19 витков «Союза-1». Памяти космонавта Владимира Комарова

Уже в начале разработок стали очевидны главные «болевые точки» нового носителя. Для больших носителей оптимально делать и большие баки, с диаметром (и длиной) в десятки метров. Причём такие носители хорошо компоновались и проектировались, их возможно было произвести на мощностях заводов. Вот только совершенно непонятно, как их потом транспортировать на космодром. Раньше их доставляли по железной дороге, но железнодорожный габарит ограничивал максимальный диаметр ступени в 3900 мм без ограничения встречного движения и 4100 мм с ограничением встречного движения. Также были, хоть и более слабые, ограничения по длине бака – около 30 метров. Нужно отметить, что в США подобной проблемы практически не существовало: их космодром располагается на берегу океана, и доставлять ракетные ступени можно было и водным транспортом, что практически снимало вопрос габаритов. Но у нас подобные ограничения и сейчас являются одной из основных проблем при разработке новой ракетно-космической техники. Однако впервые в них серьёзно «уткнулись» именно тогда.

Для решения данной задачи сначала даже разработали многоблочную компоновку трёх ступеней Н-1 с несущим каркасом и 30-ю подвесными баками, габариты которых допускали перевозку по железной дороге. Но также был оценен и моноблочный вариант. Оценка эта ожидаемо показала куда меньше гидравлических, пневматических и других коммуникаций, куда меньшую сухую массу и куда более высокую полезную нагрузку. Другими словами, все понимали, что желательно делать носитель с баками большого размера. Осталось придумать, как доставлять их на космодром.

Второй проблемой стал вопрос с двигателями. Стартовая масса ракеты – порядка 2000 тонн, тяга должна быть больше начальной массы ракеты, причём обычно она больше в полтора раза. Было понятно, что разработать силовую установку на 3000 тонн тяги практически невозможно. Следовал логический вывод: ракета станет многодвигательной. Количество определялось размерностью одного двигателя: на самом начальном этапе рассматривались варианты на 150, 300 и 600 тонн.

Но, как оказалось, куда большая проблема у проекта освоения космоса была вовсе не в технических характеристиках двигателей. Ещё во время обсуждения двигательной установки началась атака на все эти планы со стороны военных.

Руководитель РВСН, маршал артиллерии Митрофан Иванович Неделин, был одним из тех, кто всячески поддерживал космические начинания, и его подпись стояла под многими документами, как по лунным программам, так и по пилотируемым. Была его подпись и под документом с просьбой начать серьёзную работу над новыми ракетоносителями. 24 октября 1960 года он трагически погиб в катастрофе на Байконуре при подготовке к запуску новой баллистической ракеты Р-16 разработки Янгеля. Ещё на старте случайно включились двигатели второй ступени, и ракета взорвалась прямо на площадке, когда на ней работали люди, подготавливавшие пуск. В огне и от ожогов погибло почти восемьдесят человек.

Он погиб, а те, кто пришёл ему на смену, уже не так хорошо относились к практике использования ракет, разработанных по заказу МО, в мирных целях.

15 февраля 1961 году Козлову, Брежневу и Устинову уходит записка от маршалов Малиновского и Захарова, где они отмечают:

«В настоящее время сложилась такая обстановка, что ведущие КБ и НИИ промышленности и большое количество других ОКБ и НИИ, занятых разработкой комплексов баллистических ракет стратегического назначения, военных искусственных спутников и систем противоракетной обороны, задействованы по освоению космического пространства в научных целях.

В то время как важнейшие задачи оборонного значения по ракетостроению, в значительной мере, заброшены и решаются с отставанием от установленных сроков. Работы по созданию космических объектов в научных целях (объекты «Электрон», «Е-6», «Е-7», «2М», «2В») чрезвычайно сложны и требуют привлечения большого числа научных и конструкторских сил. Они отвлекают силы и средства от разработки боевых объектов. Пуски космических объектов требуют большого расхода «Р-7», боезапас которых ограничен.

<…>

На основании изложенного Министерство Обороны настоятельно просит пересмотреть план работ по освоению космоса в научных целях».

