, можно показать, что при самом эффективном химическом топливе сегодняшнего дня (кислороде и водороде) необходимо выдержать соотношение между стартовым весом и весом ракетно–космического аппарата на орбите, которое до сих пор не было достигнуто для самых совершенных ракет. Однако и это еще не все.

В проекте ОСНА к весу «сухой» ракеты с космическим кораблем надо прибавить вес дополнительной теплоизоляции, которая должна защищать корабль и ракету от перегрева при торможении в атмосфере при возвращении на Землю, а также прибавить вес дополнительного топлива, необходимого для посадки, и вес самого посадочного устройства. Даже если бы удалось преодолеть все эти проблемы, сверхлегкая конструкция, как яичная скорлупа, неизбежно развалилась бы при возвращении с орбиты при входе в атмосферу.

Все сказанное — это лишь самые крупные, видимые на глаз проблемы, а приведенный анализ — не научное исследование. Однако и он показывает, что современная РКТ далека от того, чтобы серьезно говорить об одноступенчатых космических системах. Они требуют нового поколения технологий, в первую очередь нехимического или какого?то сверххимического ракетного топлива.

Находясь в Вашингтоне в 1992 году, я познакомился с отставными американскими военными, объединившимися в ассоциацию ракетно–космических систем. Это были ярые приверженцы ОСНА. Их логика базировалась на элементарных соображениях, я бы сказал, рекламного характера: Спейс Шаттл плох с оперативной, эксплуатационной точки зрения, потому что он требует для каждого следующего полета обновленных ускорителей, нового топливного бака и очень много–много времени и средств на подготовку к следующему запуску. По сравнению с ним самолет — идеальный ЛА: после очередного полета его заправляют, выполняют сравнительно простое техобслуживание и он готов стартовать снова. Идеал, к которому можно если не стремиться, то уж хотя бы о нем мечтать. Однако для отставных генералов все это показалось сомнительным.

Дальше события с разработкой ОСНА стали развиваться еще более неожиданно. Известная фирма «МакДональд Дуглас» приступила к разработке первого летающего прототипа SSTO. Затратив «всего» несколько сот миллионов долларов, они создали ракетный ЛА под условным названием DX-10. Надо отдать должное специалистам фирмы, им удалось быстро создать летающую модель ракеты, которая умела взлетать и успешно садиться на Землю, они получили уникальный опыт по созданию таких ЛА. Беда только одна, но большая: он поднимался только на высоту нескольких километров, а разгонялся до скорости несколько метров в минуту. Злые языки язвили: эта самая низкая орбита из всех космических ЛА, его можно заносить в Книгу рекордов Гиннеса.

Дело, конечно, не в высоте, а в величине скорости, до которой можно разогнать аппараты типа DX-10. Эта скорость составила лишь долю процента от орбитальной.

Как нас учила диалектика, берущая начало с немецкого полуидеалиста, полуматериалиста Гегеля, количество переходит в качество. Разогнаться до скорости в 26 махов, чтобы вывести космический корабль на орбиту, а затем погасить ее для возвращения корабля на Землю, старым способом пока невозможно, задача не решается. Ступенчатость ракет есть в данном случае то самое новое качество, именно его предложил и теоретически обосновал К. Э. Циолковский. Космос оказался слишком высоким, чтобы достичь его одним прыжком, для этого потребовалась ступенчатая лестница. Расчеты и анализ конструкций, разработанных на основе существующих технологий и ракетных двигателей на химическом топливе, показывают, что создать подобную самолету одноступенчатую ракетно–космическую систему невозможно, оставаясь на том же уровне техники. Чтобы летать в космос, требуется либо ступенчатый разгон, либо качественный скачок в технике и технологии ракетных двигателей и сверхлегких конструкций.

Другого пути не видно. Земля (колыбель человечества, как назвал ее Циолковский) так просто не отпускает нас из своих объятий, и рвать пуповину оказалось совсем не просто.

Можно сказать больше о ступенчатом принципе полета и ступенчатости конструкции РК–системы. Не только ракета, разгоняющая космический корабль до орбитальной скорости, оказывается ступенчатой. По существу, все корабли, за исключением «Спейс Шаттла» и КС «Буран», были сконструированы и летали с использованием ступенчатого принципа. «Восток», «Союз», «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон» имели отсеки, которые отделялись от капсулы после входа корабля в атмосферу при возвращении на Землю. В корабле «Союз», который состоит из трех отсеков, этот принцип можно назвать классическим. Деление корабля на отсеки при возвращении на Землю, хотя и не является необходимым, делает систему более рациональной, повышает надежность и безопасность приземления. Этот принцип, заложенный еще Королёвым, далеко не исчерпал себя, и, думаю, что он должен жить еще долгое время.

Все корабли, которые при возвращении делятся на отсеки, были созданы пока одноразовыми. С другой стороны, анализ показал, что ступенчатый принцип не исключает возможности создать корабль многоразового использования, состоящий из нескольких отсеков. К этим идеям и проработкам я неоднократно возвращался все последующие годы, надеюсь, что они тоже еще не исчерпаны.