Советский лунный модуль. Российская программа освоения луны

Поначалу был создан двухступенчатый вариант ракеты. Когда третья ступень еще только проектировалась, Челомей выступил с предложением совершить облет Луны с помощью трехступенчатой УР-500К — она сможет вывести на орбиту до 19 т — и одномодульного пилотируемого корабля (ЛК), который будет собран полностью на Земле и не потребует никаких стыковок на орбите. Эта идея легла в основу доклада, сделанного Челомеем в 1964 году в ОКБ-52 в присутствии Королева, Келдыша и других выдающихся конструкторов. Проект вызвал у Королева резкое неприятие. Он, разумеется, не без основания считал, что его КБ (в отличие от челомеевского) имеет реальный опыт создания пилотируемых кораблей, и конструктора совершенно не радовали перспективы делить космонавтику с друзьями-конкурентами. Однако гнев Королева был направлен не столько против ЛК, сколько против УР-500. Ведь эта ракета явно уступала по надежности и проработанности заслуженной «семерке», а с другой стороны, имела в три-четыре раза меньшую грузоподъемность, чем будущая Н-1. Вот только где она, Н-1?

Посадочная платформа корабля ЛК700 (макет). Ей предстояло остаться на Луне.

Прошел год, который, можно сказать, был потерян для советской лунной программы. Продолжая работать над своим сборным кораблем, Королев фактически пришел к выводу о несостоятельности этого проекта. В то же время, в 1965 году, с помощью УР-500 на орбиту был выведен первый из четырех «Протонов» — тяжелых ИСЗ весом от 12 до 17 т. Р-7 такое было бы не под силу. В конце концов Королеву пришлось, что называется, наступить на горло собственной песне и пойти с Челомеем на компромисс.

1) Прямая посадка. «Использование прямой схемы полета без стыковок на орбитах ИСЗ или ИСЛ, с одной стороны, резко упрощает задачу, сокращает стоимость и сроки разработки и увеличивает надежность выполнения задачи, и с другой — позволяет использовать корабль в качестве транспортного. С увеличением грузопотока на Луну единственно возможной схемой полета будет прямая схема, в которой весь корабль (или весь полезный груз) доставляется на поверхность Луны в противовес бесперспективной схеме полета со стыковкой на орбите ИСЛ, где большая часть груза остается на орбите Луны (из текста эскизного проекта).
2) Лунные базы. Комплекс УР-700-ЛК700 проектировался не только для одноразовых высадок на Луну, но и для создания на спутнике Земли лунных баз. Обустраивание базы планировалось в три этапа. Первым пуском на поверхность Луны доставляется тяжелая беспилотная стационарная лунная база. Вторым пуском на Луну доставляется экипаж на корабле ЛК700, при этом база используется в качестве маяка. После посадки корабля его экипаж переходит в стационарную базу, а корабль консервируется до обратного полета. Третьим пуском доставляется тяжелый луноход, на котором экипаж совершает экспедиции по Луне.

Как разделить неудачу

8 сентября 1965 года в ОКБ-1 было созвано техническое совещание, на которое были приглашены ведущие конструкторы челомеевского КБ во главе с самим Генеральным конструктором. Председательствовал на совещании Королев, который и выступил с основным докладом. Сергей Павлович соглашался, что для проекта облета Луны УР-500 перспективней «семерки», и предлагал Челомею сосредоточиться на доработке этого носителя. Вместе с тем разработку корабля для облета Луны он намеревался оставить за собой.

Огромный авторитет Королева позволил ему претворить свои идеи в жизнь. В целях «сосредоточения сил конструкторских организаций» руководство страны постановило прекратить работы над проектом ЛК. В полет вокруг Луны предстояло отправиться кораблю 7К-Л1, который поднимет с Земли УР-500К.

На снимках — архивные фото полноразмерного макета корабля в стартовой комплектации и варианте лунной посадки.

10 марта 1967 года королевско-челомеевский тандем стартовал с Байконура. Всего с 1967 по 1970 год было запущено двенадцать 7К-Л1, имеющих статус лунных зондов. Два из них отправились на околоземную орбиту, остальные — к Луне. Советские космонавты с нетерпением ждали — ну когда же кому-то из них посчастливится отправиться к ночному светилу на борту нового корабля! Оказалось, что никогда. Только два полета системы прошли без замечаний, а в остальных десяти были отмечены серьезные неполадки. И лишь два раза причиной неудачи стала ракета УР-500К.

В такой ситуации рисковать человеческими жизнями никто не решился, а кроме того, беспилотные испытания так затянулись, что за это время американцы уже успели и облететь Луну, и даже высадиться на нее. Работы по 7К-Л1 были прекращены.

Надежда на чудо

Думается, мало кто из нас не задавался болезненным для национального сознания вопросом: так почему же все-таки страна, запустившая в космос первый спутник и отправившая на орбиту Гагарина, проиграла лунную гонку с «сухим счетом»? Почему столь же уникальная, как и Н-1, сверхтяжелая ракета Saturn V отработала во всех полетах к Луне «как часы», а наша «надежда» не вывела ни килограмма даже на околоземную орбиту?

Одну из главных причин назвал уже в годы перестройки преемник Королева В.П. Мишин. «Строительство производственно-стендовой базы, — говорил он в интервью газете «Правда», — велось с опозданием на два года. Да и то урезанной. Американцы могли у себя на стендах испытывать целый двигательный блок в сборе и без переборки ставить на ракету, отправлять в полет. Мы же испытывали по кускам и думать не смели запустить 30 двигателей первой ступени в полном сборе. Потом сборка этих кусков, конечно, без гарантии чистой притирки».

