Книга 4. Ракеты и люди. Лунная гонка
Шрифт:
Вскоре Келдыш приехал к Королеву в ОКБ-1 для обсуждения нашей адекватной программы. Он рассказал, что Хрущев задал ему вопрос, насколько серьезным является заявление президента Кеннеди о высадке человека на Луну.
– Я ответил Никите Сергеевичу, – сказал Келдыш, – что технически задача реализуема, но потребует очень больших средств. Их надо изыскивать за счет других программ. Никита Сергеевич был явно озабочен и сказал, что к этому вопросу мы вернемся в ближайшее время.
В то время мы были бесспорными лидерами в мировой космонавтике. Однако в лунной программе США опередили нас уже тем, что сразу объявили ее общенациональной: «Каждый американец должен внести свой вклад в успешное осуществление этого полета». «Космические доллары» начали проникать почти в каждую
В 1941 году Гитлер поставил перед фон Брауном совершенно секретную национальную задачу создания баллистической ракеты «Фау-2» – секретного «оружия возмездия» для массового уничтожения англичан.
В 1961 году президент Кеннеди открыто перед всем миром доверил тому же фон Брауну общенациональную задачу создания самой мощной в мире ракеты-носителя для пилотируемого полета на Луну.
Фон Браун предложил для новой многоступенчатой ракеты на первой ступени использовать для ЖРД уже хорошо освоенные компоненты – кислород и керосин, а на второй и третьей – новую пару – кислород и водород. Обращают на себя внимание два фактора: во-первых, отсутствие предложений об использовании для новой тяжелой ракеты высококипящих компонентов (типа азотного тетроксида и диметилгидразина) несмотря на то, что в это время создавалась тяжелая межконтинентальная ракета «Титан-2» на таких высококипящих компонентах; и, во-вторых, для следующих ступеней сразу, а не в перспективе предлагается использование водорода. Фон Браун, предлагая использование водорода в качестве топлива, по достоинству оценил пророческие идеи Циолковского и Оберта. К тому же для одного из вариантов ракеты «Атлас» уже разрабатывалась вторая ступень «Кентавр» с ЖРД, работавшим на кислороде и водороде. «Кентавр» впоследствии успешно использовался американцами и в качестве третьей ступени ракеты «Титан-3».
Водородный двигатель RL-10 для «Кентавра», разработанный фирмой «Пратт энд Уитни», имел тягу всего 6,8 тс. Но это был первый в мире ЖРД с рекордной по тем временам удельной тягой 420 единиц. В 1985 году вышла в свет энциклопедия»Космонавтика» [6] , главным редактором которой был академик Глушко. В этом издании Глушко воздает должное водородным ЖРД и работам американцев.
В статье «Жидкостный ракетный двигатель» написано: «При равной стартовой массе РН они (кислородно-водородные ЖРД) способны вывести на околоземную орбиту втрое больший полезный груз, чем кислородно-керосиновые ЖРД».
[6]
Космонавтика: Энциклопедия / Гл.ред. В.П. Глушко. М.: Сов.энциклопедия, 1985. 528 с
Однако известно, что в начале своей деятельности по разработке ЖРД Глушко отрицательно относился к идее использования в качестве горючего жидкого водорода. В книге [7] «Ракеты, их устройство и применение» Глушко приводит сравнительную оценку ракетных топлив для случая движения в космическом пространстве, пользуясь формулой Циолковского. В заключение расчетов, анализ которых не входит в мою задачу, 27-летний инженер РНИИ в 1935 году писал: «Таким образом, ракета с водородным топливом будет иметь большую скорость, чем ракета того же веса с бензином, лишь в том случае, если вес топлива будет превышать остальной вес ракеты более чем в 430 раз… Отсюда мы видим, что мысль об использовании жидкого водорода в качестве горючего должна быть отброшена».
