19 витков «Союза-1». Памяти космонавта Владимира Комарова

Советские планы

Возможно, Кеннеди очень удивился бы, узнав, что гораздо более глобальные планы по освоению космоса, нежели те, что были озвучены им, в СССР уже рассмотрены, приняты и по ним началась масштабная работа; более того – они уже были отменены. Что интересно, если бы он решил выступить со своим докладом всего на месяц раньше, история могла пойти другим путём.

Ещё в 1959 году стало понятно, что с точки зрения грузоподъёмности королёвская «семёрка» практически исчерпала запасы по модификации. В работе была модификация, способная вывести около шести-семи тонн, но этого было мало для полноценного развития. Требовался новый носитель и новые планы по освоению Солнечной системы. Совместными усилиями в этом удалось убедить руководство, и 23 июня 1960 года было принято подробное постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в 1960—1967 годах». В нём, помимо беспилотных станций и научных спутников, предусматривалась очень обширная пилотируемая программа. Начинались разработки станций для облёта Луны, полёта к Марсу и Венере, проектирование тяжёлой орбитальной станции, подготовка к высадке на Луне, Марсе или Венере.

Эти планы были мечтой как Королёва, так и Келдыша и многих других людей. Вот что пишет в своих дневниках заместитель Королёва Василий Мишин:

«1960 год был годом борьбы за принятие большого плана дальнейшего развёртывания работ по освоению космического пространства. Состоялось много встреч и обсуждений на самом различном уровне (в феврале приезжал Брежнев, в марте Дементьев П. В. со своими главными конструкторами, потом Козлов Ф. Р.). Так называемый большой космоплан был утверждён только 20 июня. С. П. Королёв очень волновался в связи с затяжкой утверждения этого плана».

Основой для данных проектов был перспективный носитель со стартовой массой 1000—2000 тонн и грузоподъёмностью в 60—80 тонн, разработка которого в первую очередь предписывалась постановлением. В его создании специалистам виделось два этапа: сначала в 1960—1963 годах планировалось изготовить носитель Н-1 с массой полезной нагрузки порядка 40—50 тонн, а в 1963—1967 годах на его базе должны были спроектировать носитель Н-II с массой полезной нагрузки 60—80 тонн. Увеличение нагрузки предполагалось осуществить при помощи двигателей на новом химическом топливе или ядерных ракетных двигателей. Впрочем, судя по отчётам, достаточно быстро под индексом Н-1 стали подразумевать создание носителя с полезной нагрузкой в 70—75 тонн и стартовой массой порядка 2000 тонн.

На 60-й год уже было выделено 230 миллионов рублей, а сами задачи, по оценкам экономистов, тянули на 12 миллиардов рублей.

Уже в начале разработок стали очевидны главные «болевые точки» нового носителя. Для больших носителей оптимально делать и большие баки, с диаметром (и длиной) в десятки метров. Причём такие носители хорошо компоновались и проектировались, их возможно было произвести на мощностях заводов. Вот только совершенно непонятно, как их потом транспортировать на космодром. Раньше их доставляли по железной дороге, но железнодорожный габарит ограничивал максимальный диаметр ступени в 3900 мм без ограничения встречного движения и 4100 мм с ограничением встречного движения. Также были, хоть и более слабые, ограничения по длине бака – около 30 метров. Нужно отметить, что в США подобной проблемы практически не существовало: их космодром располагается на берегу океана, и доставлять ракетные ступени можно было и водным транспортом, что практически снимало вопрос габаритов. Но у нас подобные ограничения и сейчас являются одной из основных проблем при разработке новой ракетно-космической техники. Однако впервые в них серьёзно «уткнулись» именно тогда.

Для решения данной задачи сначала даже разработали многоблочную компоновку трёх ступеней Н-1 с несущим каркасом и 30-ю подвесными баками, габариты которых допускали перевозку по железной дороге. Но также был оценен и моноблочный вариант. Оценка эта ожидаемо показала куда меньше гидравлических, пневматических и других коммуникаций, куда меньшую сухую массу и куда более высокую полезную нагрузку. Другими словами, все понимали, что желательно делать носитель с баками большого размера. Осталось придумать, как доставлять их на космодром.

