Статия на Светослав Александров от март 2007-ма. Датата е 3-ти юли 1969 година. Броени дни преди историческия полет на Аполо 11, при който човек за пръв път стъпва на Луната, руснаците провеждат тестов полет на лунната си ракета Н1 в безпилотен режим. По време на старта обаче се случва нещо неочаквано – разхлабен пиропатрон се откача и попада в горивна помпа на един от 30-тте двигателя на първата степен. Това води до гигантска експлозия на ракетата, която унищожава кулата за изстрелване и нанася огромни щети на стартовата площадка. Експлозията на 3-ти юли е най-голямата катастрофа в историята на космонавтиката. За руснаците тя е окончателното поражение и загуба на състезанието до Луната.
Тази статия е посветена на руската част от лунната надпревара. Това, което ще прочетете в нея е част от историята, която е била укривана от хората до последните години от съществуването на СССР, когато Горбачов разкрива шокиращи истини по време на програмата "Гласност".
Плановете за Луната към края на педесетте и началото на шесдесетте години на миналия век
Пропагандата на комунизма като най-добрата система е много добре изразена що се касае относно космическата програма на СССР. Въпреки че ракетите на руснаците се взривяват непрекъснато, а провали и дори смъртни случаи дебнат непрекъснато инженерите и разработчиците на космически ракети ( за които дори не се споменават по новините ), стартът на Спутник веднага се превръща в символ на техническия прогрес и знак за победа над капитализма. Скоро правителството обявяват публично, че руски космонавти ще кацнат и ще започне строежа на лунна база до 1961 година.
Двама лидери в космическото дело се конкурират в това кой ще построи по-добрата архитектура за Луната – Сергей Корольов и Владимир Челомей. Докато Корольов смята, че задачата може да бъде изпълнена на базата на съществуващата ракета Р7, извела успешно Спутник, Челомей възнамерява да разработи нова ракета, известна като УР 500 или Протон.
За ракетата Н1 се заговаря едва през 1959 година. На нея обаче все още не се гледа като на лунна ракета, а като инструмент за извеждане на военни орбитални станции и за изпращане на кораб, който ще облети Марс в пилотиран режим. Освен за Н1 се говори и за по-малките Н2 и Н3, като последната трябва да измести Р7.
За постигане на пилотирано лунно кацане до 1961 година не се предприемат никакви решителни стъпки. През това време са постигнати значителни успехи за безпилотната програма, сред които твърдото кацане на Луната на минисондата Луна 2, първите снимки на обратната страна на Луната, направени от сондата Луна 3, полета на Лайка. На този етап тези успехи се виждат достатъчни за поддържането на комунистическата пропаганда.
През 1961 година инженерите се събират на космодрума Байконур и дискутират възможностите на ракетата Н1. Доклад на правителството предвижда изстрелване за първи път през 1965 година. Въпреки това за строежа на архитектурата се отделят изключително малко пари.
Правителство на СССР знае за американските лунни планове. Когато същата тази 61-ва година Кенеди прави официално изявление, че американците ще трябва да стъпят на Луната до края на десетилетието, съветските учени правят равносметка за възможностите на съществуващата руска технология и как тя може да се използва при изпращането на руснак на Луната. Корольов продължава да твърди, че посредством съществуващи ракети и скачване на орбита Луната може да бъде достигната. След дълги пресмятания и умувания се стига до заключението, че Корольов все пак греши – изнасянето на необходимото гориво и лунните ускорители е непосилно за ракетата Р7.
Какво да прави сега Корольов след като е изненадан неприятно от този факт? Той не се отчайва, а за първи път търси разрешението на проблема посредством ракетата Н1.
Валентин Глушко, който държи монопола върху ракетостроенето разглежда новия дизайн на Корольов включващ Н1. Смята, че разработвайки нов двигател – РД-270, работещ с асиметричен диметилхидразин и оксидант диазотен тетроксид ще реши проблема, но Корольов е на друго мнение. Първо, това гориво има голяма маса, второ, специфичния импулс на двигателя би бил малък. Не на последно място хидразинът е токсичен. Корольов мисли за използването на керосин с оксидант кислород.
Глушко не се съгласява. Той отказва да работи с керосинови двигатели. Корольов уж се отказва от проекта си и се обръща към Николай Кузнецов, който има ограничени познания по ракетни двигатели. Кузнецов предлага проблемът да се реши като се разработи нов двигател – НК 15. Двигателят е относително малък, но това не трябва да бъде повод за притеснение – ще бъдат използвани много на брой двигатели, подредени пръстеновидно по ръба на конструкцията. Резултатът е потресаващ – гигантска първа степен с 30 двигателя!
