Владимир Сыромятников - 100 рассказов о стыковке

• Название: 100 рассказов о стыковке
• Автор: Владимир Сыромятников
• Издательство: Университетская книга Логос
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2008
• ISBN: 978-5-98704-307-7

В ваших руках, уважаемый читатель, — вторая часть книги «100 рассказов о стыковке и о других приключениях в космосе и на Земле». Первая часть этой книги, охватившая период от зарождения отечественной космонавтики до 1974 года, увидела свет в 2003 году. Автор выполнил свое обещание и довел повествование почти до наших дней, осветив во второй части, которую ему не удалось увидеть изданной, два крупных периода в развитии нашей космонавтики: с 1975 по 1992 год и с 1992 года до начала XXI века. Как непосредственный участник всех наиболее важных событий в области космонавтики, он делится своими впечатлениями и размышлениями о развитии науки и техники в нашей стране, освоении космоса, о людях, делавших историю, о непростых жизненных перипетиях, выпавших на долю автора и его коллег. Владимир Сергеевич Сыромятников (1933—2006) — член–корреспондент Российской академии наук, профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель науки Российской Федерации, лауреат Ленинской премии, академик Академии космонавтики, академик Международной академии астронавтики, действительный член Американского института астронавтики и аэронавтики. Известный в мире специалист по космической технике, в области разработки и испытаний космических аппаратов, автоматических систем, космической робототехники, больших космических конструкций, основатель и руководитель отечественной школы стыковочных узлов космических аппаратов, получившей мировое признание. По мнению автора, эту книгу стоит прочитать каждому, кому интересна история космонавтики.

---

Конфигурация при спуске на парашюте в принципе устойчива, аэродинамические формы делают устойчивым полет самолета. Чтобы обеспечить устойчивость корабля с ретроракетой, нужно принимать дополнительные, можно сказать, жесткие меры, а сделать это совсем не просто. Такой корабль, осуществляющий посадку, неустойчив, если не управлять им непрерывно и, можно сказать, изощренно.

Осуществить подобный проект в целом для современного уровня техники -задача очень сложная. Многие частные проблемы видны на поверхности, другие — менее очевидные — подводные камни наверняка встретились бы при отработке. Однако самый существенный фактор — безопасность соприкосновения с Землей.

Короткая, но насыщенная история РКТ оставила нам примеры ракетно–посадочных систем. В программе «Аполлон» астронавты прилунялись, используя реактивные двигатели посадочной ступени лунной кабины. Там деваться было некуда: Луна лишена атмосферы. Посадка на Луну являлась одной из самых сложных и опасных фаз полета, одной из самых критических. Чтобы уменьшить степень риска при прилунении, упростили до предела двигатель ретроракеты. Предусмотрели также дублирование основных систем, резервную возможность выполнить критические операции. Если что?то случалось с посадочной ступенью, астронавты могли отделиться от нее и, запустив двигатель взлетной ступени, вернуться на окололунную орбиту, где их поджидал командный модуль для полета назад к Земле.

Другим прототипом могут также служить самолеты с вертикальным взлетом и посадкой (ВВП). На них используются воздушно–реактивные двигатели, поэтому там не нужны баки с кислородом. Тем не менее самолеты с ВВП, пожалуй, самые сложные в современной авиации и наименее эффективные. Их применение ограничено очень узкой областью. Единственная возможность повысить безопасность — это предусмотреть дополнительное средство спасения для космонавтов, например катапультируемые кресла с парашютами, подобные тем, которые используются на военных самолетах. Однако на космических кораблях осуществить катапультирование значительно сложнее. Видны и другие проблемы, которые могут стать критическими.

В начале 1989 года умер В. Глушко. Вскоре отношения К. Феоктистова с Ю. Семёновым приблизились к критической черте. После их разрыва работы над «Зарей» прекратились.

В начале 90–годов мне попала на глаза информация о том, что американцы начали заниматься проектированием одноступенчатого корабля, точнее, ракетно–космической системы. Меня это очень удивило — ведь речь шла не о теоретических оценках возможного полета на орбиту и возвращения на Землю, а о практической разработке моноблочного ракетно–космического аппарата, который, по замыслу, должен запускаться, летать и приземлиться в одной и той же конфигурации. Проект получил название Single Stage to Orbit -SSTO (одной ступенью на орбиту — ОСНА). На первый взгляд, схема очень заманчива, но только на самый первый.

О принципиальных трудностях обеспечения посадки при помощи реактивных двигателей уже говорилось. Однако ОСНА не просто корабль типа «Заря». Это корабль вместе с ракетой–носителем, объединенные в одно целое. Посадить на землю такого монстра задача неизмеримо более сложная. Но дело даже не в этом. Известно, что максимальная скорость ракеты зависит от скорости истечения продуктов сгорания из сопла двигателя, в свою очередь определяемого топливом, и отношением веса заправленной и пустой ракеты. Используя основополагающую формулу Циолковского и проведя не очень сложные вычисления, можно показать, что при самом эффективном химическом топливе сегодняшнего дня (кислороде и водороде) необходимо выдержать соотношение между стартовым весом и весом ракетно–космического аппарата на орбите, которое до сих пор не было достигнуто для самых совершенных ракет. Однако и это еще не все.

