Серый Крокодил (grey_croco) wrote,
Серый Крокодил
grey_croco

Categories:

Лунная дорога. Часть II. Продолжение

Ракета-носитель Н1.

Начало: http://grey-croco.livejournal.com/252659.html?mode=reply

Постановлением Правительства от 23 июня 1960 г. "О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в 1960-1967 гг" предусматривалось проведение в 1960-1962 гг. проектно-конструкторской проработки и необходимого объёма исследований в целях создания в ближайшие годы новой космической ракетной системы со стартовой массой 1000-2000 т, обеспечивающей вывод на орбиту вокруг Земли тяжёлого межпланетного космического корабля массой 60-80 т, мощных жидкостных ракетных двигателей с высокими характеристиками, ЖРД на жидком водороде, ядерных и электрореактивных двигателей, высокоточных систем автономного и радиотехнического управления, систем космической радиосвязи и т.п.



Постановлением Правительства от 13 мая 1961 г. "О пересмотре планов по космическим объектам в направлении выполнения задач оборонного значения" был определен срок создания ракеты Н1 в 1965 г., однако Постановлением от 16 апреля 1962 г. "О важнейших разработках межконтинентальных баллистических и глобальных ракет и ракет-носителей космических объектов" создание РН Н1 было ограничено разработкой в 1962 г. эскизного проекта с необходимым экономическим обоснованием стоимости её создания.

К этой работе были привлечены: по двигателям - ОКБ-456 (В.П.Глушко), ОКБ-276 (Н.Д.Кузнецов) и ОКБ-165 (А.М.Люлька); по системам управления: НИИ-885 (Н.А.Пилюгин), НИИ-944 (В.И.Кузнецов); по наземному комплексу - ГСКБ-Спецмаш (В.П.Бармин); по измерительному комплексу - НИИ-4 МО А.И.Соколов); по системе опорожнения баков и регулирования соотношения компонентов топлива - ОКБ-12 (А.С.Абрамов); по аэродинамическим исследованиям - НИИ-88 (Ю.А.Мозжорин), ЦАГИ (В.М.Мясищев) и НИИ-1 (В.Я.Лихушин); по технологии изготовления - институт сварки им. Патона Академии наук УССР (Б.Е.Патон), НИТИ-40 (Я.В.Колупаев), завод "Прогресс" (А.Я.Леньков); по технологии и методике экспериментальной отработки и дооборудованию стендов - НИИ-229 (Г.М.Табаков) и др.

Для проектных проработок РН Н1 был принят полезный груз массой 75 т с использованием на всех ступенях ЖРД на компонентах топлива кислород-керосин. Этому значению массы полезного груза соответствует стартовая масса РН 2200 т, и было учтено, что применение на верхних ступенях в качестве горючего водорода позволит увеличить массу полезного груза до 90-100 т при той же стартовой массе.

Ракета-носитель Н1 состояла из трёх ступеней (блоки А, Б, В), соединенных между собой переходными отсеками ферменного типа и головного блока. Силовая схема представляла собой каркасную оболочку, воспринимающую внешние нагрузки, внутри которой размещались топливные баки (бак горючего впереди), двигатели и другие системы. В состав двигательной установки 1 ступени входили 24 двигателя НК-15 (11Д51) с тягой на Земле по 150 тс, расположенные по кольцу, 2 ступени - восемь таких же двигателей с высотным соплом НК-15В (11Д52), 3 ступени - четыре двигателя НК-19 (11Д53) с высотным соплом; все двигатели имели замкнутую схему. Приборы системы управления, телеметрии и других систем располагались в специальных отсеках на соответствующих ступенях. На стартовое устройство РН устанавливалась опорными пятами, расположенными по периферии торца 1 ступени.

Изготовление блоков А и Б РН Н1 было возложено на завод "Прогресс", а двигателей для неё - на завод N24 Средне-Волжского Совнархоза (СВ СНХ), изготовление блока В - на завод N18. Сопровождение конструкторской документации на заводе "Прогресс" и на техническом комплексе было поручено Куйбышевскому филиалу ЦКБЭМ.