Паралелно Челомей потготвя друг проект. Според него ЛК1, базиран на ракета УР 500 е свързан с по-малки рискове от ракетата на Корольов. Разликата е, че той не настоява да се осъществи лунно кацане, а вместо това планира орбитални мисии, които според него ще са достатъчни САЩ да бъдат победени. От 1961 до 1964 година проектът на Челомей е приеман с по-голям приоритет от проекта на Корольов. След като американците стартират програмата Джемини Корольов се опитва да окаже натиск върху Никита Хрушчов да даде приоритет на неговия проект.
Изглежда главната причина Челомей да загуби, а Корольов да спечели е липсата на спускаем апарат на проекта на Челомей. Но въпреки че плана на Корольов е избран за приоритетен през август, 1964 година, на Челомей също се отпускат средства за работа върху ракетата УР 500. Правителството на СССР предлага компромисен вариант през 1965 година – орбитална лунна мисия ще бъде изстреляна на Челомеева УР 500 ракета, която ще изведе пилотиран кораб от тип Союз или безпилотен кораб от типа Зонд.
И така, след 1965 година приоритетен е плана на Корольов, базиран на ракета Н1+кораб Л3+спускаем апарат ЛК, докато Челомей ще работи върху ракета УР 500, изстрелвайки безпилотни сонди Зонд с възможност за извеждане и на модифицирани пилотирани Союзи.
Разработката
През 1966 година се случва нещастие – Сергей Корольов умира вследствие на усложнения след прекарана операция на рак на дебелото черво. Работата му върху ракетни технологии се отразява пагубно върху здравето му. Първоначално силния шум по време на тестването на ракетни двигатели уврежда слуха на Корольов, а стреса и работата с вредни вещества са най-вероятната причина за коварната диагноза рак. СССР губи велик учен, който ръководи безпилотната и пилотираната космическа програма в продължение на цели две десетилетия.
Работата върху Н1 се поема от Василий Мишин, който се явява по-слаб политик от Корольов и това е една от главните причини за падението на цялата програма.
Най-сетне разработката на двигателите НК 15 започва. Те работят на базата на един много интересен принцип, наречен степенен цикъл на горене. Част от горивото ( керосин ) се изгаря в първата горивна камера и така протича химична реакция. Резултантният газ се вмъква в главната горивна камера и задвижва турбините. Остатъчните газове също се вмъкват в главната горивна камера.
Предимството на степенния цикъл на горене е, че както остатъчните газове, така и главния продукт от горенето на керосина се използват за задвижване на турбините. Така специфичния импулс е по-голям. Често пъти степенният цикъл на горене се назовава “затворен цикъл”, защото всички продукти при горенето се използват.
Тази технология до този момент не е била успешно разработена в САЩ. Но руснаците имат крещяща нужда от нея за да може Н1 да работи както трябва. Главния проблем при внедряването й е, че продуктите от горенето, богати на кислород имат склонност да атакуват метални повърхности. Това също се оказва ключова причина за падението на програмата.
След разработването на двигателите започва строежа и на самата ракета. Тя се състои от 5 степени, първите три извеждат конструкцията на околоземна орбита, а останалите две се използват за достигане на Луната. Степен 1, наричана още Блок А притежава 30 двигателя тип НК 15, подредени в два пръстена. Степен 2 ( Блок Б ) притежава 8 НК-15В двигателя. Разликата между версиите НК 15 и НК 15В е единствено в размера на камбанковидната дюза. Най-горната степен, Блок 5 включва само 4 двигателя НК 15, подредени в квадрат.
Предвиждало се е и строежа на ракета Н1Ф със сходна архитектура, която е трябвало да използва по-модерни двигатели, наречени НК 33 и НК 43. Заради прекратяването на проекта до разработката на Н1Ф никога не се стига.
В сравнение с американската Сатурн 5, използвана при полетите на Аполо, Н1 е по-къса на дължина, но в основата си е по-широка. В общи линии общия импулс на двигателите на първата степен е много по-голям от общия импулс на Сатурн 5. Но тъй като Н1 използва само керосин като гориво, а Сатурн 5 използва и течен водород като гориво на горните степени, който е по-лек, ракетата Н1 може да изведе само 95 тона на околоземна орбита. Сатурн 5 може да извежда цели 130 тона на околоземна орбита. Това също е ключов момент за успеха на американците и за падението на руската лунна програма.
