После запуска С.П. Королевым первого спутника Земли и Ю. Гагарина на повестку дня в космонавтике встал вопрос о создании космической околоземной транспортной системы. Детальный анализ возможных проектов был сделан еще в 1963-1966гг. и опубликован в докладах различных конференций по космонавтике в 1966-70гг.
Основными элементами такой системы рассматривались орбитальные или лунные орбитальные космические станции и многоразовые космические корабли. В связи с провалом нашей программы высадки на Луну, космонавтика СССР переориентировалась сначала на военные, а затем международные орбитальные станции. Американцы сконцентрировали свое внимание на разработке и создании многоразовой транспортной системы. А так как в те годы шло соревнование двух политических систем, то и развитие космонавтики подчинялось этому соревнованию. Поэтому выход СССР на создание системы подобной «шаттл» был вполне очевиден.
Эта задача и была поставлена перед В.П. Глушко при его назначении на должность Генерального конструктора, и именно для ее выполнения были объединены ОКБ С.П. Королева и В.П. Глушко. Конечно, при разработке технического задания на нашу многоразовую систему детально анализировались и изучались данные о ходе отработки «шаттлов». Кроме этого, уровень науки и технологии по этой проблеме на то время не способствовал решению ее в нескольких вариантах. Поэтому не удивительно, что «Буран» и «шаттл» во многом схожи.
12 апреля 1981г., ровно через 20 лет после полета Ю. Гагарина, стартовал американский многоразовый транспортный корабль «Колумбия», пилотируемый американскими космонавтами Д. Янгом и Р. Криппеном, а 15 ноября 1988г. отправился в космос в свой первый и последний полет советский многоразовый транспортный корабль «Буран». К началу 2000г. было совершено около 100 полетов «шаттлов». Отмечая факторы, обеспечивающие успех программы «шаттл» (как и предыдущей программы «Аполлон» — высадка на Луну), сами американцы одним из главных считали информирование нации. Все, что они делали или планировали делать, публиковалось в открытой печати, вплоть до схем и общих чертежей отдельных узлов. Каждый американец мог внести свое предложение. Это приобщало граждан США к космическим проектам. Однако, под тройным грифом секретности (государственной, военной и коммерческой тайны) находились методы испытания и технология создания материалов, узлов и аппаратуры.
Проектирование системы «шаттл» началось после окончания программы «Аполлон». В январе 1972г. проект был одобрен, и началось его финансирование. В СССР было объявлено о начале работ по созданию многоразового транспортного космического самолета 12 августа 1974г. (через три месяца после снятия В. Мишина, закрытия работ по королевской сверхтяжелой ракете Н-1 и назначения генеральным конструктором ракетостроения В. Глушко). Самолет должен был быть создан к 1982г. Постановление ЦК КПСС и Правительства о создании новой сверхтяжелой ракеты и системы многоразового транспортного самолета вышло 17 февраля 1976г., а техническое задание на систему утверждено 8 ноября того же года. Необходимо подчеркнуть, что везде и всегда декларировалось о создании космической транспортной системы для мирного изучения космоса. Но фактически создавалась военно-транспортная система. 4 декабря 2001г. в день похорон Главного конструктора «Бурана» Г.Е. Лозино–Лозинского, по телевидению было сказано, что только Г.Е. Лозино-Лозинский и еще несколько человек знали, что это должна быть сугубо военная система. Всякая военная система недолговечна. Начавшийся процесс разоружения и изменения политической обстановки в мире привели к невостребованности такой системы. Вот и стояли в ангарах на Байконуре недособранные «Бураны», и лежали на тележках сборки ракет «Энергия», пока 12 мая 2000г. они не были раздавлены рухнувшей крышей монтажно-испытательного комплекса, похоронив все под собой.
Небольшая справка. На разработку и первые испытания королевской ракеты Н-1 было затрачено около 6 млрд. руб., а на разработку новой ракеты В. Глушко и всего комплекса было истрачено к 1989-90гг. около 13,5 млрд. рублей. Таким образом, на разработку двух сверхтяжелых ракет за период с 1962г. по 1988г. истрачено около 20 млрд. рублей (в ценах на 1970г.). В то время один многоквартирный 9-этажный дом стоил примерно 1,5 млн. рублей.
Без сомнения, разрабатывая и воплощая в «металл» многоразовый корабль, наши конструкторы знали базовые параметры корабля «шаттл». Это подтверждается и статьей Б. Губанова «Энергия-«Буран» – шаг в будущее» («Наука и жизнь» № 4, 1989г.), главного конструктора этого комплекса. В статье он приводит некоторые сравнительные характеристики обеих систем. (Для каждой характеристики вначале приводятся данные системы «Энергия-Буран», а затем в скобках данные системы «Спейс-Шаттл»):
Масса полезного груза, выводимого на опорную орбиту высотой 200 км — 30 тонн при наклонении орбиты 50,7 градусов (29,5 при наклонении орбиты 28 градусов).
Масса полезного груза, возвращаемого с орбиты на Землю.- 15-20 тонн (14,5 тонн).
