Проект воздушно-космической системы «Спираль»
10 октября 1920г. Ф.А. Цандер подал в специальную комиссию по изобретениям проект межпланетного корабля. Прошло ровно 56 лет, и 11 октября 1976г. летчик-испытатель Авиарт Фастовец поднял в воздух первый аналог космического планирующего корабля (изделие 105.11 — «Лапоть»).
Первый в мире полноразмерный самолет с ракетным двигателем — ракетоплан был построен в Германии и оснащен двумя ракетными двигателями замедленного сгорания. 11 июня 1928г. пилотируемый Ф. Штамером ракетный планер «Энте» пролетел более 1.2 км.
В начале 60-х годов конструкторы космической техники поняли: необходимо создавать многоразовые системы выведения полезного груза в космос. Они должны быть намного дешевле, надежнее и проще в эксплуатации, чем одноразовые носители. Созданный в 1965г. в ОКБ А.И. Микояна проект двухступенчатой воздушно-космической системы получил название «Спираль». Главным конструктором этого проекта был Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский.
Система «Спираль» представляла собой мощный сверхзвуковой самолет-разгонщик, летящий в пять раз быстрее скорости звука, и стартующий с его «спины» на высоте 20-30 км при помощи ракетного усилителя орбитальный корабль-ракетоплан. После завершения работ на орбите ракетоплан возвращался на Землю, планируя в атмосфере, и садился на аэродром. В основу проекта ракетоплана был положен проект планирующего космического корабля Цыбина, разработанный в 1956-1959гг. по инициативе С.П. Королева. Его запуски на околоземную орбиту планировалось проводить с использованием РН «Восход» (модификация ракеты Р-7). Внешняя форма ракетоплана понравилась С.П. Королеву и он назвал его «Лапотком».
Проект «Спираль». Изображение вывода на орбиту (Сайт «Википедия»)
По расчетам «Спираль» сулила стать гораздо выгоднее предшествовавших в то время ракетных комплексов. Масса полезной нагрузки системы составляла 12.5 % от ее стартовой массы против 2.5% у «Союза». У 320-тонного «Союза» на Землю возвращался 2.8-тонный спускаемый аппарат (0.9%), а у «Спирали» повторно использовались 85% конструкции, к тому же ей не требовался космодром. Достроенный в 1977г. аналог «105.11» (Лапоть») был выполнен по схеме «бесхвостка» с несущим корпусом, низко расположенным треугольным крылом, однокилевым оперением, одним двигателем в хвостовой части фюзеляжа и 4-х опорным шасси. Габариты экспериментального самолета были следующие: длина самолета — 8.5 м, размах крыла — 6.4 (7.4) м, высота — 3.5 м, полный вес — 4 220 кг.
Модель самолёта-разгонщика проекта «Спираль» (Сайт «Википедия»)
Вот как рассказывает об испытаниях системы «Спираль» второй космонавт Г.С. Титов («Наука и жизнь», № 6, 2000г.): «Образовалась группа из 3-х человек: я, Анатолий Филипченко, Анатолий Куклин. Сначала в Липецке мы прошли теоретическую подготовку, затем в 1967г., поехали во Владимировку, где начали потихоньку осваивать испытательную работу. Там и проводились испытания. Орбитальный самолет подвешивался под «брюхо» носителя, тот поднимал его в воздух. Затем «Спираль» отцеплялась и без двигателя шла на посадку…. Надо было точно знать поведение самолета на посадочных скоростях…
Все идеи, заложенные в «Спирали», потом были реализованы в «Буране», но тогда об этом проекте речи еще не было…. Поначалу проект «Спираль» шел хорошо. В Звездном городке был создан 4-й отдел, куда я набрал молодых летчиков: Кизима, Романенко, Джанибекова, Малышева и других…. Все слетали, стали Героями. Вот только у Толи Куклина не получилось: здоровье подвело… Но, после гибели Юрия Гагарина ситуация резко изменилась: летать стало тяжело… Во-первых, это была экспериментальная работа КБ Микояна, а во-вторых, в ней столкнулись интересы людей, связанных с авиацией и космонавтикой». В период 1977-78гг. было совершено 6 полетов с отделением ракетоплана от самолета-носителя ТУ-95. Хотя система показала хорошие аэродинамические характеристики, работы над крылатыми воздушно-космическими системами были свернуты.