Самият космически кораб Л3 се отличава съществено от Аполо. Той се състои от орбитален и спускаем апарат. Орбиталният модул е двуместен, а спускаемият – едноместен. След навлизането на окололунна орбита единия космонавт трябва да излезе в открития космос, а после да влезе в спускаемия модул. Няма директна връзка между двата модула за разлика от Аполо.
Полетите
Преди да коментираме полетите на самата ракета Н1 не е зле да погледнем как се развива програмата на ракетата Союз ( модифицирана Р7 ), както и на Челомеевите УР 500 ( Протон ).
През периода ноември 1966 г.- януари 1969 г. са проведени над 20 полета. По-голямата част от тях са пълен или частичен провал. Сред най-забележителните провали са полетите на Союз на 24-ти април 1967 г, когато астронавтът Комаров загива, и на УР 500 ( Протон ) на 14-ти юли 1968 г, когато един човек загива заради експлозия на стартовата площадка.
През този период са постигнати и някои забележителни успехи. Челомеева ракета УР 500 ( Протон ) успешно извежда към Луната сондата Зонд 5, на борда на която има различни животни – костенурки, винени мухи, червеи, а освен животните има и растения и бактерии. На 21 септември 1968 година Зонд 5 се завръща успешно на Земята. Това са първите живи същества, които достигат до Луната и първите живи същества, които успешно се завръщат на Земята след пътешествие до Луната. Това е и изключително важна стъпка, която човечеството предприема като подготовка на хора до Луната и други планети.
На 9-ти януари 1969 година започва подготовката за старта на първата ракета Н1. Прави се преглед на цялата система. Открити са множество дефекти, но изглежда, че няма такива, които са фатални и могат да спрат полета. По-късно командира на Байконур – Курушин казва, че все още не е готов да изстреля ракета, която е толкова нестабилна. Въпреки това след втори преглед на системата на 11-ти февруари полетът е одобрен. На 13 януари започва пълненето с гориво.
Няколко дена по-късно СССР празнува успех- полетите на Союз 4 и 5 в околоземна орбита. Корабите са скачени успешно един с друг, а по-късно се връщат на Земята.
На 31 януари ракетата напуска сградата за асемблиране и се отправя към стартовата площадка. На 9-ти февруари се прави последна проверка на системите. Крушин отново изразява несъгласие да изстреля ракетата заради многобройни дефекти.
На 21 февруари 1969 година двигателите на първата степен са запалени и тя излита. Проблемите започват почти веднага след изстрелването. Компютрите засичат пожар в двигателния отсек и подават команда да спрат двигателите на 68-мата секунда. Ракетата се взривява. Тогава става ясно колко назад са руснаците, защото американците имат вече успешна орбитална мисия до Луната а ракетата Сатурн 5 се е доказала като надеждна.
На 10-ти март излита тестов полет на американците – Аполо 10, който е успешен. Според съветските инженери американците ще кацнат на Луната до края на годината, а на СССР ще му трябва поне 3-4 години за да догони САЩ. На 8-ми май според изявление на един от инженерите единствената надежда за СССР остава провал на някои следващ Аполо, което би дало възможност руснаците да се опитат да направят нещо в рамките на близките няколко години. Вече е ясно, че полетът на Аполо 11 се предвижда за юли, а руснаците са още много назад.
На 10-ти юни 1969 година руската лунна програма е ревизирана. Планират се няколко безпилотни полета на космически кораби, които да донесат на Земята проби от Луната и така да повторят успеха на Аполо макар и в безпилотен режим. Също така се предвиждат и полети на луноходи, които да извършват сложни маневри и да поставят на Луната сходни експерименти с тези на САЩ.
На 18-ти юни се слага нова дата за полет на ракета Н1 – 3-ти юли 1969. Но дори и да полети успешно това няма да замаже провала на руснаците ако американците спечелят.
3-ти юли най-после идва и ракетата излита. Още на първта секунда горивна помпа експлодира. Двигателите се самоизключват преди ракетата да изчисти кулата и тя пада на Земята. Гигантска експлозия разтърства космодрума.
