Ракета "Энергия": ФОРМУЛА КОСМИЧЕСКОГО УСКОРЕНИЯ Наш собеседник генерал-полковник авиации Г. ТИТОВ

Космические системы различного назначения прочно вошли в нашу деловую жизнь. Как уже сообщалось, начаты летно-конструкторские испытания новой мощной ракеты-носителя "Энергия", ведутся работы по программе советского космического корабля многоразового использования. В письмах в редакцию многие читатели «Красной звезды» интересуются этими проектами, техническими характеристиками новых комплексов, перспективами их использования.

Ответить на эти и другие вопросы редакция попросила Героя Советского Союза, летчика-космонавта СССР генерал-полковника авиации Германа Степановича Титова.

— В последнее время все чаще стали употреблять термин «индустриальное освоение космоса». Что здесь имеется в виду?

— Прежде всего проведение комплексных фундаментальных научных исследований в космическом пространстве, дальнейшее совершенствование и широкое применение спутниковых информационных систем в интересах науки и народного хозяйства, развитие космической технологии, материаловедения и машиностроения, создание крупных орбитальных пилотируемых и автоматизированных комплексов. В более отдаленной перспективе можно представить развертывание на околоземных орбитах космических электростанций, использующих солнечную или ядерную энергию, вынести за пределы атмосферы планеты экологически вредные, загрязняющие природную среду земные производства. Возможно, со временем начнется и промышленное освоение сырьевых ресурсов Луны, отправятся экспедиции к планетам Солнечной системы...

В космическом пространстве появятся крупногабаритные антенны, телескопы, базовые спутники-платформы на геостационарных орбитах. Орбитальные станции будут выполнять не только функции научных лабораторий и производств, внеземных космодромов, но и своеобразного оперативного центра для обслуживания спутников разного назначения, межорбитальных буксиров, монтажа сложных и больших конструкций...

— Нынешние да и перспективные космические задачи во многом взаимосвязаны между собой, и это естественно. Но, наверное, есть проблемы, влияющие на общий уровень развития космонавтики, определяющие пути этого развития?

— Есть. Развитие космонавтики и ее технический уровень во многом определяют транспортные космические средства. Промышленное освоение космоса потребует существенного расширения и увеличения объема транспортных операций. И это естественный процесс. Вывод космических грузов с поверхности Земли на околоземные орбиты, доставка экипажей и материалов из космоса на Землю, межорбитальная транспортировка космических объектов, а также запуски космических лабораторий на траектории полета к планетам Солнечной системы — все это решается с помощью транспортных систем и во многом определяется их характеристиками. Это относится как к существующим конструкциям, так и к перспективным. Это одна из сложнейших проблем, над которой работают ученые, инженеры, конструкторы. В этом, образно говоря, формула космического ускорения.

— Космонавтика еще слишком молода, чтобы строго судить о ее достижениях. За три десятилетия практического штурма космоса пройден огромный путь, в то же время специалисты признают, что существующие ныне ракеты-носители еще далеки от совершенства, продолжает оставаться достаточно высокой и стоимость выведения полезной нагрузки за пределы Земли...

— Все это так. Но если проследить историю развития ракет-носителей, то можно увидеть, как все эти годы совершенствовалась космическая техника, повышались ее характеристики. Я имею в виду и новые конструктивные решения, и удельный импульс ракетных двигателей, и соотношение массы «сухих» конструкций ракетных ступеней к их массе в заправленном состоянии, и повышение надежности... Это относится к советским ракетам «Союз» и «Протон», американским «Атлас-Центавр», последним вариантам западноевропейских «Ариан», к программе «Спейс Шаттл» и, наконец, к мощной ракете-носителю сверхтяжелого класса «Энергия», созданной коллективом ученых и специалистов под руководством Главного конструктора доктора технических наук Б. И. Губанова.

— Герман Степанович, по «Энергии» особенно много писем в редакционной почте. Ее сравнивают с «Шаттлом»и в то же время представляют, как нечто совершенно новое в транспортных космических средствах.

