Лунные проекты РКК «Энергия»
Художник Виктор Филиппский
В СССР прорабатывали довольно много вариантов лунных экспедиций. Наиболее известен, конечно, комплекс Н1-Л3, но существовали и другие проекты. Я расскажу о советских разработках РКК «Энергия», исключая облетные планы и предложения других КБ. О них — в следующий раз.
1. Трехпусковая схема экспедиции прорабатывалась в начале шестидесятых (до 1964 года) и была рассчитана на ранний вариант Н1 c полезной нагрузкой (ПН) на низкой околоземной орбите 60-80 тонн. Сборка лунного комплекса осуществляется у Земли, экспедиция по прямой схеме — старт с орбиты, полет к Луне, посадка, старт с Луны, возвращение к Земле, вход СА в атмосферу.
«До конца 1963 года структурная схема лунной экспедиции еще не была выбрана. Первоначально наши проектанты предложили вариант с хорошим запасом по массе. Он предусматривал трехпусковую схему со сборкой на монтажной орбите у Земли космической ракеты общей стартовой массой (вместе с топливом) 200 тонн. При этом масса полезного груза для каждого из трех пусков H1 не превышала 75 тонн. Масса системы при полете к Луне в этом варианте достигала 62 тонн, что почти на 20 тонн превышало соответствующую массу «Аполлона». Масса системы, совершающей посадку на поверхность Луны, составила в наших предложениях 21 тонну, а у «Аполлона» — 15 тонн. Но зато пусков в нашей схеме было даже не три, а четыре. Выводить в космос экипаж из двух-трех человек предполагалось на проверенной ракете 11А511 — так именовалась в конце 1963 года ракета Р-7А, выпускавшаяся заводом «Прогресс» для пилотируемых запусков».
Борис Черток, «Ракеты и люди. Лунная гонка»
«...на ОИСЗ тремя пусками Н1 выводятся составные части лунного комплекса, собираются, а затем он стартует к Луне, совершает посадку на ее поверхность и возвращается на Землю… Энергетически данный вариант крайне невыгоден, а 20-30-тонные посадочные и взлетные элементы могли создать значительные трудности при их отработке в наземных условиях».
Владимир Бугров, «Марсианский проект С.П. Королева» (второе издание)
Внешний вид лунного комплекса можно увидеть в (энциклопедии астронавтики Марка Вейда). Но, похоже, это просто догадки.
2. Классическая схема лунной экспедиции Н1-Л3. Разрабатывалась с 1964 года. Один пуск форсированной до 95 т на низкой околоземной орбите ракеты Н1.
Общая длина комплекса Л3 — 43,2 м, максимальный диаметр — около 6 м (по ГО), масса 91,7 тонны.
Масса ЛОК — 9850 кг (при старте к Земле — 7530 кг).
Масса ЛК — 5560 кг (при взлете с Луны — 3800 кг).
На схеме ниже:
1 — старт комплекса Н1-Л3 (в Л3 — входят разгонные блоки Г и Д)
2 — выход на опорную околоземную орбиту (время пребывания на орбите ИСЗ до 1 суток)
3 — старт к Луне — работает разгонный блок Г (до полной выработки топлива)
4 — доразгон системы Л3 блоком Д до заданной скорости, проведение двух коррекций
5–6 — переход системы Л3 (блок Д-ЛК-ЛОК) на орбиту искусственного спутника Луны (время полета к Луне 3,5 суток, пребывания на орбите ИСЛ — до 4 суток)
7 — После перехода одного космонавта
8 — Разворот и торможение ЛК блоком Д
9–10 — Отделение блока Д и его увод
11–12 — Взлет ЛК с Луны с помощью блока Е
13 — Отстрел бытового отсека ЛОК с пристыкованным ЛК
14–15 — Разгон ЛОК с помощью блока И по траектории Луна-Земля, проведение коррекций (время полета к Земле — 3,5 суток)
16–17–18 — Отделение СА, вход в плотные слои атмосферы Земли со второй космической скоростью, планирующий спуск и посадка на территории СССР
Лунная кабина — ЛК (в ее составе блок Е)
Лунный орбитальный корабль — ЛОК (в его составе блок И)
Иллюстрация Вадима Лукашевича
Старт к Луне. Художник Serge Gracieux (доразгон системы Л3 блоком Д до заданной скорости)
После перехода одного космонавта (переход снаружи)
ЛК с блоком Д отделяется от ЛОКа (рисунок, возможно, не совсем верный — ЛК с блоком Д должен был выкатываться назад по специальным «рельсам»)
Отделение блока Д и его увод
Торможение с помощью блока Е, посадка ЛК на Луну
Взлет ЛК с Луны с помощью блока Е
Стыковка ЛК с ЛОК на орбите ИСЛ (время пребывания на орбите ИСЛ до 1 суток)
Переход космонавта
Перенос образцов лунного грунта из ЛК в ЛОК
Проектирование лунных кораблей проходило под гнетом острейшего весового дефицита. Комплекс «не завязывался». Да и с форсированием ракеты не все шло гладко. Об истории советской лунной программы Н1-Л3 написано немало книг. К сожалению, тогда не хватило воли выйти из уже проигранной гонки и заняться спокойной и планомерной доводкой ракеты и двигателей НК-15. В начале семидесятых стало понятно, что на фоне американских лунных экспедиций Н1-Л3 смотрится слабовато.
