Ракеты и люди. Лунная гонка
Шрифт:
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:
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 начале лунной гонки. Это отставание во времени нарастало и оказалось в конечном счете одним из факторов, определивших существенное преимущество американской лунной программы.
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
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.
В июле 1961 года в США был создан специальный комитет по ракетам-носителям. В комитет вошли руководители НАСА, Министерства обороны, ВВС и некоторых корпораций. Комитет предложил разработать ракету-носитель «Сатурн С-3» в трехступенчатом варианте. Существенно новым было решение комитета о разработке ЖРД F-1 фирмой «Рокетдайн» тягой 680 тс для первой ступени.
«Сатурн С-3» по расчетам способен был вывезти на орбиту ИСЗ 45-50 тонн и к Луне всего 13,5 тонн. Этого было недостаточно, и НАСА, поощряемое позицией президента, смело расширяет фронт работ по лунной программе.
Два мощных научных коллектива НАСА – Центр пилотируемых аппаратов в Хьюстоне (позже космический центр им. Джонсона) и Центр им. Дж. Маршалла, разрабатьшавший носители, – предлагали разные варианты экспедиции.
Хьюстонские инженеры предлагали самый простой прямой вариант полета: три астронавта в космическом корабле стартуют к Луне с помощью очень мощной ракеты и летят кратчайшим путем. По этой схеме космический корабль должен иметь такие запасы топлива, чтобы совершить прямую посадку, затем взлет и возвратиться на Землю без всяких промежуточных стыковок.