Серый Крокодил (grey_croco) wrote,
Серый Крокодил
grey_croco

Categories:

Лунная дорога. Часть II

История советской лунной программы. От Луны-1 до Вулкана.

Часть I: http://grey-croco.livejournal.com/250267.html

Часть 2. Маленький шаг, который так и не был сделан.


В начале 60-х годов после первых впечатляющих успехов СССР в космосе взоры всех, кто имел отношение к освоению космического пространства, обратились к еще более масштабным задачам — полетам к Луне и планетам Солнечной системы. К тому же идеология холодной войны вызвала перенесение соперничества между сверхдержавами во все новые и новые области. Космос не стал исключением.

С 1961 года в США уже приступили к реализации программы Аполлон, предусматривавшей создание мощного носителя Сатурн-5 и корабля "Аполлон" для выведения на окололунную орбиту корабля с тремя астронавтами и высадки на поверхность Луны двух из них.

Лунная программа СССР была развернута после программного заявления президента США Кеннеди в 1962 году о намерениях до конца десятилетия высадить американских астронавтов на Луну в рамках программы Аполлон.
В августе 1964 г. руководство страны издало Постановление ЦК КПСС и Совета Министров "О работах по исследованию Луны и космического пространства". Пилотируемый облет Луны и высадка советского космонавта на ее поверхность в 1967 — 68 гг, т. е. раньше американцев, стали главной задачей советской пилотируемой программы.



В отличие от американцев, не ставивших облеты Луны самостоятельной целью и выполнявших их лишь как испытательные полеты в ходе подготовки высадки на Луну, в СССР существовал ряд проектов именно для облета Луны. Проекты предусматривали однократный пролет над обратной стороной Луны, поле тяготения которой искривляло траекторию корабля и направляло его назад к Земле. Перехода на окололунную орбиту и схода с нее не планировалось. Это позволяло резко снизить массу лунного корабля, т.к. при таком полете требовался лишь небольшой запас топлива для коррекций траектории. Ввиду этого для запуска корабля не требовался сверхмощный носитель и можно было использовать уже имевшийся в середине 60-х годов носитель УР-500 ("Протон").

Первоначально работы по проекту, связанному с пилотируемым облетом Луны, велись в ОКБ-52 под руководством В.Н. Челомея. Было разработано два проекта - проект ЛК-1 и проект ЛК-700.


Проект ЛК-1.

Космический корабль ЛК-1 предназначался для полета 1-го космонавта, имел длину 6,6 м, максимальный диаметр 2,9 м, массу 19 500 кг. (топливо - 13 000 кг).
Импульс основного двигателя составлял 310 секунд. При этом достигалась скорость 3 300 м/сек. Солнечные панели площадью 6,9 * 2,2 кв.м. обеспечивали КА электроэнергией в 2,0 кВт.
ЛК-1 состоял из нескольких отсеков:

- отсек обслуживания. Он имел длину 4,7 м, диаметр 2,9 м, массу 16 тонн, бак с 13 тоннами топлива, двигательную установку;

- возвращаемый аппарат. Он был предназначен для размещения космонавта, имел длину 3,6 м, диаметр 2,8 м, объем жилого помещения 4,56 куб.м (объем всего ВА - 8,37 куб.м), массу 3,8 тонны. Масса полезной нагрузки ВА составляла 1,88 тонны, масса космонавта с личными вещами - не более 255 кг.
Электропитание обеспечивалось батареями. Аэродинамическое качество составляло 0,2. Масса самого космонавта не должна была превышать 85 кг.

Запуск ЛК-1 предполагался с помощью РН УР-500К ("Протон"). Летные испытания тяжелой ракеты-носителя "Протон", предназначавшейся для вывода на околоземную орбиту полезной нагрузки массой до 21 тонн, начались на Байконуре в 1966 г, уже после передачи проекта ЛК-1 в ОКБ-1.

Позднее капсула ЛК-1 предназначалась для использования в разрабатывавшимся ОКБ-52 КА ЛК-700 и КА для орбитальных станций ТКС.


Проект ЛК-700.

В ОКБ-52 был разработан проект ЛК-700 (Лунного Корабля-700).

Он предназначался для 14-тисуточного полета (с посадкой на Луну) 2-х человек, имел длину 23,5 м, максимальный диаметр 4,1 м, массу 45 тонн (масса топлива - 36 000 кг). Импульс основного двигателя составлял 350 секунд.
Аппарат состоял из нескольких отсеков:

- лунный посадочный блок. Он имел длину 6,8 м, диаметр 4,1 м, массу 10 тонн (масса топлива - 8 000 кг), маневренную ДУ, импульс которой составлял 350 секунд. Обеспечивал посадку 1 000 кг.

- лунный разгонный блок. Он имел длину 6,3 м, диаметр 4,1 м, массу 17 тонн (масса топлива - 13 000 кг), маневренную ДУ, импульс которой составлял 350 секунд.