7 апреля уже Козлов, Брежнев и Устинов посылают в ЦК КПСС записку с предложением уменьшить расходы на научный космос, а сэкономленные деньги пустить на разработку ракет РТ-2, РТ-15, РТ-25 и других важных военных объектов.

И вот 13 мая, менее чем за две недели до речи Кеннеди, выходит постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О пересмотре планов по космических объектам в направлении выполнения задач оборонного значения». В нём закрывались проекты пилотируемого полёта к Марсу и Венере, работы по облёту Луны человеком призывалось ограничить пока эскизным проектом, а сроки создания Н-1 перенести на 1965 год. Также первый пуск «Е-6» был перенесён на 1962 год, а работа над станцией «Е-7» вообще прекращалась.

В результате, если в США программе высадки на Луну назначили высший приоритет важности, то в СССР конструкторские работы остались только по программе отправки на Луну беспилотного аппарата («Е-6»).

Конечно, если бы постановление, содержавшее полноценную программу исследования космоса, не отменили в 1961 году, многое пошло бы иначе. Но желание исследовать космические просторы осталось! Если внимательно изучить документы тех лет, можно увидеть, как при отсутствии комплексного постановления Королёв проталкивал предложения по отдельным ключевым элементам, необходимым для подобной программы.

Общая масса станций для экспедиций к Марсу, Венере или Луне ожидалась в сотни тонн, и изначально все полагали, что сборка на орбите должна стать одной из ключевых технологий в будущем. Так что ещё в 1962 году Королёв направляет предложение по созданию мощностей для орбитальной сборки. По нему планировалось оснастить космический корабль «Восток» измерительной аппаратурой и специальными двигателями для коррекции, сближения и стыковки.

Предлагалось вывести аппарат на монтажную орбиту, на которой трасса полёта раз в сутки проходила бы через точку старта. Это позволяло запускать на орбиту раз в сутки специальные ракетные блоки, с которыми пилот-монтажник на борту «Востока» состыковывался бы и далее собирал их в специальный «ракетный поезд». По предположению Королёва, подобная схема могла быть полезна при создании орбитальных станций, более совершенных кораблей-спутников, спутников-перехватчиков и при выведении аппаратов на геостационарную орбиту.

Ну и конечно «создание космического корабля с человеком на борту для облёта Луны и для дальних полётов в ближайшей зоне космического пространства».

Идею приняли, и 16 апреля 1962 года вышло постановление о разработке предэскизного проекта системы сборки на орбите.

Уже в августе удалось подтвердить одну из ключевых технологий, заложенных в идею. С промежутком в один день, 11 и 12 августа 1962 года, с одной стартовой площадки аналогичными ракетами в космос запустили корабли-спутники «Восток-3» и «Восток-4», пилотируемые лётчиками-космонавтами Андрианом Николаевым и Павлом Поповичем.

Это были «штатные» «Востоки», не обладавшие системами коррекции траектории, но возможность запуска с нужной точностью они подтвердили. Корабли без каких-либо коррекций, только за счёт точного выведения сблизились друг с другом до расстояния в 6—7 км. Космонавты визуально наблюдали корабли друг друга и общались по радиосвязи. 15 августа с разницей в шесть минут модули совершили посадку в одном и том же районе. Возможность выводить аппараты на монтажную орбиту подтвердилась!

В апреле 1962 года в Институте прикладной математики был закончен отчёт, посвящённый облёту Луны. В нём не только изучался сам облёт с оценкой возможных траекторий, но и рассматривались траектории возвращения с торможением в атмосфере Земли. Это была одна из ключевых проблем миссии. Скорости при возвращении от Луны куда выше орбитальных, а это означает большие перегрузки или требует более пологой траектории торможения, длиной в тысячи километров, при очень небольших возможных отклонениях. Скоро стало понятно, что необходим спускаемый аппарат с высокими аэродинамическими качествами и с возможностью управления траекторией. С учётом требований по компоновке в ОКБ-1 выбрали форму спускаемого аппарата типа «фара».

