ГЛАВА 6
   Космический лайнер
   
   В 1972 году президент США Никсон официально объявил о начале разработки в США принципиально нового космического аппарата сочетавшего в себе преимущества ракеты и самолета. Это бы позволило выводить на орбиту при помощи ракеты-носителя космический корабль, который имел бы собственный двигатель, позволяющий ему осуществлять пилотируемые полеты в космическом пространстве. После отработки заданной программы новый корабль не должен был опускаться на Землю с помощью парашютов, как это делали все его предшественники, а планировать, как обыкновенный самолет. При этом такой самолет должен был иметь специальное покрытие, защищающее его от воздействия высоких температур возникающих при прохождении плотных слоев атмосферы. Это бы позволило использовать самолет многократно. Программа получила название "Спейс Шаттл" ("Космический челнок").
   Разработка подобной программы, дело весьма сложное и трудоемкое. Об этом говорит хотя бы тот факт, что на сегодня оказались не выполненными заложенные в начале разработки показатели по общим затратам на создание системы, стоимости ее запуска и срокам создания. Так, стоимость проекта возросла с 5,2 до 10,1 миллиардов долларов, а стоимость одного пуска выросла с 10,5 до 240 миллионов долларов. Не удалось выдержать и срок намечавшегося на 1979 год первого экспериментального полета "космического челнока".
   
   1. История создания орбитального самолета в США
   
   Работы над созданием орбитального космического корабля в США начались задолго до начала программы "Спейс Шаттл". Эти разработки велись по линии министерства обороны и поэтому остались в тени, но именно благодаря им американцам удалось воплотить в жизнь программу космических кораблей многоразового использования. Одной из наиболее крупных разработок США в этой области стала программа, получившая название "Dyna-Soar" (от двух английских слов "Dynamic" и "Soaring" - "Разгон" и "Планирование").
   15 октября 1957 года НАСА рассмотрело три различных подхода к пилотируемому космическому полету. Первый состоял в применении для входа в атмосферу космического корабля затупленной формы, такими по существу стали позже капсулы космический кораблей "Меркурий" и "Джемини". Второй вариант предусматривал использование космического корабля имеющего умеренное аэродинамическое качество, которой позволяло ему совершать ограниченные маневры во время входа в атмосферу. Третьим проектом был планер с плоской нижней частью, позволяющий осуществлять маневры, как в космическом пространстве, так и в атмосфере Земли. 21 декабря 1957 года было принято решение о начале разработки системы "Dyna-Soar" - небольшого одноместного ракетоплана.
   Система должна была быть способна производить высококачественное фотографирование и радиолокационную разведку. Кроме того, она должна была способна выполнять ограниченные полеты с целью бомбардировки.
   Планер "Dyna-Soar" имел длину 11 метров и размах крыла около 6 метров. Его масса составляла 5,2 тонн. Пилот располагался в кресле, которое могло катапультироваться только при дозвуковых скоростях. Кабина экипажа была оснащена боковыми окнами и ветровым стеклом, которые были защищены при входе в атмосферу теплозащитным экраном, который сбрасывался только перед посадкой. Полезный груз массой до 450 килограмм можно было разместить в грузовом отсеке находящимся сразу за кабиной пилота. Посадочное шасси космического самолета состояло из трех убираемых стоек, оснащенных полозьями. Посадка могла быть совершена на поверхности высохших соляных озер.
   Руководители программы "Dyna-Soar" предполагали выполнить первый беспилотный одновитковой орбитальный полет в ноябре 1964 года, и первый пилотируемый орбитальный полет в мае 1965 года. На орбиту космический самолет должен был доставляться с помощью ракета-носителя "Титан IIIC". Следующие пять пилотируемых полетов должны были стать многовитковыми. Не были забыты и военные - дальнейшие девять полетов (пилотируемых) планировалось провести с демонстрации военного потенциала системы при выполнении инспекционных и разведывательных операций. Эта программа летных испытаний должна была завершиться в декабре 1967 года.
   Будучи практически полностью подготовленная к первым испытательным полетам система "Dyna-Soar" внезапно оказался перед лицом нового конкурента - космического корабля "Джемини". В дальнейшую реализацию проекта вмешались военные. Оказалось, что военное присутствие в космосе могло быть реализован быстрее, и намного более экономно при использовании "Джемини". Основное преимущество этого космического корабля состояло в том, что он было легче, чем "Dyna-Soar" и, следовательно, мог нести большее количество топлива для орбитального маневрирования, или больший полезный груз при использовании менее дорогого, ракета-носителя "Титан II". Главное преимущество космического самолета состояло в маневренности во время входа в атмосферу, которая позволяла ему быстрее вернуться на базу, а также менять посадочные площадки во время возвращения в атмосферу в случае необходимости.
   Мнения военных, как основных заказчиков, разделились, но не надолго. Вскоре Министерство обороны США приняло решение о создании постоянно действующей пилотируемой военной космической станции на орбите, обслуживаемой модифицированными капсулами "Джемини", это стало смертельным ударом для "Dyna-Soar".
   10 декабря 1963 года, Министр обороны США Макнамара отменил проект "Dyna-Soar" в пользу программы "Пилотируемой Орбитальной Лаборатории" ("MOL").
   Впоследствии программа "MOL" также была отменена незадолго до выполнения первого полета.
   Таким образом, закончилась первая американская серьезная попытка построить пилотируемый орбитальный космический корабль многократного использования. В момент отмены космическому самолету оставалось всего три года до первого полета. Даже если бы "Dyna-Soar" никогда бы не стал рабочим аппаратом, с помощью его полетов американские ученые могли получить чрезвычайно ценную информацию относительно управления при входе в атмосферу и о проблемах с нагревом корпуса. Именно этих знаний очень недоставало во время разработки многоразового космического корабля "Спейс Шаттл" десятью годами позже.
   
