Что ищут «археологи космоса»?
Шрифт:
«Буранный полустанок» на пути во вселенную
В начале 1968 года космонавты — выпускники Военно-воздушной академии им. Н Е, Жуковского защищали необычный — комплексный — диплом. Сводным коллективом, в который вошли Г Титов, А. Николаев, А. Леонов, П. Попович, В. Быковский и другие, верховодил Ю. Гагарин. По предложению С. П. Королева ему предоставили полномочия Главного конструктора.
Эта дипломная работа, необычная способом своего написания, куда более удивительна темой. Речь шла о разработке аэрокосмического аппарата, космолета. По нынешнему — космического челнока… Для оживления фантазии Леонов выдал тогда и иллюстрированное приложение «в двух картинах». На первой в полном соответствии с проектом он изобразил
…Радостный миг посадки. Шасси космического корабля «Буран», буквально раскаленного после головокружительного «слалома» в плотной земной атмосфере, нежно и в то же время академически точно касается бетонки, С сухим орудийным треском вспыхивает шелк парашютных салютов. Робот-пилот ударяет по тормозам, «Буран» послушно останавливается где-то посередине полосы. Первый 205-минутный космический полет завершен.
Попытаемся ответить на вопрос; как же удалось создать этот гибрид искусственного спутника Земли и самолета, что способен в течение получаса сбросить скорость с 28 тыс. км/ч до 340?..
«Буран» действует в паре только с «Энергией» (обратное неверно: в отличие от «Шаттла» она способна вывозить на орбиту и «Буран», и любой другой груз массой выше ста тонн. Для справки: «Шаттл» на такое просто-напросто не способен, его возможности гораздо скромнее — 29,5 т, потому что его вторая ступень с основным ЖРД расположена на самом корабле. В этой особенности компоновки двигателей нашей универсальной многоразовой ракеты-носителя — все дело).
Напомним: центральный блок «Энергии» диаметром 8 и длиной 60 м несет на себе самолет-спутник, а также четыре боковых блока первой ступени. Каждый из них оканчивается самым мощным в мире четырехкамерным ЖРД с тягой по 800 т, работающим на кислороде и углеводородном горючем, суммарная тяга всех двигателей достигает 3600 т. К моменту обрыва от Земли мощность, развиваемая стартовыми двигателями, достигает 170 млн. л. с. Это вдесятеро больше, чем у самого мощного (до недавнего времени) отечественного носителя «Протон» и почти в 1,3 раза больше, чем у самой мощной американской ракеты «Сатурн-V».
Теперь проследим за развитием событий после взлета «Энергии». Примерно на 50-километровой высоте отстреливаются боковые блоки первой ступени. Отработав свое, они падают в заданном районе. Поскольку ракетные двигатели, а главное — электронная начинка блоков могут быть использованы не один, а несколько раз (в этом и заключается одна из сторон концепции многоразовости), их в будущем намечено снабдить системой спасения. Специальное устройство аэродинамического торможения замедлит их движение в атмосфере, вследствие чего они приземлятся в пределах территории нашей страны.
На высоте примерно 150 км от центрального блока отделяется и сам корабль. Его скорость к этому времени достигнет 6 км/с. «Энергия» в данном случае не выводит полезную нагрузку непосредственно на орбиту ИСЗ, иначе возвращение ее на Землю было бы затруднено. На опорную круговую орбиту космический челнок добирается с помощью собственных маршевых двигателей.
Чтобы стать искусственным спутником Земли, ему необходимо «добрать» недостающие 2 км/с. Поэтому еще дважды, в общей сложности на 100 с, запускается объединенная двигательная установка корабля. Наконец, освободившись от пут земного тяготения, «Буран» совершает свой первый виток в безвоздушном пространстве.
Этот летательный аппарат в одно и тоже время похож и на «располневший» сверхзвуковой истребитель, и на «похудевший» «Руслан». Треугольное крыло двойной стреловидности, элероны и другие органы управления, типичные для сверхскоростных машин, — все это свидетельство причастности к «сверхзвуковой» самолетной элите.