Постановлением от 24 сентября 1962 г. было установлено начать лётные испытания РН Н1 в 1965 г. и определены основные этапы работ и сроки их выполнения:
- стендовая отработка автономных двигателей 3 ступени 1964 г. 2 и 1 ступеней - 1965 г.
- стендовая отработка двигателей в составе блоков и установок - с 1964 г. по I квартал 1965 г.
- изготовление двух комплектов агрегатов наземного оборудования -1964 г.
- подготовка стартовой и технической площадок для обеспечения первых пусков РН - 1964 г.
- отработка и отладка комплекса наземного оборудования совместно с РН - 1965 г.
- окончание строительства стартовой позиции и сдача её в эксплуатацию - 1965 г.

В начале 1964 г. возник ряд трудностей, связанных, в первую очередь, с невыполнением запланированного объёма работ из-за необеспеченности или полного отсутствия финансирования, особенно по строительству необходимых производственных помещений, лабораторий и отделов. В 1964 г. работы по ракете Н1 финансировались недостаточно (в два-три раза меньше, чем требовалось). В связи с этим С.П.Королев неоднократно обращался в Совет Министров СССР, ВСНХ СССР с предложениями об ускорении работ и о своевременном выделении средств для их обеспечения. Однако, вопросы решались трудно и не всегда своевременно. К этому времени общее отставание работ от предусмотренных сроков составило 1-2 года и было настолько ощутимым, что Постановлением от 19 июня 1964 г. срок начала ЛКИ перенесён на 1966 г.

В Постановлении от 3 августа 1964 г. впервые было определено, что важнейшей задачей в исследовании космического пространства с помощью ракеты-носителя Н1 является освоение Луны с высадкой экспедиций на её поверхность и последующим возвращением их на Землю.

Ракетный комплекс в состав которого входили РН Н1 и лунная система для посылки на поверхность Луны с последующим возвращением на Землю экипажа в составе двух человек (посадка на Луну предусматривала одного человека) получил обозначение Н1-Л3.

Основными разработчиками лунной системы Л3 были:

- ОКБ-1 - головная организация по системе в целом, разработке ракетных блоков Г и Д, двигателей для блока Д и разработке лунного (ЛК) и лунного орбитального (ЛОК) кораблей;
- ОКБ-276 (Н.Д.Кузнецов) - по разработке двигателя блока Г;
- ОКБ-586 (М.К.Янгель) - по разработке ракетного блока Е лунного корабля и двигателя этого блока;
- ОКБ-2 (А.М.Исаев) - по разработке двигательной установки (баки, ПГ системы и двигатель) блока И лунного орбитального корабля;
- НИИ-944 (В.И.Кузнецов) - по разработке системы управления системы Л3;
- НИИ-885 (М.С.Рязанский) - по радиоизмерительному комплексу;
- ГСКБ Спецмаш (В.П.Бармин) - по комплексу наземного оборудования системы Л3.
Были определены и сроки начала ЛКИ - 1966 г. и осуществления экспедиции 1967-1968 гг.

Полёт комплекса Н1-Л3 планировался по следующей схеме:
- вывод системы Л3 ракетой-носителем Н1 на промежуточную околоземную орбиту высотой 220 км и наклонением 51.8 (время пребывания на орбите ИСЗ до 1 суток, масса комплекса 91.5 тонн);
- разгон системы Л3 блоком Г на траекторию полёта "Земля-Луна" (блок Г работает до полной выработки топлива);
- доразгон системы Л3 блоком Д до заданной скорости (масса выводимой к Луне системы - 21 т), проведение двух коррекций и переход системы Л3 (блок Д-ЛК-ЛОК) на орбиту искусственного спутника Луны (ИСЛ); время полёта к Луне 3.5 суток, пребывания на орбите ИСЛ - до 4 сут;
- перевод системы Л3 с помощью блока Д с круговой на эллиптическую орбиту, её ориентация и юстировка;
- переход одного космонавта в ЛК из ЛОК;
- отделение лунной посадочной системы (блок Д и ЛК) от ЛОК;
- разворот и торможение ЛК блоком Д;
- отделение блока Д и его увод;
- торможение с помощью блока Е, маневр, юстировка и посадка ЛК на Луну; время пребывания на Луне от 6 до 24 ч;
- взлет ЛК с Луны с помощью блока Е и стыковка ЛК с ЛОК на орбите ИСЛ (время пребывания на орбите ИСЛ до 1 суток);
- разгон ЛОК с помощью блока И по траектории "Луна-Земля", проведение коррекций (время полёта к Земле 3.5 суток);
- отделение СА, вход в плотные слои атмосферы Земли со второй космической скоростью, планирующий спуск и посадка на территории СССР.
Общее время экспедиции составляло 11-12 суток.