Известно, что для летных испытаний ракеты Н-1 на космодроме был построен целый завод. Гигантские габариты ракеты не позволяли перевозить ее готовыми ступенями. Ракету буквально достраивали перед стартом, проводя в том числе и сварочные работы. Иными словами, американцы имели возможность отработать свои системы и устранить неполадки в ходе наземных стендовых испытаний и отправить в небо готовый продукт, а королевским конструкторам приходилось лишь надеяться, что «сырая», сложная и безумно дорогая ракета вдруг возьмет и полетит. А она не полетела.

Ракета Н-1 (ОКБ-1, слева). С февраля 1969 по ноябрь 1972 года было произведено четыре пуска этой ракеты, и все они окончились неудачей. Принципиальное отличие ракеты Н-1 от проектов ОКБ-52 состоит в использовании кислород-керосиновых двигателей конструкции КБ Кузнецова. Двигатели НК-33, созданные для первой ступени (их там было 30, и они размещались по кругу), пережили советский лунный проект и до сих пор используются как в России, так и в США и Японии. Ракета VP-700 С ЯРД РО-31 (в центре). Пожалуй, один из самых экзотических проектов советской лунной программы. По расчетам авторов эскизного проекта, использование в третьей ступени ядерных реактивных двигателей позволило бы значительно увеличить массу полезного груза, выводимого на орбиту. Поднимая груз до 250 т, такая ракета могла бы быть задействована в программе строительства лунных баз. И одновременно — угрожать Земле падением с неба отработавшего реактора. Ракета УР-700К (ОКБ-52, справа). Проект этого сверхтяжелого носителя базировался на элементах ракеты УР-500К, впоследствии известной как «Протон». В сфере силовых установок Челомей работал с КБ Глушко, разрабатывавшим мощные двигатели на высокотоксичном топливе: амил (тетраоксид диазота) и гептил (несимметричный диметилгидразин). Использование ядовитого топлива — одна из причин, по которым «Протон» не выводил в космос корабли с экипажем на борту. Все готовые блоки, из которых на космодроме могла быть собрана ракета УР-700, вписывались в габариты 4100 мм, что позволяло перевозить их на железнодорожных платформах. Так можно было избежать достройки ракеты на месте старта.

Прямая посадка

У Челомея, вечного соперника Королева, и тут была альтернатива. Еще до неудачных запусков Н-1, в 1964 году, Владимир Николаевич предлагает отправить экспедицию для высадки на Луну с помощью носителя УР-700. Такой ракеты не существовало, однако, по мысли Челомея, ее можно было бы разработать в очень короткие сроки на базе серийно выпускавшихся элементов от ракеты УР-500. При этом УР-700 по мощности превосходила бы не только Н-1, которая в самом тяжелом варианте была бы способна (теоретически) вывести на околоземную орбиту 85 т груза, но и американский «Сатурн». В базовом варианте УР-700 могла бы поднимать на орбиту около 150 т, а более «продвинутые» модификации, в том числе с ядерным двигателем для третьей ступени, повысили бы эту цифру до 250 т. Поскольку все блоки УР-500, а значит, и УР-700 вписываются в габарит 4100 мм, их можно было бы без проблем транспортировать из заводских цехов на космодром, а там лишь состыковывать, избегая сварочных работ и прочих сложных производственных процессов.

В январе 1969 года в ЦРУ поступила информация от осведомителей из Москвы, что СССР готовится к проведению специальной операции с целью срыва полёта американских астронавтов на Луну. Советы якобы намереваются с помощью мощных генераторов электромагнитного излучения вызвать помехи в бортовом электронном оборудовании космического корабля «Аполлон» во время его взлёта и привести его к катастрофе. Президент Ричард Никсон отдал приказ о проведении сверхсекретной операции «Перекрёсток» с целью воспрепятствовать любой подозрительной активности советских кораблей у берегов США во время стартов «Аполлонов».

В то время «лунная гонка» близилась к своей развязке, и было уже очевидно, что победа в ней достаётся США. В декабре 1968 года триумфальный облёт Луны совершили Ф. Борман, Дж. Ловелл и В. Андерс на «Аполлоне-8». В мае 1969 года Т. Стаффорд, Дж. Янг и Ю. Сернан на «Аполлоне-10» несколько раз облетели Луну, отработав все этапы расстыковки и стыковки, снижения и подъёма лунной кабины, кроме лишь посадки на Луну и взлёта с неё. В то время как в СССР о любом запуске в космос объявляли только пост-фактум, американцы заранее назначали дни старта своих кораблей, приглашая прессу и телевидение со всего мира. Поэтому уже все знали, что на 16 июля 1969 года намечен старт с космодрома имени Дж. Кеннеди «Аполлона-11», который полетит к Луне.

Советская лунная программа безнадёжно отставала. Когда «Аполлон-8» облетел Луну, в СССР только готовился корабль для такого облёта, а корабля для посадки на Луну не было вовсе. После успешного полёта американцев вокруг Луны советское руководство решило отказаться и от пилотируемого облёта Луны, который теперь не мог иметь большого эффекта. Но администрация США была не уверена, что СССР решил просто так сдаться без боя в «лунной гонке», и ожидала от него какой-нибудь «пакости», чтобы помешать американцам с триумфом победить в ней. Ведь в США высадка на Луну стала идеей-фикс национального престижа на все 1960-е годы.