Главное в «Буране» — его способность транспортировать на орбиту грузы, причем немалые. В его довольно-таки объемистом корпусе, разделенном на три отсека — носовой, средний и хвостовой, — главное место занимает средний грузовой отсек шириной 4,6 и длиной 18,3 м (такой же и у «Шаттла»). Сюда ведет люк с открывающимися створками — они занимают большую часть длины фюзеляжа, здесь легко поместится базовый модуль станции «Мир», спутник связи или какой-либо иной груз массой до 30 т. В носовом отсеке размещена герметичная кабина для будущих экипажей, ее объем 73 м — (Пока еще идут испытания многочисленных систем, здесь царствует электронный мозг робота-пилота.)
В хвостовой части корабля смонтированы двигатели, предназначенные для маневрирования на орбите. Кроме того, и в носовой, и в хвостовой частях фюзеляжа установлены блоки сопел управляющих газодинамических двигателей — они включаются при маневре в разреженных слоях атмосферы.
Пожалуй, за всю историю авиации и космонавтики аэродинамикам, прочнистам, материаловедам да и другим специалистам не приходилось решать столь сложных, подчас противоречивых задач. С одной стороны,
На первый взгляд теплозащитные бляшки ничего из себя не представляют: они довольно мягкие, даже ногтем можно их повредить, оставить след. А вот расплавленный металл, попав на их поверхность, никакого ущерба поверхности, напротив, не причиняет. Свойства их таковы, что даже после огненной купели поверхность можно потрогать рукой — она как бы впитывает, консервирует в себе жар.
Любопытная деталь. Каждая почти из 39 тысяч плиток изготавливается индивидуально на специальных координатно-расточных станках с ЧПУ, ведь чтобы добиться высоких аэродинамических характеристик самолета-спутника, ему при облицовке нужно придать строго определенную форму. Ни один лекальщик не удержит в своей памяти такое количество заготовок, а тем более не упомнит место их установки на планере. Поэтому, начиная от момента проектирования плитки (даже не плитки, а компьютерной программы на ее изготовление) и кончая испытаниями и эксплуатацией, каждый из теплозащитных элементов снабжается паспортом, хранящимся, разумеется, в памяти компьютера. Подобная предусмотрительность (а она характерна едва ли не для каждой из полусотни систем «Бурана») позволяет знать фактический ресурс, а также контролировать качество испытываемых и эксплуатируемых систем. Чтобы полнее представить, какой «букет» химических, теплофизических, прочностных и даже радиотехнических свойств пришлось соединить вместе специалистам только в одном этом изделии, назовем некоторые из предъявляемых к ним требований. Теплозащитные плитки должны быть минимального удельного веса, иметь отменную теплостойкость, обладать минимальным коэффициентом линейного расширения, не должны реагировать с чистой воздушной плазмой, быть радиопрозрачными и т. д. и т. п. Ну а насколько удалось соединить несоединимое, показал послеполетный осмотр «Бурана», когда придирчивые эксперты не досчитались на нем лишь нескольких плиток.
Впрочем, мы забежали несколько вперед, Поэтому вернемся мысленно на борт корабля, который совершил два витка вокруг Земли и готовится к спуску.
Представьте себе, как спускаемый на воду океанский лайнер мчится по стапелям, набирая скорость, и плюхается брюхом в воду. Так и «Буран». На скорости, почти в три десятка раз превышающей скорость пули, разогнавшийся по орбите космолет бухается в атмосферу «животом», оберегая стекла кабины и другие слабо теплозащищенные места и, наоборот, подставляя наиболее термостойкие — они черного цвета — на нижней части фюзеляжа и крыльев,
Отметим еще одно немаловажное обстоятельство, без которого спуск с орбиты невозможен. Перед самым прыжком маршевые двигатели по команде бортовой ЭВМ должны развернуть корабль против направления полета. Включится тормозной импульс, и только после его отработки «Буран» под строго определенным углом ворвется в плотные слои атмосферы. Если угол окажется меньше оптимального — возможен «блинчик», корабль отрикошетирует от атмосферы, как плоский камешек от воды, если больше — зароется носом и обгорит!