Запас топлива посадочного модуля позволял "парить" над Луной в течение 50 секунд, в этот момент пилот должен был принять окончательное решение: садится или нет. Выбор зависел от того, какой рельеф окажется в месте предполагаемой посадки. Если он был неподходящим (например, был бы заполнен крупными камнями), космонавт мог вернуться к орбитальному аппарату и далее на Землю, либо выбрать новую точку, расположенную не далее нескольких сотен метров от первоначально выбранного места. После посадки космонавт должен был выйти на поверхность, установить на ней флаг Советского Союза, собрать образцы грунта и вернуться в лунный корабль.

В декабре 1964 года был разработан проект Лунной системы ЛЗ, содержащий исходные данные для разработки рабочих чертежей ракетных блоков Г и Д, ЛОК и ЛК. Проект был рассмотрен и одобрен комиссией под председательством Президента Академии наук СССР М.В.Келдыша, а 10 февраля 1965 года был утвержден план создания лунной системы Л3.

Планом предусматривалось:
- выдача и согласование технических заданий на разработку основных систем и агрегатов (февраль 1965 г);
- разработка эскизного проекта системы Л3 в целом (август 1965 г);
- разработка рабочей документации (апрель-июнь 1965 г);
- изготовление экспериментальных установок, систем и образцов ракеты (макетно-технологического образца - II квартал 1966 г. и первого лётного образца - IV квартал 1966 г);
- создание комплекса наземного оборудования II квартал 1966 г;
- экспериментальная отработка агрегатов и блоков 1966 г;
- лётно-конструкторские испытания комплекса Н1-Л3 1966 г;

Однако далеко не все шло гладко, из-за чего отставание от плана было довольно существенным. Наибольшие трудности возникли при работах по двигателям 1 и 2 ступеней РН в связи с задержками производства и отсутствием необходимой экспериментальной базы. В результате исследований было установлено, что для проведения экспедиции на Луну в составе двух космонавтов с высадкой на её поверхность одного из них и
возвращением их на Землю при одном пуске ракеты-носителя Н1 необходимо выводить на орбиту ИСЗ полезный груз массой не менее 95 т. В связи с этим были предприняты поиски решений, обеспечивающих выведение названной массы полезного груза без коренной его переработки, сохранение в максимальной степени документации, оснастки и т.п.

Большие трудности вызвал контроль геометрических параметров комплекса из-за его деформации, вызываемой значительными перепадами температур воздуха по высоте в МИК (монтажно-испытательный комплекс) (до 5...100С), для чего была улучшена система отопления здания и пристроен тамбур у ворот, а также была разработана специальная методика контроля геометрических параметров.

Однако несмотря на задержки, работа над лунным комплексом все же продвигались вперед. Например, система управления РН в первоначальном варианте строилась с использованием, в основном, аналоговых и релейных схем в составе бортовых приборов, а затем (с ракеты 7Л) появилась возможность создать систему управления на базе бортовой цифровой вычислительной машины. Это позволило полнее использовать энергетические
возможности РН и улучшить ее точностные показатели.

Блок Д успешно прошёл испытания в условиях космоса по программе Л1: (запуски космических аппаратов "Зонд-4" 2 марта 1968 г, "Зонд-5" 16 сентября 1968 г, и "Зонд-6" 10 ноября 1968 г. и ЛК с ракетным блоком Е на орбиту ИСЗ в составе объекта Т2К 24 ноября 1970 г, 26 февраля и 12 августа 1971 г).