В то время советские корабли радиоэлектронной разведки, бороздившие Мировой океан и перехватывавшие сигналы связи НАТО, маскировались под рыболовецкие сейнеры. Эта уловка была уже давно известна натовцам, и те, в свою очередь, постоянно отслеживали передвижение этих «рыболовецких флотилий» под красным флагом. В начале 1969 года было отмечено повышение активности советского флота вблизи американских берегов. Там теперь постоянно дежурили два советских корабля РЭР, а в мае 1969 года, во время полёта «Аполлона-10», уже четыре. «Это неспроста», – решили в американских спецслужбах. На время миссии «Аполлона-11», в июле, намечались масштабные меры противодействия возможным «козням русских».

Американские спецслужбы верили (или делали вид, что верили), что сильный электромагнитный импульс, направленный на взлетающую ракету, способен вызвать непоправимый сбой её оборудования и, в конечном счёте, её катастрофу. Теоретически это кажется возможным, хотя практических опытов такого рода никто не проводил (точнее – никто о них не сообщал). К назначенному дню взлёта – 16 июля – корабли ВМС США и авиация Береговой охраны были приведены в состояние боевой готовности. В районе мыса Канаверал дежурили семь американских подводных лодок. Американские корабли радиоэлектронной борьбы должны были, помимо постоянного отслеживания деятельности советских кораблей, поставить мощные помехи им на разных частотах. Боевым судам и авиации было приказано открыть огонь на поражение в случае, если от советских судов будет исходить подозрительная активность. Президент Никсон имел перед собой заготовленный проект директивы о применении против СССР стратегических ядерных сил. Он должен был подписать его в случае, если бы «Аполлон-11» потерпел крушение вследствие применения Советами электромагнитного сверхоружия.

Меры американцев не казались излишними. К объявленному дню у берегов Флориды «ловило рыбу» уже семь советских «сейнеров»!

Итак, старт «Аполлона» был назначен на 8 часов 32 минуты утра по времени атлантических штатов США. Ровно в 8 утра американские РЛС зафиксировали включение радиолокационной аппаратуры на советских судах на полную мощность. В 8:05 из Вашингтона поступил приказ 2-му флоту США привести в полную готовность все боевые системы. В 8:10 американские самолёты РЭБ «Орион» начали облёт советских судов, а боевые корабли начали сближение с «сейнерами», чтобы быть готовыми в любой момент открыть огонь.

В 8:20 началось интенсивное глушение аппаратуры советских судов путём создания помех. С 8:32 до 8:41 две ступени «Сатурн-5» успешно вывели третью ступень вместе с кораблём «Аполлон-11» на околоземную орбиту. В 8:45 советские суда снизили уровень своей радиолокационной активности до обычного. Через две минуты американским службам РЭБ поступил сигнал отбоя. В 8:50 американские корабли и самолёты начали покидать место событий.

Так как подробности советской операции засекречены до сих, никто не может сказать, что это было. Ведь советские корабли РЭР действительно проявили в это время повышенную активность! Если это не была попытка сбить с курса «Аполлон», то что это могло быть? Выдвигают две версии.

Согласно одной, советские суда радиоэлектронной разведки собирали информацию о полёте «Аполлона» с целью установить, действительно ли он отправился в космос (ведь не исключено, что конспирологическая версия о возможности инсценировки американских полётов, столь популярная сегодня, родилась уже тогда!). Согласно другой, СССР нарочно имитировал свою активность, чтобы заставить американцев лишний раз подёргаться. Дёргание, кстати, недёшево обошлось бюджету США: затраты на операцию «Перекрёсток» составили 230 млн. тогдашних долларов – почти 1% от общей стоимости программы «Аполлон». Иногда добавляют при этом, что и сведения о готовящейся Советами спецоперации против «Аполлона» были искусной дезинформацией, специально пущенной из Москвы. Так ли это – пока остаётся только гадать.

В предыдущей статье о фильме “Apollo 18” упоминался советский лунный модуль “Прогресс”. По описанию фильма именно на нем единственный советский космонавт прибыл на Луну раньше американцев (или немногим позже) и героически погиб, сражаясь за жизнь с инопланетной угрозой.

На самом деле советский модуль является практически точной копией проекта Л3, разработка которого велась с 1963 года, а название “Прогресс” тогда было присвоено не ему, а новому ракетному носителю. В принципе, в контексте фильма такие подробности значения не имеют и надо отдать должное американским коллегам по кинематографу – Л3 был выполнен просто на “отлично”. А посему, об этой конструкции надо рассказать подробнее.

Итак, как уже говорилось ранее, разработку лунного посадочного модуля Л3 начали в 1963 г., практически одновременно с развертыванием программы “Союз”. Именно они должны были доставить советских космонавтов к Луне, но довести эту работу до конца не удалось. В итоге, “Союзы” стали знамениты как средство доставки космонавтов самых разных стран на околоземную орбиту. Что касается лунного посадочного модуля Л3, то его судьба сложилась следующим образом.

Из-за отсутствия подходящего по мощности носителя инженерам пришлось ограничиться компоновочной схемой, рассчитанной только на одного космонавта. Сравните размеры советского и американского лунных модулей (рисунок).

Конструктивно Л3 (называемый также ЛК – лунный корабль), состоял из двух секций:

– лунная кабина: кресло космонавта располагалось у задней стенки, справа и слева размещались средства управления, в центре был сделан большой круглый иллюминатор;
– приборный модуль: имел дисковидную форму, в нем разместили систему управления, радиотехнику, систему управления электропитанием и аппаратуру для обеспечения стыковки.

Самым узким местом ЛК, не считая его скромных габаритов, была невозможность прямого перехода космонавта из ЛОК (лунного орбитального корабля, который должен был доставить экспедицию). Другими словами схема действий после выхода на околоземную орбиту представлялась следующим образом.