Развитие космической техники пошло по пути создания все более мощных носителей с вертикальным стартом. Интерес к крылатым орбитальным кораблям возродился после того, как стало известно, что США проектируют транспортный космический кораблю Шаттл. Тогда и в нашей стране начали конструировать свою воздушно-космическую систему «Энергия-Буран». Вот как об этом пишет в «Науке и жизнь» № 9 за 1994г. специальный корреспондент журнала С. Транковский: «Оба проекта преследовали одну цель: существенно снизить стоимость выведения в космос полезного груза. Однако анализ эксплуатационных расходов Шаттла и обстоятельные экономические расчеты по проекту «Буран» показали, что эти системы выигрыша в стоимости запуска не дают. Связано это, в первую очередь, с тем, что обе они продолжали оставаться одноразовыми. За исключением орбитального самолета, все остальные элементы конструкции разрушались после использования. В результате стоимость выведения на орбиту 1 кг полезного груза составляет от $12 до 15 тыс. Совершенно очевидно, что говорить об освоении космоса в широких масштабах при таких затратах нельзя».
Из сообщения 3 апреля 2007г. на сайте «Новости космонавтики»: «Авиационно-космическая система МАКС может позволить России первой в мире развернуть производство полупроводников в космосе. Об этом заявил главный конструктор НПО «Молния» Владимир Скороделов, выступая на заседании круглого стола, посвященного вопросам формирования консорциума «Авиационно-космические производственные системы». Скороделов напомнил, что проект многоцелевой авиационно-космической системы (МАКС) разрабатывался в НПО «Молния» с 60-х годов ХХ века. Он пояснил, что МАКС представляет собой совокупность самолета-носителя Ан-225 и орбитального самолета, пишет «Аэронавтика и космос». Можно напомнить, что проект «МАКС» разрабатывался на основе экспериментальный работ по проектам «Спираль» и «Бор» еще до запуска «Бурана».
Главным конструктором проекта «МАКС» и идеологом являлся Г. Лозино-Лозинский. Работы были прекращены. Вызывает удивление возвращение к этому проекту. Во-первых, бесчисленные попытки совместить аэродинамические проекты и космические показали их бесперспективность. Хорошо известно, что на начальном этапе создания средств наведения и околоземных спутниковых систем большое влияние имели артиллеристы и авиаторы. Артиллеристы занимались в основном вопросами баллистики, а баллистические расчеты были основными при расчете траекторий ракет. Авиационные инженеры вообще считали, что космос это их прерогатива. Во-вторых, развитие космонавтики показало, что космическая техника ближнего космоса (средства выведения и спутниковые системы) по своим принципам значительно отличается от космической техники дальнего космоса, т.к. в дальнем космосе существуют другие закономерности, которые должны учитываться при создании аппаратов. Необходимо также имеет в виду, что проект «МАКС» разрабатывался 40-50 лет тому назад, а к настоящему времени значительно увеличился объем знаний, появилась новая технология, и пришло новое поколение конструкторов. Поэтому возвращение к старому проекту вызывает, мягко говоря, удивление.
Военные низко-орбитальные аэро-космические системы
Голубая мечта всех авиаторов с момента первого полета братьев Райт – создание самолета, который взлетал бы с Земли, летал бы вокруг нашей планеты, а потом устремлялся в космос. Проекты таких систем впоследствии стали называться аэрокосмическими. При разработке и создании аэрокосмических систем мы сталкиваемся с рядом парадоксальных ситуаций:
- Эскизное проектирование показывает, что их схемы очень привлекательны (с точки зрения авиаторов, а не ракетчиков), а результаты превосходят все перспективные ожидания. Но, как показывает реальность, создание аэрокосмических систем превращается в «перманентный процесс доработки». Это обусловлено тем, что на каждом этапе отработки возникают проблемы, связанные не только с необходимостью новых технологий, а также с незнанием наукой ряда физических процессов при переходе летательных аппаратов из одной среды в другую.
- При создании аэрокосмических систем декларируется, как основная цель, снижение стоимости вывода на орбиту Земли и в космос одного килограмма полезного груза с $15 до 20 тыс. до $ 3-5 тыс. Однако, как показала практика последних десятилетий, это пока что остается иллюзией.
- Таким образом, остается последнее. Аэрокосмические системы нужны военным как очередная «игрушка».
Шаттл на старте
Не останавливаясь на проектах ракета — и космопланов первой половины ХХ века, когда они были уделом энтузиастов, рассмотрим кратко ряд отечественных проектов аэро-космических систем с момента возникновения необходимости создания межконтинентального носителя ядерного и термоядерного оружия.