Второй проблемой стал вопрос с двигателями. Стартовая масса ракеты – порядка 2000 тонн, тяга должна быть больше начальной массы ракеты, причём обычно она больше в полтора раза. Было понятно, что разработать силовую установку на 3000 тонн тяги практически невозможно. Следовал логический вывод: ракета станет многодвигательной. Количество определялось размерностью одного двигателя: на самом начальном этапе рассматривались варианты на 150, 300 и 600 тонн.

Но, как оказалось, куда большая проблема у проекта освоения космоса была вовсе не в технических характеристиках двигателей. Ещё во время обсуждения двигательной установки началась атака на все эти планы со стороны военных.

Руководитель РВСН, маршал артиллерии Митрофан Иванович Неделин, был одним из тех, кто всячески поддерживал космические начинания, и его подпись стояла под многими документами, как по лунным программам, так и по пилотируемым. Была его подпись и под документом с просьбой начать серьёзную работу над новыми ракетоносителями. 24 октября 1960 года он трагически погиб в катастрофе на Байконуре при подготовке к запуску новой баллистической ракеты Р-16 разработки Янгеля. Ещё на старте случайно включились двигатели второй ступени, и ракета взорвалась прямо на площадке, когда на ней работали люди, подготавливавшие пуск. В огне и от ожогов погибло почти восемьдесят человек.

Он погиб, а те, кто пришёл ему на смену, уже не так хорошо относились к практике использования ракет, разработанных по заказу МО, в мирных целях.

15 февраля 1961 году Козлову, Брежневу и Устинову уходит записка от маршалов Малиновского и Захарова, где они отмечают:

«В настоящее время сложилась такая обстановка, что ведущие КБ и НИИ промышленности и большое количество других ОКБ и НИИ, занятых разработкой комплексов баллистических ракет стратегического назначения, военных искусственных спутников и систем противоракетной обороны, задействованы по освоению космического пространства в научных целях.

В то время как важнейшие задачи оборонного значения по ракетостроению, в значительной мере, заброшены и решаются с отставанием от установленных сроков. Работы по созданию космических объектов в научных целях (объекты «Электрон», «Е-6», «Е-7», «2М», «2В») чрезвычайно сложны и требуют привлечения большого числа научных и конструкторских сил. Они отвлекают силы и средства от разработки боевых объектов. Пуски космических объектов требуют большого расхода «Р-7», боезапас которых ограничен.

<…>

На основании изложенного Министерство Обороны настоятельно просит пересмотреть план работ по освоению космоса в научных целях».

7 апреля уже Козлов, Брежнев и Устинов посылают в ЦК КПСС записку с предложением уменьшить расходы на научный космос, а сэкономленные деньги пустить на разработку ракет РТ-2, РТ-15, РТ-25 и других важных военных объектов.

И вот 13 мая, менее чем за две недели до речи Кеннеди, выходит постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О пересмотре планов по космических объектам в направлении выполнения задач оборонного значения». В нём закрывались проекты пилотируемого полёта к Марсу и Венере, работы по облёту Луны человеком призывалось ограничить пока эскизным проектом, а сроки создания Н-1 перенести на 1965 год. Также первый пуск «Е-6» был перенесён на 1962 год, а работа над станцией «Е-7» вообще прекращалась.

В результате, если в США программе высадки на Луну назначили высший приоритет важности, то в СССР конструкторские работы остались только по программе отправки на Луну беспилотного аппарата («Е-6»).

Конечно, если бы постановление, содержавшее полноценную программу исследования космоса, не отменили в 1961 году, многое пошло бы иначе. Но желание исследовать космические просторы осталось! Если внимательно изучить документы тех лет, можно увидеть, как при отсутствии комплексного постановления Королёв проталкивал предложения по отдельным ключевым элементам, необходимым для подобной программы.

Общая масса станций для экспедиций к Марсу, Венере или Луне ожидалась в сотни тонн, и изначально все полагали, что сборка на орбите должна стать одной из ключевых технологий в будущем. Так что ещё в 1962 году Королёв направляет предложение по созданию мощностей для орбитальной сборки. По нему планировалось оснастить космический корабль «Восток» измерительной аппаратурой и специальными двигателями для коррекции, сближения и стыковки.

Предлагалось вывести аппарат на монтажную орбиту, на которой трасса полёта раз в сутки проходила бы через точку старта. Это позволяло запускать на орбиту раз в сутки специальные ракетные блоки, с которыми пилот-монтажник на борту «Востока» состыковывался бы и далее собирал их в специальный «ракетный поезд». По предположению Королёва, подобная схема могла быть полезна при создании орбитальных станций, более совершенных кораблей-спутников, спутников-перехватчиков и при выведении аппаратов на геостационарную орбиту.