   2. Космический комплекс "Спейс Шаттл"
   
   Конструктивно многоразовый транспортный космический комплекс серии "Спейс Шаттл" состоит из трех частей: двух твердотопливных ускорителей, фактически являющихся первой ступенью ракеты-носителя, внешнего топливного бака и орбитального корабля составляющих вторую ступень ракеты. "Спейс Шаттл" построен так, что из этих трех элементов только внешний топливный бак используется один раз, конструкция всех остальных блоков позволяет использовать их многократно. Для твердотопливных ускорителей предусматривается двадцатикратное использование, для орбитального корабля - стократное.
   Для пилотирования в космическом пространстве на орбитальном корабле установлены три маршевых кислородно-водородных двигателя, их ресурс рассчитан на 55 полетов.
   При проектировании предполагалось, что такой многоразовый корабль при стартовой массе в 2 000 тонн сможет выводить на орбиту полезный груз массой около 30 тонн и возвращать на Землю груз массой 14,5 тонн. Предполагалось также, что количество запусков многоразовых кораблей можно будет довести до 60 в год. В первом полете стартовая масса всего комплекса "Спейс Шаттл" составляла 2 022 тонны, а масса пилотируемого орбитального корабля, получившего название "Колумбия" при выведении на орбиту равнялась 95 тоннам.
   В процессе взлета многоразовый космический комплекс "Спейс Шаттл" выполняет роль подобную роли ракеты-носителя в одноразовых транспортных космических системах. В орбитальном корабле размещаются экипаж и полезный груз. Во внешний топливный бак заправляется все кислородно-водородное топливо, расходуемое в процессе выведения на орбиту. Два твердотопливных ускорителя обеспечивают дополнительную тягу на начальном участке траектории полета и гарантированную для спасения орбитального корабля скорость в случае аварии на начальном участке старта. В момент старта многоразового космического комплекса одновременно работают все его двигательные установки.
   Примерно на 125 секунде полета, когда достигнута высота в 50 километров, а скорость равняется 1 400 метров в секунду твердотопливные ускорители отделяются от комплекса. Дальнейший их полет происходит по баллистической траектории, причем на высоте 7 километров раскрываются тормозные парашюты и на 460 секунде полета ускорители приводняются в воды океана на расстоянии 260 километров от места старта. Затем их буксируют к берегу для проведения восстановительных работ и повторного использования на очередном многоразовом космическом комплексе.
   Три основных двигателя орбитального корабля продолжают работать, используя топливо внешнего бака, и обеспечивают скорость, близкую к орбитальной. После выработки топлива, примерно на 500 секунде полета внешний бак отделяется и по баллистической траектории падает в Тихий или Индийский океан, разрушаясь в плотных слоях атмосферы. Его повторное использование не предусмотрено.
   Отличительной особенностью комплекса "Спейс Шаттл" при возникновении аварийной ситуации в момент старта и посадки является обязательное спасение и возврат на Землю всего орбитального корабля вместе с экипажем (который остается в его кабине во время аварийного спасения) и полезным грузом, так как традиционные способы аварийного спасения одноразовых кораблей для многоразового корабля непригодны.
   На первых полетах, как мера дополнительной безопасности, для экипажа предусматривалась установка катапультируемых кресел.
   