В 1958г. Министерство Обороны СССР при разработке 25-летнего плана развития Военно-воздушных сил, заложило в него создание пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов – «космопланов» — самолетов способных летать с большими скоростями в околоземном космосе. Почти все авиационные конструктора взялись за разработку таких проектов.
В. Мясищев в 1957-1958гг. предлагает проект пилотируемого «космоплана», выводимого на орбиту модифицированной королевской ракетой Р-7.
П.Цыбин в 1957г. предлагает проект планирующего космического корабля.
После того, как ОКБ этих конструкторов в1960г. были переданы В.Челомею, последний в 1962г. предлагает целый ряд проектов космопланов, как для низкоорбитального полета вокруг Земли А-300, так и для межпланетных полетов АК-1-7 и АК-1-300, однако после снятия Хрущева эти работы были прекращены в октябре 1964г. Все материалы по ракетопланам были переданы в ОКБ Микояна. Необходимо отметить, что увлечение космопланами не прошло мимо нашего авиаконструктора А.Туполева. Он начал работать над этими проектами в 1959г., поручив работы над ударным беспилотным комплексом «ДП» (дальний планирующий) своему сыну. Необходимо отметить, что Туполевы не были пионерами в таком подходе к решению проблемы. Еще в середине 40-х годов в Германии был предложен проект планирующего бомбардировщика конструкции Э. Зенгера.
Интересно, что в июле 2001г. в средствах массовой информации появились сообщения, что в США ведутся работы по созданию летательного аппарата, способного наносить бомбовые удары из космоса. Предполагается, что скорость самолета должна в 15 раз превышать скорость нынешних бомбардировщиков, при этом новый самолет должен осуществлять сброс бомб с высоты около 100 километров. Учитывая высоту, с которой будет осуществляться бомбометание, проектировщики предполагают, что бомбы, в принципе, могут и не оснащаться боевой частью. Естественно, что бомбардировщик при этом будет недоступным для систем ПВО. Самолет будет взлетать так же, как баллистические ракеты дальнего действия, поражать любую точку на планете, а затем возвращаться на свою базу на территории США менее, чем через 90 минут после взлета. Концептуально американский проект и проект Э.Зенгера одинаковы.
5 февраля 1960г. было принято постановление Правительства СССР № 138-48, согласно которому, в КБ Мясищева, Лавочкина, Туполева и ряда других, работы по тематике крылатых аппаратов были прекращены. В том числе, и по комплексу «ДП». Задел по проекту «ДП» Туполева стал предтечей воздушно-орбитального самолета «Спираль», проект которого был предложен 29 июня 1966г., а работы прекращены в начале 70-х годов.
Во время осуществления лунной программы военные закрепили свое положение в области спутниковых систем, создали новый род войск – космические, а после лунной гонки взяли реванш, убедив политиков и общественность в необходимости создания аэрокосмических систем.
Через 2 месяца после высадки на Луну, в сентябре 1969г. американцы начали заниматься планами программ дальнейшего использования космического пространства в военных целях. 5 января 1972г. была утверждена совместная программа НАСА и МО США создания ракетно-космической системы «Спейс Шаттл». Целью программы был качественный скачок в использовании околоземного пространства в военных целях. Эта система должна была обеспечить развертывание на орбите и регулярное техническое обслуживание военных космических систем нового поколения, инспекция, захват и уничтожение вражеских космических аппаратов и систем. Легендой прикрытия основных целей являлся тезис, что это транспортная космическая система предназначается для снижения затрат доставки полезного груза на околоземные орбиты с $17-25 тыс. за 1 кг в те годы до 4-5 после ввода системы в эксплуатацию. Как показало время, снижения затрат не произошло, т.к. фактически такая цель и не ставилась.
Ожидаемые катастрофы
Катастрофы шаттлов «Челленджера» (20.01.1986г) и «Колумбии» (1.02.2003г.) не стали неожиданностью для специалистов. Еще в 1960г. в ОКБ-1 С.П. Королева были проведены исследования по проблеме возвращения экипажа с орбиты по крылатой схеме посадочного аппарата. Было установлено, что такая схема значительно увеличивает массу корабля, и вносят значительные трудности в разработку тепловой защиты. Был сделан вывод, что крылатые схемы являются нерациональными и, в качестве генерального направления, была выбрана концепция развития аппаратов баллистического или скользящего спуска с вертикальной посадкой. К 1970г. полностью подтвердились эти предварительные выводы.
