|
Развитие многоразовых космических кораблей
С.В.Андреев
(УДК 629.59)
Долгое время советская печать весьма предвзято описывала многоразовые космические корабли или просто не замечала их существования. Поэтому получалось так , что вроде бы на пустом месте, "вдруг", возникли воздушно-космические самолеты (ВКС) в лице кораблей типа SHUTTLE. Однако и за рубежом редко кто вдавался в подробности истории создания таких аппаратов. Попробуем беспристрастно проследить историю развития многоразовых космических аппаратов.
Современному состоянию предшествовала сложная эволюция идей и экономических концепций.
Начиная говорить о космических аппаратах, обычно вспоминают Константина Эдуардовича Циолковского. В основе же большинства конструкций многоразовых космических кораблей лежат идеи Фридриха Артуровича Цандера.
Где-то в 1904-1905 Цандер познакомился с работой Циолковского "Исследование мировых пространств реактивными приборами". К началу двадцатых годов он разработал проект межпланетного корабля. Первый вариант был доложен специальной комиссии по изобретательству 10 октября 1920 года. В июне 1924 года он подал заявку в Комитет по делам изобретений. Цандер предложил соединить в одном аппарате ракету и самолет.
За рубежом тоже возник ряд предложений по использованию крылатых аппаратов для полетов в космос. В 1938 году Эйген Зенгер предложил проект одноступенчатого транспортного космического аппарата многократного использования.
Итак, на конец тридцатых годов имелись проекты крылатых воздушно-космических аппаратов, правда весьма далекие от реализации. Война отодвинула их на задний план.
Идея создания многоразовых средств для транспортировки грузов на околоземные орбиты вновь начали появляться в конце 40-х годов, но уже на базе достигнутого в военные годы.
В октябре 1957 состоялось совещание представителей NACA и ВВС США, созванное исключительно для обсуждения последствий первого спутника. Были рассмотрены материалы по всем проектам, связанным с полетами в космос. Особое внимание было уделено крылатым аппаратам, как средству для полета человека в космос. Заседание стало началом программы Dyna-Soar (Dynamic Soaring).
В ноябре того же года ВВС США представили требования к будущему аппарату и утвердили план работ. К марту следующего года свои предложения представили семь компаний. Был выбран вариант фирмы Boeing. Он предусматривал максимально упрощенный и насколько можно дешевый КА. Фирма Bell, несмотря на долгие изыскания, представила довольно сложную конструкцию, которую трудно было реализовать тогда. Возможно выбор в качестве разработчика фирмы Boeing объяснялся не только техническими деталями. Дело в том, что компания проворонила космические заказы и мечтала хоть как-нибудь пролезть в новую область деятельности. Первоначально Dyna Soar отводилась роль разведчика и летающего командного пункта. Программа создания этого ВКС являлась в известной мере продолжением работ по самолету X-15. Тем не менее компания North American, создавшая X-15 и предлагавшая ВКС на его базе, не смогла обойти конкурентов.
Детальная проработка проекта не внесла серьезных изменений в то, что первоначально предлагалось фирмой Boeing.
К апрелю 1960 г образовалась гора документации, высотой почти 4 м, что ознаменовало окончание так называемой фазы альфа и начало изготовления деталей и узлов.
Намечалось, что сброс с самолета B-52 будет осуществлен уже в 1963 году, первый беспилотный полет осуществится в 1964, а первый пилотируемый - в 1965. Кроме того, начиная с июня 1962 г намечалось провести пуски моделей ВКС с помощью РН SCOUT.
Время шло - в СССР уже запустили первого человека. ВВС и NASA лихорадочно спешили, всячески форсируя реализацию своих космических проектов. Для этого же решили провести испытания части компонентов Dyna Soar, использовав их в программах Nimbus, Advent, Courier, а так же Apollo.
1962 год ознаменовался официальным показом макета X-20 и представлением астронавтов для выбранных для полета на нем.
Стоимость проекта стремительно росла. Весной 1963 г приняли решение отказаться от военного использования Dyna-Soar и ограничится только исследовательскими задачами. Приступили и к изготовлению первого летного образца.
В 1963-м программа Dyna Soar была прекращена. Ее стоимость прказалась слишком большой. Программа Gemini позволила военным быстро провести большинство экспериментов, для которых был нужен Dyna Soar.
В конце пятидесятых в ОКБ-23 под руководством Мясищева велась разработка изделия 48 - многоразового воздушно-космического самолета, расчитанного под запуск с помощью РН "Восток".
Существовует мнение, что в нашей стране техника почти не разрабатывалась на конкурсной основе. Это в большинстве случаев не верно. ВКС Мясищева был не единственным создававшимся в то время. Эскизный проект подобного аппарата был разработан в ОКБ-256 под руководством П.О.Цыбина. Этот ВКС, с легкой руки Королева известный под кличкой "Лапоток", должен был выводиться на орбиту РН семейства "Восток". Массово-габаритные характкристики этого ВКС были очень близки к проету ОКБ Мясищева.
Схожесть проектов не случайна - ВВС имели свою программу по освоению "гиперзвуковых скоростей и больших высот". Но Хрущев объявил ВВС устаревшим видом вооруженных сил и где уж там было создавать что-то новое, когда сотни самолетов отправили на слом. Американцы планировали военное использование ВКС Dyna Soar. При этом ограничиваясь чисто разведывательными задачами.