К июню 1963 года эскизный проект системы, получившей шифр «Союз», был не только закончен ОКБ-1, но также рассмотрен и одобрен комиссией под руководством Келдыша.

23 сентября 1963 года Королёвым был утверждён план по исследованию и освоению Луны на базе этого варианта.

От раннего варианта на «Востоке» он отличался достаточно сильно. В рамках данного проекта планировали создать три разных типа космических аппаратов. Пилотируемый корабль нового поколения получил индекс 7К, разгонный блок – 9К, танкеры-заправщики – 11К. Масса объектов при выведении составляла порядка 5700—6100 кг.

Выводить их планировали при помощи трёхступенчатого варианта 8К78, получившего индекс 11А57, а после модификаций – 11А511.

Сборка для старта к Луне выглядела следующим образом. Первым на монтажную орбиту выводился объект 9К. По сути, это был пустой разгонный блок, оснащённый дополнительным приборным отсеком со сближающе-корректирующим двигателем (Рис. 3). Затем, через сутки, к нему отправляли танкер 11К. После стыковки танкер должен перекачать топливо в разгонный блок, затем отстыковаться и сойти с орбиты. За один раз танкер доставляет 4155 кг компонента топлива, для полной заправки нужны запуски четырёх танкеров. Соответственно, общая масса заправляемого топлива составила бы порядка 16,6 тонны.

По завершении заправки к разгонному блоку должен стартовать пилотируемый корабль «Союз—7К». После его стыковки и сброса с 9К навесного отсека вся система была бы готова для старта к Луне.

Проект пилотируемого облёта Луны в ОКБ-1 проходил под индексом «Л1». Общая масса комплекса «Л1» на орбите Земли составила 24,2 тонны. Всего, как можно видеть, для выведения всего комплекса требовалось шесть запусков 11А57. Стыковка на каждом этапе планировалась при помощи автоматической системы, которую ещё нужно было разработать. По воспоминаниям видно, что Сергей Павлович Королёв считал эту систему ключевой и приложил к началу её разработки особенно много сил.

Схема выглядит очень сложной, но она действительно позволяла отработать ключевые элементы корабля. Еще один плюс стал понятен позже. Когда проект пилотируемого полёта к Луне вновь появился в планах, он стал основываться именно на модификациях данного корабля 7К-«Союз», так как именно этот пилотируемый корабль нового поколения в разработке зашел дальше всего.

Советский лунный проект

К концу 1965 года схема лунного проекта устоялась, и о ней можно рассказать подробнее.

В качестве носителя предусматривалось использовать ракету Н1 грузоподъёмностью около 90 тонн. Это был своеобразный аналог американского «Сатурна-5», правда, у него масса полезной нагрузки достигала 140 тонн. Относительно низкая грузоподъёмность нашей ракеты была вызвана целым комплексом причин. В первую очередь, использованием на всех ступенях керосина. Это была вынужденная мера. Водородные двигатели уже были в разработке, но керосиновые должны были появиться раньше. Общий настрой хорошо выразил разработчик керосиновых двигателей Н-1 Н. Д. Кузнецов на совещании 23 июня 1964 года.

«Как только появятся водородные двигатели, будем их внедрять. Вариант „К“ является для нас вынужденным в связи с безвыходностью положения. Основным вариантом можно было бы назвать „ВЗ“».

Увы, но для первых кораблей можно было ориентироваться только на ПН в 90 тонн. И это оказало самое непосредственное влияние как на параметры путешествия к Луне, так и на полёт В. М. Комарова на «Союзе-1».

Изначально планировалось собирать комплекс для полёта к Луне несколькими пусками Н-1. В этом случае был хороший запас по массе. Но для упрощения миссии пришлось уложить всю экспедицию к Луне в один пуск Н-1. То есть попытаться уложиться в 90 тонн там, где США укладывались в 140.

В результате этого решения у нас на Луну должен был высадиться только один космонавт (в США – два). Кроме того, герметичный переход из орбитального корабля не укладывался по массе, и переходить нужно было через открытый космос.