Основным недостатком крылатых кораблей является большая масса крыла и фюзеляжа, покрытых мощным слоем теплозащиты, а также необходимость постройки очень длинных и высококачественных полос для горизонтальной посадки челноков. Напомним, что почти ни один старт шаттла не проходил в назначенное время. Постоянные перепроверки, доработки, ожидание благоприятной погоды и т.п. Все это свидетельствует о том, что система функционирует в очень жестких эксплуатационных требованиях, малейшее отклонение от которых, резко снижает ее надежность. До катастроф американцы декларировали, что, доведя количество стартов шаттлов до 20-24 в год (в 1985г. за год до катастрофы «Челленджера» они осуществили 9 стартов), они могут в будущем практически отказаться от одноразовых ракет-носителей.
Однако после катастроф американцы вынуждены были принять решение о разработке новых ракет-носителей. Таким образом, ни экономически выгодной транспортной системы, ни эффективной военной системы, ни, тем более, системы оперативного спасения космонавтов из аэрокосмической системы «Спейс-Шаттл» не получилось. Последнее время из НАСА стали поступать сообщения о проблемах различного рода, возникающих в связи с эксплуатацией шаттлов. Похоже, что американцы не знают, что делать с этой системой дальше. С точки зрения экономических затрат, вероятно, Америка полностью их окупила и их окупает за счет внедрения в гражданскую промышленность ноу-хау, полученных при разработке и эксплуатации этой системы. Достаточно вспомнить ноутбуки — персональные компьютеры, специально созданные для экипажа «Шаттл». Сроки окончания эксплуатации шаттлов еще точно не установлены, но ориентировочно это 2010-2014гг.
В марте 2007г., спустя 35 лет, руководитель НАСА М. Гриффин на вопрос – что было бы лучше: продолжение полетов кораблей «Аполлон» с ракетой Сатурн на космическую станцию (3 раза в год), на Луну (2 раза в год) или принятая в 1972г. программа «Шаттл»», ответил: «Полагаю, это было бы лучшей стратегической альтернативой, чем тот выбор, который был сделан в реальности почти 40 лет назад». (Н/К № 5,2007г.)
Странно, что в космонавтике мы нередко сталкиваемся с ситуациями, когда серьезные решения по ракетно-космическим программам в момент их принятия кажутся тактически обоснованными (правильными), но оказываются стратегически неперспективными. Может быть, на принятие таких решений сильно влияют политики и военные?
В духе сложившихся традиций военно-политическое руководство СССР не могло уступить США и не ввязаться в соревнование.
История «Бурана»
17 февраля 1976г. было принято Постановление ЦК КПСС и СМ СССР «О создании МКС (многоразовой космической системы) в составе разгонной ступени, орбитального самолета, межорбитального буксира-корабля, комплекса правления системой, стартово-посадочного и ремонтно-восстановительных комплексов и других наземных средств, обеспечивающих выведение на северо — восточные орбиты высотой 200 км полезных грузов массой до 30 т и возвращение с орбиты грузов с массой до 20 т».
Ракетно-космическая система «Энергия — Буран» на стартовой позиции.
Посадка — «Бурана» на космодроме Байконур
Первый и единственный полет «Бурана» состоялся 15 ноября 1988г., однако приговор системе «Энергия-Буран» был вынесен за год до этого.
Во время посещения 11-13 мая 1987г. космодрома Байконур президент СССР М.Горбачев ознакомился с системой «Энергия-Буран» и сказал, что видимо, кораблю, вряд ли найдется применение.
Тема областей применения комплекса «Энергия-Буран» обсуждалась и позднее – в июле 1987г. на Совете обороны под председательством Горбачева. Оказалось, что целевых грузов для него пока нет, а в свете сокращения военного бюджета страны и не предвидится». (А.Первушин «Битва за звезды. Космическое противостояние». М.,.АСТ, 2003).
1 апреля 1994г. Межведомственная комиссия официально сообщила, что полетов по программе «Буран» не планируется вплоть до 2000г. Отряд «космонавтов-буранщиков» перестал существовать.
