Почему мы не слетали на Луну?

БЕЗ КОРОЛЕВА

После кончины С.П.Королева 14 января 1966 г. за его коллективом остались следующие задуманные и начатые им, но незавершенные работы.

1. Окончательная разработка, наземная отработка и осуществление стыковки двух пилотируемых космических кораблей с переходом космонавтов через открытый космос из одного корабля в другой (программа «Союз»).

2. Окончательная разработка, наземная отработка и осуществление облета Луны двумя космонавтами с возвращением их на Землю в спускаемом аппарате со второй космической скоростью (программа УР500К-Л1).

3. Завершение разработки, наземная отработка и осуществление высадки на Луну одного космонавта, возвращение в ожидающий его на лунной орбите, орбитальный корабль с другим космонавтом и возвращение их на Землю в спускаемом аппарате со второй космической скоростью (программа Н1-Л3, рис. 11).

Кроме этих работ, ОКБ было вынуждено вести и другие, связанные с ранее полученными заказами (например, работы по ракетно-космическому комплексу, спутникам «Молния-1» и т.д.).

Из сказанного видно, что объем и сложность работ, которые должны были выполняться ОКБ после неожиданной кончины его руководителя, существенно возросли. Продолжалось соревнование за первенство в космосе. Работы в этой области развивались, в основном, в престижных целях, направлялись и находились в поле зрения высшего руководства нашей страны.

Так как ракетно-космическая техника являла собой передний край научно-технического прогресса, она раньше других отраслей науки и техники ощутила все «прелести» командно-бюрократического стиля руководства того периода. Несмотря на это, последователи С.П.Королева сделали все, что было в их силах, чтобы завершить задуманные им проекты.

Рис. 11. Схема полета пилотируемой лунной экспедиции по программе Н1-Л3: 1 — старт с Земли с двумя космонавтами на борту; 2 — выведение комплекса Л3 на низкую околоземную орбиту после окончания работы ракетных блоков «А», «Б», «В» ракеты-носителя Н1; 3 — ориентация и запуск двигателя ракетного блока «Г» в расчетной точке орбиты, выведение комплекса Л3 на траекторию полета к Луне, отделение отработавшего блока «Г», сброс нижнего и среднего переходников, блока «Д»; 4 — участок проведения коррекций с использованием двигателей многократного запуска ракетного блока «Д»; 5 — построение лунной орбиты с использованием двигателя блока «Д»; 6 — переход одного космонавта через открытый космос из спускаемого аппарата лунного орбитального корабля (ЛОК) в кабину лунного корабля (ЛК); 7 отделение ЛОК от сборки «ЛК + ракетный блок „Д“, сброс верхнего переходника и раскрытие посадочных опор ЛК; 8 — последнее включение двигателя блока „Д“ для работы на участке торможения при посадке на Луну, окончание работы блока „Д“ и его отделение от ЛК на высоте ~ 1 км над поверхностью Луны, включение двигателя ЛК для торможения на конечном участке посадки на Луну и выполнения посадочного маневра; 9 — посадка на Луну, выход космонавта на поверхность, телерепортаж, возвращение в лунную кабину ЛК (время пребывания на Луне 4ч); 10 точка падении на Луну отработавшего ракетного блока „Д“; 11 повторное включение двигателя ЛК на режим взлета с Луны, отстыковка взлетного модуля ЛК от посадочного, 12 — выведение взлетного модуля ЛК в зону стыковки с орбитальным кораблем; 13 — стыковка на лунной орбите двух пилотируемых космических кораблей, переход космонавта через открытый космос из ЛК в ЛОК, отстыковка ЛК; 14 — запуск двигателя ракетного блока „И“ в расчетной точке лунной орбиты и выведение ЛОК на траекторию возвращения к Земле; 15 — участок проведения коррекций с использованием двигателя ракетного блока „И“; 16 — отделение спускаемого аппарата с двумя космонавтами; 17 — участок управляемого спуска с двумя погружениями в атмосферу; 18 — срабатывание парашютной системы и мягкая посадка в заданном районе.