Сама же миссия выглядела так. Н-1 выводит на траекторию полёта к Луне комплекс из лунного орбитального корабля «Союз—ЛОК», посадочного лунного корабля (ЛК) и блока «Д». При подлёте к Луне при помощи блока «Д» связка «Союз—ЛОК» + ЛК + блок «Д» тормозилась для выхода на орбиту спутника. Затем один из двух космонавтов, находившихся на борту, через открытый космос переходил в ЛК.

ЛОК отделялся, и блок «Д» тормозил бόльшую часть скорости перед посадкой на Луну. После его отделения ЛК, уже при помощи собственной двигательной установки, должен был сесть на поверхность. Ура! Первый советский человек на Луне!

Собрав образцы, сделав фотоснимки, установив на Луне научное оборудование, космонавт возвращался в ЛК и взлетал с Луны. На орбите спутника он стыковался с ЛОКом. После стыковки космонавт вновь через космос переходил в ЛОК, затем следовал старт ЛОКа к Земле. Это в общих словах; в действительности всё было куда сложнее. До самой отмены программы Н1—Л3 планировалась изначальная доставка на Луну запасного ЛК и лунохода предварительного изучения местности, наведения корабля и перемещения между ЛК в случае необходимости.

Данная схема выглядела красиво. Но, в любом случае, требовалась отработка многих её элементов. Базовые «Союзы» —7К—ОК, которые когда-то создавались по начальному постановлению, находились уже в высокой степени готовности. Скоро нужно было начинать их лётные испытания. Так что логично: именно им предстояло испытать многие элементы, связанные с миссией. А поскольку они были частично унифицированы с ЛОКом, их лётные испытания априори помогали нашей лунной программе.

Также на их базе был сформирован ещё один вариант, получившей индекс 7К-Л1. Дело в том, что к КБ Челомея разрабатывался носитель УР-500, грузоподъёмность которого планировали довести до 18 тонн. При помощи блока «Д» он мог отправить к Луне порядка 5,5 тонн. К сожалению, базовый 7К весил за 6 тонн. Но отказавшись от бытового отсека экипажа и проведя определённые усовершенствования, создали модификацию корабля, которая укладывалась в возможности УР-500. Именно она и получила название 7К-Л1.

Тем временем, к 1966 году стало окончательно ясно, что в космосе мы начинаем отставать. Вскоре после полёта «Вохода-2» в марте 1965 года в пилотируемой космонавтике наступила пора «Джемини» – одной из самых быстрых и эффективных программ в истории. Шутка ли – десять пилотируемых полётов всего за полтора года, с конца марта 1965-го по ноябрь 1966-го! И какие это были полёты! Несколько выходов в открытый космос, сближение с мишенями и стыковка с последней ступенью ракеты, полёт длительностью почти в две недели и отработка индивидуального ранца астронавта для передвижения в открытом космосе.

Всё это было чрезвычайно полезно, интересно и политически эффектно, хотя и дорого. По сути, для «обкатки» этих элементов в ожидании разработки «Аполлона» США создали отдельный космический корабль, который потом больше не планировали использовать. Но деньги ради достижения Луны на тот момент, похоже, считать перестали.

Наши инженеры понимали, что США получают бесценный опыт, которого у СССР пока нет, а многие советские политики никак не могли взять в толк, как мы умудрились всего за один год растерять весь приоритет. Дело осложнялось ещё и тем, что тогда достижения в космосе порой измерялись исключительно числом отправленных на орбиту космонавтов, и здесь двухместные «Джемини» легко набирали очки.

Ситуация, понятно, прогнозировалась ещё до 1965 года, и такое положение дел не нравилось очень многим в отрасли. Вот только выход был непрост.

Все понимали, что раньше 1967 года пилотируемый «Союз» никак не стартует; между полётами образовывалась весьма приличная дыра. Отчасти пробел можно было заполнить дополнительными пусками «Восходов». Они были не столь совершенны, как «Джемини», но и на них можно было провести много интересных экспериментов. Одним из сторонников такого решения являлся помощник Главнокомандующего ВВС по космосу Николай Петрович Каманин. Королёв поддержал эту инициативу, и в ОКБ-1 началась проработка полётных программ ещё четырёх «Восходов».