21 юли 1969. Мишин гледа телевизията с тъжен поглед – Нийл Армстронг излиза от лунната кабина на Аполо 11 и стъпва на повърхността на Луната. САЩ ПЕЧЕЛЯТ ЛУННАТА НАДПРЕВАРА!
Това не отказва руснаците. Те продължават да работят по ракетата Н1 с цел да я подобрят. За двата провала не е виновна само първата степен, а освен това липса на пари, дизайнерски грешки, непоследователност. На 1 септември 1969 година е готов и официалния доклад защо надпреварата е загубена. Ето точките от доклада:
Няма квалифицирано съветско правителство, което да води СССР по пътя на лунната надпревара качествено. Правителството работи без предварително потготвен план.
Корольов и Мишин са се посветили предимно върху автоматизираните кораби отколкото върху пилотираните.
Корольов и Мишин не слушат Глушко.
Протон е отхвърлен като надеждна ракета за лунен полет.
Спирането на полета на Восход 3, което довежда до грешки в разработката на Союз и смъртта на Комаров.
Смъртта на Корольов и Гагарин се отразява неблагоприятно върху цялостната програма.
Оглавяването на проекта от Мишин е огромна грешка. Мишин не може да се справи с толкова много допълнителни проекти към своето бюро.
На 18-ти април 1970 година се преразглежда неуспеха на Аполо 13, който е твърде неочакван. Коментарът – лоша ракета, лоша архитектура, Аполо е твърде амбициозен кораб. Смята се, че американците могат да се откажат от Луната. Но през 1971 година те възобновяват лунните полети. Н1 губи приоритет.
На 4 март 1971 година се прави преглед на системата Н1-Л3. Тя е намерена за ненадеждна и опасна. За пръв път се говори за изоставянето на архитектурата и връщане към Челомеевите идеи ( все пак имаме успешни полети на Зонд и УР 500 ). Мишин се страхува от подобна развръзка. Наистина, работено е упорито върху ракетата Н1 през последните месеци, но не е ясно дали това е достатъчно.
Същата тази година спускаемия апарат ЛК е тестван на околоземна орбита. Въпреки очевидния успех ЛК е намерен за незадоволителен проект – липса на връзка между него и орбиталния модул, астронавтът трябва да излиза в открития космос, скафандрите на СССР не са добри. Шансът за успешно завръщане на астронавтите след полет до Луната също е под въпрос – кацане в Индийския океан, капсулата няма да издържи и прочие.
26 юни 1971 година. Нов провал за Н1! Ракетата излита нормално, но започва да се върти около оста си некентролируемо. Системата за навигация не може да поеме контрол над ракетата и при достигането на свръхзвукова скорост ракетата започва да се разпада. Като за капак системата за аварийно спасяване не сработва – нова черна точка за проекта.
Скоро нова драма разтърсва съветската пилотирана програма – смъртта на екипажа на Союз 11! И така, имаме три провала на Н1, нови смъртни случаи за Союз. Започват да се предприемат стъпки за спирането на проекта Н1-Л3, но Мишин продължава да разиграва правителството. Така още пари са похарчени за разработката на тази нестабилна система.
На 15 август 1972 година Мишин потвърждава, че е готов за старта на нова ракета Н1. По късно, на 16 ноември се прави преглед на системата. Има все още дефекти в компютърната система. Не е ясно също така дали да се пусне лунния модул с горивните клетки или не. Ако няма горивни клетки лунното облитане отпада, ограничавайки полета само до околоземна орбита. След дълго преглеждане се взима решение горивни клетки да бъдат инсталирани. Мишин се готви за амбициозна безпилотна мисия.
Всичко изглежда в готовност. Надеждността на двигателите се оценява на 93%. Турбогенераторите са стабилни на 100%.
Датата е 23-ти ноември 1972 година. Ракетата Н1 излита. Всичко продължава добре до 106-тата секунда. След малко следва отделянето на степените. Но...
Случва се нещо неочаквано – вибрация тип пого! Това е опасно явление, което се случва и по време на полета на Аполо 13, въпреки че не се явява причина за провала на тази мисия. В случая с руснаците софтуера не успява да се оправи с погото. Последната ракета от серията Н1 е унищожена.
През 1974 година след четири провала спирането на проека Н1-Л3 е неизбежно. Със смъртта на програмата умират и всички проекти, свързани с ракетата Н1 – лунното кацане, лунната база, безпилотен полет до Марс с доставяне на проби, космически радио телескоп и няколко големи телекомуникационни сателита. Вместо това се решава да се почне работа върху нова ракета, която обаче никога не е завършена защото СССР се разпада.