Большую роль в программе облета Луны играл космический корабль «Союз». Отработка программы облета Луны велась на беспилотном варианте этого корабля, получившем название «Зонд» (см. далее).

Работы по программе «Союз», несмотря на трагический исход запуска корабля «Союз-1», закончившегося гибелью космонавта В.Комарова, были выполнены полностью. Причина гибели космонавта не была связана с функционированием новых (по сравнению с кораблями «Восток» и «Восход») систем и агрегатов, введенных и «Союз», и тем более с системой стыковки. Эти работы достаточно подробно освещены в открытой печати, и я подведу некоторые их итоги.

Были проведены стыковки автоматических космических аппаратов «Космос-186» и «Космос-188», запущенных 27 и 30 октября 1967 г. а также «Космос-212» и «Космос-213», запущенных 14 и 15 апреля 1968 г. Последние являлись аналогами пилотируемых космических кораблей «Союз». Затем была произведена стыковка «Союза-4» (космонавт В.Шаталов) и «Союза-5» (космонавты Б.Волынов, А.Елисеев и Е.Хрунов). После жесткой стыковки космонавты А.Елисеев и Е.Хрунов через открытый космос перешли из одного корабля в другой.

Далее состоялся последовательный запуск «Союза-6» с космонавтами Г.Шониным и В.Кубасовым, «Союза-7» с космонавтами А.Филипченко, В.Волковым и В.Горбатко и «Союза-8» с космонавтами В.Шаталовым и А.Елисеевым.

Запуском 1 июня 1970 г. «Союза-9» с космонавтами А.Николаевым и В.Севастьяновым и их 18-суточным пребыванием на околоземной орбите первоначально запланированная программа закончилась. Работы по ней получили свое дальнейшее развитие в международной программе «Союз-Аполлон» и долговременной орбитальной станции «Салют». Они открыли путь для создания более сложных космических комплексов, использующих стыковку составных частей для выполнения поставленных задач.

Работы по программе УР500К-Л1, мне кажется, также были успешно завершены. В открытой печати они известны как запуски автоматических космических аппаратов «Зонд-4-8» В действительности же, как отмечалось, это были запуски, осуществленные ракетой-носителем УР500К с ракетным блоком «Д», автоматических космических аппаратов — аналогов пилотируемых космических кораблей 7К-Л1, но без космонавтов.

«Зонд-4», запущенный 2 марта 1968 г., из-за отказа системы ориентации не выполнил свою задачу по облету Луны. При запуске «Зонда-5» (15 сентября 1968 г.) был совершен облет Луны и возвращение спускаемого аппарата со второй космической скоростью по баллистической траектории в акваторию Индийского океана. 10 ноября 1968 г. и 8 августа 1969 г. были запущены «Зонд-6» и «Зонд-7», спускаемые аппараты которых после облета Луны возвратились на Землю со второй космической скоростью, с двойным погружением в атмосферу при управлении с использованием аэродинамической подъемной силы. Приземление этих СА было осуществлено в заданном районе территории Советского Союза.

20 октября 1970 г. был запущен «Зонд-8», позволивший отработать вариант возвращения СА на Землю с управляемым спуском с использованием аэродинамической силы. Траектория облета Луны и возвращения на Землю, опробованная при этом полете, была выгоднее в энергетическом отношении и обеспечивала более точное приводнение, что существенно облегчало поисково-спасательные операции. Этот последний пуск был произведен в интересах программы Н1-Л3.

При всех полетах производилось фотографирование Луны и Земли с различных расстояний. В результате были получены высококачественные черно-белые и цветные снимки. Была проверена работоспособность всех систем, связанных с жизнедеятельностью и безопасностью космонавтов при облете Лупы и при возвращении их на Землю.

