Игорь Афанасьев - Большой космический клуб. Часть 2

• Название: Большой космический клуб. Часть 2
• Автор: Игорь Афанасьев
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2006
• ISBN: 5-93345-006-5

Книга «Большой космический клуб» рассчитана на широкий круг читателей и рассказывает об образовании, становлении и развитии неформальной группы стран и организаций, которые смогли запустить национальные спутники на собственных ракетах-носителях с национальных космодромов.

---

После запуска первых спутников связи на геостационарную орбиту (ГСО) преимущества последней стали столь очевидны, что Европа начала разработку собственного носителя для выхода на геостационар. В июле 1966 г. был утвержден проект ELDO PAS (Europa 2): ракета стартовой массой 112 т представляла собой модернизированный вариант Europa 1 с «перигейно-апогейной системой» (включала перигейный РДТТ четвертой ступени и апогейный РДТТ спутника) для запуска КА массой 170 кг на геостационарную орбиту. Великобритания заменила систему радионаведения Blue Streak на инерциальную. Италия обеспечила создание перигейного РДТТ и экспериментального спутника STV, Франция подготовила Центр запусков в Куру.

Столь мизерная масса ПГ, доставляемого на геостационар, сподвигла ELDO на кардинальный пересмотр концепции общеевропейского носителя — так появилась Europa 3. Один из предлагавшихся вариантов представлял собой двухступенчатую ракету высотой 36,5 м, диаметром корпуса до 3,8 м и максимальной стартовой массой 191 т. Первую ступень L150 предполагалось оснастить четырьмя ЖРД Viking II французской разработки на АТ-НДМГ общей тягой 240 тс. Вторая ступень с кислородно-водородным двигателем Н-20 должна была развивать тягу 20 тс в вакууме. Последний имел исключительно высокие характеристики, особенно по давлению в камере сгорания и удельному импульсу[19]. Такого ЖРД не было тогда не только в Европе, но и в США. Первый запуск РН Europa 3 планировался на 1978 г.

Europa 1/2 оказалась «слишком слабой», a Europa 3 — «слишком смелой»

На фоне феерической лунной эпопеи США и солидной программы орбитальных станций СССР чрезмерные расходы, малый «выход» разработок и неутешительные испытания «Европы» космической (F7… F12) вызвали угрозу распада ELDO. Кроме того, «портили жизнь» еще две проблемы: во-первых, организация не имела подлинных полномочий ни в технических решениях, ни в «политическом» руководстве программой (последнее слово принадлежало государствам — членам ELDO). Во-вторых, Великобритания — инициатор создания организации — начиная с 1964 г. стала понемногу «остывать» к тяжелой РН. В апреле 1969 г., когда в ELDO решили инициировать разработку новой мощной и совершенной «Европы-3», способной доставить 400–700 кг на геостационар, англичане и итальянцы «вышли из игры».

*Высотой 550 км. **На геостационарную орбиту — 230 кг (перигейный РДТТ стартовой массой 897 кг, тягой 41,2 кН, удельным импульсом 276,0 сек и временем работы — 45 сек). ***Размах по аэродинамическим стабилизаторам.

Наши дни: руины испытательного стенда и останки первой ступени ракеты-носителя Europa 1 в Спейдедаме

Кризис ELDO вызвал в 1972 г. острейшие дебаты стран-участниц о путях развития «европейского космоса». В результате, проекты Europa 2 и 3 были прекращены, а ELDO, «освоившая» за время своего существования 745 млн $, ликвидирована.

«Третий путь в космос», казалось, не состоялся. Застрельщица создания общеевропейской РН Англия «сдалась» на милость американцев. Германии разрабатывать собственные ракеты нечего было и мечтать — обвинения в реваншизме посыпались бы и с Востока, и с Запада… А что же Франция, чья политическая независимость, реанимированная и выпестованная после войны Шарлем де Голлем, вполне допускала роль лидера? Надо отдать должное: Франция приняла вызов!..

Когда французы осознали, что участь европейской РН находится в их руках, они поручили национальному космическому агентству CNES сформировать специальную группу для подготовки «резервной программы». Результатом деятельности группы стало предложение разработать недорогую ракету с высокими характеристиками, использующую апробированные технологии и нацеленную на прибыльный рынок КА связи.

Для минимизации рисков в новом проекте L-3S (r)[20] предлагалось базироваться только на решениях, которые могли быть реализованы французской промышленностью.

Особенно это касалось криогенной верхней ступени. Чтобы ее характеристики не были «рекордными», специалисты CNES предложили ввести промежуточную (вторую) ступень на долгохранимом топливе с тем же ЖРД, что на первой ступени. Прочие технические решения — по конструкции, оборудованию, аэродинамике и т. д. — также строились на концепции «здорового консерватизма».

Обобщив опыт программ Diamant В и В-Р4, французы экстраполировали свои методы управления проектом для разработки графика (на семилетний период 1973–1979 гг.) создания новой РН при затратах в 2–3 раза меньших, чем у Europa 3. Хотя L-3S по масштабам на порядок превосходил Diamant В, они были убеждены, что, если управлять программой по инновационным принципам, вероятность успеха будет весьма высока.