- лунный орбитальный разгонный блок. Он имел длину 5,9 м, диаметр 4,1 м, массу 17 тонн (масса топлива - 15 000 кг), маневренную ДУ, импульс которой составлял 350 секунд.

- возвращаемый аппарат. Он был предназначен для размещения 2-х космонавтов, имел длину 3,6 м, диаметр 2,8 м, объем жилого помещения 4,56 куб. метра (объем всего ВА - 8,37 куб. метра), массу 3,3 тонны. Масса полезной нагрузки ВА составляла 1,38 тонны, масса космонавтов с личными вещами - не более 255 кг.
Электропитание обеспечивалось батареями. Аэродинамическое качество составляло 0,2. Масса самих космонавтов не должна была превышать 170 кг. Капсула аппарата использовалась от КА ЛК-1. Запуск аппарата предполагалось осуществить с помощью разрабатываемой ракеты-носителя УР-700.

Лунный носитель УР-700, позволяющий вывести на орбиту полезный груз массой 140 т, представлял собой уже готовую УР-500 ("Протон"), к которой добавлялась новая первая ступень - девять блоков, с одним двигателем РД-270 в каждом. Этот уникальный двигатель тягой в 630 т (более чем в четыре раза мощнее, чем двигатели первой ступени Н-1) специально для УР-700 разрабатывал Валентин Глушко.



Макет корабля ЛК700-1.


Однако во второй половине 1965 года в Военно-промышленной комиссии Совета Министров СССР возобладало мнение, что проект УР700К-ЛК700 не сможет обеспечить приоритет СССР в пилотируемом полете к Луне. Создание облетного корабля перепоручили С. П. Королеву. Для ускорения работ намечали использовать РН УР500К с королёвским разгонным блоком Д в качестве четвертой ступени. Новый проект, названный "УР500К-Л1", С. П. Королев представил Комиссии 15 декабря 1965 г, он
был утвержден и стал основой лунной облетной программы СССР.


ПРОГРАММА УР500К-Л1.

По предварительным планам программа полета состояла из следующих этапов. Космический корабль 7К-Л1 с экипажем из двух космонавтов — командира и исследователя
— выводится ракетой "Протон" с четвертой ступенью (блоком Д) на промежуточную орбиту Земли высотой в апогее около 187 км, в перигее — 19 км и наклонением 51,5°. Масса корабля 7К-Л1 с блоком Д на орбите ИСЗ при этом достигала бы 20 т. При выведении корабль находится под головным обтекателем, который
сбрасывается после прохождения плотных слоев атмосферы. В случае аварии РН на участке выведения имелась система аварийного спасения (САС), которая с помощью твердотопливных двигателей увела бы аппарат с космонавтами на безопасное расстояние. Примерно через час после старта отделяется опорный конус системы аварийного спасения, вторично включается двигательная установка блока Д и корабль переводится на траекторию облета Луны. Затем происходит отделение блока Д. Масса корабля после этого составляет 5,2 — 5,3 т. В ходе полета необходимо было выполнить несколько коррекций его траектории, после которых СА отделяется от приборно-агрегатного отсека (ПАО), совершает два погружения в атмосферу и приземляется или приводняется в заданном районе на парашюте с применением двигателей мягкой посадки.


КОРАБЛЬ 7К-Л1 (ЗОНД).


Для ускорения работ по созданию облетного корабля по программе УР500-Л1 руководством отрасли было решено создавать его на основе спроектированного к тому времени пилотируемого космического корабля 7К-ОК (Союз).

Весь полет вокруг Луны и возвращение на Землю космонавты должны были совершить в этом новом космическом корабле, получившем обозначение 7К-Л1. Его разработка в ОКБ-1 велась под руководством главного конструктора С. П. Королева, а после его смерти (1966 г.) под общим руководством главного конструктора В. П. Мишина.1

Технические характеристики РН Протон и ее четвертой ступени (разгонного блока Д) ограничивали стартовую массу корабля 7К-Л1 всего лишь 5,5 тоннами. Из-за этого в нем не было бытового отсека, а состоял он из спускаемого аппарата (СА) и приборно-агрегатного отсека (ПАО), который в свою очередь разделялся на переходный (ПХО), приборный (ПО) и агрегатный отсеки (АО). Сверху на спускаемом аппарате устанавливался опорный конус системы аварийного спасения (САС).

Спускаемый аппарат (СА) имел сегментально-коническую форму с усиленным теплозащитным экраном для безопасного входа в атмосферу Земли со второй космической скоростью. Перед посадкой на Землю, на высоте нескольких километров, экран должен был сбрасываться. В СА размещался пульт управления кораблем, бортовой вычислитель Салют-3, научные приборы, фотоаппаратура, система жизнеобеспечения, элементы систем терморегулирования и радиосвязи, парашютная система, объекты биологических исследований, оптический ориентатор и аккумуляторная батарея. В спускаемом аппарате корабля 7К-Л1 было установлено большее, по сравнению с кораблем "Союз", число газовых двигателей системы управления спуском, однако пришлось отказаться от размещения в СА запасной парашютной системы.
В верхней части СА размещалась остронаправленная параболическая антенна, работающая в дециметровом диапазоне волн. В герметичном приборном отсеке были установлены буферные аккумуляторные батареи (основная и резервная), приборы и аппаратура бортовых систем корабля.