Но в связи с решением вышестоящего руководства облет Луны двумя космонавтами по программе УР500К-Л1 не состоялся, несмотря на то, что и материальная часть, необходимая для этого, и космонавты к указанному полету были подготовлены. Мотивировалось такое решение тем, что США в этом направлении нас уже опередили. Мне кажется, что решение было ошибочным, оно не учитывало мнения рядовых людей и специалистов, героически трудившихся над реализацией программы, не учитывало потребность этих пусков для дальнейшего развития ракетно-космической техники.

Одновременно с решением о прекращении работ по программе УР500К-Л1 по инициативе Д.Ф.Устинова, бывшего в то время секретарем ЦК КПСС по промышленности, было принято решение о разработке нашим ОКБ долговременной орбитальной станции, посещаемой экипажами модифицированных для этой цели пилотируемых космических кораблей «Союз».

Долговременная орбитальная станция, названная впоследствии «Салютом», запускалась ракетой-носителем УР500К. Корпусом «Салюта» служил корпус орбитальной станции «Алмаз», в течение длительного времени разрабатываемой ОКБ В.Н.Челомея.

Мне было не понятно тогда (и остается не понятным и теперь) такое решение, поскольку работы по орбитальной станции «Алмаз» велись параллельно с работами по «Салюту», а на наше ОКБ была возложена разработка еще одной модификации корабля «Союз», предназначенной для посещения «Алмаза».

Такое решение не могло не усложнить наши взаимоотношения с В.Н.Челомеем, и без того обостренные в связи с передачей нам (еще при жизни Сергея Павловича) дальнейших работ по облету Луны. Естественно, это решение существенно увеличило нагрузку на наше ОКБ и не могло не отразиться на ходе работ по программе Н1-Л3.

Первый «Салют» был выведен на околоземную орбиту 19 апреля 1971 г. (менее чем через год с момента получения задания). В середине 1972 г. была сделана попытка вывести второй «Салют». Она окончилась неудачей.

Третья станция (названная «Салют-2») была выведена на околоземную орбиту в апреле 1973 г., но из-за отказа системы ориентации была «сброшена» в акваторию Индийского океана.

Орбитальная станция «Алмаз-1» вышла на околоземную орбиту в конце июня 1974 г. под названием «Салют-3». К ней был пристыкован «Союз-14» с космонавтами П.Поповичем и Ю.Артюхиным. В январе 1975 г эта орбитальная станция была спущена с орбиты из-за возникших в ней неполадок. Четвертая долговременная орбитальная станция («Салют-4») находилась на орбите около двух лет. К ней были пристыкованы «Союз-17» с космонавтами А.Губаревым и Г.Гречко, которые находились на орбите почти 30 сут, и «Союз-18» с космонавтами П.Климуком и В.Севастьяновым — уже почти 63 сут.

«Салютом-5» назвали орбитальную станцию «Алмаз-2», выведенную на орбиту 22 июня 1976 г. С ней стыковались «Союз-21» с космонавтами В.Жолобовым и Б.Волыновым, «Союз-23» с В.Зудовым, В.Рождественским (стыковка не состоялась) и «Союз-24» с В.Горбатко и Ю.Глазковым. После этого работы по пилотируемым орбитальным станциям были прекращены.

Следующие «Салюты» (6 и 7), дооснащенные вторыми стыковочными узлами и объединенной двигательной установкой, послужили базой для расширения международного сотрудничества в области космических пилотируемых полетов и создания долговременных станций «Мир» с шестью стыковочными узлами.

Спрашивается: кому было нужно дублирование работ по созданию орбитальных станций? Целесообразнее было бы объединить усилия обоих КБ для создания унифицированной орбитальной станции и поручить эту работу фирме В.Н.Челомея, которая уже длительное время работала по этой тематике. Такое решение существенно разгрузило бы наше КБ, дав ему возможность сосредоточить свои усилия на работах по программе Н1-Л3.

Принятие решения о реализации программы Н1-Л3 явно затянулось. Соответствующее постановление появилось только 4 февраля 1967 г. Оно было озаглавлено «О ходе работ по созданию УР500К-Л1» и предполагало практическое начало работ по созданию лунного ракетного комплекса Л3. Срок начала летно-конструкторских испытаний был определен этим постановлением на третий квартал 1967 г., а осуществление лунной экспедиции — на третий квартал 1969 г.