Стартовая масса — около 2300 тонн (2040 тонн).
Масса орбитального корабля с полезным максимальным грузом — 105 тонн (114,2 тонны).
Количество членов экипажа- 2-10 человек (3-10 человек).
Длительность функционирования космического корабля на орбите — 7-30 суток (7-30 суток).
Количество двигателей первой ступени — 4 кислородно-керосиновых ЖРД (2 твердотопливных).
Количество двигателей второй ступени — 4 кислородно-водородных ЖРД (3 кислородно-водородных ЖРД).
Дальность бокового маневра корабля при сходе на Землю — до 2 тыс. км. (до 2040 км).
Кратность применения корабля — 100 раз (100 раз).
Схема спасения блоков первой ступени — посадка на сушу (посадка на воду).
Схема сборки и транспортировки к пусковой установке — горизонтальная (вертикальная).
1. МВКС «Буран»: длина — 58,765 (ОК — 35,4) м, высота — 24,52 м, ширина УРКТС -18,0 м, размах крыла — 23,9 м, стартовая масса — 2419 (ОК — 105) полезный груз — 15—30 т, стартовая тяга — 3582 т
2. МВКС «Space Shuttle»: длина — 56,0 м, высота — 26 м, размах крыла — 23,8 м, стартовая масса 2022 т, ОС — 114,3 т, полезный груз —14,5 — 29,5 т. (Техника-молодежи» №1-12 — 2004 г Рисунки М. Шмитова)
Как видно из приведенных данных, сравнить преимущества обоих проектов достаточно трудно, однако понятно, что «шаттл» и «Буран», по большому счету, братья. Доводы об автоматизации полета «Бурана» звучат не достаточно убедительно. Хорошо известно, что США имеют целые эскадрильи беспилотных самолетов разведчиков.
Таким образом, в подписанном 8 ноября 1976г. техническом задании на систему «Энергия-Буран» в связи с отсутствием в нем мирной космической перспективной компоненты, уже закладывалось бесперспективность всей системы. В наступившем периоде коммерциализации космоса такая система никому не нужна.
В журнале «Земля и Вселенная», 1989, №2, с. 3-10) напечатана статья
«БУРАН» И «ШАТТЛ»
«Нельзя не остановиться на параллелях и контрастах двух проектов: «Бурана» и «Шаттла». Внешне они похожи. Но стоит ли этому удивляться? Например, самолеты АН-12 и АН-24, спроектированные по прогрессивной компоновочной схеме, весьма похожи на многие иностранные самолеты. Таких примеров в технике достаточно и объясняется это одним и тем же назначением, решаемыми задачами и примерно одним уровнем научно-технических знаний и технологии.
«Буран» и «Шаттл» разработаны как пилотируемые летательные аппараты и в космических операциях имеют почти одно и то же назначение и возможности. Отсюда вытекают такие их «схожие» черты, как наличие открывающегося в космосе грузового отсека, кабина экипажа с постами управления, мощное оснащение для работ в космосе по погрузке и выгрузке, средства шлюзования и выхода экипажа в открытый космос и другое. Оба корабля оснащены и всеми типовыми системами для выполнения космического полета, а внешний их облик определяется аэродинамической компоновкой, необходимой для реализации принятой схемы спуска и посадки.
«Буран» и «Энергия» проектировались значительно позже «Шаттла» и решения американских специалистов взвешивались, но для «Бурана» принимались свои, соответствовавшие нашим представлениям об оптимальности комплекса и технических характеристиках корабля. Вероятно, американские специалисты также будут учитывать при разработке новых станций наш опыт создания «Салюта» и «Мира». Одним из принципиальных отличий кораблей является разная схема выведения. В «Шаттле» маршевые двигатели второй ступени размещены на орбитальной ступени, а топливо в подвесном баке. «Энергия» же имеет ракетный блок второй ступени и является универсальной ракетой-носителем, способной выводить на орбиту не только орбитальный корабль, но и любой другой груз массой около 100 т. «Шаттл» такой возможности не имеет, и масса его полезной нагрузки ограничена в 29 т, которые размещаются в отсеке орбитальной ступени. Существенно отличаются и первые ступени: два твердотопливных ускорителя у «Шаттла» и четыре ракетных блока с высокоэффективными жидкостными двигателями у «Энергии». Эта новая схема выведения позволила улучшить характеристики орбитального корабля, уменьшить вес и упростить компоновочную схему. Обводы, компоновка, конструкция, системы и оборудование корабля демонстрируют оригинальные решения, одним из которых стало применение объединенной двигательной установки, имеющей единые баки для всех управляющих и маршевых двигателей и работающей на экологически чистой паре (углеводородное топливо и кислород в качестве окислителя). Следует отметить, что при изготовлении «Бурана» использовались отечественные материалы и технология.
Принципиальная особенность «Бурана» — автоматическая посадка. Это позволяет проводить беспилотные пуски и соответствует традициям разработки отечественных пилотируемых кораблей как универсальных средств. Тем не менее, в проекте комплекса «Буран» — «Энергия» использовались и традиционные для советской космонавтики решения: горизонтальная сборка в монтажном корпусе, транспортировка на старт по рельсовому пути, установка комплекса в вертикальное положение непосредственно на старте и многое другое.»