   Орбитальный корабль
   
   Орбитальный корабль представляет из себя летательный аппарат, по форме напоминающий самолет с треугольными крыльями. Он предназначен для доставки на орбиту полезного груза со средствами его развертывания и обслуживания. Кроме этого орбитальный корабль обеспечивает все необходимые условия для жизнедеятельности и работы экипажа из четырех человек (командир, пилот, специалист по программе полета и специалист по полезной нагрузке). При наличии расширенной программы полета (или при выполнении спасательных операций) на борту орбитального корабля может находиться одновременно до десяти человек.
   В первую серию "космических челноков" вошли 4 однотипных орбитальных корабля названных в честь знаменитых исследовательских судов - "Колумбия", "Челленджер", "Дискавери" и "Атлантис". После взрыва орбитального корабля "Челленджер" серия была пополнена "Индевером".
   Орбитальный корабль имеет длину 37 метров и размах крыльев 23,8 метров. Его стартовая масса в зависимости от количества полезного груза составляет от 85 до 114 тонн.
   Корпус орбитального корабля состоит из носовой, средней и хвостовой частей. В носовой части расположены герметичная кабина экипажа и носовой блок системы реактивного управления, в средней части - негерметичный отсек полезного груза, в хвостовой - три основных двигателя и киль.
   Кабина экипажа состоит из верхней и нижней секций. В верхней секции располагается экипаж. Для обеспечения термоизоляции кабина экипажа крепится к конструкции носовой части фюзеляжа только в четырех точках. Все окна, кроме окон задней стенки, состоят из трех слоев: внутреннего герметизирующего, среднего противоударного и внешнего теплозащитного.
   Шлюзовая камера диаметром 1,6 метров служит для перехода из кабины экипажа в отсек полезной нагрузки без ее разгерметизации и рассчитана на одновременное пребывание в ней двух полностью экипированных членов экипажа в скафандрах.
   Отсек полезной нагрузки располагается в средней части корпуса корабля. Его длина составляет 18 метров, а диаметр - 4,6 метров.
   Под полом отсека размещена система электропитания корабля. На левом борту отсека полезной нагрузки установлен манипулятор, дистанционно управляемый из кабины экипажа. В сложенном положении манипулятор массой 450 килограмм имеет форму цилиндра диаметром 200 миллиметров и длиной 15 метров.
   Для обеспечения операции стыковки орбитального корабля с другими космическими аппаратами предусмотрена установка внутри грузового отсека специального стыковочного модуля.
   Для предохранения орбитального корабля, каркас и обшивка которого выполнены из алюминиевого сплава от воздействия повышенных температур в момент старта и при входе в атмосферу Земли используется теплозащита.
   Теплозащита предназначена для поддержания температур обшивки не выше 170 градусов, стенок кабины экипажа - не выше 45 градусов, а внутри отсека полезной нагрузки - не выше 93 градусов Цельсия, хотя при входе в атмосферу отдельные участки наружной поверхности нагреваются до 1 480 градусов Цельсия.
   На различных участках корпуса в зависимости от степени нагрева при входе в атмосферу теплозащита выполнена из различных материалов.
   Нос и передние кромки крыльев, защищают теплозащитой, изготовленной из многослойной углеродистой ткани, пропитанной специальными смолами.
   Нижнюю часть корпуса и переднюю кромку хвоста защищают теплозащитой созданной на основе кварцевого волокна, которая изготавливается в основном в виде квадратных плиток (всего для защиты орбитального корабля применяют 2 000 таких плиток) размером 150 на 150 миллиметров и толщиной от 19 до 64 миллиметров в зависимости от нагрева участка.
   Боковые участки хвоста и корпуса тоже покрываются плитками из кварцевого волокна (их общее количество равно 7 000 штук), только размер их 200 на 200 миллиметров, а толщина колеблется от 5 до 25 миллиметров.
   Остальные участки орбитального корабля покрыты теплозащитой, представляющей собой войлок толщиной от 4 до 10 миллиметров с нанесенной белой силиконовой резиной.
   