В негерметичном агрегатном отсеке размещалась корректирующая тормозная двигательная установка КТДУ-53 с одним ЖРД многократного включения тягой 411 кгс с рулевыми соплами. Горючим служил несимметричный диметилгидразин (НДМГ), окислителем — смесь окислов азота в азотной кислоте. Топливо (около 400 кг) помещалось в четырех сферических баках в АО. Там же располагались и двигатели системы ориентации, работающие на однокомпонентном топливе — перекиси водорода.
На внешней поверхности АО размещался радиатор-теплообменник системы терморегулирования корабля.

Снаружи на ПАО находились две панели трехсекционных солнечных батарей с размахом 9 м и общей площадью 11 м. На концевых створках панелей солнечных батарей — антенны КВ-диапазона для радиосвязи с Землей. У торца ПАО — антенна УКВ-связи и радиотелеметрии. В пилотируемом варианте корабля 7К-Л1 должны были устанавливаться дополнительные системы и устройства. Предполагалось, что космонавты совершат полет в костюмах без спасательных скафандров.

Интересной особенностью проекта был способ входа в атмосферу при возвращении на Землю. 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.

Программа летно-конструкторских испытаний 7К-Л1 первоначально предусматривала десять беспилотных запусков, один пилотируемый облет Луны (намечавшийся на 26 июня 1968 г), затем еще два беспилотных полета, а четырнадцатый запуск должен был быть вновь пилотируемым.

Фактически же 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-посителя "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. При полетах кораблей "Зонд-4", и "-5" из-за отказов системы управления вход в атмосферу проходил по нерасчетной траектории с двадцатикратными перегрузками, а при полете "Зонда-6" произошла разгерметизация кабины.

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".


Пилотируемый корабль Л-1 (в беспилотном варианте — «Зонд»).


Высадка на Луну (проект Н1-Л3)

Проект Н1-Л3 в своей основе повторял американский проект "Аполлон". В нем также предусматривался вывод одним запуском на промежуточную орбиту, а затем на траекторию полета к Луне связки из двух кораблей, один из которых должен был остаться на окололунной орбите, а другой - осуществить посадку на Луну. Далее лунный корабль должен был взлететь с Луны и состыковаться с орбитальным кораблем, после чего орбитальный корабль перешел бы на траекторию полета к Земле.
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 (вместе составляли систему Л3) и мощная ракета-носитель Н1.

Какова же была конструкция лунного корабля Л3?

Система Л3 состояла из разгонных ракетных блоков Г и Д, ЛОК (собственно корабль и ракетный блок И) и ЛК (собственно корабль и ракетный блок Е), головного обтекателя, (силовой каркас при наземной эксплуатации и защита системы от аэродинамического и теплового воздействия при прохождении плотных слоев атмосферы), сбрасываемого при достижении определенных скоростных напоров, двигательной установки системы аварийного спасения (САС), обеспечивающей увод спускаемого аппарата ЛОК от аварийной РН.


Система Л3 в разрезе.

Лунный орбитальный корабль состоял из спускаемого аппарата, бытового отсека, на котором был расположен специальный отсек с двигателями ориентации и причаливания и агрегатами системы стыковки, приборно-агрегатного отсека цилиндрической формы с конической "юбкой", в которой размещался ракетный блок И, и системы энергопитания на кислородно-водородных топливных элементах. Бытовой отсек служил одновременно шлюзовой камерой при переходе космонавтов в лунный корабль через открытый космос (после надевания лунного скафандра "Кречет").

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.


Лунный орбитальный корабль.

Лунный посадочный модуль представлял собой герметичный корпус для обитания космонавтов и имел отсек с двигателями ориентации и причаливания, "пассивный" плоский ячеистый узел причаливания, ракетный блок Е и лунное посадочное устройство (ЛПУ). Электропитание ЛК осуществлялось химическими аккумуляторами, устанавливаемыми снаружи на раме ЛПУ и приборном отсеке. Система управления строилась на базе БЦВМ и имела ручную систему управления, позволяющую космонавту самостоятельно выбирать место посадки визуально через специальный иллюминатор. ЛПУ было четырёхопорной оригинальной конструкции с сотовыми поглотителями остаточной вертикальной скорости посадки.


Посадочный лунный модуль.


Лунный корабль трижды успешно испытывался на околоземной орбите в беспилотном режиме под названиями "Космос-379" (24.11.1970), "Космос-398" (26.02.1971)и "Космос-434" (12.08.1971).


Сравнительные размеры американского и советского посадочных модулей.


Продолжение следует.
Tags: история, космонавтика
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 8 comments