Книга: Империя Сергея Королёва

Ракета «Н-1»

Ракета «Н-1»

Тот факт, что Советский Союз потерпел поражение в лунной «гонке» с США, историки прежде всего связывают с провалом программы создания сверхтяжелой ракеты-носителя «Н-1». В этом есть свой резон, ведь если бы такая ракета сумела взлететь в установленные сроки, советский план экспедиции на Луну мог быть реализован раньше американского. Однако взлететь ей было не суждено.

Замысел сверхтяжелой трехступенчатой ракеты «Н-1» возник у Сергея Павловича Королёва еще в 1956 году. В различных источниках название ракеты расшифровывается как «Носитель-1» или как «Наука-1». Впервые свои предложения по такой ракете Королёв представил Совету главных конструкторов 15 июля 1957 года, то есть еще в период испытаний «Р-7». Начало же работ над проектом «Н-1» датируется 30 июля 1958 года.

В то время прорабатывалось множество возможных вариантов таких ракет, хотя к дальнейшему рассмотрению были приняты три.

Первый вариант являлся логическим продолжением ракеты «Р-7». Это была двухступенчатая ракета, у которой на основной корпус (вторая ступень) крепились шесть «боковушек» (первая ступень). То есть повторялась та же компоновка, что успешно зарекомендовала себя на «семерке». Каждая из «боковушек» снабжалась шестью кислородно-керосиновыми двигателями конструкции Николая Дмитриевича Кузнецова. Кроме того, на второй ступени предполагалось установить ядерный двигатель, который включался бы после отделения первой ступени. Стартовая масса такой ракеты составляла от 850 до 880 т, а выводимый на орбиту полезный груз – от 35 до 40 т.

Второй вариант представлял собой в чистом виде межконтинентальную баллистическую ракету с дальностью полета до 14 тысяч километров. Для этой ракеты рассматривалась возможность использования двигателей конструкции Валентина Петровича Глушко и Михаила Макаровича Бондарюка. При использовании двигателя Бондарюка ракета имела бы стартовую массу 87 т, включая боеголовку весом 2,6 т. С двигателями Глушко, соответственно, 100 т стартовой массы и боеголовка весом 4 т.

И, наконец, третий вариант представлял собой носитель сверхтяжелого класса со стартовой массой 2000 т и массой полезного груза, выводимого на орбиту, 150 т. Это и был прообраз той ракеты, которая впоследствии стала известна под обозначением «Н-1». Первую и вторую ступени предполагалось выполнить в виде конуса, что позже и было использовано в конструкции. На первой ступени размещались 24 двигателя «НК-9» конструкции Николая Кузнецова. Вторая ступень должна была иметь четыре ядерных двигателя.

Ни одному из перечисленных вариантов, в том виде, как они задумывались, не суждено было воплотиться в реальности. Работы над ракетами с ядерными двигателями были прекращены в конце 1959 года, когда стало ясно, что обычный химический двигатель дает почти тот же эффект, но при этом ему не нужна сложная система защиты от радиации.

Военные, курировавшие космическую программу, были не в восторге от планов Сергея Королёва по созданию сверхтяжелых ракет и тяжелых космических кораблей. 23 сентября 1960 года на совещании по «Н-1» первый заместитель начальника Главного управления ракетного вооружения генерал-лейтенант Александр Григорьевич Мрыкин прямо потребовал объяснить, как проект Королёва будет способствовать решению военных задач. 9 января 1961 года Совет обороны решил пересмотреть средства, ассигнованные на исследование космического пространства в научных целях, чтобы «сосредоточить усилия конструкторских организаций промышленности в первую очередь на решении важнейших задач в интересах обороны страны».

Сергей Королёв пытался противостоять ревизии перспективной пилотируемой программы. Еще 15 января он направил министру Константину Николаевичу Рудневу откорректированный проект плана работ ОКБ-1 на ближайшие два года, указывая для всех тем и объектов военное применение. Особое внимание главный конструктор уделил пилотируемой орбитальной станции разведывательного и боевого назначения, представив пояснительную записку и проектное задание на ее разработку. Ракета «Н-1» в таком случае получала двойное обоснование: как носитель для орбитальной станции и как ответ на американские работы по теме «Н-1». Создание сверхтяжелой ракеты Королёв объявил самой первоочередной разработкой.