В ноябре 1967 г. сроки начала летно-конструкторских испытаний были перенесены на третий квартал 1968 г., а срок осуществления лунной экспедиции должен был обеспечить приоритет нашей страны перед США. Уже тогда было ясно, что эти директивные сроки нереальны. Они не были подкреплены ни финансами, ни производственными мощностями, ни ресурсами.

Нашей стране затраты, подобные затратам США на программу «Сатурн-Аполлон», были не под силу. На 1 января 1971 г. общие затраты на программу Н1-Л3 составили (точнее, было списано на эту программу) 2.9 млрд. руб. Самое крупное финансовое «вливание» произошло только в 1970 г. (около 600 млн. руб.). Но и эти средства, выделяемые непосредственно министерствам, тратились бесконтрольно, по их усмотрению. Монополизм ведомств, о котором все сегодня говорят, уже в то время процветал вовсю. Имелись серьезные недостатки как в организации, так и в координации работ по этой программе. Общее руководство по ней осуществлялось секретарем ЦК КПСС Д.Ф.Устиновым через военно-промышленную комиссию Совета Министров СССР (председатель Л.В.Смирнов), которой были подотчетны только оборонные отрасли промышленности, в то время как в работах по программе Н1-Л3 участвовало около 500 предприятий из 26 ведомств. Эти предприятия срывали сроки поставок комплектующих изделий «головному» министерству (общего машиностроения) и его «головному» ОКБ (нашему), отвечающим за реализацию работ по программе в заданные сроки. Мы не имели никаких рычагов воздействия на своих поставщиков. Короче говоря, организация работ по программе Н1-Л3 была типичной для «застойного периода» нашего общества.

Все это привело к тому, что США опередили нас в высадке экспедиции на Луну и возвращении ее на Землю.

Как же шла работа по программе Н1-Л3? С февраля 1969 г. по декабрь 1972 г было совершено четыре запуска ракеты-носителя Н1 с головным блоком Л3С (макетный лунный корабль). Все они закончились неудачно. При первом запуске (21 февраля 1969 г.) возник пожар в хвостовом отсеке ракеты и двигательная установка ракетного блока «А» была выключена системой КОРД на 70-й секунде. Второй запуск (3 июля 1969 г.) закончился взрывом кислородного насоса одного из двигателей блока «А», последовавшим затем взрывом всей ракеты, приведшим к большим разрушениям стартовой позиции. Третий запуск состоялся 27 июля 1971 г. и также закончился аварийным исходом из-за потери управляемости ракеты по каналу вращения. Четвертый запуск, произведенный 23 декабря 1972 г., оказался наиболее удачным. Полет продолжался 107 с и закончился взрывом в хвостовом отсеке блока «А».

Уже первые пуски выявили недостаточный уровень надежности многодвигательной силовой установки, аналогичной 30-двигательной установке блока «А». ЖРД, предназначенные для таких установок, должны иметь существенно большие запасы работоспособности как по выходным характеристикам, так и по ресурсу работы. Но эти запасы, к сожалению, не были предусмотрены в первом техническом задании на разработку двигателей. Этот недостаток можно было выявить до летных испытаний, если бы были проведены огневые стендовые испытания ракетного блока «А» в сборе. Для этого требовалось построить специальный стенд, но средства и мощности для такого строительства не предусматривались из-за экономии. Как показал ход работ по программе Н1-Л3, такой стенд был жизненно необходим.

Технические задания на разработку двигателей для ракеты-носителя Н1 после второго пуска были пересмотрены и согласованы с соответствующими НИИ заинтересованных отраслей промышленности. ОКБ, руководимое Н.Д.Кузнецовым, доработало эти двигатели, провело их стендовые испытания, и завод-изготовитель начал их поставки для монтажа ракетных блоков.