Космонавты надевают скафандры разных типов (пилот ЛОК – “Орлан”, пилот ЛК – “Кречет-94”) и переходят в бытовой отсек, который в дальнейшем используют в качестве шлюзового.

Далее пилот ЛК, использую поручни, переходит по внешней поверхности ЛОК к своему кораблю. Для большего удобства оба люка были размещены друг против друга. После этого ЛК отделяется от ЛОК и спускается на поверхность Луны.

На высоте 16 км включаются тормозные двигатели, а на высоте 3-4 км от модуля отделяется разгонный блок “Д”, после чего ЛК выполняет “мертвую петлю”.

Такие ухищрения были необходимы для того, чтобы посадочный радиолокатор лунного корабля не принял отделившийся блок “Д” за лунную поверхность и раньше времени не сработало автоматическое включение ракетного блока “Е”. Непосредственно посадка проводилась самим пилотом ЛК, которому предстояло использовать как автоматическую, так и ручную систему управления.

Отдохнув и проверив работу аппаратуры космонавт выходил на лунную поверхность для сбора образцов. Скафандр “Кречет-94” был рассчитан на 4 часа автономного пребывания на Луне. За это время космонавт должен был установить на Луне научные приборы и государственный флаг СССР, собрать образцы лунного грунта, провести телевизионный репортаж, фото- и киносъемку района приземления.

Проведя на Луне не более 24 часов космонавт должен был покинуть планету. При старте включались оба двигателя блока “E”, и в случае штатной работы один из них впоследствии отключался. Затем ЛК выходил на лунную орбиту и с помощью системы “Контакт” совершал стыковку с ЛОК. Далее все действия космонавта проводились в обратном порядке, как перед спуском на Луну. Обратный путь на Землю должен был занимать не более 3,5 суток, а общее продолжительность экспедиции рассчитывалась на 11-12 суток.

Как мы видим, американские кинематографисты во многом оказались правы. Модуль ЛК прилунился в кратере на солнечной стороне и советский космонавт, по всей видимости, выполнил основную часть программы пребывания на лунной поверхности. Кстати, удачно был воспроизведен не только сам ЛК, но и скафандр “Кречет-94”.

Для более детального изучения данной темы имеется отдельная статья “Скафандры для советской лунной программы” (формат PDF). Сейчас от этой эпохальной программы остались только модули для стендовых испытаний и один из образцов скафандра “Кречет-94″. Последний, причем, является музейным экспонатом, чего нельзя сказать о модуле ЛК.

Под занавес рассказа о советском лунном модуле ЛК – несколько кадров из фильма “Apollo 18″. Смотрим, оцениваем, наслаждаемся…

Программа составлена Институтом космических исследований РАН по поручению Роскосмоса в 2014 году. ИКИ предлагает использовать Луну как научный полигон для масштабных астрономических и геофизических исследований. Предлагается создать на Луне оптическую обсерваторию и автоматический радиотелескоп-интерферометр, состоящий из отдельных приемников, распределенных по поверхности Луны. Несмотря на то, что программа не была официально опубликована, основные ее положения, несомненно, были учтены при разработке Федеральной космической программы на 2016-2025 годы.

Программа изучения и освоения Луны разбита на этапы, объединенные общей стратегической целью и различающиеся по методам работы на Луне. Всего выделено четыре этапа работы на Луне, хотя сами эксперты говорят о трех, поскольку последний в их программе не рассматривается.

Первый этап: 2016-2028 годы

До 2028 года предполагается изучение Луны автоматическими станциями, выбор площадки для расширения присутствия человека. Уже известно, что она будет на южном полюсе, однако точное место будет выбрано только после того, как автоматические миссии предоставят всю информацию о ресурсах, необходимых для снабжения будущей базы, включая энергию (освещенность солнцем), наличие льда и др.

Подробнее обо всех космических аппаратах, которые планируется отправить к Луне на первом этапе, можно прочитать в подразделах этой страницы.Кроме того, до 2025 года планируется начать эскизное проктирование автоматических исследовательских станций нового поколения, которые смогут приступить к изучению Луны во второй половине следующего десятилетия и после 2030 года.

Научные задачи

- исследование состава вещества и физических процессов на лунных полюсах
- исследование процессов взаимодействия космической плазмы с поверхностью и свойств экзосферы на лунных полюсах
- исследование внутреннего строения Луны методами глобальной сейсмометрии
- исследование космических лучей сверхвысоких энергий

Второй этап: 2028-2030 годы

Второй этап является переходным. Разработчики программы рассчитывают, что к этому времени у страны появится ракета-носитель сверхтяжелого класса грузоподъемностью около 90 тонн (на низкой орбите Земли). На эти годы запланирована отработка операций по высадке на Луну пилотируемой экспедиции. Предполагаются полеты космонавтов на окололунную орбиту на новом корабле ПТК НП , окололунные стыковки корабля с топливными модулями и многоразовым с взлетно-посадочным аппаратом. Последний должен будет несколько раз подбирать с поверхности Луны образцы ледосодержащего грунта, которые космонавты смогут доставить на Землю. Программа отработки операций включает и дозаправку взлетно-посадочного модуля на орбите Луны.

Третий этап: 2030-2040 годы

В этот период на должен быть создан «лунный полигон» с первыми элементами инфраструктуры. Пилотируемые полеты предполагаются только в виде кратковременных экспедиций посещения. Целью космонавтов будет обслуживание техники, машин и научного оборудования.

Четвертый этап: за горизонтом планирования

После 2040 года на базе лунного полигона должна быть построена постоянно обитаемая лунная база с элементами астрономической обсерватории. Работники базы займутся мониторингом Земли, экспериментами по использованию лунных ресурсов, отработкой новой космической техники, необходимой для экспедиций в дальний космос.