Лётно-конструкторские испытания ракеты Н1 с упрощенным головным блоком системы Л3 (7К-Л1С) начались в феврале 1969 г. К началу ЛКИ была проведена экспериментальная отработка узлов и агрегатов, проведены стендовые испытания блоков Б и В, проведены испытания с макетным образцом ракеты 1М, на технической и стартовой позициях.


Установка Н-1 на стартовой позиции.

Первый пуск ракетно-космического комплекса Н1-Л3 (N 3Л) состоялся 21 февраля 1969 г. Полезной нагрузкой служил модифицированный лунный корабль "Союз-7К-Л1А". Планировался полет корабля с выходом на лунную орбиту и возвращением на Землю.
Однако сразу после старта в газовую турбину турбонасосного агрегата одного из двигателей попали мелкие металлические частицы, которые вызвали сильную вибрацию и разрушение топливных трубопроводов через 68 секунд после старта. В хвостовом отсеке возник пожар, и ракета была взорвана по команде с Земли.
Система аварийного спасения спасла спускаемый аппарат лунного корабля. Остатки ракеты упали в 45 км от космодрома.

Второй пуск комплекса Н1-Л3 был проведён 3 июля 1969 г. Полезной нагрузкой служил модифицированный лунный корабль "Союз-7К-Л1С". Планировался облет Луны с фотографированием лунной поверхности. За четверть секунды до отрыва от стартового стола в кислородный насос одного из двигателей попал посторонний металлический предмет. Насос разрушился, металлическими обломками перебило бортовую кабельную сеть и возник пожар. Это привело к серии взрывов других двигателей и повреждению системы управления. Через 0.5 секунды после отрыва от стартового стола система управления начала выключать ЖРД NN 7,8,19,20. На 9 секунде полета, когда ракета достигла высоты 200 метров, были выключены двигатели 21 и 9. Почти сразу после этого отключились все остальные двигатели, кроме ЖРД N18, который продолжал работать. На 15 секунде полета была задействована система аварийного спасения корабля. Накренившись на 45 градусов (из-за продолжавшего работать ЖРД N18), полностью заправленная ракета через 23 секунды после запуска рухнула на стартовый комплекс, практически уничтожив его и незначительно повредив соседний, расположенный в 500 метрах. Обломки носителя разбросало в радиусе 1 км. Система аварийного спасения спасла спускаемый
аппарат лунного корабля, который благополучно приземлился в километре от пожара. На восстановление стартового комплекса потребовалось полтора года.

Более двух лет ушло на доработку РН. Ракета подверглась существенным доработкам с учетом прошлых аварий. И вот 26.06.1971 года предпринимается третья попытка запуска. В этом полете полезной нагрузкой служили макеты лунного корабля и лунной кабины. С момента отрыва от стартового комплекса и до конца полета все 30 двигателей первой ступени работали устойчиво. Однако из-за неучтенных газодинамических процессов возникло вращение, с которым пыталась справиться система управления. Огневые струи двигателей складывались в общий факел так, что вокруг продольной оси ракеты создавался крутящий момент. Уже к восьмой секунде полета, на высоте около 250 метров рулевые сопла встали на упоры, так и не сумев парировать возмущение по крену. К 15 секунде отклонение достигло 8 градусов. Скорость и угол поворота постоянно возрастали. Начиная с 39 секунды система управления была уже не в состоянии стабилизировать носитель по осям. На 48 секунде из-за выхода на закритические углы атаки началось разрушение ракеты в области стыка блока "В" и головного обтекателя. Головной блок отделился от ракеты и начал разрушаться. На 51 секунде полета, когда угол поворота достиг 60 градусов, по команде от концевых контактов гироплатформы наконец выключились все ЖРД первой ступени. Ракета была подорвана по команде с Земли, ее остатки упали в 20 км от стартовых сооружений, которые не пострадали. Работа системы аварийного спасения не планировалась.




Четвёртый пуск комплекса Н1-Л3 N 7Л был проведён 23 ноября 1972 г. Многие системы ракеты были доработаны. В частности, для улучшения управляемости по крену на первой и второй ступенях вместо выхлопных рулевых сопел были установлены рулевые ЖРД. Полезной нагрузкой был лунный орбитальный корабль "Союз-7К-ЛОК".