15 февраля военное руководство направило записку в адрес правительства, в которой резко выступило против предложений ОКБ-1 использовать «Н-1» в качестве сверхмощной межконтинентальной баллистической ракеты, носителя для боевых спутников класса «космос – Земля» и противоспутниковых систем. Два маршала, Родион Яковлевич Малиновский и Матвей Васильевич Захаров, указывали, что производственные, испытательные и стартовые сооружения сверхтяжелой ракеты уже по своему размеру, энергопотреблению и прочему не могут быть скрытыми объектами боевого назначения и станут вместо этого первоочередными целями для ударов противника. Тяжелые спутники не могут использоваться для поражения нужных объектов в заданный момент, зато являются идеальными мишенями для противоспутникового оружия. Существование пилотируемых космических станций боевого применения «без смены экипажей немыслимо, а смена экипажей на орбите крайне проблематична».

29 марта под давлением военных правительство решило пересмотреть прежние решения, исключив работы по ряду проектов и отложив на два года создание «Н-1». Получается, что в те самые дни, когда Сергей Павлович Королёв готовил на космодроме полет Юрия Гагарина, партийное руководство СССР фактически завершало демонтаж перспективной пилотируемой программы.

Итог был подведен 13 мая 1961 года. В этот день было выпущено Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР № 420–174, предусматривающее прекращение разработок тяжелых кораблей и орбитальных станций. Из всего перечня утвержденных ранее работ осталось в силе лишь задание на создание «Н-1», и то с переносом срока готовности с 1963 на 1965 год.

И все же Сергей Королёв не сдался. В 1961 году его «фирма» продолжила работы над «Н-1» в инициативном порядке. Эскизный проект главный конструктор утвердил 16 мая 1962 года. В этом эскизном проекте, который подписали все заместители Королёва, ставились следующие основные задачи для ракеты (цитирую по книге мемуаров Бориса Евсеевича Чертока):

Декларировались основные этапы дальнейшего освоения космоса:

К сожалению, ни один из этих этапов так и не был реализован в полном объеме. Недостижимой мечтой кажутся они нам и сегодня.

В эскизном проекте стартовая масса ракеты-носителя возросла по сравнению с первоначальными набросками до 2200 т, а грузоподъемность, наоборот, снизилась до 75 т. Объяснялось такое изменение тем, что полностью была пересмотрена компоновка ракеты: теперь она проектировалась трехступенчатой, и все три ступени выполнялись в виде конуса, в который вписывались шесть сферических топливных баков последовательно уменьшающегося диаметра. Вся ракета проектировалась на кислородно-керосиновых двигателях Николая Кузнецова. На первой ступени (блок «А») устанавливались 24 двигателя. На второй (блок «Б») и третьей (блок «В») соответственно по 8 и 4 двигателя. Блоки «А» и «Б» комплектовались практически однотипными двигателями «НК-15». Блок «В» планировалось снабдить двигателями «НК-19». Предусматривалась возможность размещения на ракете еще одной, четвертой, ступени (блок «Г»).

В эскизном проекте 1962 года лунная экспедиция еще не была названа главной задачей носителя. Комплекс, состоявший из лунного орбитального корабля (ЛОК), посадочного лунного корабля (ЛК) и разгонной ракеты, назвали весьма прозаически – «Л3».

На самом же деле проекта комплекса «Л3» в 1962 году еще не было. Более того, чтобы «не дразнить гусей» в Министерстве обороны, не афишировались (да и не были серьезно просчитаны) распределения масс для лунного комплекса и, в частности, масса лунного корабля, необходимая для посадки с маневрированием, надежного взлета с поверхности Луны и последующего сближения с орбитальным кораблем.