Почему мы не оказались на Луне? Чаще всего можно слышать о несовершенстве технологической базы советской промышленности, которая была неспособна создать ракету и космические аппараты для лунного проекта. Сообщалось, что в лунной гонке Советский Союз был обречен на проигрыш перед США. Но это не совсем так. Основной причиной провала наиболее дорогостоящего космического проекта (4 млр. рублей в ценах 1974 года), стала несогласованность действий различных ведомств, и амбиции ряда руководителей того периода.

Зачем нам нужна была Луна?

В действительности советская лунная программа была симметричным ответом на американскую лунную программу. Луна абсолютно не интересовала руководителей ОКБ-1 Королева и ракетный проект Н-1, являлся модернизированной версией более раннего королевского проекта. Предназначавшегося для доставки водородной супер-бомбы и для вывода крупногабаритных орбитальных комплексов, размеры которых должны были в несколько раз превосходить появившиеся позже «Союзы» и «Мир». Реализовывать лунную программу было экономически абсолютно нецелесообразно.

Но ЦК КПСС решило принять вызов американцев. В 1960 году выходит постановление Постановлением Правительства от 23 июня 1960 г. «О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в 1960-1967 гг.» предусматривалось проведение в 1960гг. проектно-конструкторской проработки и необходимого объёма исследований в целях создания в ближайшие годы новой космической ракетной системы со стартовой массой 1000-2000 т, обеспечивающей вывод на орбиту вокруг Земли тяжёлого межпланетного космического

корабля массой 60-80 т, мощных жидкостных ракетных двигателей с высокими характеристиками, ЖРД на жидком водороде, ядерных и электрореактивных двигателей, высокоточных систем автономного и радиотехнического управления, систем космической радиосвязи и т.п.. Но уже в 1964 г. ЦК КПСС ставит новую цель — осуществить пилотируемую экспедицию к Луне до того, как США доставят на Луну своего астронавта.

Удары судьбы

Первым тяжелым испытанием для проекта стал личный конфликт между Королевым и Глушко и отказ последнего от разработки двигателей для лунной ракеты. В срочном порядке было принято решение возложить разработку двигателей на конструкторское бюро под руководством Кузнецова.

По мнению Глушко, создание двигателя необходимой размерности на кислороде могло затянуться, натолкнувшись на проблемы пульсационного горения и защиты стенок камеры и сопла от перегрева. В свою очередь, применение долгохранимых компонентов, дающих в камере ЖРД устойчивое горение с температурой на 280 — 580 град. С ниже, чем кислородное топливо, позволит ускорить отработку двигателя. Кроме того, ЖРД получался конструктивно проще.

Оценивая доводы Глушко, Королев писал в докладной записке на имя руководителя экспертной комиссии следующее: «Вся аргументация о трудностях отработки кислородного двигателя основана на опыте ОКБ В. Глушко по работе с ЖРД открытой схемы. Следует особо подчеркнуть, что эти трудности не имеют никакого отношения к двигателям принятой для ракеты Н-1 замкнутой схемы, в которых окислитель поступает в камеру сгорания в горячем и газообразном состоянии, а не в холодном и жидком, как при обычной, незамкнутой схеме. Действительно, при запуске двигателей замкнутой схемы имеет место тепловое воспламенение компонентов в камере сгорания за счет тепла горячего газообразного окислителя — кислорода или АТ. Такой метод запуска кислородно-керосинового двигателя замкнутой схемы экспериментально отработан в двигателях ОКБ-1 и принят для последней ступени РН «Молния», а также в ОКБ Н. Кузнецова при разработке кислородно-керосиновых двигателей НК-9В и НК-15В для ракеты Н-1». Экспертная комиссия приняла сторону Королева. Глушко этого Королеву не простил. Он поддерживает генерального конструктора Челомея, в его проекте гигантской ракеты УР-700, альтернативы Н-1 на двигателях собственной разработки. Но научная комиссия под руководством академика Келдыша отдала предпочтение проекту Н-1 ОКБ-1, поскольку проектные работы к тому времени по Н-1 уже практически были завершены.

В Постановлении от 3 августа 1964 г. впервые было определено, что важнейшей задачей в исследовании космического пространства с помощью ракеты-носителя Н1 является освоение Луны с высадкой экспедиций на её поверхность и последующим возвращением их на Землю.

Основными разработчиками лунной системы Л3 были:

— ОКБ-1 — головная организация по системе в целом, разработке ракетных блоков Г и Д, двигателей для блока Д и разработке лунного (ЛК) и лунного орбитального (ЛОК) кораблей;

— ОКБ-276 (Н.Д.Кузнецов) — по разработке двигателя блока Г;

— ОКБ-586 (М.К.Янгель) — по разработке ракетного блока Е лунного корабля и двигателя этого блока;

— ОКБ-2 (А.М.Исаев) — по разработке двигательной установки (баки, ПГ системы и двигатель) блока И лунного орбитального корабля;

— НИИ-944 (В.И.Кузнецов) — по разработке системы управления системы Л3;

— НИИ-885 (М.С.Рязанский) — по радиоизмерительному комплексу;

— ГСКБ Спецмаш (В.П.Бармин) — по комплексу наземного оборудования системы Л3.

Были определены и сроки начала ЛКИ — 1966 г. и осуществления экспедиции 1967-1968 гг.

