ТРУДНАЯ СУДЬБА ПЕРСПЕКТИВНОЙ ИДЕИ
А. Максимов, старший научный сотрудник ИТПМ СО РАН.
21 июля исполнилось ровно 30 лет, как человек впервые ступил на
пыльную и безжизненную поверхность нашей ближайшей соседки Луны и
Нейл Армстронг произнес: "Хьюстон, на связи Море Спокойствия.
"Орел" сел!". Теперь, спустя три десятилетия, все это кажется
давней и почти сказочной историей. Уже изредка начали появляться
статейки и даже кинофильмы, в которых делаются попытки ставить
под сомнение сам факт смелых и героических свершений тех давних
лет. Конечно, эти безответственные вымыслы уже никак не изменят
славное прошлое, ставшее историей. Если всерьез вдуматься, как
много было сделано за столь короткое время на заре космической
эры, то до сих пор просто дух захватывает. Как бы мы ни
относились к тем годам с современной точки зрения, факт остается
фактом -- тогда был свершен не только технический, но и
мировоззренческий скачок в истории человечества. Не прошло еще и
12 лет, как Советский Союз вывел на околоземную орбиту первый
искусственный спутник в виде шарика диаметром 58 см и массой 83,6
кг, уже было осуществлено столько космических достижений: первый
полет человека в космос, выходы в открытый космос, полеты
беспилотных аппаратов к Луне, Венере, Марсу и к другим планетам,
первые автоматические и пилотируемые стыковки кораблей в
безбрежном море космического пространства, запуски
разведывательных и телекоммуникационных спутников, многое-многое
другое... Конечно же, такие свершения не давались даром: ради
этого в деятельность бурно развивающейся космической индустрии
были вовлечены колоссальные материальные и людские ресурсы. И
поддерживался такой бешеный темп работ не столько по
необходимости, сколько по соображениям чисто политическим -- по
причине острого соперничества социалистической и
капиталистической систем в глобальных масштабах. Ради сиюминутной
идеологической выгоды ни та, ни другая стороны не жалели ни сил,
ни средств. Если смотреть реальности в глаза, эти и другие,
подчас непосильные для нашей страны потуги как раз и сыграли роль
спускового механизма будущих бедствий советской тоталитарной
системы.
Благодаря мощнейшей межконтинентальной баллистической ракете Р-7,
созданной в кратчайшие сроки в коллективе С.П.Королева, Советский
Союз неожиданно для всех опередил Соединенные Штаты Америки и 4
октября 1957 года первым вырвался в космос. Хотя эта
двухступенчатая ракета оригинальной конструкции в качестве
боевого оружия оказалась совершенно бесперспективной, она
пришлась как раз впору для космических исследований. Всего за
несколько лет на ее базе были созданы ракеты-носители "Восток",
"Молния" и "Союз", которые до сих пор широко используются для
запусков разнообразных космических аппаратов. Именно благодаря
мощи Р-7 Советский Союз в течение нескольких лет неимоверными
усилиями ее создателей сохранял за собой видимое превосходство,
опережая американцев во многих космических свершениях.
Уже с начала 60-х годов в ОКБ С.П.Королева начал разрабатываться
проект пилотируемого облета Луны путем 5 запусков ракет-носителей
типа "Союз" и четырех стыковок космического разгонщика на
околоземной орбите с тремя танкерами и пилотируемым кораблем.
Эскизный проект такого полета был утвержден Королевым в декабре
1962 года. Вскоре в ОКБ В.Н.Челомея была создана ракета УР-500,
ставшая знаменитым "Протоном" и способная обеспечить пилотируемый
облет Луны при одном запуске, поэтому эта сложная и рискованная
идея не была реализована. Тогда же в ОКБ Королева прорабатывался
проект будущей лунной ракеты "Н-1", способной вывести на орбиту
ИСЗ -- космический аппарат массой до 40--50 тонн. Конструкторское
бюро и опытный завод были полностью завалены срочными текущими
делами, поэтому работа над "Н-1" с самого начала шла с большим
трудом. К тому времени уже успела пробежать "черная кошка" между
С.П.Королевым и главным конструктором ракетных двигателей
В.П.Глушко, но, самое главное, не была организована четкая
координация работ на государственном уровне. Да и слабовата была
в действительности экономическая мощь нашей страны для такой
крупной и дорогостоящей экспедиции на Луну. Вполне вероятно, в
немалой степени конечный крах программы "Н-1" был обусловлен и
преждевременной смертью энергичного и талантливого организатора
столь грандиозных работ Сергея Павловича Королева, наступившей
прямо на хирургическом столе 14 января 1966 года.