Поэтому на пленарном заседании экспертной комиссии Сергей Королёв представлял только проект ракеты-носителя «Н-1» без проектов полезной нагрузки. Задачи, которые могли быть решены с помощью такой ракеты-носителя, были им перечислены в следующей последовательности: оборонные, научные, освоение человеком Луны и ближайших планет Солнечной системы (Марс, Венера), всеобщая связь и ретрансляция радио и телевидения, постоянная система (несколько сот спутников) для слежения, обнаружения и уничтожения ракет противника. Интересно, что последняя задача в этом перечне предвосхитила идею Стратегической оборонной инициативы (СОИ), разработка которой в США началась только через тридцать лет!

В июле 1962 года экспертная комиссия под председательством академика Мстислава Келдыша рассмотрела эскизный проект и одобрила создание ракеты-носителя «Н-1», способной выводить на «опорную» орбиту высотой 300 км полезный груз весом 75 т.

24 сентября 1962 года было выпущено Постановление ЦК КПСС и Совета министров по «Н-1». Новым постановлением предписывалось закончить стендовую отработку автономных двигателей третьей ступени в 1964 году, двигателей второй и первой ступеней – в 1965 году. Стендовую отработку двигателей в составе блоков и установок предусматривалось закончить в первом квартале 1965 года. Окончание строительства стартовой позиции, сдача ее в эксплуатацию и начало летных испытаний – все тот же 1965 год.

План вызвал резкую критику со стороны главных конструкторов. Владимир Павлович Бармин, который должен был строить стартовый комплекс, считал постановление нелепым, а сроки нереальными. Леонид Александрович Воскресенский, отвечавший за наземную проверку двигателей для ракеты, потребовал создания стендов для полномасштабных испытаний каждой ступени, в том числе и первой – со всеми 24 двигателями. Сергей Павлович Королёв между тем хотел избежать необходимости строительства новых и очень дорогостоящих стендов для огневых испытаний ступеней ракеты целиком. Он надеялся, что все огневые стендовые испытания для всех ступеней можно ограничить единичными двигателями, приспособив уже существующие стенды. Дело в том, что такой стенд пришлось бы строить непосредственно на полигоне, ведь первая ступень в полной сборке была нетранспортабельна. В этом споре победа осталась за Королёвым, но лучше бы было наоборот, потому что отсутствие уверенности в надежности ступеней стало одной из причин краха программы «Н-1».

До конца 1963 года структурная схема лунной экспедиции с использованием комплекса «Н1-Л3» еще не была выбрана. Но в докладной записке от 23 сентября 1963 года, посвященной программе развития космонавтики на период с 1965 по 1975 год, Сергей Королёв излагает свой план покорения естественного спутника Земли.

Первый этап – облет Луны на пилотируемом корабле «7К-9К-11К» («Л1»), собираемом на околоземной орбите. Этот этап мы обсуждали выше. К сказанному добавлю только, что экипаж облетного корабля должен был произвести подробное картографирование поверхности Луны и определить возможные районы высадки будущей экспедиции.

Второй этап – отправка на Луну самодвижущегося вездехода «Л2» с дистанционным управлением. Главной задачей «лунохода» было изучение поверхности естественного спутника Земли в целях выбора оптимального места посадки для основного и резервного корабля. Кроме того, «луноход» должен был собрать данные о свойствах грунта, о магнитных полях Луны и интенсивности космического и солнечного излучения у поверхности Луны. Сам «Л2» представлял собой гусеничный транспортер с ядерной силовой установкой, снабженный мощной радиостанцией, системой дистанционного управления и блоком научной аппаратуры. Он должен был пройти не менее 2500 км.

Третий этап – запуск пилотируемого космического корабля «Л3» весом 200 т. Корабль планировалось собирать на околоземной орбите из трех блоков, доставляемых при помощи ракет «Н-1». Первая ракета выводила на орбиту собственно комплекс «Л3», состоявший из лунного орбитального корабля «ЛОК», посадочного лунного корабля «ЛК» и разгонного блока. Две другие ракеты «Н-1» служили танкерами с грузом топлива по 75 т. Масса системы при полете к Луне достигала 62 т, что почти на 20 т превышало соответствующую массу американского «Аполлона». Масса системы, совершающей посадку на поверхность Луны, составила бы 21 т (против 15 т у «Аполлона»). Зато пусков в схеме ОКБ-1 было даже не три, а четыре! Выводить в космос экипаж из двух-трех человек предполагалось на проверенной ракете «Р-7А».