В этот момент вносится важная корректировка в разработку ракеты. Для того чтобы обеспечить доставку космонавта одним запуском Королев адаптирует Н-1 под новые условия практически «с колена». Проект Л3 принимает тот вид, который не изменяется до закрытия лунной программы. От предыдущей схемы (с прямой посадкой без разделения на орбитальный и посадочные модули) новый вариант выгодно отличался своей массой. Теперь было достаточно одного запуска Н 1, правда для этого нужно было поднять её грузоподъёмность на 25 тонн. На промежуточную околоземную орбиту высотой 220 км и наклонением 51.8 о выводился бы 91.5-тонный комплекс Л3. Здесь аппарат мог находиться до 1 суток, за которые проводились последние приготовления. Постепенно приходило понимание сложности поставленной задачи.

Следующий удар – ограничение финансирования. Королев не смог добиться финансирования ряда важных элементов проекта, одним из которых был наземный стенд для испытания блока двигателей первой ступени – руководство страны посчитало это лишним, в то время как в проекте «Апполон» это стенд был. Начальник отдела испытаний проекта «Сатурн-5» — «Аполлон» К. Мюллер смог доказать, что для успешного решения задачи существует только один путь: полная наземная отработка всей системы во всех возможных штатных и нештатных ситуациях. Он костьми лег за то, чтобы 2/3 отпущенных на проект средств вложить в создание стендов для отработки и добился положительного результата: фактически все пуски «Сатурна-5» оказались успешными. Двигатели первой ступени Н-1 (а их было 30!) отрабатывались по отдельности и никогда в едином блоке на испытательном стенде. Отработка двигателей «по — живому» непременно затянула бы реализацию проекта.

Немедленно вносятся коррективы в работу двигателей, чтобы сократить число проблем во время испытательных полетов. Была разработала автоматическая система коррекции тяги двигателей, что позволяло, если один или несколько из двигателей выходят из строя, переносить сбалансировано нагрузку на другие. Впоследствии были также применены решетчатые аэродинамические рули (эта технология нашла применение на 10 лет позже в ракетах для истребителей-перехватчиков). Отличительной чертой Н- 1 стала уникальная для наших РН того времени массовая отдача по полезному грузу. На это работали несущая схема (баки и каркас не образовали единого целого), сравнительно малая плотность компоновки из-за огромных сферических баков вели к уменьшению полезного груза. С другой стороны, исключительно малая удельная масса баков, чрезвычайно высокие характеристики двигателей и конструктивные решения позволяли увеличить ее.

В 1966 году на операционном столе умирает Королев – ОКБ-1 возглавляет его бессменный заместитель – Мишин. Всем уже ясно, что в 1968 году не удастся попасть на луну и в 1969 по всей видимости тоже. Расчеты делались уже на 1970 год.

На первой ступени было установлено 30 двигателей вдоль двух концентрических окружностей. Хотя на стендовых испытаниях двигатель показал себя достаточно надёжным, большинство проблем было вызвано вибрациями и другими неучтёнными эффектами, связанными с одновременной работой такого количества двигателей (сказалось отсутствие комплексного испытательного стенда, на который не дали денег).

Академик Василий Мишин (часть интервью):

– Василий Павлович, говорят, что в свое время Королев обещал: «В год пятидесятилетия Советской власти советский человек будет на Луне!» Не помните, при каких обстоятельствах это произошло?

– Да ничего подобного Королев никогда не говорил про Луну. Мы никогда бы не смогли высадиться туда раньше американцев. Кишка у нас была тонка, и денег не было. Мы были в состоянии только выводить аппараты на орбиту. А полет к Луне – это же на порядок больше затрат! Да мы и на орбите-то первыми оказались случайно. Это пропаганда все… Дело в том, что Америка – богатая страна, американцы могли нас переплюнуть давным-давно. Но им нужно было вернуть потерянный престиж – после первых спутников и Гагарина. И Кеннеди выступил в 1961 году перед конгрессом и запросил на это мероприятие 40 миллиардов долларов с тем, чтобы высадить американцев на Луну и вернуть их на Землю до 70-го года. США в то время могли пойти на такие огромные затраты, а наша страна, обессиленная после войны, таких средств в такие сроки выделать не могла. Вот и все.

– То есть они специально выбрали цель и сроки так, чтобы нас обязательно опередить?

– Ну да… И более того, именно программа «Сатурн-5–Аполлон» нас подтолкнула. Мы до этого занимались ракетой Н-1 совсем для других целей, не для Луны. Планировали выводить на орбиту тяжелую орбитальную станцию на 75 тонн. А потом, когда стала известна американская однопусковая схема (проект «Сатурн-5–Аполлон»), руководство нашей страны поручило разработать проект такой экспедиции на Луну с возвращением на Землю трем ведущим ОКБ, возглавляемым Королевым, Янгелем и Челомеем. В результате рассмотрения этих проектов выбрали проект Н 1-ЛЗ, разработанный ОКБ-1 под руководством Сергея Павловича Королева. В частности, и потому, что ракета Н-1 была уже разработана и запущена в производство, ее пришлось только несколько «подрастить» – стартовую массу увеличили с 2200　тонн до 3000 да поставили 30　двигателей вместо 24 на первую ступень.

Параллельно велась работа по доводке космического корабля. Наиболее проработанным был проект КБ Королева Л1, по которому был выполнен ряд беспилотных испытательных полетов. Этот корабль был похож на предназначенный для полетов по околоземной орбите корабль «Союз-7К-ОК» («орбитальный корабль»), известным широкой публике просто как «Союз». Главные отличия корабля «Союз-7К-Л1» от «Союз-7К-ОК» — отсутствие орбитального отсека и усиленная теплозащита спускаемого аппарата для входа в атмосферу со второй космической скоростью. Для запуска корабля использовалась РН «Протон».