Уязвленные космическими достижениями СССР американские политики
жаждали скорейшего реванша. Специалисты США рассчитали верно:
наиболее убедительной победой в космосе может стать только
скорейшая высадка человека на Луну. Сразу же после полета
Ю.Гагарина, уже 25 мая 1961 года, молодой и энергичный президент
США Джон Кеннеди выступил с программным выступлением, в котором
основной целью страны объявил отправку американских астронавтов
на Луну и их благополучное возвращение на Землю до конца
наступившего десятилетия. В отличие от нас, всегда хваставших
преимуществами плановой экономики, США оказались более
прагматичными и вскоре приняли единую и четкую для всех
исполнителей программу действий на ближайшие годы.
Как и в нашей стране, отдельные группы американских специалистов
еще с конца 50-х годов вели предварительные исследования по
перспективным планам освоения космоса, включая проекты
автоматических и пилотируемых полетов на Луну. Уже к началу 60-х
годов были определены основные контуры таких исследований:
программа "Рейнджер" предполагала получение снимков лунной
поверхности с высоким разрешением перед падением аппарата на
Луну, а программа "Сервейор" намечала мягкую посадку на Луну. Для
пилотируемых полетов предварительно рассматривались несколько
вариантов: стыковка отдельных частей космического корабля,
запускаемых с помощью уже создаваемой ракеты-носителя "Сатурн-1",
на околоземной орбите; прямая посадка на Луну путем использования
двух мощных ракет "Сатурн-5" или одной сверхгигантской ракеты
"Нова" стартовой массой 5 тысяч тонн. Рассматривался даже такой
экзотический вариант -- стыковка двух космических аппаратов,
запускаемых с помощью ракет-носителей "Сатурн-5", уже на
поверхности самой Луны. Все эти варианты были достаточно
сложными, рискованными и дорогостоящими. Тем не менее, уже вовсю
шли работы над созданием мощного кислородно-керосинового
двигателя "F-1" с тягой 680 тонн и ракет-носителей "Сатурн-1" и
"Сатурн-5". На первой ступени "Сатурна-5" устанавливались 5
двигателей "F-1", а на ракете "Нова" их должно было быть 8 (для
сравнения, наша "Н-1" на первой ступени имела 30 относительно
маломощных двигателей).
При окончательном выборе варианта пилотируемого полета на Луну
приходилось учитывать очень большое количество факторов, включая
заинтересованность тех или иных фирм в выполнении определенного
заказа. В конечном итоге, определяющим фактором стали сроки
выполнения поставленной президентом Кеннеди задачи. Прямые полеты
с применением двух "Сатурнов-5" или "Новы" требовали доставки на
поверхность Луны гигантского неуклюжего аппарата и требовали
значительных сроков разработки. Спасительная идея заключалась в
предварительном выводе космического корабля на окололунную орбиту
и посадке на Луну только его части -- лунного экспедиционного
модуля LEM. Именно такая схема полета была предложена примерно за
40 лет до этого уже полузабытым к тому времени россиянином Юрием
Кондратюком (А.И.Шаргеем). Он изложил данную идею в своей
рукописной работе "Тем, кто будет читать, чтобы строить",
написанной в 1916--1919 годах и впервые опубликованной только в
1964 году в книге "Пионеры ракетной техники. Кибальчич,
Циолковский, Цандер, Кондратюк". Естественно, по этой причине
идея Ю.Кондратюка в то время практически никому не была известна
и воспользоваться ею разработчики космической техники США
практически не могли. Все последовавшие после публикации в
журнале "Лайф" (N 10, 31.03.1969) статьи Дэвида Шеридана под
названием "Как идея, в которую никто не верил, превратилась в
LEM", посвященной испытательному полету корабля "Аполлон-9",
рассуждения на данную тему имеют мало общего с действительностью.
В нашей стране ссылками на эту статью неоднократно делались
попытки подтвердить версию о прямом использовании американцами
идеи Кондратюка, хотя из ее содержания ничего подобного и не
следовало. Из ничем не подтверждаемых рассуждений выходило, что
специалисты США, в частности, Хуболт, вовремя заглянули в книжку
Юрия Васильевича (в которой данная идея фактически не приводится)
и просто позаимствовали его идею использования небольшого
взлетно-посадочного аппарата для высадки людей на Луну. К
сожалению, время от времени такая упрощенная версия изложения
событий имеет место до сих пор.