Успехи на СССР извън програмата Н1-Л3
Въпреки че СССР се провалят в изпращането на човек на Луната те постигат някои много важни успехи и победи над САЩ. Ето кои са те:
Луна 1 – първият космически кораб, който напуска околоземна орбита. Дата на изстрелването – 2-ри януари 1959 г.
Луна 2 – първият апарат, направен от човешки ръце достига повърхността на Луната. Въпреки че не оцелява след кацането ( системата за омекотяване още не е готова ).
Луна 3 – първи снимки от обратната страна. Дата на изстрелването – 4-ти октомври 1959 г.
Луна 9 – първото в историята безпилотно меко кацане, осъществено през февруари 1966 г. Първи снимки от самата повърхност на Луната.
Луна 10 – първи изкуствен спътник на Луната ( същата година ).
Луна 17 и Луна 21 – първите луноходи на СССР ( повторение на успеха на луноходите на Аполо ).
Луна 16, Луна 20, Луна 24 повтарят успеха на Аполо в безпилотен режим като излитат до Луната, кацат, събират проби и се завръщат на Земята.
Като добавим факта, че СССР осъществиха изстрелване на животни до Луната и успешно ги върнаха на Земята, можем да кажем, че лунната програма на страната изобщо не е за подценяване.
След Н1
След изоставянето на Н1 ето каква е съдбата на останалите проекти:
Челомеевата ракета УР 500, днес известна като Протон изиграва ключова роля в успеха на много съветски мисии. Тя извежда компонентите на станциите Салют и Мир, на сондите Марс, Венера и Вега. Днес Протон е комерсиална ракета, а цената на изстрелването е ниска. Въпреки това Протон още не е достигнала желаното ниво на стабилност. Тя провали амбициозна мисия до Марс през 1996 година и вероятно междупланетните полети на Русия през следващите няколко години ще бъдат изстреляни на ракета Союз със ускоряваща степен Фрегат.
Пилотираната ракета Союз и корабът със същото име не са се проваляли от полета на Союз 11 до днешни дни ( с изключение на някои безпилотни полети ).Днес Союз е най-стабилният пилотиран космически кораб. Използва се за полети до Международната космическа станция и за комерсиални полети на туристи. От 2008 година ракети Союз-и ще излитат от космодрума на Европейската космическа агенция ( ЕСА ).
Нека не забравяме, че през 1975 след края на лунната надпревара САЩ и СССР си подадоха ръка за партньорство. Това бе ознаменувано чрез полетите на Союз 19 и Аполо, които се скачиха в орбита, а астронавти и космонавти се здрависаха. Впоследствие знамената на СССР и САЩ бяха взаимно разменени в знак на мир. За САЩ това беше последния полет на Аполо и края на лунните експедиции.
Интересното в случая е, че на Аполо не е даден номер, докато на Союз е даден (19-ти). Някои хора предпочитат да говорят за полета на Аполо като Аполо 18, но НАСА не желае това. Може би защото този полет е единствения от програмата Аполо, който не е свързан пряко или непряко с лунна мисия.
Идва ли “златния век” за Русия?
Много хора продължават да се питат и днес – каква ще е съдбата на руската космонавтика? Идва ли “златния век” за руснаците, които най-накрая ще кацнат на Луната?
Вероятно ние сме вече в периода на руския златен век! Совалката на американците се оказа ненадеждна и нестабилна. Освен това тя е годна само за полет в околоземна орбита, докато се смята, че след скачвания на Протон и Союз все още може може да бъде осъществен руски лунен полет. ЕСА и Русия се подпомагат взаимно и работят заедно върху строежа на нов космически кораб, който ще модифицира Союз до голяма степен.
И нека не забравяме, че в тези години, когато страните взаимно се подпомагат, след катастрофата на Колумбия Союз остана единствената възможност за полет до Международната станция в продължение на две години.
НАСА отново се връща на Луната. Агенцията строи лунна архитектура, състояща се от ракетите Арес 1, Арес 5 и кораба Орион.
Вероятно ще има нова лунна надпревара. Много скоро. Обаче този път ще е много по-интересна. В нея ще участват не само САЩ и Русия ( с ЕСА ), но и Китай, Индия, Япония. А кой ще бъде победителя? Това още не се знае.