[7]
Лангемак Г.Э., Глушко В.П. Ракеты, их устройство и применение. М.-Л.: изд.ОНТИ НКТП СССР, 1935
Ошибку молодости Глушко понял не позднее 1958 года, судя по тому, что завизировал постановление, предусматривающее в числе прочих мероприятий также и разработку ЖРД на водороде. К сожалению, в практических разработках водородных ЖРД СССР отстал от США в самом
Отрицательное отношение Глушко к кислородно-водородной паре в качестве топлива для ЖРД было одной из причин резкой критики со стороны Королева и особенно Мишина. Среди ракетных топлив кислородно-водородная пара по эффективности находится на втором месте после фторо-водородного топлива. Особое возмущение вызвало сообщение, что Глушко создает на берегу Финского залива специальный филиал для испытаний фтористых двигателей. «Он может Ленинград отравить своим фтором», – неистовствовал Мишин.
Справедливости ради надо сказать, что, став генеральным конструктором НПО «Энергия», при разработке ракетно-космического комплекса «Энергия» – «Буран» Глушко пришел к решению о создании второй ступени на кислородно-водородном двигателе.
На примере использования водорода для двигателей тяжелых носителей можно показать, что правительства ни США, ни СССР не определяли таких вопросов. Это было всецело компетенцией руководителей разработок.
В 1960 году руководство НАСА одобрило три форсированных этапа программы «Сатурн»:
«Сатурн С-1»-двухступенчатая ракета с первым запуском в 1961 году, вторая ступень на водороде;
«Сатурн С-2» – трехступенчатая ракета с запуском в 1963 году;
«Сатурн С-3» – пятиступенчатая перспективная ракета.
Для всех трех вариантов проектировалась единая первая ступень с ЖРД на топливе кислород – керосин. Для второй и третьей ступеней фирме «Рокетдайн» заказывались кислородно-водородные двигатели J-2 на тягу 90,7 тс. Для четвертой и пятой ступеней фирме «Пратт энд Уитни» заказывались двигатели LR-115 с тягой 9 тс или упоминавшийся уже «Кентавр» с тягой до 7 тс.
После дискуссий и экспериментов окончательно пошли в разработку, производство и на летные испытания три вида ракет-носителей типа «Сатурн»:
«Сатурн-1», предназначенный для экспериментальных полетов с целью отработки на орбите ИСЗ макетов корабля «Аполлон». Эта двухступенчатая ракета стартовой массой 500 тонн выводила на орбиту ИСЗ полезный груз до 10,2 тонны;
«Сатурн-1B», разработанный как модификация «Сатурна-1». Он предназначался для пилотируемых орбитальных полетов с целью отработки модулей корабля «Аполлон» и операции сближения и стыковки. Стартовая масса «Сатурна– 1В» составляла 600 тонн, а масса полезного груза 18 тонн. Вторая ступень «Сатурна-1B» на кислороде и водороде отрабатывалась с целью использовать ее аналог в качестве третьей ступени следующей окончательной модификации «Сатурнов»;
«Сатурн-5» – окончательный вариант трехступенчатого носителя для лунной экспедиции, заменивший пятиступенчатый «Сатурн С-3».
Еще раз возвращаясь к проблеме водородных двигателей, хочу обратить внимание на то, что ЖРД J-2 начал разрабатываться фирмой «Рокетдайн» по контракту с НАСА в сентябре 1960 года. В конце 1962 года этот высотный мощный водородный двигатель уже проходил огневые стендовые испытания, развивая тягу, соответствующую 90 тс в пустоте.
Превзойти эти достижения фирмы «Рокетдайн» по параметрам кислородно-водородного ЖРД удалось фирме, основанной в Воронеже Косбергом. Главный конструктор Александр Конопатов создал в 1980 году для второй ступени ракеты «Энергия» ЖРД РД-0120 тягой в пустоте 200 тс и удельным импульсом 440 единиц. Но это случилось через 25 лет!
Американцами предусматривались также и перспективы использования вместо ЖРД на второй или третьей ступени ядерного двигателя. Работа по этому двигателю в программе под шифром «Ровер» в отличие от работ по ЖРД была строго засекречена даже для сотрудников Центра им. Дж. Маршалла.
По планам НАСА предлагалось осуществить запуски «Сатурнов», постепенно усложняя программу с таким расчетом, чтобы в 1963 – 1964 годах иметь полностью отработанный тяжелый носитель.
Несмотря на авторитет Вернера фон Брауна, разработка проекта лунной экспедиции проходила в обстановке острых дискуссий вокруг выбора ракеты-носителя и принципиальной схемы полета.