Вероятнее всего, к самостоятельному выводу о целесообразности
применения специального взлетно-посадочного аппарата для полета
на Луну пришел еще в 1959 году Билл Майкл, сотрудник рабочей
группы по изучению проблем исследований Луны
Научно-исследовательского центра НАСА в Лэнгли. Эта группа была
создана в марте 1959 года в Отделе теоретической механики,
которым руководил Клинтон Браун. В то время, следуя мотивам
пионеров космонавтики, большинство исследователей полагало, что
следующим шагом после первого полета человека в космос станет
создание космической станции на околоземной орбите, откуда
экспедиции землян могут стартовать к другим планетам. Однако К.
Браун понимал, что разработка космической станции снова может
оставить Соединенные Штаты на вторых ролях, поскольку Советский
Союз обладает более мощными ракетами-носителями и может создать
станцию раньше.
В Лэнгли сотрудники группы Брауна изучали возможные пути посадки
на Луну. Они рассматривали различные способы и идеи, но в одном
из этих исследований, проводимых Биллом Майклом, определялись
преимущества "парковки" на окололунной орбите части двигателя,
предназначенного для возвращения космического корабля на Землю.
Майкл направил свои собственные вычисления на определение
возможных преимуществ при выполнении лунной миссии с
использованием дополнительного разделения на ступени. Майкл
вскоре понял, что использование гигантской ракеты для прямого
полета требует слишком большой ненужной массы, опускающейся на
поверхность Луны. Было бы намного мудрее выйти на окололунную
орбиту и оставить там значительную часть общей массы:
межпланетный космический корабль, топливо для покидания лунной
орбиты и возвращения домой, а также массивный теплозащитный экран
корабля, необходимый для безопасного входа в атмосферу Земли.
Результаты его размышлений, которые он подтвердил документально в
начале 1960 года в никогда не опубликованной статье под названием
"Экономия веса путем использования орбиты ожидания при полете с
мягкой посадкой на Луну", определяли одно из основных преимуществ
того, что в конце концов было названо "встречей на окололунной
орбите". Расчеты Майкла показывали, что полет с выходом на
окололунную орбиту по сравнению с прямой посадкой на поверхность
Луны поможет снизить до 50% и более общей полетной массы. Как
рассказывается в монографии Джеймса Р. Хансена "Завораживающая
встреча. Джон Хуболт и история происхождения концепции встречи на
окололунной орбите", вышедшей в декабре 1995 года в Вашингтоне в
серии "Аэрокосмическая история" (N 4), приведенные цифры не
требовали трудных или сложных вычислений. Не требовалось для
этого также никаких знаний о работах русского теоретика ракетной
техники Юрия Кондратюка или британского ученого, члена
Межпланетного общества Г.Е.Росса, которые высказали основы
концепции встречи на окололунной орбите значительно раньше
(Кондратюк в 1916 и Росс в 1948 году). Ни Майкл, ни кто-либо
другой в Лэнгли в тот момент (по версии данной монографии, так
они всегда утверждали) не имели никакого понятия об этих
предшественниках. Однако, сама статья Майкла тоже четко не
упоминала о необходимости отдельного лунного посадочного аппарата
или о дополнительных экономиях массы, обусловленных его
использованием.
Ученые Лэнгли не были одиноки в своих исследованиях. В то же
самое утро, когда Майкл впервые представил черновые вычисления
"орбиты ожидания" в офисе Клинтона Брауна, руководимая Томасом
Доланом команда из Vought Astronautics, отделения Корпорации
Чанса-Вогта в Далласе, сделала краткое выступление в Лэнгли. Оно
касалось продолжения финансируемого компанией секретного изучения
различных проблем, связанных с темой "Пилотируемая посадка на
Луну и возвращение". Хотя представители фирмы Vought
сосредоточились на анализе преимуществ аппарата, которого они
называли "модульным космическим кораблем", включающим отсек для
посадки на Луну, Браун и Майкл поняли, что рекламируется, по
существу, концепция встречи на окололунной орбите. Именно после
этого огорченный Майкл через несколько дней все же написал
короткую статью, уверенный в том, что он выдвинул свою идею
одновременно и независимо от всех других. Тем временем, в Лэнгли
распространилась мысль о том, что Долан после посещений их центра
развил идею использования отделяемого лунного отсека.