Планировался вход в атмосферу над южным полушарием Земли, при этом за счет аэродинамических сил спускаемый аппарат вновь поднимался в космос, а его скорость уменьшалась со второй космической до суборбитальной. Повторный вход в атмосферу проходил уже над территорией Советского Союза. Корабли «Союз-7К-Л1» совершили пять беспилотных испытательных полетов под названиями «Зонд-4 – 8». При этом корабли «Зонд-5 – 8» выполнили облет Луны. Еще четыре корабля не удалось вывести в космос вследствие аварий ракеты-носителя «Протон» на этапе выведения. (Запускались также прототипы корабля «Союз-7К-Л1», а также несколько его исследовательских модификаций, не связанных с программой пилотируемого облета Луны.) В трех полетах «Зондов» из пяти имели место происшествия, которые привели бы к гибели членов экипажа или получению ими увечий в том случае, если бы эти полеты были пилотируемыми. На корабле «Зонд-5» находились черепахи. Они стали первыми живыми существами в истории, возвратившимися на Землю после облета Луны — за три месяца до полета «Аполлона-8».

В СССР существовал ряд разнообразных проектов высадки на Луну: несколько запусков и сборка лунного корабля на околоземной орбите, прямой полет на Луну и т.д., но до стадии испытательных запусков был доведен лишь проект КБ Королева Н1-Л3. Проект Н1-Л3 в своей основе повторял американский проект «Аполлон». Даже компоновка системы на этапе выведения была аналогична американской: лунный корабль находился в переходнике ниже основного корабля, как и лунный модуль «Аполлона».

Основными частями ракетно-космической системы для высадки на Луну по проекту Н1-Л3 были лунный орбитальный корабль «Союз-7К-ЛОК», лунный корабль ЛК и мощная ракета-носитель Н1.

Экипаж корабля «Союз-7К-ЛОК» состоял из двух человек. Один из них должен был перейти через открытый космос в лунный корабль и совершить посадку на Луну, а второй — дожидаться возвращения своего товарища на окололунной орбите.

Корабль «Союз-7К-ЛОК» был установлен для летных испытаний на носитель Н1 в четвертом (и последнем) его запуске, но из-за аварии носителя так и не был выведен в космос.

Лунный корабль «ЛК»: 1 — лунный посадочный агрегат, 2 — ракетный блок «Е», 3 — кабина космонавта, 4 — блоки системы жизнедеятельности, 5 — прибор наблюдения при посадке, 6 — блок двигателей ориентации, 7 — радиатор системы терморегулирования, 8 — стыковочный узел, 9 — датчик прицеливания, 10 — юстировочные датчики, 11 — приборный отсек, 12 — телевизионная камера, 13 — всенаправленные антенны, 14 — источники питания, 15 — опорная стойка с амортизатором, 16 — подкос с амортизатором, 17 — посадочный радиолокатор, 18 — навесной приборный отсек, 19 — слабонаправленные антенны, 20 — антенны системы сближения, 21 — телевизионные антенны, 22 — двигатель прижатия, 23 — основной двигатель, 24 — отражатель, 25 — резервный двигатель.

Система управления строилась на базе БЦВМ и имела ручную систему управления, позволяющую космонавту самостоятельно выбирать место посадки визуально через специальный иллюминатор. Лунное посадочное устройство было четырехопорной оригинальной конструкцией с сотовыми поглотителями остаточной вертикальной скорости посадки.

Лунный корабль трижды успешно испытывался на околоземной орбите в беспилотном режиме под названиями «Космос-379», «Космос-398» и «Космос-434».

К сожалению, по многим причинам сроки испытаний постоянно сдвигались «вправо», а время реализации лунной программы – «влево». Это, естественно, сказывалось на работах, которые в последней четверти 1960 годов приняли совершенно ненормальный темп. Тем не менее, предполагалось, проводя по пуску ракеты каждые три-четыре месяца, закончить летные испытания и перейти к плановой эксплуатации комплекса в 1972 — 1973 годах.

Первый пуск ракетно-космического комплекса Н1-Л3 произошел 21 февраля 1969. В результате пожара в хвостовом отсеке и нарушения в работе системы контроля двигателя, которая на 68,7 с выдала ложную команду на выключение двигателей ракета погибла. Второй пуск комплекса Н1-Л3 был проведен спустя четыре месяца и также закончился аварийно из-за ненормальной работы двигателя № 8 блока А. В результате взрыва был практически полностью разрушен стартовый комплекс. И хотя опять зазвучали голоса в пользу ненадежности двигателей Кузнецова и самой конструкции ракеты, причина катастроф была в спешке с подготовкой летных испытаний.

Комиссия выяснила следующее: еще при стендовой отработке зарегистрирована восприимчивость НК -15 к попаданию крупных (десятки мм) металлических предметов в насос окислителя, которые приводили к повреждению крыльчатки, возгоранию и взрыву насоса; мелкие металлические предметы (стружка, опилки и т.п.), сгорающие в газогенераторе, приводили к разрушению лопаток турбины. Неметаллические предметы (резина, ветошь и пр.), попавшие на вход ТНА, остановки двигателя не вызывали. Такого результата надежности не было достигнуто даже намного позже! Экземпляр 5л относился к первой партии летных изделий, в которой не предусматривалась установка фильтров на входе в насосы. Их должны были поставить на двигатели всех ракет, начиная с носителя 8л, который предполагалось использовать при пятом пуске.

Надежность ЖРД показалась самому Кузнецову недостаточной. С июля 1970-го в ОКБ начали создаваться качественно новые двигатели фактически в многоразовом исполнении и со значительно увеличенным ресурсом. Однако они были готовы только к концу 1972-го, а летные испытания предполагалось до этого времени продолжать на ракетах со старыми ЖРД, контроль над которыми повысили.

