Как провалилась программа Space Shuttle

Здесь на  всех этапах, от постановки задачи до эксплуатации, руководством НАСА была допущена серия грубейших ошибок/махинаций, которые привели в итоге к созданию фантастически неэффективного Шаттла, досрочному закрытию программы и похоронили разработку национальной орбитальной станции.

Как все начиналось:

В конце 60-х годов, еще до высадки на Луну, в США было принято решение урезать (а потом и закрыть) программу "Аполлон". Производственные мощности стали быстро сокращаться, сотни тысяч рабочих и служащих подлежали увольнению. Огромные расходы на Вьетнамскую войну и космическую/военную гонку с СССР подорвали бюджет США и надвигался один из сильнейших экономических спадов в их истории.

 Финансирование НАСА урезалось все сильнее с каждым годом и  будущее американской пилотируемой космонавтики оказалось под угрозой. В Конгрессе крепли голоса критиков, которые говорили, что НАСА  бессмысленно пускает деньги налогоплательщиков на ветер в то время, когда недофинансируются важнейшие социальные статьи в бюджете страны.  С другой стороны, весь свободный мир с замиранием сердца следил за каждым жестом светочей демократии и ждал эффектного космического разгрома тоталитарных русских варваров

В то же время было ясно, что СССР не собирается отказываться от соревнования в космосе и что даже успешная высадка на Луну не может стать поводом успокоиться на достигнутом.

 Нужно было срочно решать, что делать дальше. Для этого под эгидой администрации Президента была создана специальная рабочая группа ученых, которая занялась выработкой дальнейших планов развития в американской комонавтики..

 Тогда  было уже очевидно, что СССР пошел по пути развития техники орбитальных станций (ОС), в то время как участие в лунной гонке активно отрицалось советским официозом.

так, в 1968 году на орбите были состыкованы "Союз-4" и "Союз-5" и совершен переход через открытый космос из одного корабля  в другой. В ходе перехода космонавты отрабатывали действия по выполнению монтажных работ в космосе, а весь проект был разрекламирован как "первая в мире экспериментальная орбитальная станция". Вся мировая пресса была наполнена восхищенными откликами. Стыковку "Союзов" некоторые оценивали даже выше облета Аполлоном-8 Луны.

Столь большой резонанс воодушевил  руководство СССР и в 69-ом был затеян полет сразу трех "Союзов". Двое должны были состыковаться, а третий полетать вокруг, делая эффектный репортаж. То есть, была явно задумана игра на публику. Но задуманное не вышло, подвела автоматика и состыковаться не удалось. Тем не менее, был получен ценный опыт взаимного маневрирования на орбите, проведен уникальный эксперимент по сварке/пайке в вакууме, отработано взаимодействие наземных служб с кораблями на орбите. Так что групповой полет был объявлен в целом успешным и после приземления космонавтов, на митинге, Брежнев уже официально заявил о том, что "орбитальные станции – магистральный путь в космонавтике".

Что могла противопоставить Америка? Вообще-то проект  создания своей ОС начался в США еще задолго до этих событий, но он почти не двигался с места, так как все возможные ресурсы были направлены на обеспечение скорейшей высадки на Луну. Сразу после того, как А11 наконец побывал на Луне, вопрос о строительстве ОС встал в НАСА в полный рост.

 Тогда в НАСА решили максимально быстро построить из имевшихся наработок  ОС Skylab (в двух экземплярах), отменили две из последних высадок на Луну, высвободив ракеты Сатурн-5 под  вывод на орбиту этих станций. В какой спешке строили "Скайлэб" и какая ерунда при этом получилась - это отдельная песня.

Худо-бедно,  они на время  прикрыли "дыру" в этом соревновании. Но в любом случае программа Скайлэб  была заведомо тупиковой, поскольку ракеты-носители необходимые для ее развития были уже давно сняты с производства, летать приходилось на остатках.

Что предложили

 Тогда "Группой по планированию космической деятельности" было предложено в ближайшие годы (после полета Скайлэба) создать огромную орбитальную станцию, с экипажем в десятки человек и к ней многоразовый космический челнок, возящий грузы и людей на станцию и обратно. Основной упор был сделан на то, что планируемый челнок будет настолько дешевым в эксплуатации и надежным, что полеты человека в космос станут почти такими же рутинными и безопасными, как и полеты гражданских авиалайнеров.

(вот тогда русские мол и утрутся со своими керосиновыми одноразовыми ракетами)

Исходный проект НАСА по постройке челнока был вполне рациональным:

Они  предложили сделать космическую транспортную систему, состоящую из двух крылатых полностью многоразовых ступеней : "Бустера" ("Разгонщика") и  "Орбитера".

 Выглядело это так:  один большой "самолет" везет на спине другой, поменьше. Полезная нагрузка была ограничена 11 тоннами (это важно!). Главное предназначение челнока было – обслуживать будущую орбитальную станцию. Именно большая ОС могла бы создать достаточно большой грузопоток на орбиту и главное - с нее.