Несмотря на аварийный исход, проведенные пуски решили большое число задач, предусмотренных первым этапом летно-конструкторских испытаний, позволили выявить отдельные недостатки систем и агрегатов ракеты-носителя, наметить необходимые мероприятия для их устранения.

Была создана производственная база промышленности (кооперация заводов-изготовителей), разработана и освоена технология и налажено производство крупногабаритных элементов, конструкции ракетных блоков, их транспортировка и сборка на космодроме. Был создан большой задел узлов, агрегатов, систем и элементов конструкции ракетных блоков для семи ракет-носителей, хранившихся в специальном помещении, в том числе два комплекта полностью собранных ракетных блоков (без двигателей), находившихся в сборочных стапелях монтажно-испытательного корпуса. Для этих блоков была начата поставка новых одиночных ЖРД, прошедших межведомственные испытания.

Короче говоря, была освоена технология подготовки комплекса Н1-Л3 к старту и проведение самого старта. Это значит, что была проверена стыковка бортовых систем и агрегатов ракеты-носителя как с лунным ракетным комплексом Л3, так и с созданным сложным комплексом наземного оборудования.

Была доказана возможность управления первой ступенью ракетно-космического комплекса в плоскостях тангажа и рыскания при помощи рассогласования тяги противоположных двигателей, а относительно продольной оси — качанием сопел, из которых истекает газ, отбираемый после турбин периферийных одиночных ЖРД. Проверена работа системы управления при движении ракеты-носителя на первом (наиболее трудном) атмосферном активном участке траектории. Вместе с тем система контроля работы одиночных ЖРД, установленная на ракетном блоке «А», которая должна была повысить уровень надежности многодвигательной установки за счет выключения резервных одиночных ЖРД, не оправдала возложенных на нее надежд. Она не успевала реагировать на быстропротекающие процессы, предшествующие разрушению одиночных ЖРД (такие, например, как взрыв кислородных насосов турбонасосного агрегата). Вообще, как уже отмечалось, неполадки этого рода в ЖРД должны быть исключены соответствующими наземными огневыми испытаниями. Но система контроля должна быть не только контролирующей, но и прогнозирующей и выключать двигатель до его аварии, чтобы он не мог разрушить расположенный рядом работоспособный двигатель.

Ещё в конце 60-х годов, когда стало ясно, что США опережают нас в работах по высадке экспедиций на поверхность Луны, в нашем ОКБ начали прорабатываться варианты лунной экспедиции с существенно лучшими характеристиками, чем у американской. Удалось, наконец, получить от АН СССР техническое задание на такую лунную экспедицию с перечнем задач, которые она должна решать. Необходимо отметить, что подобного технического задания от академии на первый вариант экспедиции так и не было получено.

Проработки велись в двух направлениях:

1) двухпусковая схема с использованием ракет-носителей Н1 и со стыковкой на окололунной орбите частей лунного комплекса, (рис. 12);

2) проектировалась более совершенная ракета-носитель (с применением жидких водорода и кислорода на верхних ступенях), предназначенная для одно-пусковой экспедиции.

Рис. 12. Двухпусковая схема полета комплекса Н1-Л3: 1, 2 траектории выведения двух головных блоков (ГБ-1 массой 104 т и ГБ-2 массой 103 т) при двух пусках ракеты-носителя Н1; 3 — околоземная промежуточная орбита; 4 — участки разгона блоков с околоземной орбиты и выведение их на траекторию полета к Луне; 5 — ГБ-2 (состоит из пилотируемого лунного корабля и ракетного блока) на траектории полета к Луне; 6 — ГБ-1 (состоит из двух ракетных блоков) на траектории полета к Луне; 7, 8 — лунный корабль и ракетный блок от ГБ-1 на окололунной орбите; 9 — сборка на этой орбите лунного корабля и ракетного блока для образования лунной посадочной системы; 10 участок основного торможения при посадке на Луну, на котором работает двигатель ракетного блока; 11 — посадка на Луну корабля, масса которого в этот момент составляет 23,7 т; 12 — район падения на поверхность Луны отработавшего ракетного блока; 13 — длительное (от 5 до 14 сут) пребывание на поверхности Луны лунного корабля с космонавтами (соответственно 3 или 2 человека); 14 — прямое выведение взлетного модуля лунного корабля с поверхности Луны на траекторию полета к Земле (масса корабля в момент старта с Луны -19,5 т, масса корабля при возвращении к Земле -8,4 т); 15 — отделение спускаемого аппарата от корабля перед входом в плотные слои атмосферы; 16 — участок управляемого спуска в атмосфере Земли; 17 — срабатывание парашютной системы и посадка в заданном районе.