В рабочую группу К.Брауна входил и Джон Корнелиус Хуболт, бывший
эксперт по конструкции самолетов. Он начал работать в Лэнгли еще
в 1942 году. В 1958 году он вернулся в Лэнгли после годичного
обучения в Швейцарском федеральном политехническом институте в
Цюрихе, где защитил докторскую диссертацию по вопросам
аэротермоупругости авиационных конструкций при высокоскоростном
полете. В конце 1959 и начале 1960 года внутри NASA росло
чувство, что встречи и стыковки в космосе становятся жизненно
необходимым маневром независимо от того, какая будет задача после
завершения проекта первого пилотируемого полета "Меркурий". К
концу лета 1959 года ведущие сотрудники Лэнгли были готовы
приступить к детальному изучению путей наилучшего осуществления
маневров встречи в космосе. В конечном итоге, появились два
комитета по изучению встреч, оба возглавляемые доктором Джоном
Хуболтом, помощником руководителя Отдела динамических нагрузок
Лэнгли.
К началу лета 1960 года, когда только что организованная Ведущая
группа Лэнгли по полетам к Луне впервые начала проводить свои
встречи, Хуболт уже выявил преимущества посадки на Луну с
использованием встречи на окололунной орбите. Он с самого начала
воспринял эту концепцию как свою собственную. В предыдущие
месяцы, выполняя "обратные" вычисления для определения снижения
потребной мощности ракеты при полете к Луне с использованием
встречи на окололунной орбите, Хуболт понял, что данный метод
предполагает цепную реакцию упрощения разработок, испытаний,
производства, сборки, проверки, полетных операций и т.д. "Это
фантастично", -- подумал он. "Если существует какая-то идея,
которую мы должны протолкнуть, то это именно она!"
С этого момента до июля 1962 года, когда NASA окончательно
выбрала способ осуществления проекта "Аполлон", Хуболт всеми
своими действиями доказывал, что является самым преданным,
активным, красноречивым, упрямым и информированным последователем
концепции встречи на окололунной орбите (LOR). Первый шанс
представился Хуболту уже в сентябре 1960 года, когда новый
заместитель администратора NASA доктор Роберт К.Сименс-младший
посетил для знакомства Исследовательский центр Лэнгли. В своих
дальнейших выступлениях Хуболт все время подчеркивал, что при
полете на Луну с использованием встречи на окололунной орбите
выводимая с Земли полезная нагрузка может быть снижена от 2 до
2,5 раз. Перед многочисленными комиссиями он доказывал, что при
наличии ракетоносителя большей мощности NASA "сможет обойтись без
встречи на околоземной орбите и проделать все только с
использованием встречи на окололунной орбите". Прежде всего
Хуболту необходимо было доказать преимущества концепции LOR
членам Группы космических задач в Лэнгли, руководимой Робертом
Гилрутом, давнишним членом экспертного совета по космическим
кораблям в Национальном управлении по аэронавтике и космонавтике
(NASA). Так и не добившись своей цели, Джон Хуболт был вынужден
напрямую обратиться к Роберту Сименсу. Его первое письмо
заместителю администратора NASA было отправлено за неделю до
исторической речи президента Кеннеди, а последнее, самое
драматичное, начинавшееся словами "Словно голос вопиющего в
пустыне...", спустя 6 месяцев, 15 ноября 1961 года.
За выдающийся вклад в осуществление программы "Аполлон" в 1963
году Хуболт был награжден специальной медалью NASA, однако через
десятилетие специальный совет NASA так и не удовлетворил
ходатайство о вручении ему максимального денежного приза в 100
тысяч долларов.