3. Н1Ф-Л3М. В начале 1972 года был разработан проект более совершенной лунной программы Н1Ф-Л3М.
Предполагалось форсирование Н1 до 100 тонн (замена керосина на синтин — Н1Ф) и создание нового корабля для экспедиции на Луну по двухпусковой схеме. Идеи использовать для экспедиции две ракеты Н1 появлялись и ранее (еще при жизни С.П. Королева).
«Мы рассматривали двухпусковую схему, при которой с ОИСЗ разгонялись к Луне и выходили на орбиту ее спутника два самостоятельных девятнадцатитонных корабля. Первый — орбитальный с экипажем, предназначался для доставки космонавтов на окололунную орбиту и возвращения их с окололунной орбиты на Землю. Второй — посадочный без экипажа, доставлялся на окололунную орбиту и стыковался с орбитальным. После перехода космонавтов отделялся и спускал их на поверхность Луны, стартовал с нее и возвращал космонавтов в орбитальный... Эта схема снимала все весовые проблемы, однако Королев не принял ее...»
В. Бугров «Марсианский проект С.П. Королева»
Программа Н1Ф-Л3М стала продолжением этих идей.
Тормозной блок и лунный корабль запускаются на околоземную орбиту при отдельных пусках РН, а затем индивидуально с помощью собственных ракетных блоков, выводятся на траекторию полета к Луне. Их стыковка производится на окололунной орбите. В случае невозможности стыковки лунный корабль с помощью собственной двигательной установки стартует с окололунной орбиты к Земле. При успешном осуществлении стыковки тормозной блок используется для схода корабля с окололунной орбиты и гашения большей части скорости. Мягкая посадка на Луну обеспечивается с помощью ДУ и посадочных опор корабля. Взлет с Луны и возвращение на Землю предполагались по прямой схеме.
Интересно, что в проекте Н1Ф-Л3М должен был использоваться кислородно-водородный разгонный блок. Начинать внедрение водорода предполагалось с космических ракетных блоков относительно небольшой размерности (с запасом топлива до 50 т). Эти блоки, получившие обозначение С и Р, предлагалось использовать вместо блоков Г и Д, однако в мае 1971 года было принято решение о разработке многоцелевого кислородно-водородного блока Ср с заправкой до 66,4 т.
Два варианта компоновки лунного корабля Л3М (его масса ~25 тонн):
В первом варианте космонавты при старте с Земли находились в СА, укрепленном в верхней части корабля.
При выполнении операций в полете и перед прилунением они переходили через надувной рукав-лаз в бытовой отсек корабля, смонтированный под СА.
В другом варианте над ДУ корабля был установлен коконообразный обитаемый блок (ОБ), внутри верхней части которого крепился СА. Большая часть служебной аппаратуры корабля находилась в герметизированном цилиндрическом приборном отсеке внутри ОБ.Во время разнообразных операций в полете и на лунной поверхности космонавты выходили из СА и работали во внутренних объемах ОБ, обеспечивающих не только свободный доступ к приборам управления, но и хороший обзор, облегчающий выбор места посадки.
