Цивилизация
Космический авиалайнер
Идея космического самолета — то есть космического корабля, способного садиться и летать по-самолетному, — существовала задолго до проекта американского многоразового челнока Space Shuttle. Еще во времена Второй мировой войны немецкие конструкторы предлагали проект космоатмосферного бомбардировщика «Зильберфогель» («серебряная птица»). Он был похож на современные гиперзвуковые глайдеры (Так называют баллистические ракеты, боевая часть которых способна активно маневрировать в атмосфере и в том числе за счет аэродинамических сил подниматься обратно в космос для запутывания ПРО. Примеры: китайский DF-ZF, американский Dark Eagle, российский «Авангард») — взлетал на ракете, входил в атмосферу, вновь поднимался за счет крыльев, снова падал, и так повторялось несколько раз. По задумке конструкторов этот космоатмосферный бомбардировщик мог бы сбросить бомбу на Нью-Йорк, после чего сесть в Японии.
Однако, как показал послевоенный анализ эскиза проекта, «серебряная птица» была заведомо не приспособлена для гиперзвукового полета и разрушилась бы при первом входе в атмосферу. В начале 1960-х американцы пытались воплотить ту же идею в проекте Dyna-Soar. Он дошел до поздних этапов проектирования и был вполне реалистичным, но бессмысленным — межконтинентальная ракета дешевле и проще орбитального бомбардировщика. Поэтому от «динозавра» также отказались, и в дальнейшем проекты космических самолетов были куда более мирными.
Space Shuttle появился как часть масштабной американской программы по космической экспансии. Она предполагала строительство баз на Луне, полеты к Марсу, а также создание орбитальной станции у Земли, для снабжения которой нужны были регулярные рейсы космических кораблей.
Запускать их на одноразовых ракетах было бы слишком дорого, и потому инженеры компании Lockheed предложили систему для космических запусков, в которой сбрасывался бы лишь топливный бак. Он находился сбоку ракеты и подавал топливо к ее маршевым двигателям.
Ранний прототип «Бурана». Видно, что крупные маршевые двигатели размещены на самолете, а не на центральной ступени
Buran.ru
После успеха программы «Аполлон» от грандиозных планов по освоению космоса США решили отказаться, и остались лишь два проекта: станция и челнок. С него и решили начать, однако из-за требований военных Shuttle пришлось значительно увеличить по сравнению с изначальными планами. Его грузовой отсек стал столь большим, что мог бы вместить автобус, но для запуска потребовались два мощных боковых твердотопливных ускорителя, которые можно было восстановить после сброса в океан.
В итоге американский челнок не смог выполнить главную задачу — снизить цену космических запусков. Несмотря на многоразовость, кислородно-водородные двигатели были столь сложны, что требовали полного разбора и проверки механиками перед каждым полетом, так что итоговая цена миссии могла доходить до $1,5 млрд. Разработка проекта обошлась бюджету в $10 млрд в ценах тех лет.
Копия Space Shuttle?
Сходство «Бурана» со Space Shuttle очевидно, и советские конструкторы не скрывают, что он появился как прямой ответ на американскую программу. «Необходимость создания отечественной многоразовой космической системы как средства сдерживания потенциального противника была выявлена в ходе аналитических исследований, проведенных Институтом прикладной математики АН СССР и НПО «Энергия» в период 1971-75 гг. «Техника-молодежи» 1999 №2
Было показано, что США, введя в эксплуатацию свою многоразовую систему «Space Shuttle», смогут получить решающее военное преимущество в плане нанесения превентивного ракетно-ядерного удара по жизненно-важным объектам на территории нашей страны», — рассказывал заместитель главного конструктора системы Вячеслав Филин.
Сравнение ранних концепций «Бурана» с итоговым вариантом (ближайший)
Buran.ru
Между СССР и США возникло типичное для Холодной войны недопонимание. Советские специалисты считали Shuttle экономически нецелесообразным, а его возможности по выводу грузов многократно превышали американские потребности. Из этого эксперты сделали вывод, что подлинная цель программы — полномасштабное развертывание в космосе оружия, в том числе и атомных бомб. Американский челнок создавался под эгидой гражданской организации NASA, но действительно иногда выполнял военные задачи, например, запуск разведывательных спутников. Однако американцы никогда (как минимум согласно рассекреченным документам) не планировали использовать его как ударную систему. Самое «агрессивное» его применение, заложенное в конструкцию, — возможность похищать советские орбитальные станции, засовывая их в «багажник».
В итоге в 1976 году министр обороны СССР Дмитрий Устинов утвердил техническое задание для многоразовой космической системы, согласно которому ее возможности должны были не уступать таковым у Shuttle. В НПО «Энергия», разработчике ракеты-носителя будущего орбитального самолета, сразу взяли за основу итоговую американскую компоновку системы. Однако академик Валентин Глушко, выступая на одном из совещаний конструкторов, твердо заявил:
«Чего мы делать точно не будем — не будем копировать американский шаттл».