— Сравнения здесь вряд ли правомерны. Американская система многоразового — частично — действия обеспечивает выведение и возвращение из космоса полезных нагрузок массой до 30 и 15 тонн соответственно. Я сказал «частично», поскольку технические трудности не позволили американским конструкторам разработать систему в полностью многоразовом варианте. Орбитальная ступень выводится в космос с помощью двух твердотопливных ускорителей, спускаемых затем на парашютах, и жидкостной двигательной установки самой орбитальной ступени с топливным отсеком, сбрасываемым в океан после того, как отработают маршевые ЖРД. Последние возвращаются на Землю в составе челночного, как его называют, корабля.

По затратам на выведение полезной нагрузки «Шаттл» остается на уровне существующих ракет-носителей и уступает по этим затратам перспективным ракетам-носителям разового использования.

«Энергия» — универсальная система, аналогов в мировой практике у нее нет. Это универсальная — еще раз подчеркну — ракета-носитель, предназначенная для выведения в космос как многоразовых орбитальных кораблей, так и крупногабаритных космических аппаратов научного и народнохозяйственного назначения. Она позволяет выводить на околоземные орбиты полезную нагрузку массой более 100 тонн. Стартовая масса всей системы может достигать 2 400 тонн.

Еще раз хочу повторить: «Энергия» — это ракета, а не снабженный ускорителями орбитальный самолет.

— «Шаттл» не обижен рекламой, хотя она старательно умалчивает о его слабых сторонах. «Энергия» сравнительно недавно вышла на стадию летных испытаний. Расскажите, пожалуйста, о ней подробнее.

— Прежде всего это двухступенчатая конструкция с продольным делением ступеней и боковым расположением полезной нагрузки. Иными словами, это «пакет» из четырех блоков первой ступени вокруг центрального блока второй ступени и асимметричным расположением полезного груза.

Вторая ступень, включающая баковую систему, двигательный отсек и узлы крепления блоков первой ступени и полезной нагрузки, является основой нового носителя. Длина этой ступени около 60 метров, диаметр — около 8. Она имеет четыре однокамерных ЖРД, работающих на кислородно-водородном топливе. Тяга каждого из них у поверхности Земли 148 тонн, в пустоте — 200 тонн.

Первую ступень ракеты составляют, как было сказано, четыре боковых блока — своеобразные ракеты, работающие на кислородно-керосиновом топливе. Тяга каждого бокового блока у Земли составляет 740 тонн, а в пустоте — превышает 800 тонн. Это самые мощные из современных жидкостных ракетных двигателей.

Что же касается суммарной тяги, то в начале полета она составляет около 3.600 тонн. Достигается это тем, что запуск двигателей первой и второй ступеней осуществляется одновременно.

— Что происходит после старта? Какова тут последовательность срабатывания частей «пакета» и их дальнейшая судьба?

После того как будет израсходовано топливо боковых блоков первой ступени, они отделяются, а вторая ступень ракеты-носителя продолжает работать и выводит космический аппарат на так называемую опорную орбиту. Затем включаются двигатели разгонного блока (или самого космического аппарата) и уже окончательно формируется нужная орбита.

Блоки первой ступени отделяются попарно, затем разделяются и приземляются в заданном районе. Их можно оснастить средствами возвращения и после соответствующей профилактики или ремонта использовать повторно.

Центральный блок (вторая ступень) приводняется в океане.

— Если я правильно понял, то отличие «Энергии» от ракеты-носителя челночного корабля в том, что на «Шаттле» двигатели второй ступени располагаются на самом корабле и потому эта ступень работает только с пристыкованным «челноком», являющимся полезной нагрузкой. У «Энергии» вторая ступень не связана с полезной нагрузкой...

В этом и универсальность «Энергии». С ее помощью можно выводить на орбиты как возвращаемые на Землю грузы, так и невозвращаемые. А с помощью разгонного блока можно решать самые различные задачи. Скажем, вывод спутников на геостационарную орбиту, запуск аппаратов к дальним планетам, посылка автоматических лабораторий в глубины Вселенной... Вариантов множество.