На заднем плане — макет лунного корабля Л3М. Видно, насколько он больше ЛК проекта Л3, находящегося на переднем плане.
Одновременно с работами по Н1Ф-Л3М, в КБОМ под руководством В.П. Бармина велась разработка проекта обитаемой долговременной лунной базы. Об этом я расскажу подробнее в следующий раз.
У СССР были все шансы к 1980 году получить отработанный сверхтяжелый носитель (Н1Ф), водородную технологию (блок Ср), лунную базу, тяжелую орбитальную станцию и грунт с Марса (проект «Марс-5НМ»).
И кто знает, на чем бы полетел «Буран» и каким бы он был?
Кроме того, еще в мае 1969 года был выпущен аванпроект по Н1М, в котором предлагалось увеличить массу Н1 до 4250 т («обычная» Н1 — 2735 т) и довести ПН на орбите до 150 т (в этом проекте предполагалось использовать водород не только в разгонном блоке, но и на третьей ступени РН).
Увы, в 1974 году все работы по Н1 были остановлены новым главным конструктором предприятия — В.П. Глушко.
Я считаю, что это было огромной ошибкой, и величайшей трагедией отечественной (а может быть и мировой) космонавтики.
Как показал дальнейший ход событий, закрытие Н1 поставило крест на мечте о межпланетных полетах человека... история пошла по неверному пути, и в результате мы живем сейчас в кривом отражении реальности... Но тогда, в 1974 году, В.П. Глушко был уверен, что Н1 невозможно научить летать. Он предложил целое семейство ракетных летательных аппаратов (РЛА), причем самый тяжелый из них, РЛА-150 «Вулкан», должен был выводить на орбиту полезный груз массой 230 тонн.
4. «Звезда». В конце 1974 года были разработаны технические предложения по лунному экспедиционному комплексу «Звезда», основу которого составлял лунный экспедиционный корабль, доставляемый на Луну и обратно на Землю по прямой схеме.
Масса корабля на окололунной орбите — 60 т
Масса в момент посадки на поверхность Луны — 31 т
Масса при старте с Луны — 22 т
Компоновка корабля (СА внутри отсека управления) напоминала проект Л3М. Старт с околоземной орбиты и торможение с выходом на окололунную орбиту должны были производиться с помощью кислородно-водородного блока «Везувий». Для схода с орбиты и посадки на Луну использовалась посадочная ступень. Взлетная ступень обеспечивала старт с Луны и выведение на траекторию полета к Земле. В состав экспедиционного комплекса кроме корабля входили два жилых лабораторных модуля на 3 человека каждый, луноход с герметичной кабиной, ядерная энергетическая установка и лабораторно-заводской модуль. Смена экипажа лунной базы (6 человек) должна была осуществляться раз в год.
К сожалению, заинтересовать этим масштабным проектом руководство страны не удалось. Все силы были брошены на копирование американского шаттла — создание системы «Энергия-Буран».
5. Лунная экспедиция на основе «Энергии». В сложившейся ситуации В.П.Глушко попытался адаптировать проект лунной экспедиции под ракету «Энергия». Пришлось вернуться к двухпусковой схеме со стыковой на орбите Луны лунного орбитального корабля и лунного посадочного корабля.
Орбитальный корабль массой около 28 тонн состоял из приборно-агрегатного отсека с двигательной установкой и СА, размещенного внутри отсека управления (снова компоновка как в проекте Л3М). Экипаж до 5 человек. Продолжительность полета по окололунной орбите — 30 суток. Лунный посадочный корабль массой 29 тонн (в момент посадки — 14,5 тонн) обеспечивал пребывания на Луне трех космонавтов в течение 12 суток. Первым к Луне выводится посадочный корабль, а за ним — орбитальный.
После их стыковки трое из пяти космонавтов переходят в посадочный корабль и совершают посадку на поверхность Луны. После проведения исследований космонавты во взлетной ступени стартуют с Луны и стыкуются с орбитальным кораблем, после чего взлетная ступень отбрасывается, а орбитальный корабль стартует к Земле. Работы по этой программе откладывались до ввода в эксплуатацию «Бурана». А затем стало не до Луны.
Александр Ильин, генеральный конструктор «Лин Индастриал»
4 июля 2014 г.