В проекте ОСНА к весу «сухой» ракеты с космическим кораблем надо прибавить вес дополнительной теплоизоляции, которая должна защищать корабль и ракету от перегрева при торможении в атмосфере при возвращении на Землю, а также прибавить вес дополнительного топлива, необходимого для посадки, и вес самого посадочного устройства. Даже если бы удалось преодолеть все эти проблемы, сверхлегкая конструкция, как яичная скорлупа, неизбежно развалилась бы при возвращении с орбиты при входе в атмосферу.

Все сказанное — это лишь самые крупные, видимые на глаз проблемы, а приведенный анализ — не научное исследование. Однако и он показывает, что современная РКТ далека от того, чтобы серьезно говорить об одноступенчатых космических системах. Они требуют нового поколения технологий, в первую очередь нехимического или какого?то сверххимического ракетного топлива.

Находясь в Вашингтоне в 1992 году, я познакомился с отставными американскими военными, объединившимися в ассоциацию ракетно–космических систем. Это были ярые приверженцы ОСНА. Их логика базировалась на элементарных соображениях, я бы сказал, рекламного характера: Спейс Шаттл плох с оперативной, эксплуатационной точки зрения, потому что он требует для каждого следующего полета обновленных ускорителей, нового топливного бака и очень много–много времени и средств на подготовку к следующему запуску. По сравнению с ним самолет — идеальный ЛА: после очередного полета его заправляют, выполняют сравнительно простое техобслуживание и он готов стартовать снова. Идеал, к которому можно если не стремиться, то уж хотя бы о нем мечтать. Однако для отставных генералов все это показалось сомнительным.

Дальше события с разработкой ОСНА стали развиваться еще более неожиданно. Известная фирма «МакДональд Дуглас» приступила к разработке первого летающего прототипа SSTO. Затратив «всего» несколько сот миллионов долларов, они создали ракетный ЛА под условным названием DX-10. Надо отдать должное специалистам фирмы, им удалось быстро создать летающую модель ракеты, которая умела взлетать и успешно садиться на Землю, они получили уникальный опыт по созданию таких ЛА. Беда только одна, но большая: он поднимался только на высоту нескольких километров, а разгонялся до скорости несколько метров в минуту. Злые языки язвили: эта самая низкая орбита из всех космических ЛА, его можно заносить в Книгу рекордов Гиннеса.

Дело, конечно, не в высоте, а в величине скорости, до которой можно разогнать аппараты типа DX-10. Эта скорость составила лишь долю процента от орбитальной.

Как нас учила диалектика, берущая начало с немецкого полуидеалиста, полуматериалиста Гегеля, количество переходит в качество. Разогнаться до скорости в 26 махов, чтобы вывести космический корабль на орбиту, а затем погасить ее для возвращения корабля на Землю, старым способом пока невозможно, задача не решается. Ступенчатость ракет есть в данном случае то самое новое качество, именно его предложил и теоретически обосновал К. Э. Циолковский. Космос оказался слишком высоким, чтобы достичь его одним прыжком, для этого потребовалась ступенчатая лестница. Расчеты и анализ конструкций, разработанных на основе существующих технологий и ракетных двигателей на химическом топливе, показывают, что создать подобную самолету одноступенчатую ракетно–космическую систему невозможно, оставаясь на том же уровне техники. Чтобы летать в космос, требуется либо ступенчатый разгон, либо качественный скачок в технике и технологии ракетных двигателей и сверхлегких конструкций.

Другого пути не видно. Земля (колыбель человечества, как назвал ее Циолковский) так просто не отпускает нас из своих объятий, и рвать пуповину оказалось совсем не просто.

Можно сказать больше о ступенчатом принципе полета и ступенчатости конструкции РК–системы. Не только ракета, разгоняющая космический корабль до орбитальной скорости, оказывается ступенчатой. По существу, все корабли, за исключением «Спейс Шаттла» и КС «Буран», были сконструированы и летали с использованием ступенчатого принципа. «Восток», «Союз», «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон» имели отсеки, которые отделялись от капсулы после входа корабля в атмосферу при возвращении на Землю. В корабле «Союз», который состоит из трех отсеков, этот принцип можно назвать классическим. Деление корабля на отсеки при возвращении на Землю, хотя и не является необходимым, делает систему более рациональной, повышает надежность и безопасность приземления. Этот принцип, заложенный еще Королёвым, далеко не исчерпал себя, и, думаю, что он должен жить еще долгое время.

Все корабли, которые при возвращении делятся на отсеки, были созданы пока одноразовыми. С другой стороны, анализ показал, что ступенчатый принцип не исключает возможности создать корабль многоразового использования, состоящий из нескольких отсеков. К этим идеям и проработкам я неоднократно возвращался все последующие годы, надеюсь, что они тоже еще не исчерпаны.