Ну и конечно «создание космического корабля с человеком на борту для облёта Луны и для дальних полётов в ближайшей зоне космического пространства».

Идею приняли, и 16 апреля 1962 года вышло постановление о разработке предэскизного проекта системы сборки на орбите.

Уже в августе удалось подтвердить одну из ключевых технологий, заложенных в идею. С промежутком в один день, 11 и 12 августа 1962 года, с одной стартовой площадки аналогичными ракетами в космос запустили корабли-спутники «Восток-3» и «Восток-4», пилотируемые лётчиками-космонавтами Андрианом Николаевым и Павлом Поповичем.

Это были «штатные» «Востоки», не обладавшие системами коррекции траектории, но возможность запуска с нужной точностью они подтвердили. Корабли без каких-либо коррекций, только за счёт точного выведения сблизились друг с другом до расстояния в 6—7 км. Космонавты визуально наблюдали корабли друг друга и общались по радиосвязи. 15 августа с разницей в шесть минут модули совершили посадку в одном и том же районе. Возможность выводить аппараты на монтажную орбиту подтвердилась!

В апреле 1962 года в Институте прикладной математики был закончен отчёт, посвящённый облёту Луны. В нём не только изучался сам облёт с оценкой возможных траекторий, но и рассматривались траектории возвращения с торможением в атмосфере Земли. Это была одна из ключевых проблем миссии. Скорости при возвращении от Луны куда выше орбитальных, а это означает большие перегрузки или требует более пологой траектории торможения, длиной в тысячи километров, при очень небольших возможных отклонениях. Скоро стало понятно, что необходим спускаемый аппарат с высокими аэродинамическими качествами и с возможностью управления траекторией. С учётом требований по компоновке в ОКБ-1 выбрали форму спускаемого аппарата типа «фара».

К июню 1963 года эскизный проект системы, получившей шифр «Союз», был не только закончен ОКБ-1, но также рассмотрен и одобрен комиссией под руководством Келдыша.

23 сентября 1963 года Королёвым был утверждён план по исследованию и освоению Луны на базе этого варианта.

От раннего варианта на «Востоке» он отличался достаточно сильно. В рамках данного проекта планировали создать три разных типа космических аппаратов. Пилотируемый корабль нового поколения получил индекс 7К, разгонный блок – 9К, танкеры-заправщики – 11К. Масса объектов при выведении составляла порядка 5700—6100 кг.

Выводить их планировали при помощи трёхступенчатого варианта 8К78, получившего индекс 11А57, а после модификаций – 11А511.

Сборка для старта к Луне выглядела следующим образом. Первым на монтажную орбиту выводился объект 9К. По сути, это был пустой разгонный блок, оснащённый дополнительным приборным отсеком со сближающе-корректирующим двигателем (Рис. 3). Затем, через сутки, к нему отправляли танкер 11К. После стыковки танкер должен перекачать топливо в разгонный блок, затем отстыковаться и сойти с орбиты. За один раз танкер доставляет 4155 кг компонента топлива, для полной заправки нужны запуски четырёх танкеров. Соответственно, общая масса заправляемого топлива составила бы порядка 16,6 тонны.

По завершении заправки к разгонному блоку должен стартовать пилотируемый корабль «Союз—7К». После его стыковки и сброса с 9К навесного отсека вся система была бы готова для старта к Луне.

Проект пилотируемого облёта Луны в ОКБ-1 проходил под индексом «Л1». Общая масса комплекса «Л1» на орбите Земли составила 24,2 тонны. Всего, как можно видеть, для выведения всего комплекса требовалось шесть запусков 11А57. Стыковка на каждом этапе планировалась при помощи автоматической системы, которую ещё нужно было разработать. По воспоминаниям видно, что Сергей Павлович Королёв считал эту систему ключевой и приложил к началу её разработки особенно много сил.

Схема выглядит очень сложной, но она действительно позволяла отработать ключевые элементы корабля. Еще один плюс стал понятен позже. Когда проект пилотируемого полёта к Луне вновь появился в планах, он стал основываться именно на модификациях данного корабля 7К-«Союз», так как именно этот пилотируемый корабль нового поколения в разработке зашел дальше всего.

Советский лунный проект

К концу 1965 года схема лунного проекта устоялась, и о ней можно рассказать подробнее.