Впрочем, решение имело и минусы. Самое главное – ресурсы. У ОКБ-1 просто недоставало сил для одновременной отработки «Восходов» и «Союзов» без нарушения графика. Это очевидно хотя бы по той простой причине, что конструкторы и разработчики у «Востоков»/«Восходов» и «Союза» были практически одни и те же. В США не было подобной проблемы. «Джемини» и «Аполлон» разрабатывали разные КБ.

У нас же при реализации «Восходов» корабль «Союз» неминуемо был бы отодвинут ещё дальше, а затягивание с пуском «Союза» усложняло отработку всей системы для полёта на Луну. В общем, эти четыре «Восхода» так и не стартовали, хотя отработка полёта «Восхода-3» зашла очень далеко.

Первый пуск!

Запуск 7К-ОК №2 назначили на 28 ноября 1966 года. Ровно через сутки в ту же плоскость должен был вылететь 7К-ОК №1. Если сразу после выхода второго корабля на орбиту он окажется в 20 км от первого (что было вполне вероятно), можно активировать «Иглу» (систему автоматической стыковки), а после успешной стыковки – праздновать очень важную победу. Если же расстояние окажется больше, за следующие сутки аппараты вполне можно будет свести на требуемую дистанцию.

28 ноября всё начиналось хорошо. Корабль, наречённый «Космосом-133», без проблем вышел на орбиту. После этого на 7К-ОК №2 штатно раскрылись солнечные батареи и антенны «Иглы». Хороший знак!

Единственное, что насторожило, – странные колебания корабля. Но аппарат вышел из зоны видимости советских измерительных пунктов, и понять, что случилось, было нельзя. А на космодроме тем временем стали готовить 7К-ОК №1.

Гром, увы, грянул очень скоро – как раз после того, как корабль, облетев полпланеты, опять вошёл в зону действия НИПов (наземных измерительных пунктов). Выяснилось, что баки с топливом для причаливания и ориентации пусты! Как оказалось, при сборке перепутали полярность, и вместо отрицательной обратной связи образовалась положительная: корабль, пытаясь погасить колебания, только усиливал их, тратя на это топливо. Это был удар. Машина не могла стыковаться. Запуск следующего 7К-ОК пришлось отменить.

Но неприятности на этом не закончились. Пустота в названных баках также означала, что корабль было нельзя штатно вернуть на Землю, хотя топливо, необходимое для тормозного импульса, имелось! Впрочем, на орбите он бы точно долго не остался: согласно прогнозу баллистиков, корабль должен был начать «зарываться» в атмосферу на третий день. За это время решили попробовать испытать как можно больше систем.

В частности, «Союз» имел ещё один дублирующий корректирующий двигатель. Но когда его запустили, выявилась сколь печальная, столь и занятная неполадка: машина выполняла команды с точностью до наоборот. Быстро выяснили, что проектанты корабля и двигателей по-разному понимали выражение «по часовой стрелке». Нарочно не придумаешь! Хотя нужно отметить, что подобная ошибка в космонавтике не так и редка.

Теперь осталось понять, что же с этим «Союзом» можно вообще сделать, чтобы посадить его на нашу территорию. А это было очень важно; на всех советских беспилотных кораблях имелась система аварийного подрыва объекта (АПО), состоящая из нескольких килограммов тротила. АПО, понятно, срабатывала для исключения попадания советских кораблей в руки западных инженеров; «на её совести» уже были собачки с одного из «Востоков».

После двух безумно напряжённых дней удалось придумать, как использовать обе системы и компенсировать выявленные в них ошибки.

Требуемые команды удалось передать на «Союз». Расчёты были правильными, но, как оказалось, АПО решила иначе. Корабль был разорван в клочья, и поисковые отряды не смогли найти даже его следов… Так закончился полёт первого «Союза» под вторым номером.