После выхода на орбиту Луны «ЛК» с одним космонавтом на борту отделился бы от «ЛОК» и по сигналу радиомаяка, установленного на вездеходе «Л2», совершил бы мягкую посадку. После выполнения задания на Луне космонавт должен был взлететь с ее поверхности на стартовом модуле «ЛК» и состыковаться с «ЛОК». Возвращаемый корабль, обеспечивающий обратный полет к Земле, был модификацией корабля «7К-Л1» и состоял из приборно-агрегатного отсека (2,5 т) и спускаемого аппарата (2,5 т). Весь космический рейс занял бы от 10 до 17 дней.

Интересно, что в ОКБ-1 разработали еще один вариант пилотируемой лунной экспедиции – более сложный, зато более надежный в смысле безопасности. За месяц до пилотируемого полета к Луне отправлялся резервный беспилотный корабль «Л3». Его орбитальная часть должна была остаться у Луны и служить ретрансляторам, а «ЛК» совершил бы посадку в запасной точке прилунения. «Луноход» в свою очередь должен был произвести осмотр «ЛК», и если бы корабль не получил повреждений при посадке, то было бы дано «добро» на пилотируемый рейс. Такая схема обеспечивала возможность для космонавта, терпящего бедствие на Луне, перебраться с помощью «лунохода» в запасную точку и стартовать на резервном «ЛК».

На четвертом этапе освоения Луны планировалось создание лунной орбитальной станции. Орбитальный комплекс «Л4» состоял из трех элементов: ракета-носитель (одна ракета «Н-1» или три разгонных блока «9К»), ракетный блок вывода на лунную орбиту, орбитальная станция на двух-трех человек, созданная на основе космического корабля «7К-ОК», массой 5,5 т.

Пятым этапом предусматривалась высадка комплексной экспедиции на Луну в составе двух или трех космонавтов. Кроме того, отдельным кораблем планировалось отправить к ним в поддержку тяжелый самодвижущийся аппарат «Л5» массой 5,5 т с герметичной кабиной. Этот аппарат мог развивать скорость до 20 км/ч и нести на себе 3500 кг воздуха, воды и продуктов питания.

Если бы Сергей Королёв проявил свойственную ему твердость в последовательном отстаивании плана освоения Луны на всех этапах прохождения проекта, история нашей космической программы могла стать совсем другой. Однако ситуация складывалась таким образом, что Сергею Павловичу приходилось идти на компромиссы в целях упрощения и удешевления проекта. Оппозиция со стороны конкурентов-ракетчиков и военных была слишком мощной.

К сожалению, в полном объеме программу выполнить было невозможно даже при отсутствии сопротивления. Причины прагматические – недостаток средств. Советская экономика не требовала особо точных финансовых расчетов. Тем не менее опытные экономисты Госплана, с которыми Королёв обычно консультировался, предупреждали, что истинные цифры необходимых затрат не пройдут ни через Минфин, ни через Госплан.

Весь драматизм ситуации с финансированием хорошо иллюстрирует история, которую рассказал конструктор Борис Родионович Аксютин:

В целях экономии решили делать «однопусковую» схему, без многочисленных и сложных стыковочных операций на орбитах. Сергей Королёв потребовал от проектантов проработки мероприятий по увеличению несущей способности ракеты «Н-1». Последовала серия предложений по доработкам, из которых основными были установка на первой ступени еще шести двигателей и появление, в отличие от американской схемы, четвертой и пятой ступеней – блока «Г» и блока «Д».

Стартовая масса «Н1-Л3» по новым предложениям возрастала до 2750 т. Все предложенные мероприятия позволяли увеличить массу полезного груза на «опорной» орбите с 75 до 93 т.