Технические задания на разработку двигателей для этой ракеты были даны ОКБ, руководимыми главными конструкторами А.М.Исаевым, А.М.Люлькой и Н.Д.Кузнецовым еще при жизни С.П.Королева. Но для обоих этих направлений необходимо было продолжать работы по ракете-носителю Н1. Одна из главных задач — довести надежность одиночных ЖРД для ракетных блоков «А» и «Б» до необходимого уровня, обеспечив уточненные техническим заданием выходные характеристики.

Встретившиеся трудности при доводке этих ЖРД, сопровождавшиеся неоднократными срывами сроков поставок, породили у определенного круга людей (в первую очередь у руководящих деятелей, таких как Д.Ф.Устинов, Л.В.Смирнов, С.А.Афанасьев и др.) мнение, что Н.Д.Кузнецов — при существующем отношении к этой работе руководства Министерства авиационной промышленности — до заданного уровня надёжности двигатели в ближайшее время не доведет, а следовательно, не будет ракеты-носителя Н1 и ее модификаций.

Поэтому, а также и потому, что США уже опередили нас с полетами на Луну, было принято решение прекратить работы не только по лунной экспедиции, но и по ракете-носителю Н1. На повестку дня была выдвинута задача разработка многоразовой транспортной космической системы (подобной «Спейс Шаттл») с кислородно-керосиновым ЖРД тягой 700-800 т, предложенным В.П.Глушко. Ему удалось убедить Д.Ф.Устинова и других руководителей в целесообразности такого решения. В свое время (после 1961 г.) В.П.Глушко отрицал кислородно-керосиновые и кислородно-водородные ЖРД. В своей монографии «Химические источники энергии» он писал, что «… жидкий кислород далеко не лучший окислитель, а жидкий водород никогда не найдет себе практического применения в ракетной технике». Жизнь опровергла это утверждение В.П.Глушко, ему пришлось пересмотреть свои воззрения и начать разработку кислородно-керосинового ЖРД большой тяги.

Как уже было сказано, десятью годами ранее В.П.Глушко отказался от этой разработки, и Сергей Павлович обратился с этим предложением к Н.Д.Кузнецову. В.П.Глушко резко отрицательно отзывался о ЖРД, разработанном ОКБ Н.Д.Кузнецова, хотя этот двигатель имел характеристики лучшие, чем разработанный ранее под руководством самого В.П.Глушко (на доводку последнего потребовалось более четырнадцати лет).

Н.Д.Кузнецову в течение нескольких лет удалось довести время наработки своих ЖРД до 10000-12000 с без съема со стенда — при необходимом времени их работы в полете, не превышающем 140 с. Решение о прекращении работ было неожиданным, поспешным, принималось оно без консультации с основными исполнителями. Главные разработчики ракеты-носителя Н1 — ОКБ — наше и Н.Д.Кузнецова — до сих пор считают решение о прекращении работ по этой ракете большой ошибкой. Зачем надо было запрещать пуски двух практически собранных ракет-носителей с новыми ЖРД? Запуск их не мешал работам по новой тематике, так как они начались более чем два года спустя. А ведь опыт запуска этих двух ракет-носителей дал бы ценный материал и для новых разработок. Трудно было также объяснить правильность решения об уничтожении задела для семи комплектов ракет-носителей тем специалистам, чьим трудом они были созданы.