До 107 секунды полет проходил нормально. В этот момент, за 7 секунд до отделения первой ступени, для уменьшения ускорения по программе должны были быть выключены шесть центральных двигателей. Сразу после этого взорвался двигатель номер 4. Практически сразу же стала разрушаться первая ступень. Ракета была подорвана по команде с Земли до отделения и запуска второй ступени.

Причины аварии до конца не ясны. Главный конструктор Мишин винил двигателистов. Конструктор двигателей Кузнецов утверждал, что двигатели тут ни при чем: из-за резкого прекращения подачи топлива произошел гидравлический удар, повлекший разрыв трубопровода и взрыв двигателя. Все сходились на том, что полет мог бы закончиться успешно, если бы первая ступень была бы немедленно выключена и отделена. Однако система управления не предусматривала подобного
отделения.

К пятому пуску комплекса Н1-Л3 N 8Л были разработаны и прошли все виды наземных испытаний многоресурсные двигатели (11Д111, 11Д112 и 11Д113) повышенной надёжности, установленные на ракету после огневых испытаний без переборки. Однако пятый пуск не состоялся, так как в декабре 1972 г. США завершили свою лунную программу полётом КК "Аполлон-17" и политический интерес к лунной программе пропал..

Здесь уместно отметить одну деталь. Обычно после аварийных стартов организовывались поиски упавших частей ракет-носителей и ГБ. И вот при одном из таких поисков был найден макет лунного корабля, который одиноко стоял в степи на своих четырёх штатных "ногах", немного зарывшись в песок. На корабле не было заметно каких-либо поломок, кроме небольших вмятин и деформаций.

В июне 1974 г. работы по комплексу Н1-ЛЗ были прекращены. Общие затраты на программу Н1 в ценах 70-х годов составили примерно 4 млрд. рублей.


Советские ракеты-носители, которые использовались или планировались к использованию в ходе отечественных лунных программ. Слева направо: Н-1 с лунным комплексом Л-3, «Протон» (УР500К) с лунным облетным кораблем ЛК конструкции В. Н. Челомея, «Протон» с облетным кораблем 7К-Л1 конструкции С. П. Королева и «Союз».


ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ ПО ЛУННОЙ ПРОГРАММЕ.

В 1965 г. в подмосковном Центре подготовки космонавтов (ЦПК) был образован отдел для подготовки космонавтов — командира и исследователя — для полета на корабле 7К-Л1. В мае 1966 г. Военно-промышленная комиссия утвердила первую группу гражданских космонавтов при Центральном конструкторском бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ), а в феврале 1967 г. в ЦПК группа для облета Луны была сформирована окончательно. В нее вошли военные космонавты из отряда ЦПК: Валерий Быковский (начальник отдела подготовки космонавтов по лунной программе), Валерий Волошин, Георгий Добровольский, Петр Климук, Алексей Леонов и Павел Попович (командиры); Юрий Артюхин, Анатолий Воронов (исследователи) и космонавты из отряда ЦКБЭМ: Олег Макаров, Николай Рукавишников и Виталий Севастьянов (исследователи). Немного позже к ним подключился Георгий Гречко. Были сформированы экипажи: Леонов — Макаров, Быковский — Рукавишников и Попович — Севастьянов, остальные космонавты составили группу поддержки. В мае 1967 г. в группу вошел математик Валентин Ершов, задача которого состояла в математическом обеспечении навигационных измерений и расчетов, производимых на бортовой вычислительной машине.

Подготовка включала освоение бортовых систем корабля 7К-Л1, динамики его движения, математического обеспечения, программирования, баллистики, астронавигации. Особое внимание уделялось подготовке экипажей к управлению кораблем при входе в атмосферу (с двойным погружением). Группа космонавтов вылетела на 10 дней в г. Могадишо (Сомали) для изучения звезд Южного полушария неба. Позже эта же группа космонавтов готовилась и для программы посадки на Луну Н1-Л3.

18 августа 1967 г. в ЦКБЭМ сформирована своя группа по программе Н1-Л3, являвшаяся как бы резервной для лунных групп ЦПК. В нее вошли Сергей Анохин, Геннадий Долгополов, Владимир Бугров, Владимир Никитский, Виктор Пацаев и Валерий Яздовский.