На базе ракеты-носителя «Энергия» можно построить не просто универсальную, но и более экономичную систему выведения. Вот лишь некоторые примеры весовых соотношений.

По названной схеме можно доставлять на стационарную орбиту полезный груз массой около 18 тонн, запускать к Венере и Марсу автоматические станции массой до 28 тонн, выводить на лунные траектории объекты массой 32 тонны...

Предпосылками для успешного решения этих, да и многих других задач космонавтики являются достижения в области ракетного двигателестроения. Советские ученые и конструкторы создали жидкостные ракетные двигатели с высоким удельным импульсом — отношение тяги к секундному расходу топлива, большим суммарным ресурсом работы, а следовательно, и надежные в эксплуатации.

— Вы сказали «надежные». Вероятно, это один из важнейших критериев?..

— Не только важнейших, но и трудно достижимых. Космическая техника — техника особого рода. И не только сложностью и многочисленностью узлов, систем, агрегатов, взаимосвязей она характеризуется. Но и особыми условиями работы. И не только там, в космосе, но и начиная со стартового комплекса. Большие удельные нагрузки, вибрации, значительные перепады температур...

Представьте, какими должны быть конструкционные материалы баков, трубопроводов, устройств гидроавтоматики, датчиков и т. д., работающих при криогенных температурах. Применяемый в качестве окислителя жидкий кислород охлажден до температуры минус 186 градусов, а жидкий водород (горючее) — до минус 255 градусов Цельсия. А ограниченный по весу и габаритам турбонасосный агрегат мощностью 250 тысяч лошадиных сил! Все это сложнейшие научно-технические проблемы.

Только точнейшая автоматика может уследить за огромным множеством изменяющихся параметров и своевременно принять верное решение.

Такие устройства и системы были созданы. На борту имеется автономный вычислительный комплекс, который обеспечивает выполнение заданной программы, предусмотрено резервирование жизненно важных систем и агрегатов. Специальные средства аварийной защиты обеспечивают диагностику состояния тех или иных узлов, своевременное отключение их, имеются эффективные системы предупреждения пожара или взрыва. Специалистами было проанализировано свыше пятисот вариантов возможных аварийных ситуаций и найдены способы их парирования.

Широкое использование бортовых ЭВМ сделало возможной разработку активных систем управления. Применение таких систем позволяет повысить летные качества и улучшить управляемость, расширить область полетных режимов.

— Вы говорите о ракете-носителе. Столь сложное и мощное сооружение требует и соответствующих наземных комплексов.

— Естественно. И это тоже многотрудная задача. Ведь каждый элемент — назовем его так — стартового комплекса должен соответствовать всем особенностям «Энергии» — ее мощности, конструктивному исполнению, эксплуатационным характеристикам, топливоемкости. Ведь 90 процентов огромной стартовой массы ракеты приходится на топливо. Нетрудно представить, сколь большие запасы жидкого кислорода и водорода, керосина нужно иметь «под рукой», чтобы за определенный интервал времени заправить носитель и сделать это в строжайшем соответствии с требованиями безопасности.

Однако это последующий этап. Сначала идет сборка ракеты в «пакет» в монтажно-испытательном корпусе. Затем — ее транспортировка на стартовую позицию. Это делается с помощью специального установщика. Далее необходимо обеспечить силовые, пневмогидравлические и электрические связи с пусковым устройством. Для этих целей предусмотрен специальный переходной стартово-стыковочный блок, который после пуска ракеты остается на стартовом сооружении и может использоваться повторно.

Новшеств много. Это и газопламяотражательный лоток глубиной более 40 метров, особой конструкции многоэтажная башня обслуживания, имеющая рабочие площадки для доступа к различным «узлам» ракеты, заправочно-дренажная мачта, 225-метровые диверторы-молниеотводы, пультовые залы... Все это совсем не похоже на то, что было раньше на Байконуре.