 Размер "Бустера" должен был быть сравним с размерами Боинга-747 (где-то 80 метров длиной), а размер "Орбитера" - как Боинг-707 (около 40 метров). Обе ступени предполагалось оснастить самыми лучшими двигателями -  кислород-водородными. После взлета  "Бустер", разогнав "Орбитер" - отделялся бы на пол-пути и возвращался/планировал бы сам на базу.

Стоимость запуска такого челнока составила бы около 10 млн. долларов (в ценах тех лет), при условии достаточно частых полетов, 40-60 раз в год. (для сравнения, стоимость запуска лунного Сатурна-5 тогда составляла  200 млн. долларов)

Естественно, что идея создать такой дешевый и простой в плане эксплуатации орбитальный транспорт пришлась в Конгрессе/Администрации по душе. Пусть экономика на пределе, негры громят города  – но мы разок еще раз поднапряжемся, сделаем суперштучку –  зато потом как залета-а-е-е-е-м!

Все это замечательно, но на создание только суперчелнока НАСА хотело 9 миллиардов долларов минимум, а правительство соглашалось выделить только 5, да и то только при условии активного участия в финансировании военных.  А на большую станцию деньги вообще давать отказались, резонно посчитав, что уже выделенных миллиардов на программу 2-х станций Скайлэб, (которым еще только предстояло полететь) – вполне достаточно на тот момент.

 Такой поворот событий  НАСА совершенно не смутил и они пошли теперь выбивать деньги в Минобороны США. Там благосклонно согласились поделиться своим бюджетом, но взамен потребовали отдать им 30% запусков, серьезно увеличить размер грузового отсека якобы под их "боевые мегааппараты",  поднять грузоподъемность до 30 тонн и обеспечить боковой маневр при посадке до 2000 км (вместо изначально планировавшихся 600 км). На кой черт это все нужно было американским военным – непонятно! Они конечно там как-то это все обосновали – но в результате  своими капризами так толком и не воспользовались. До сих пор.

Но в НАСА взяли под козырек и родили  в итоге  такой вариант:

Во-первых, для такого длинного бокового маневра потребовались мощные крылья, которые увеличили вес челнока. Кроме того, теперь челноку – "Орбитеру" не хватало внутренних топливных баков, чтобы вывести 30 тонн груза на орбиту. Пришлось прилепить к нему огромный внешний бак.  Этот бак, естественно, пришлось сделать одноразовым (спустить неповрежденным с орбиты такую тонкостенную хрупкую конструкцию очень сложно). Кроме того, встала проблема создания мощнейших водородных двигателей, способных  поднять всю эту махину. В НАСА реалистично оценили возможности в этом плане и снизили требования по максимальной тяге к маршевым двигателям, приделав им в помощь два огромных твердотопливных ускорителя (ТТУ) по бокам. Вышло, что водородный "Бустер" вообще пропал из конфигурации, выродившись в две  ракеты-переростка от "Катюши".

 Так наконец сформировался проект Шаттла в его современном виде. При "помощи" военных и под видом удешевления и ускорения  разработки Насовцы изуродовали исходный проект до неузнаваемости. Тем не менее, он был успешно утвержден в 1972 году и принят к исполнению.

 Забегая вперед, скажем, что даже на это убожество они все равно потратили далеко не 5 миллиардов, как обещали.Разработка Шаттла  уже к 80-ому году  обошлась им в 10 милиардов ( в ценах 77 года) или около 7 миллиардов в ценах 71-ого года.  Заметим, что идея с созданием станции отодвинулась пока на неопределенный срок и поэтому под новый проект Шаттла придумали новые задачи.

А именно,  назначение Шаттла по ходу перепланировали под якобы сверхдешевый запуск коммерческих и военных спутников – всех подряд, от легких до сверхтяжелых, а также возврат спутников с орбиты.

 Тут правда возникла нехорошая заковыка.  Спутников тогда просто не делали так много, чтобы окупить частые запуски огромной ракеты. Но наши смелые ученые не растерялись! Они наняли частного подрядчика – фирму "Математика", которая очень дальновидно спрогнозировала в недалеком будущем просто огромные потребности в запусках. Сотни! Тысячи запусков! (кто бы сомневался)

 В принципе, уже на этом этапе, на стадии утвержденного в 1972-ом году проекта, было ясно, что Шаттл никогда не станет дешевым средством вывода на орбиту, даже если дальше все пойдет как по маслу. Чудес ведь не бывает – нельзя вытащить в три раза более тяжелый груз на орбиту, потратив все те же 10-15 млн долларов, рассчитанные для исходной  гораздо более легкой и продвинутой системы. Не говоря уж о том, что все расчеты по стоимости были приведены для полноценно многоразового  аппарата, каким Шаттл уже не получался по определению.

 Да и сама идея – выводить каждый раз на орбиту 100-тонный челнок с людьми, только для того, чтобы доставить в космос в лучшем случае десяток-другой тонн полезного груза – сильно попахивает абсурдом.

Однако как ни удивительно – все цифры и обещания  какие были исходными для первоначального проекта были автоматически продекларированы и для кастрированного варианта!

Хотя потеря почти всех преимуществ относительно одноразовых ракет была очевидна. Например,  стоимость спасения из океана, восстановления, транспортировки и сборки одних только твердотопливных ускорителей оказалась ненамного меньше стоимости изготовления новых.