Из-за повреждения стартового комплекса и замедления темпов работ подготовка третьего летного испытания затянулась на два года. Только в воскресенье 27 июня 1971 г. ракета 6л стартовала в 2 ч 15 мин 7 с по московскому времени со второго, недавно построенного, стартового сооружения площадки 110 космодрома Байконур. Все двигатели работали устойчиво. С момента отрыва телеметрия зафиксировала ненормальную работу системы управления по крену.

Начиная с 39-й секунды система управления была не в состоянии стабилизировать носитель по осям. На 48-й секунде из-за выхода на закритические углы атаки началось разрушение РН в области стыка блока «В» и головного обтекателя. Головной блок отделился от ракеты и, разрушаясь, упал невдалеке от старта. «Обезглавленный» носитель продолжал неуправляемый полет. На 51-й секунде, когда угол поворота по крену достиг 200 град., по команде от концевых контактов гироплатформы выключились все двигатели блока «А». Продолжая разрушаться в воздухе, ракета летела еще некоторое время и упала в 20 км от старта, оставив на земле воронку диаметром 30 м и глубиной 15 м.

23 ноября 1972 г., через 17 месяцев после неудачной третьей попытки состоялась четвертая. Экземпляр 7л стартовал с позиции №2 в 9 ч 11 мин 52 с по московскому времени. Для сторонних наблюдателей вплоть до 107-й секунды полет проходил успешно. Двигатели работали устойчиво, все параметры ракеты были в пределах нормы. Но некоторые причины для беспокойства появились на 104-й секунде. Им даже не успели придать значение: через 3 с в хвостовом отсеке блока «А» сильный взрыв разметал всю периферийную двигательную установку и уничтожил нижнюю часть сферического бака окислителя. Ракета взорвалась и рассыпалась в воздухе на куски. Но сами исполнители программы не унывали. Они понимали: все закономерно, ракета учится летать, аварии неизбежны. В носителе 8л разработчики постарались учесть все полученные ранее результаты летных испытаний. Ракета значительно потяжелела, но у ее создателей не было никаких сомнений в том, что взрывов и пожаров блока «А» уже не будет и пятая попытка решит задачу полета беспилотной экспедиции Л-3 по упрощенной схеме без посадки на лунную поверхность.

К началу 1974-го ракета 8л была собрана. На всех ее ступенях начался монтаж новых, многоразовых ЖРД. Так, двигатель НК-33 блока «А» представлял собой модернизированный вариант НК-15 с существенно повышенной надежностью и работоспособностью. Безаварийная наземная отработка всех ЖРД давала уверенность в успешном пятом пуске ракеты, намеченном на IV квартал 1974 г. На ракете установили рабочую версию лунного корабля со всей необходимой автоматикой. Планировалось провести облет луны и уже в следующем полете возможно отправить экспедицию.

Печальный конец

Снятие академика В.Мишина с поста руководителя ОКБ-1 и назначение в мае 1974 г. В.Глушко на его место оказалось неожиданным для всего коллектива. Работы по Н-1 во вновь образованном НПО «Энергия» в кратчайший срок полностью свернули, официально поводом закрытия проекта стало «отсутствие тяжелых полезных нагрузок, соответствующих грузоподъемности носителя». Производственный задел ракетных блоков, практически все оборудование технического, стартового и измерительных комплексов было уничтожено. При этом списаны затраты в сумме 6 млрд. руб. (в ценах 70-х годов), затраченных на тему.

Сам Глушко предложил на тот момент альтернативный проект «Энергия» на новых, еще не созданных двигателях. Поэтому он опасался успешного запуска ракеты Н-1 с лунным кораблем на борту – это могло перечеркнуть все планы его команды. Позднее, на создание подобной по мощности ракеты ушло еще 13 лет и было затрачено 14,5 млрд. руб.

Комплекс «Энергия» был создан уже много позже – 1987 году и запущен после смерти главного конструктора. К тому моменту ракета оказалась ненужной и дорогостоящей в связи с распадом СССР, а по техническому решению связки «Энергия» — «Буран» устаревшей, ведь американцы запустили аналогичный комплекс на 8 лет раньше. Задач для ее применения уже не оказалось. Затратность и сроки реализации проекта значительно превысили таковые по сравнению с «лунным» проектом Королева. «Энергия» после нескольких пусков, из которых два было частично удачных, прекратила свое существование.

РН «Энергия» на старте

Кузнецов не смирился с отстранением его от работ по ЖРД и продолжил стендовые испытания своих двигателей. Наземные испытания велись в 1974-1976 годах вплоть до января 1977 г. по новой программе, требующей подтверждения работоспособности каждого ЖРД в течение 600 с. Однако обычно огневые испытания одиночных двигателей в ОКБ продолжались 1200 с. Сорок ЖРД проработали от 7000 до 14 000 с, а один НК-33 — 20 360 секунд. На складах НПП «Труд» до 1995 года хранились 94 двигателя блоков «А», «Б», «В» и «Г» ракеты Н-1. Удивительным оказалось что двигатели Кузнецова для ракеты Н-1 существуют до сих пор и до сих пор готовы к работе как и в то далекое время.

Разгонный блок «Д», разработанный ОКБ Королева для ракеты Н-1 до сих пор используется при запуске аппаратов ракетой «Протон».

Впоследствии Глушко также предложил проект экспедиции на Луну, включая создание долговременной обитаемой базы, но время амбициозных мечтаний уже прошло. Полное отсутствие экономического эффекта от программы сказалось на мнении руководства страны – на Луну в Советском Союзе уже никто не собирался лететь. Хотя мог бы – в июле 1974 года.