В качестве носителя предусматривалось использовать ракету Н1 грузоподъёмностью около 90 тонн. Это был своеобразный аналог американского «Сатурна-5», правда, у него масса полезной нагрузки достигала 140 тонн. Относительно низкая грузоподъёмность нашей ракеты была вызвана целым комплексом причин. В первую очередь, использованием на всех ступенях керосина. Это была вынужденная мера. Водородные двигатели уже были в разработке, но керосиновые должны были появиться раньше. Общий настрой хорошо выразил разработчик керосиновых двигателей Н-1 Н. Д. Кузнецов на совещании 23 июня 1964 года.

«Как только появятся водородные двигатели, будем их внедрять. Вариант „К“ является для нас вынужденным в связи с безвыходностью положения. Основным вариантом можно было бы назвать „ВЗ“».

Увы, но для первых кораблей можно было ориентироваться только на ПН в 90 тонн. И это оказало самое непосредственное влияние как на параметры путешествия к Луне, так и на полёт В. М. Комарова на «Союзе-1».

Изначально планировалось собирать комплекс для полёта к Луне несколькими пусками Н-1. В этом случае был хороший запас по массе. Но для упрощения миссии пришлось уложить всю экспедицию к Луне в один пуск Н-1. То есть попытаться уложиться в 90 тонн там, где США укладывались в 140.

В результате этого решения у нас на Луну должен был высадиться только один космонавт (в США – два). Кроме того, герметичный переход из орбитального корабля не укладывался по массе, и переходить нужно было через открытый космос.

Сама же миссия выглядела так. Н-1 выводит на траекторию полёта к Луне комплекс из лунного орбитального корабля «Союз—ЛОК», посадочного лунного корабля (ЛК) и блока «Д». При подлёте к Луне при помощи блока «Д» связка «Союз—ЛОК» + ЛК + блок «Д» тормозилась для выхода на орбиту спутника. Затем один из двух космонавтов, находившихся на борту, через открытый космос переходил в ЛК.

ЛОК отделялся, и блок «Д» тормозил б?льшую часть скорости перед посадкой на Луну. После его отделения ЛК, уже при помощи собственной двигательной установки, должен был сесть на поверхность. Ура! Первый советский человек на Луне!

Собрав образцы, сделав фотоснимки, установив на Луне научное оборудование, космонавт возвращался в ЛК и взлетал с Луны. На орбите спутника он стыковался с ЛОКом. После стыковки космонавт вновь через космос переходил в ЛОК, затем следовал старт ЛОКа к Земле. Это в общих словах; в действительности всё было куда сложнее. До самой отмены программы Н1—Л3 планировалась изначальная доставка на Луну запасного ЛК и лунохода предварительного изучения местности, наведения корабля и перемещения между ЛК в случае необходимости.

Данная схема выглядела красиво. Но, в любом случае, требовалась отработка многих её элементов. Базовые «Союзы» —7К—ОК, которые когда-то создавались по начальному постановлению, находились уже в высокой степени готовности. Скоро нужно было начинать их лётные испытания. Так что логично: именно им предстояло испытать многие элементы, связанные с миссией. А поскольку они были частично унифицированы с ЛОКом, их лётные испытания априори помогали нашей лунной программе.

Также на их базе был сформирован ещё один вариант, получившей индекс 7К-Л1. Дело в том, что к КБ Челомея разрабатывался носитель УР-500, грузоподъёмность которого планировали довести до 18 тонн. При помощи блока «Д» он мог отправить к Луне порядка 5,5 тонн. К сожалению, базовый 7К весил за 6 тонн. Но отказавшись от бытового отсека экипажа и проведя определённые усовершенствования, создали модификацию корабля, которая укладывалась в возможности УР-500. Именно она и получила название 7К-Л1.

Тем временем, к 1966 году стало окончательно ясно, что в космосе мы начинаем отставать. Вскоре после полёта «Вохода-2» в марте 1965 года в пилотируемой космонавтике наступила пора «Джемини» – одной из самых быстрых и эффективных программ в истории. Шутка ли – десять пилотируемых полётов всего за полтора года, с конца марта 1965-го по ноябрь 1966-го! И какие это были полёты! Несколько выходов в открытый космос, сближение с мишенями и стыковка с последней ступенью ракеты, полёт длительностью почти в две недели и отработка индивидуального ранца астронавта для передвижения в открытом космосе.