Приложение:
Запуск и снятие спутников с орбиты
Как хорошо известно, одной из главных целей при создании своей многоразовой транспортной системы «Спейс-Шаттл» американцы ставили задачу вывода и снятия с орбиты спутников. Хотя по ряду обстоятельств удешевить вывод на околоземную орбиту космических аппаратов им не удалось, технологию этого процесса они успешно отработали. Конечно, запуск спутников уменьшает количество «мусора» в космосе, но стоимость …
Согласно данным Управления NASA по наблюдению за космическими объектами (NASA Orbital Debris Program Office), опубликованным в ежеквартальном бюллетене Orbital Debris Quarterly News (октябрь 2005 г.), по состоянию на 5 октября 2005г. слежение велось за 9432 объектами. Из этого числа 2952 объекта являются спутниками (активными и выведенными из эксплуатации), а 6480 — ступенями ракет-носителей, разгонными блоками и обломками космических аппаратов. Больше всего объектов имеют советское или российское происхождение — 4050 (1358 / 2692). Почти столько же у американцев — 3969 (1010 / 2959). У китайцев 363 (51 / 312). На долю остальных стран приходится 1050 (533 / 517).
3 февраля 1984г. американцы осуществляют 10-й запуск своего «шаттла». В четвертый полет отправляется челнок «Челленджер». Основная задача — вывод на орбиту двух спутников: индонезийского национального спутника связи «Палапа-2В» и спутника национальной коммерческой связи «Уэстар-6». Однако вывод был неудачным. Спутники вышли на нерасчетную орбиту, и выполнять свои задачи не могли. Страховка спутников составляла около $185 млн. Было принято решение снять спутники с орбиты, отремонтировать и запустить вновь, т.к. они были рассчитаны на десятилетний срок работы, то операция по их снятию и возврату на орбиту считалась целесообразной. Но предварительно надо было обезопасить спутники, т.е. сжечь твердотопливные заряды двигателей спутников, чтобы космонавты могли с ними спокойно работать, и уменьшить вес спутников. Кроме того, необходимо было перевести их на эллиптическую орбиту для уменьшения аэродинамического сопротивления атмосферы. В мае 1984г. эти операции были проведены. Спутники пролетали до осени, когда начались с использованием двигателей спутников новые маневры, для того чтобы вывести их на орбиту, на которой к ним мог бы подойти «шаттл» и снять с орбиты, как яблоко с дерева. Таким образом, высота орбиты была снижена до 360 км, скорость вращения замедлена. 8 ноября 1984г. во второй полет отправляется «Дискавери» с задачей снять с орбиты спутники «Палапа-В» и «Уэстар-6», а также вывести на орбиту спутники «Лисат-1» (связь ВМС США с кораблями базами и самолетами) и спутник связи «Аник Д-2». 9 ноября спутник «Аник» отделился от челнока «Дискавери», а 10 ноября был запущен «Лисат-1». Каждый спутник поручалось снимать с орбиты одному космонавту из экипажа. Космонавты стыковались со спутниками специальным устройством, которое крепилось на груди индивидуальной ранцевой системы скафандра космонавта. 12 ноября «Дискавери» почти вплотную подошел к спутнику «Палапа-2В». Космонавт А. Аллен покинул грузовой отсек, когда между кораблем и спутником было около 10 м. Длинный стыковочный штырь он направил в воронку отработавшего твердотопливного двигателя, раскрыл стопорные лепестки, развернул штангу и подтянул себя к спутнику. Вся система «космонавт-спутник» начала вращаться. Двигателем ранцевой установки вращение было остановлено. Когда до станции оставалось около 15 м, космонавт А. Фишер захватил спутник и втащил в грузовой отсек корабля.
Технические неполадки не позволили сразу закрепить спутник и манипулятор. Аллен в течение 90 минут, укрепив ноги в фиксаторе, удерживал спутник вручную, пока Д. Гарднер устанавливал на сопле двигателя крепящее кольцо. 14 ноября Аллен и Гарднер совершили второй выход в открытый космос и сняли с орбиты второй спутник. Так впервые в истории космонавтики за один рейс два спутника были запущены с орбиты и два сняты для ремонта.
В мае 2008г. в печати появилось сообщение, что американские физики при поддержке НАСА проводят эксперименты, чтобы выяснить, можно ли использовать магнитное поле Земли для удержания спутников на орбите. На любое обладающее электрическим зарядом тело, движущееся в магнитном поле, действует сила Лоренца, направленная перпендикулярно магнитным силовым линиям. Именно этот эффект и решили использовать американские физики Мэйсон Пэк из Корнеллского университета, Уильям Горман и Джеймс Браунбридж из Университета Нью-Йорка в Бингхэмтоне. «Метод состоит в том, чтобы создать электрический заряд на корпусе спутника таким образом, чтобы его движение сквозь магнитное поле планеты создавало ускорение благодаря силе Лоренца».