Ближе к концу шестидесятых в проекте орбитальной разведывательной станции "Алмаз" Челомея появится авиационная пушка конструкции Нудельмана. Станция полетела без пушки: отбиваться было не от кого. На первый взгляд вряд ли на разработку "космической пушки" потребовалось 10 лет (средний срок создания авиационно-космической техники). Однако, если учитывать, что надо было провести и испытания в соответствующих условиях - эта цифра может быть близка к действительности. Отсюда следует, что такое оружие если и не предназначалось для советских воздушно-космических истребителей, то в случае их создания, вполне могло быть на них установлено. Соответственно их встреча с американским ВКС могла для последнего завершиться весьма плачевно. А вспомнив, что в 1963 г были успешно испытаны ИСЗ-перехватчики "Полет", можно понять американцев, приостановивших разработку Dyna Soar, почти ничего не дававшего ни военным, ни ученым.
В начале шестидесятых аппараты с несущим корпусом рассматривались NASA, как прообразы элементов системы для полетов на Луну. И сперва большинство не воспринимало их в связи именно с многоразовыми КА. Только после того, как они стали не нужны для программы Apollo и в NASA стали размышлять о дальнейших целях, про них вспомнили. Пауза закончилась и испытания были продолжены на предмет поиска решений для будущих ВКС.
Весной 1964 г NASA приняло решение о разработке следующих двух аппаратов с несущим корпусом для изучения их поведения уже на сверхзвуковых скоростях, свои услуги предложил целый ряд фирм. В апреле были выбраны два проекта. Первый представлял улучшенный вариант M2-F2 фирмы NORTHROP, дооснащенный ракетным двигателем. Другим аппаратом стал HL-10, разработанный в центре им Лэнгли (NASA).
В августе 1964 г ВВС США обьявили о начале программы START (Spacecraft Technology and Advanced Reentry Program). 14 июня 1965 года M2F2 был передан NASA для продувок. Несмотря на то, что к тому времени фирма-исполнитель Мартин-Мариэтта уже имела уже шестилетний опыт работ по аппаратам с несущим корпусом, программа пошла со скрипом. Продувки в аэродинамических трубах показали, что при выбранной форме корпуса, КА неустойчив на небольших скоростях и соответственно непригоден для пилотируемого КА. После внесения соответствующих изменений началась разработка суборбитального аппарата X-23, пилотируемого X-24 и тренировочного SV-5J.
К 1966 г был готов третий аппарат с несущим корпусом: X-23. С его помощью хотели осуществить маневрирование при спуске с орбиты.
Можно разделить разработанные конструкции ВКС на 3 поколения. Первое - аппараты конца 50х - начала шестидесятых. Ко второму принадлежат аппараты типа SPACE SHUTTLE. ВКС третьего поколения находятся в стадии создания последние 8-10 лет.
Требования к ВКС первого поколения, как это ни парадоксально, были сформулированы таким образом, что весьма точно учитывали обьем грузопотока на орбиту, сложившийся к тому времени, когда они должны были войти в эксплуатацию.
ВКС типа Space Shuttle с точки зрения удешевления космических операций полностью не оправдали себя. Сомнительно, что разработчики Space Shuttle столь грубо проосчитались в оценке экономической стороны программы. Единственное, чем можно объяснить создание Space Shuttle и подобных, - чисто военное назначение.
Однако характер полетов Space Shuttle указывает на следующее: система Space Shuttle оказалась менее надежной, чем ожидалось. Основные ПН, для которых предназначался Space Shuttle, не были выведены в космос по одной из причин: отставание в разработке таковых, отказ от таковых в пользу не нуждающихся в Space Shuttle, ответные меры СССР. Таким образом, многоразовых систем для обеспечения дешевого грузопотока никто и не создавал. Все ВКС имели в первую очередь военное назначение. Исходя из вышесказанного, следует, что на том витке гонки вооружений, когда необходимы такие средства доставки, как ВКС типа Space Shuttle, США проиграли. Косвенно это подтверждается критикой системы Space Shuttle в США.
Однако, поскольку в области кострукционных материалов не ожидается существенного прогресса в обозримом будущем ВКС, при их уровне надежности вряд ли станут основным средством для перевозки грузов на линии Земля-орбита.
Первыми пилотируемыми КК стали все же бескрылые одноразовые аппараты. Материалы, раскрытые за прошедшие с той поры годы, до некоторой степени проливают свет на причины, по которым крылатые КК были отодвинуты на задний план. Отсутствовала достаточно достоверная информация об аэродинамике и динамике полета крылатого КА, особенно в верхних слоях атмосферы. Необычные условия эксплуатации требовали применения материалов с соответствующими свойствами. Собственно многие проблемы, вставшие перед конструкторами в то время, были впоследствии успешно решены. Но необходимо учесть и то, что политика тогда оказывала серьезное влияние на принятие технических решений. Существовала реальная погоня за достижениями в освоении космоса, иногда мнимыми. Ориентация на создание крылатых аппаратов сулила массу нерешенных проблем, почти никаких преимуществ и самое главное, требовала много времени на разработку и испытания. И СССР, и США вынуждены были приостановить реализацию первых проектов крылатых КК.
| P.S.: |
Эти материалы для нашего сайта любезно предоставил сам автор - Сергей Андреев (кстати, в свое время журнал "Техника Молодежи" отказался их печатать, - что ж, тем хуже для журнала). Нам хотелось бы несколько поправить С.Андреева: пушка системы Нудельмана была установлена на одной из орбитальных пилотируемых станций "Алмаз" и была испытана тестовыми стрельбами во время полета станции в беспилотном режиме.
По поводу критики системы "Space Shuttle" внутри самой Америке можно добавить фразу, сказанную в июне прошлого (1999) года профессором Стенфордского университета Lewis R.Franklin (бывшим вице-президентом концерна TRW) в беседе с web-мастером: "It is the big mistake!" |
|