  Кстати, фирма "Тиокол Кемикл" выиграла конкурс на разработку твердотопливных ускорителей, занизив в три раза реальную стоимость расходов на транспортировку. Очередной маленький пример из тонн мухлежа и попила бюджета, сопровождавших  разработку Space Shuttle.

С обещанной безопасностью тоже оказался полный швах: твердотопливные ускорители невозможно остановить после поджига и отстрелить их тоже нельзя, в то время как экипаж лишен каких-либо средств спасения при старте. Но кого это волнует? НАСА было так увлечено освоением бюджета, что ничтоже сумняшеся  объявило в Конгрессе про достигнутую 100% надежность ТТУ. То есть, их авария не может произойти вообще никогда в принципе. 

Как в воду глядели…

Что в итоге получилось

 Но пришла беда – отворяй ворота, все оказалось еще веселее, когда дело дошло до реальной разработки и эксплуатации.

Напомню:

По замыслам разработчиков, Шаттл должен был стать многоразовой сверхнадежной и безопасной транспортной системой, с рекордно низкой стоимостью вывода на орбиту грузов и людей. Частоту полетов предполагалось  довести до 50 в год.

Но гладко было на бумаге…

Табличка ниже наглядно показывает, насколько "удачным" в итоге получился Шаттл

Все цены приведены к долларам 71-ого года:

Таким образом,  то что вышло, оказалось ровно наоборот

- не многоразовым

- недостаточно надежным и крайне опасным в случае аварии

- с рекордно высокой стоимостью достижения орбиты.

Не многоразовый – потому что после полета Шаттла теряется  внешний бак, приходят в негодность многие критические элементы системы или им требуется дорогостоящее восстановление. А именно:

- восстановление твердотопливных ускорителей обходится почти в половину стоимости изготовления новых, плюс транспортировка, плюс содержание инфраструктуры по вылову их в океане.

- после каждой посадки капитальный ремонт проходят маршевые движки, хуже того – их ресурс оказался настолько низким, что пришлось изготовить к 5 челнокам дополнительно аж 50 маршевых двигателей!

- шасси полностью заменяются;

- теплозащитное покрытие планера  после каждого полета требуют длительного восстановления.  (вопрос – а что тогда по-настоящему многоразового в системе Space Shuttle? остается только корпус челнока)

Получилось, что перед каждым стартом "многоразовый" Орбитер нуждается в длительном дорогостоящем восстановлении, продолжающемся  месяцами. Да плюс сами старты постоянно и надолго откладываются из-за многочисленных неполадок. Иногда даже приходится снимать узлы с одного челнока, чтобы как можно быстрее запустить другой. Все это лишает МТКС способности к частым запускам (того, что хоть как-то могло удешевить эксплуатацию).

Далее, как уже упоминалось, при разработке НАСА уверяло Конгресс, что надежность ТТУ можно условно считать за 1. Поэтому никаких систем спасения на старте не было предусмотрено и сэкономили на этом неплохо. За что и поплатился экипаж Челенджера.

 Сама же катастрофа произошла по вине руководства НАСА, которое с одной стороны, пыталось любой ценой поднять частоту запусков до максимума (чтобы снизить издержки и изобразить хорошую мину при плохой игре), а с другой – проигнорировало эксплуатационные требования к ТТУ, не допускавшие запуск при минусовых температурах. А тот злополучный запуск уже много раз переносился и дальнейшее ожидание срывало весь график полетов.  Поэтому на температурные условия наплевали, дали добро на старт и подмороженная межсекционная прокладка в ТТУ, потеряв эластичность, прогорела, вырвавшийся факел прожег внешний бак и …. Ба-бах!

После катастрофы Челенджера пришлось усилить, утяжелить конструкцию, из-за чего требуемая грузоподъемность так и не была никогда достигнута. В итоге Шаттл выводит на орбиту полезного груза  лишь чуть больше нашего Протона.  

 Кроме того,  эта  катастрофа помимо двухлетней задержки в полетах привела в итоге к срыву той самой долгожданной программы  ОС "Фридом", на разработку которой, между прочим, было в итоге потрачено 10 миллиардов долларов! Из-за сниженной реальной грузоподьемности разработчики "Фридома" так и не смогли вписать в грузовой отсек модули станции.  

Что касается катастрофы Колумбии – то проблемы с повреждением ТЗП при старте были известны с самого начала, но они точно так же игнорировались. Хотя опасность была очевидна! И она до сих пор сохраняется, так как кардинального решения эта проблема так и не получила.

В итоге,  на сегодня Шаттлы не отлетали даже 30% запланированных полетов и программа будет закрыта к 2010 году, иначе вероятность очередной катастрофы недопустимо велика!

***

Использованные источники:

1. К. Гэтланд "Космическая техника"

2. Мировая пилотируемая космонавтика, энциклопедия

3. www.buran.ru

4. Журнал "Новости Космонавтики"

5. Тим Фернисс "История завоевания космоса"

6. И. Исаченко "Космос и экономика"

7. Куча англоязычных сайтов, лень ссылки снова искать