При таких изменениях в проекте действующие сроки начала летно-конструкторских испытаний в 1965 году выглядели абсурдными. Поэтому 19 июня 1964 года появилось правительственное постановление, разрешающее перенести сроки начала испытаний на 1966 год.

Однако все еще не было принципиального решения по лунной программе. Из-за этого тормозился процесс создания лунных кораблей, подготовки экипажей, строительства новых заводов и стартовых комплексов. Сергей Королёв и Мстислав Келдыш от имени Совета главных конструкторов обратились к Никите Хрущёву с прямым вопросом: «Летим или не летим на Луну?» Последовало указание: «Луну американцам не отдавать! Сколько надо средств, столько и найдем».

Наконец-то 3 августа 1964 года вышло историческое Постановление № 655–268 «О работах по исследованию Луны и космического пространства». Впервые на высшем уровне было заявлено, что «важнейшей задачей в исследовании космического пространства с помощью ракеты Н-1 является освоение Луны с высадкой экспедиций на ее поверхность и последующим их возвращением на Землю».

Получив вожделенное постановление, Сергей Королёв решил, не откладывая, собрать у себя широкое техническое совещание по проекту «Н1-Л3». Такое совещание состоялось 13 августа 1964 года. На него были приглашены все главные конструкторы, начальники главков госкомитетов, председатели совнархозов, участвующих в программе, сотрудники аппарата ЦК, командование ВВС и ракетных войск, космических средств Минобороны, представители Академии наук, руководители НИИ-4, НИИ-88 и полигона.

Именно на этом совещании была определена окончательная «однопусковая» схема советской лунной экспедиции. Выглядела она так. Ракета-носитель «Н-1» со стартовой массой около 2820 т стартует с полигона Тюра-Там и после окончания работы ракетных блоков «А», «Б» и «В» выводит на промежуточную околоземную круговую орбиту высотой 220 км лунный ракетный комплекс «ЛРК» массой 91,5 т с двумя космонавтами в спускаемом аппарате лунного орбитального корабля «ЛОК». Космонавты должны были совершать полет в спортивных костюмах без спасательных скафандров. На околоземной орбите включается двигатель блока «Г», и комплекс переводится на траекторию полета к Луне. Затем производится отделение отработавшего блока «Г», сброс нижнего и среднего переходников блока «Д». Космонавты приступают к выполнению программы полета, находясь в спускаемом аппарате и бытовом отсеке. В случае необходимости с помощью двигателей блока «Д» производится одна или несколько коррекций траектории движения «ЛРК». Время полета до Луны – 3,5 суток.

При подлете к Луне двигатель блока «Д» включается на торможение, и «ЛРК» переходит окололунную орбиту высотой 110 км. После коррекции комплекс переходит на эллиптическую орбиту с минимальной высотой 16 км. Затем оба космонавта перебираются в бытовой отсек «ЛОК», герметизируют его, надевают скафандры (пилот «ЛОК» – «Орлан», пилот «ЛК» – «Кречет-94»), затем разгерметизируют бытовой отсек и используют его в качестве шлюзовой камеры. Пилот «ЛК» переходит по поверхности бытового отсека, спускаемого аппарата и ракетного блока «И» к лунному кораблю, размещенному в цилиндрическом переходнике. В это время пилот «ЛОК» в скафандре «Орлан» находится на обрезе люка бытового отсека, подстраховывая командира. После того, как пилот «ЛК» занимает рабочее положение в кабине лунного корабля, производится выталкивание «ЛК» из цилиндрической оболочки по специальным направляющим, которые после этого отстреливаются от «ЛК». Затем производится сброс верхнего переходника блока «Д» и раскрытие посадочных стоек лунного посадочного устройства «ЛК». Пустая цилиндрическая оболочка «ЛК» отделяется от «ЛОК».