Europa 3B (слева) и французские предложения в рамках «резервной программы»
«Симфония», на примере которой США решили указать Западной Европе «ее место» в коммерческом космосе (Фото ESA)

Чтобы упрочить свое техническое и политическое лидерство, Франция предложила странам-партнерам оплатить любые расходы свыше 120 % оцененной общей стоимости. Более чем вероятно, что именно этот аргумент убедил европейских «соратников» принять участие в новой амбициозной программе.

Французы смогли также извлечь выгоду из двух непродуманных решений, принятых заокеанским конкурентом. Первое: в 1973–1974 гг. США пытались блокировать коммерческую эксплуатацию франко-германских спутников связи Symphony. И второе: NASA запланировало прекратить запуски одноразовых носителей в 1980-х гг. в пользу кораблей Space Shuttle, чья стоимость была существенно недооценена[21].

Важность независимого доступа Европы в космос стала очевидной!

Компоновка ступеней Ariane 1 (Фото с сайта www.capcomespace.net)

В июле 1973 г. в результате слияния ELDO и ESRO родилось Европейское космическое агентство ЕКА (European Space Agency) — главный штаб по координации усилий стран Старого света в их космической экспансии. А основным инструментом этой экспансии должна была стать ракета Ariane (бывшая L-3S), названная так в честь дочери критского царя Миноса, которая помогла греческому герою Тезею убить чудовищного Минотавра и выбраться из его лабиринта.

Как показало время, данная концепция — и ракетно-космическая техника для ее осуществления — оказалась и востребованной, и рациональной. Что, в свою очередь, позволило объединенной Европе успешно выполнить заявленную миссию — проложить масштабный «третий путь» в космос.

Трехступенчатая ракета Ariane стартовой массой 210 т и общей высотой 47,4 м предназначалась для запуска ПГ массой 1700 кг на переходную к геостационарной орбиту.

На первой и второй ступенях РН были установлены ЖРД на долгохранимом самовоспламеняющемся топливе с турбонасосной подачей семейства Viking — крупнейшее достижение французского двигателестроения за 20 лет работы.

Двигатель-прототип М40 (тяга на земле — 40 тс, давление в камере сгорания — 50 атм, масса 400 кг) был предложен группой специалистов во главе с Хайнцем Брингером (Heinz Bringer) в 1966 г. на основе камеры сгорания ЖРД Valois первой ступени РН Diamant В и вновь разработанного турбонасосного агрегата. Первые огневые стендовые испытания состоялись 5 июня 1969 г. Впоследствии двигатель получил название Viking. Предполагалось, что он будет установлен на первой ступени нового французского национального носителя Diamant C.

Французские ЖРД (1945–1967 гг.)

В 1968 г. состоялось изучение новой ступени, способной заменить Blue Streak в носителе Europa 2. Рассматривалась связка из четырех двигателей М50 (форсированный до 50–55 тс вариант прототипа).

Связка четырех Viking V на первой ступени Ariane 1 (Фото Arianespace)

В 1970 г. для РН Europa 3 предложена связка четырех-пяти М50, форсированных до 60 тс каждый (Viking II, первая буква названия взята, по традиции, от Vernon).

1972 г. — CNES предлагает проект L-3S для замены проекта Europa 3. Четыре Viking II на первой ступени и один — на второй.

1974 г. — L-3S переименован в Ariane. Viking II модифицирован: переделана камера, форсированы характеристики и установлены колоколообразные сопла — «земные» на первой ступени (Viking V, тяга 66 тс на уровне моря) и «высотные» на второй (Viking IV, тяга 71 тс в пустоте).

Еще одним слагаемым успеха Ariane явился позитивный опыт разработки и создания криогенных ЖРД. Европа присоединилась к «водородному клубу» в 1979 г., за ней последовали Китай (1984 г.), Япония (1986 г.), Советский Союз (1987 г.) и Индия (2001 г.).

В 1962 г. во Франции начались исследования варианта РН Diamant со второй ступенью, оснащенной кислородно-водородным двигателем Н-2 тягой 6 тс, и третьей ступенью с аналогичным двигателем Н-3 тягой 0,4 тс. Через 2 года этот проект был заменен на Diogene (от Diamant-Hydrogene), включающий вторую ступень Опух с четырехкамерным двигателем НМ-4 тягой 6 тс (уменьшена до 4 тс в 1965 г.). Первый прожиг НМ-4 был проведен в июле 1967 г., однако программу остановили в 1968 г. после 85 стендовых испытаний. Одновременно исследования криогенных двигателей проводила Германия. В 1967-68 гг. фирма МВВ испытала камеру сгорания тягой 13 тс, давление в которой достигало 280 атм. В 1968 г., когда ELDO рассматривала возможность установки криогенного ЖРД на второй ступени ракеты Europa 3, Франция и Германия выступили с альтернативными предложениями. В 1970 г. их проекты были объединены в двигателе Н-20 тягой 20 тс (давление в камере 130 атм). Однако этот ЖРД так и не был разработан — программа Europa 3 была отменена. В июле 1973 г. пошел проект L-3S (Ariane), в котором было решено применить третью ступень с двигателем НМ-7. Этот криогенный (кислородно-водородный) ЖРД впервые в Европе был доведен до стадии летной эксплуатации.