12 мая 2002г. средства массовой информации сообщили, что летавший космический самолет «Буран» планируют выставить на аукцион со стартовой ценой около $6 млн. В этот же день ракета «Энергия» и, планировавшийся на продажу «Буран», гибнут под развалинами того монтажно-испытательного корпуса (МИК), в котором сначала собиралась королевская сверхтяжелая ракета Н-1, а затем глушковская сверхтяжелая ракета «Энергия». Символически создается впечатление, что погибли они в знак протеста против предстоящего позора торгов. МИК был построен в 1964-1967гг. В нем начиналась и через 40 лет закончилась печальная история советских сверхтяжелых ракет. Воистину, эти ракеты можно назвать Вавилонскими башнями коммунизма 12 мая 2002г. под обломками монтажного корпуса были погребены результаты 30-летней (15 лет «Н-1» и 15 лет «Энергия-Буран») работы научно-технической ракетно-космической элиты СССР.
Еще один проект
15 августа 2005г. на авиасалоне МАКС-2005 в Жуковском доложил президенту Путину, что пилотируемый космический корабль «Клипер» совершит первый полет в начале будущего десятилетия. В сообщениях даже указывался 2011 г.
«Клипер»
Прошло 2 года, и на салоне «МАКС 2007» в августе 2007г. тот же А. Перминов скажет, что в мире существует «кладбище проектов крылатых кораблей». «От 8 до 12 типов таких кораблей создавались. К сожалению, ни одна из этих схем, за исключением американского «Шаттла», не прижилась», — сказал А. Перминов. Он заявил, что в США также решили создавать новый корабль не по крылатой схеме, как у «Шаттла», а по капсульной, как у российских «Союзов». Это закономерный итог стратегического мышления генералов.
17 октября 2007г. на сайте «Новости космонавтики» появились два сообщения о том, что Проект нового российского космического корабля выберут до конца года, и что Роскосмос проведет конкурс на разработку ракеты-носителя для запуска пилотируемых кораблей .
Глава Роскосмоса Анатолий Перминов, который совершает рабочую поездку в Самару, сообщил журналистам о том, что в России будут разработаны ракеты-носители нового поколения для запуска пилотируемых кораблей, передает «Интерфакс-АВН». «Сейчас объявлен конкурс, и все проекты ракет-носителей мы будем рассматривать на конкурсной основе. В настоящее время прорабатывается шесть вариантов ракет-носителей, среди них и самарская ракета-носитель типа «Союз», — сказал А.Перминов, добавив, что конкуренты у самарского предприятия серьезные. По его словам, в Самару на «ЦСКБ-Прогресс» приехала группа представителей разных предприятий и институтов ракетно-космической отрасли страны, которые, в частности, рассмотрят предложения по вопросам, касающимся ракет-носителей типа «Союз». «Проект очень серьезный, конкурс начнется, как только будут внесены все необходимые документы от наших производителей», — пояснил А.Перминов.
Между тем, в сообщении на сайте Роскосмоса во вторник говорится, что, отвечая на вопрос о состоянии ОАО «Металлист-Самара», ОАО «Моторостроитель», где А.Перминов побывал накануне, и, в частности, о положении дел на СНТК им. Н.Д.Кузнецова, руководитель Федерального космического агентства сказал: «Положение — сложное. СНТК им. Н.Д.Кузнецова не входит в ракетно-космическую отрасль. Тем не менее, я осмотрел это предприятие. В первую очередь, меня интересовали двигатели НК-33, их качество и надежность, а также условия отработки и «сроки эксплуатации». Отвечая на вопрос, будет ли использован двигатель НК-33 в проекте новой ракеты-носителя, А.Перминов сказал, что Роскосмос «готовится объявить конкурс на создание новой российской ракеты-носителя для обеспечения пилотируемой программы, в котором будут участвовать ведущие предприятия отрасли». «Облик новой ракеты и участие в конкурсе либо неучастие конкретных предприятий определит специальная комиссия», — добавил он.
В свою очередь, генеральный директор Государственного научно- производственного ракетно-космического центра «ЦСКБ-Прогресс» (Самара) Александр Кирилин сообщил, что его предприятие намерено участвовать в конкурсе на разработку ракеты-носителя для пилотируемых запусков. «ЦСКБ-Прогресс» — прекрасно работающее предприятие, мы будем участвовать в конкурсе и надеемся на победу», — сказал он.
В ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» во вторник работала группа сотрудников Роскосмоса, которую возглавил А.Перминов. В нее вошли представители РКК «Энергия» им. С.П.Королева, ФГУП «ЦЭНКИ», ЦНИИМаша и Центра им. М.В.Келдыша. Обсуждались вопросы, связанные с деятельностью «ЦСКБ-Прогресс» и перспективами развития ракетно-космического комплекса Самарской области. — А.Ж.