Подготовка на реальных тренажерах корабля 7К-Л1 началась только в январе 1968 г. А позже в рамках программы Л-3 командиры отрабатывали управление посадкой на Луну на динамическом тренажере, созданном на базе вертолета, учились умению быстро выбирать площадку и сажать объект при ограниченных запасах топлива,мгновенно оценивать вертикальную скорость. (Для этого они закончили школу летчиков-испытателей в ЛИИ.)

В 1968 г. первые три экипажа завершили подготовку по программе Л-1 и сдали экзамены. Но полет все откладывался, и космонавтам приходилось ждать, стараясь поддерживать готовность к полету, когда же три успешных пуска корабля 7К-Л1 откроют им путь к Луне. Многие космонавты из лунной группы участвовали в обеспечении управления полетами беспилотных кораблей, находясь в Центре дальней космической связи в Евпатории. Во время испытания корабля "Зонд-4" в марте 1968 г. Попович и Севастьянов, находясь в бункере, выполняли роль экипажа на борту корабля. Все их переговоры с Центром управления полетом велись через борт "Зонда", что создавало иллюзию реального полета. В NASA поволновались, когда станции радиоперехвата зафиксировали переговоры экипажа "Зонда", летящего к Луне, с Землей. Но вскоре все прояснилось...

В 1968 г. лунную группу расширили. В нее в разное время входили: Андриян Николаев, Евгений Хрунов, Виктор Горбатко, Борис Волынов, Георгий Шонин, Анатолий Куклин, Анатолий Филипченко, Константин Феоктистов, Валерий Кубасов, Владислав Волков, Валерий Яздовский и Владимир Бугров. Тренировки в экипажах продолжались. Куклин вспоминает, что ему пришлось подменять Леонова в первом экипаже, так как руководство решило, что после гибели Ю. А. Гагарина нельзя рисковать жизнью второго национального героя.

Как вспоминает Виталий Севастьянов, желание лететь и выполнить задание Родины было у космонавтов настолько сильным, что в начале декабря 1968 г. члены трех экипажей написали письмо в Политбюро, прося разрешения стартовать немедленно, невзирая на частичные неудачи с "Зондом-5" и "Зондом-6".

Запуск намечался на 9 декабря. В ожидании решения экипажи вылетели на Байконур и находились там более недели. В монтажно-испытательном корпусе стояла готовая к полету ракета-носитель УР500К, здесь же был и очередной корабль 7К-Л1, но разрешение так и не было получено. Тем временем 21 декабря стартовал "Аполлон-8", экипаж которого выполнил сразу 10 витков вокруг Луны, а затем успешно вернулся на Землю. Первенство было потеряно, наши космонавты вернулись в ЦПК, но тренировки продолжались, хотя и без прежнего энтузиазма.

После прекращения программы облета Луны в марте 1969 г. группа "лунных космонавтов" была значительно сокращена. Оставшиеся два экипажа, Леонов — Макаров и Быковский — Рукавишников, продолжили подготовку к высадке на Луну по программе Н1-Л3, но после двух неудач с запуском ракеты Н-1 в феврале и июле 1969 г. и высадки на Луну 21 июля экипажа "Аполлон-11", подготовка этих экипажей прекратилась. В ноябре 1969 г. лунную группу окончательно расформировали, а космонавты приступили к подготовке по другим программам.


Лунный скафандр "Кречет".

Так заканчилась советская пилотируемая лунная программа. Последний шаг на Луну так и не был сделан. Но несмотря на неудачу, опыт, полученный при создании Н-1, позволил через 15 лет создать уникальную тяжелую ракету Энергия, способную не только выводить в космос многоразовый корабль Буран, но и забрасывать на орбиту груз 100 тонн.

Однако уже после окончания американской программы Аполлон у СССР был шанс затмить успех американцев. Это можно было сделать, создав на поверхности Луны постоянно действующую обитаемую лунную базу. И такой проект действительно у нас был.


Конец второй части. Окончание 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.
  • 5 comments