Высокая степень автоматизации — главная особенность нового стартового сооружения, всех его составляющих, насыщенных большим количеством необходимых технических, технологических и измерительных систем.

И сама «Энергия», и наземный комплекс, и посадочная полоса — эго плод труда многих конструкторских, научно — исследовательских, производственных и строительных коллективов.

— Герман Степанович, как можно коротко охарактеризовать первые летно-конструкторские испытания «Энергии» и каким будет следующий этап?

— Некоторые думают, что новую ракету испытывают, чтобы узнать, полетит или нет. Это глубокое заблуждение. В наше время если уж создан новейший носитель — значит полетит, задача в ином: проверить весь комплекс на разных режимах, изучить возможности всех систем...

Известно, что существуют стендовые испытания и натурные. Основная цель, которую ставили перед собой конструкторы и разработчики в мае прошлого года, — получить данные о работоспособности всего комплекса в натуральных условиях полета, то есть проверить саму конструкцию ракеты, ее двигательных установок, многочисленных бортовых систем в условиях, которые невозможно получить в ходе стендовых испытаний. Это и было сделано. Государственная комиссия положительно оценила полученные результаты. Была подтверждена правильность конструкторских решений, жизнеспособность «Энергии», продемонстрирована высокая точность работы всех бортовых систем, соответствие наземного комплекса и правильность, а если хотите, то и логичность этапов наземной отработки.

Без серьезных замечаний прошел и заключительный участок испытаний, на котором требовалось обеспечить прохождение команд для отделения полезного груза. В данном случае это был условный макет космического аппарата. Все шло по программе, пока не проявилась незначительная схемная ошибка в одном из бортовых приборов «макета». Она и не позволила ему после отделения набрать заданную скорость и выйти на расчетную орбиту. Первый успешный шаг дает основание для дальнейшего движения. Летные испытания будут продолжены. Новым этапом станет и полет многоразового орбитального корабля, подготовка к первому запуску которого активно ведется. Когда это случится? Затрудняюсь назвать конкретную дату. Повторю: работа эта чрезвычайно сложная, и спешка делу не помощник.

— Да, поспешность порой оборачивается трагедией. Ряд конструктивных несовершенств и допущенные неполадки во время эксплуатации системы «Шаттл», катастрофа «Чэлленджера» во многом объясняются поспешностью, с которой осуществлялась эта программа под давлением Пентагона, отводившего ей главную роль в проведении специальных пусков в интересах министерства обороны США, особенно в планах последних лет в связи с программой СОИ... Каково ваше отношение к авиакосмическим системам в принципе?

— Это интересное и перспективное направление. Кстати сказать: сама идея принадлежит Ф. А. Цандеру и появилась еще в 20-х годах. Не следует думать, что путь решения проблемы, выбранный американцами, единственный. Существует английский проект аэрокосмического самолета — «Хотол». Да и «Энергия» еще не раскрыла всех своих возможностей.

— Не меняется ли в какой-то степени наша стратегия освоения космоса в связи с разработкой и внедрением в эксплуатацию новых космических средств?

В главном — нет. Мы по-прежнему будем делать все, чтобы сейчас и в будущем космос оставался мирным, интернациональным, служащим только интересам прогресса человечества. Что же касается расширения фронта работ и появления новых направлений — научных и технических, то это процесс естественный. Новые научно-технические достижения будут использованы для совершенства орбитальных модульных комплексов типа«Мир» — «Квант», создания более крупных постоянно действующих станций, других крупногабаритных конструкций, ну и, конечно же, более совершенных транспортных космических средств.

Советская программа предполагала и предполагает использование достижений космонавтики в интересах нашей страны и всего человечества. Однако дальнейшее направление нашей космической программы во многом будет определяться действиями американской стороны.

— Спасибо за беседу, Герман Степанович, вы ответили на все вопросы, которые содержатся в письмах читателей. Огромных успехов вам в вашей работе.

— Благодарю.

Беседу вел полковник М. РЕБРОВ.