«Буран» действительно можно считать полной копией шаттла с точки зрения концепции, но реализация оказалась принципиально другой. В первую очередь, основные кислородно-керосиновые двигатели советского орбитального самолета располагались не на нем, а на центральной (второй) ступени (у Shuttle там находился бак). В основном такую схему выбрали потому, что у двигателя РД-0120 тяга на уровне моря была 155,6 тонн-сил, а у американского RS-25 — 181,4. Кроме того, советский орбитальный самолет получился тяжелее американского (из-за отставания в инженерных навыках и материаловедении). Поэтому вместо трех маршевых двигателей ему требовалось четыре, а для этого на самолете уже не было места. Однако Глушко не считал это трагедией: ракета-носитель «Энергия» становилась независимым средством выведения и могла применяться не только для запуска «Бурана», но и для других задач.
Советские конструкторы сразу поняли, что скопировать огромные твердотопливные ускорители в ближайшем будущем не сумеют. Вместо них решили использовать жидкостные, работающие на хорошо изученной топливной паре кислород-керосин. Для этого создали самый мощный в истории жидкостный ракетный двигатель РД-170 с тягой около 8 тонн, но этого все равно было недостаточно по сравнению с 15-тонной тягой твердотопливных ускорителей. В итоге на «Энергии» их размещали по четыре штуки вокруг центральной ступени.
При этом эти блоки не могли выдержать падение ни в океан, ни на землю, но в перспективе конструкторы планировали придумать для двигателей систему спасения со сброшенных ускорителей.
С некоторой точки зрения «Буран» получился более «продвинутым», чем американский визави. Его первый и единственный испытательный полет 15 ноября 1988 года прошел в полностью автоматическом режиме, в том числе посадка на полосу, что вплоть до XXI века считалось сложной для дронов задачей. Посадка Space Shuttle осуществлялась только вручную.
Нужно ли возрождать «Буран»?
Советские конструкторы отбросили идею многоразовости, но в остальном «Буран» удался: он действительно был способен выводить на орбиту аналогичную Shuttle нагрузку в сопровождении людей. Современные ракеты выводят либо пилотируемый космический корабль с минимальным грузом, либо беспилотный «грузовик». Поэтому полезная нагрузка при беспилотных запусках должна быть полностью автономной, то есть быть космическим кораблем. Американский челнок и, потенциально, советский «Буран» доставлял на орбиту любой подходящий по габаритам груз и «бригаду сборщиков». Это было решающее преимущество, которое легко проиллюстрировать двумя примерами.
Во-первых, американские астронавты сначала развернули на орбите телескоп Hubble, который понадобилось чинить после запуска. Когда выяснилось, что телескоп собрали неправильно, астронавты слетали к Hubble снова, пристыковались к нему и поставили корректирующее оборудование, что заведомо невозможно ни с помощью «Союзов», ни с Crew Dragon. Во-вторых, Shuttle доставил на орбиту элементы ферменных конструкций МКС, которые затем собирали вручную. На них размещена значительная часть полезной нагрузки, которую было бы проблематично поместить внутрь классических герметичных обитаемых модулей.
Самолет Ан-225 «Мрия» с многоразовым космическим кораблем «Буран», 1989 год
Игорь Костин/РИА Новости
Однако любые плюсы космических систем имеет смысл рассматривать лишь в соотношении с затратами на них, и здесь ответ однозначен. Решение о создании советского орбитального самолета было принято исключительно в условиях Холодной войны и возможной ядерной войны с НАТО. Космический челнок сочли слишком дорогим даже США, и «Буран» вряд ли бы получился более дешевым. Такую же оценку дают и в «Роскосмосе».
«Сама по себе идея многоразового корабля была, конечно, красива, но она хорошо работает только в случае большого грузопотока вверх и вниз. Как мы видим по существующим программам, такой необходимости нет. Американцы использовали «Шаттлы» — такую же многоразовую систему — для строительства станции. Но, по их же расчетам, такие корабли целесообразны при 50 и более пусков в год. Сейчас такое количество пусков не проводится», — рассказал в интервью «Газете.Ru» исполнительный директор «Роскосмоса» по пилотируемым космическим программам Сергей Крикалев.
Идейным наследником челноков можно считать Starship компании SpaceX. Илон Маск считает, что обе ее ступени будут многоразовыми, а замена водорода на метан позволит значительно сократить стоимость обслуживания многоразовых двигателей и баков. Именно Starship был выбран NASA в качестве системы для посадки людей на Луну по программе Arthemis. Разработка системы находится на поздней стадии, и вторые орбитальные летные испытания должны состояться уже в ноябре.
«Буран» стал выдающимся достижением советских конструкторов, равно как и Shuttle — американских. И их труд, несмотря на отказ от обеих систем, не пропал даром и проложил дорогу новым конструкторским решениям.