После ориентации «ЛК» включается на торможение двигатель блока «Д», и «ЛК» с блоком «Д» устремляется к Луне. При этом на высоте 3–4 км «ЛК» совершает мертвую петлю, а на высоте 1–3 километров производится отделение блока «Д» от «ЛК». Затем блок «Д» падает на поверхность Луны, а пилот «ЛК», используя автоматическое и ручное управление двигателями ориентации и регулируя тягу двигателя блока «Е», совершает посадочный маневр и мягкую посадку на поверхность Луны. Вся процедура от момента отделения блока «Д» до посадки занимала немногим более минуты, и поэтому возможности по маневрированию лунного корабля над поверхностью для выбора места посадки были ограничены несколькими сотнями метров. В случае невозможности мягкой посадки предполагалось увеличить тягу двигателя до максимальной и выводить «ЛК» на окололунную орбиту для встречи с «ЛОК». При нормальной посадке «ЛК» опускается на поверхность Луны с помощью лунного посадочного устройства, состоящего из кольца, окружающего блок «Е», и четырех посадочных опор, прикрепленных к кольцу.

После посадки лунного корабля пилот «ЛК», отдохнув и проверив системы корабля, открывает люк кабины и, спустившись по трапу, ступает на поверхность Луны. От падения на спину космонавта предохраняет легкий обруч, который он должен надеть сразу после выхода из «ЛК». Автономная система жизнеобеспечения скафандра «Кречет-94» позволяла космонавту находиться на поверхности Луны в течение четырех часов. 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. После возвращения в «ЛК» космонавт наполняет кабину воздухом, чтобы открыть шлем скафандра и принять пищу.

Не позднее чем через сутки после посадки космонавт включает двигатель блока «Е». Лунный взлетный аппарат «ЛК», отделившись от лунного посадочного устройства, выходит на орбиту. При этом для надежности запускаются сразу оба двигателя ракетного блока «Е», а затем, по результатам диагностики, один двигатель отключается, а другой выводит возвращаемый аппарат на орбиту. Система сближения и стыковки «Контакт» устанавливает связь и определяет взаимное положение «ЛК» и «ЛОК», управляя автоматической стыковкой. Во время стыковки пилот «ЛОК» находится в бытовом отсеке в скафандре и в случае необходимости может вмешаться в ход стыковки, осуществив переход на ручное управление. При этом он использует радиосистему поиска, иллюминатор в блистере и бортовую вычислительную машину. Затем пилот «ЛОК» сбрасывает давление в бытовом отсеке и открывает боковой люк. Космонавт «ЛК» выходит из возвращаемого аппарата в открытый космос и осуществлял обратный переход по наружной поверхности через стыковочный узел и блок двигателей ориентации комплекса в бытовой отсек «ЛОК». Пилот «ЛОК» в это время готов прийти к нему на помощь. Затем производилась герметизация бытового отсека, его наддув воздухом.

После того, как давление между спускаемым аппаратом и бытовым отсеком выравнивалось, космонавты снимают скафандры и перебираются в спускаемый аппарат корабля, захватив с собой контейнер с образцами. Люк закрывается, и после проверки его герметичности производится отстрел бытового отсека вместе с «ЛК», которые падают на поверхность Луны. Затем космонавты проводят ориентацию «ЛОК», включают двигательную установку ракетного блока «И», и корабль переходит на траекторию полета к Земле. При необходимости на трассе Луна – Земля космонавты производят коррекцию движения. Время обратного полета – не более 3,5 суток.

При подлете к Земле спасательный аппарат с двумя космонавтами отделяется, совершает управляемый спуск в атмосфере с двойным погружением и, используя парашютную систему и двигатели мягкой посадки, производит приземление на территории Советского Союза. Общее время экспедиции рассчитывалось на 11–12 суток.

Окончательно такая схема полета космонавтов к Луне была утверждена экспертной комиссией под руководством Мстислава Келдыша в декабре 1964 года. С этого момента работа закипела, и появился реальный шанс вновь обогнать американцев.

Смещение Никиты Хрущёва с поста главы государства чуть-чуть скорректировало заявленные планы, дав Сергею Королёву возможность использовать для запусков кораблей носитель «УР-500К», созданный Владимиром Челомеем. Однако самому Сергею Павловичу не суждено было увидеть, чем закончится «лунная гонка».