Сейчас нам кажется совершенно удивительным, почему такая выгодная
со всех точек зрения концепция была принята американскими
специалистами с таким трудом (в противоположность весьма
легковесной версии некоторых журналистов: "Сходил в библиотеку,
узнал об идее Ю.Кондратюка и тут же ее использовал"). Тому было
сразу несколько причин. Поначалу даже специалистам было не совсем
очевидно, каким в действительности окажется реальный выигрыш --
при использовании специального взлетно-посадочного модуля
требуется использование дополнительных систем управления,
жизнеобеспечения и т.д., которые тоже имеют немалую массу. Самое
главное, всех пугала мысль о том, что при неудаче со встречей и
стыковкой двух космических аппаратов на окололунной орбите
астронавты станут вечными пленниками Вселенной и их неминуемо
ждет ужасная мученическая смерть. Если такое случилось бы около
Земли, они спокойно могли бы спастись путем аварийной посадки. В
те годы еще ни у кого в мире никакого опыта встреч и стыковок в
космосе не было. Именно по этой причине чуть позже американцы
срочно разработали и осуществили вспомогательный проект "Джемини"
в поддержку "Аполлона". По программе "Джемини" всего за полтора
года, с марта 1965 по ноябрь 1966 года, с помощью
модифицированной боевой ракеты "Титан-2" было запущено 10
пилотируемых двухместных кораблей, которые осуществили в общей
сложности несколько сближений с другими космическими аппаратами и
между собой, а также 4 стыковки с ракетной ступенью "Аджена-Д".
При окончательном выборе способа достижения Луны 7 июля 1962 года
метод встречи на окололунной орбите решительно был поддержан
самим Вернером фон Брауном, создателем ракет-носителей "Сатурн".
Это решение позволило США осуществить задачу посадки на Луну с
помощью всего одной ракеты "Сатурн-5". Как признавали позже сами
американцы, этот выбор обеспечил им выигрыш нескольких лет во
времени и сэкономил многие миллиарды долларов. Тем не менее, на
выполнение программы "Аполлон" в общей сложности ушло более 22
миллиардов долларов.
Благодаря использованию жидких кислорода и водорода на верхних
ступенях, "Сатурн-5" со стартовой массой 2950 тонн и высотой
110,7 м выводил на орбиту ИСЗ третью ступень с кораблем "Аполлон"
общей массой 136 тонн. После повторного включения двигателя
третьей ступени космическая связка массой 47 тонн отправлялась к
Луне. Лунный экспедиционный модуль, рассчитанный на экипаж из
двух астронавтов, состоял из посадочной и взлетной ступеней и
имел массу около 15 тонн, включая около 11 тонн топлива. Основной
блок "Аполлона" представлял собой отсек экипажа для размещения
трех астронавтов и служебный отсек с маршевым двигателем, который
служил для торможения корабля при выводе на окололунную орбиту и
его вывода на траекторию возвращения к Земле. Таким образом, для
экспедиции на Луну использовалась сложная космическая система,
состоящая из 6 ракетных ступеней.
Первое летное испытание "Сатурна-5" состоялось 9 ноября 1967
года, а уже при его третьем пуске в декабре следующего года
пилотируемый КК "Аполлон-8" побывал на окололунной орбите. Перед
первой экспедицией землян на Луну штатные корабли "Аполлон" в
полном составе были всесторонне испытаны на околоземной и
окололунной орбитах в марте и мае 1969 года. До декабря 1972 года
для выполнения основной цели были запущены 7 пилотируемых
кораблей "Аполлон", из них 6 полностью выполнили свои задачи и
доставили 12 астронавтов на поверхность Луны, продемонстрировав
всему миру мощь и технические возможности Соединенных Штатов
Америки.
Как ни печально, в те же годы наши программы пилотируемых лунных
полетов завершились полным провалом. Безуспешно закончились как
попытки пилотируемого облета Луны с помощью ракеты-носителя
"Протон", так и высадки космонавта на ее поверхность с
использованием гигантской ракеты "Н-1". Американцы выполнили
первую задачу попутно, а мы попытались поспешно разрешить их по
отдельности, распыляя тем самым и так ограниченные возможности
страны. Нехватки материальных и производственных ресурсов
губительным образом наложились на волюнтаристские методы
управления сложным народно-хозяйственным комплексом. Испытания
кораблей для облета Луны 7К-Л1 так и не вышли за рамки этапа
беспилотных "Зондов", а первый пуск ракеты "Н-1" состоялся только
21 февраля 1969 года, всего за полгода до высадки американцев на
Луну. К тому же, этот и все три последующие пуски "Н-1"
завершились неудачами. Наш лунный корабль Л3, рассчитанный на
доставку одного космонавта на поверхность Луны, в полном составе
ни разу не вышел даже на околоземную орбиту...
На снимках:
-- космический модуль LEM на поверхности Луны;
-- первый след человека на Луне;
-- Дж.Хуболт выступает в защиту концепции встречи на окололунной
орбите (1960 год).
Архивные фотографии.
стр.
|