   3. Первый полет космического комплекса "Спейс Шаттл"
   
   После многочисленных отсрочек, 12 апреля 1981 года, ровно через 20 лет со дня исторического полета в космос первого человека, с космодрома на мысе Канаверал осуществлен запуск первой многоразовой космической системы "Спейс Шаттл".
   Пилотируемый астронавтами Джоном Янгом и Робертом Криппеном орбитальный корабль "Колумбия" совершил первый космический полет продолжительностью 55 часов и приземлился на базе военно-воздушных сил США в Калифорнии.
   В 7 часов утра было произведено зажигание основных двигателей и через 3 секунды, когда их суммарная тяга достигла необходимого значения, были запущены стартовые твердотопливные ускорители.
   Через 132 секунды после старта на высоте 44 километра произошло отделение твердотопливных ускорителей.
   На 160-й секунде полета орбитальный корабль "Колумбия" и внешний топливный бак достигли высоты 72 километра.
   На 315-й секунде высота полета составляла 139 километров, а скорость - 3,35 километров в секунду.
   На 360-й секунде высота увеличилась до 140 километров, а скорость полета до 3,96 километров в секунду.
   На 514-й секунде полета, когда были выключены основные двигатели, скорость полета орбитального корабля с внешним топливным баком составляла ила 7,7 километров в секунду.
   Отделение внешнего топливного бака прошли нормально. После этого бак разрушился над Индийским океаном.
   После выведения орбитального корабля на земную орбиту высотой 240 километров и через 1 час 31 минуту после старта была начата операция по открытию створок люка грузового отсека, что считалось одной из самых ответственных операций, предусмотренных программой первого орбитального полета многоразового космического комплекса "Спейс Шаттл". Для ее выполнения астронавты, оставаясь в скафандрах, перешли к рабочим местам в задней части кабины, так как открытие створок производилось при ручном управлении.
   Через 1 час 39 минут с момента старта экипаж провел первую телевизионную передачу с борта орбитального корабля. В Центр управления полетом было передано изображение хвостовой части корабля "Колумбия" с открытым грузовым отсеком.
   В ходе орбитального полета была проверена работа носовых, хвостовых и корректирующих двигателей.
   Через 13 часов после запуска экипажу был разрешен отдых, который продолжался 7,5 часов. В первых четырех испытательных полетах экипажи орбитального корабля "Колумбия" спали в спальных мешках, привязанных к рабочим креслам, а после начала регулярных полетов отдых экипажа проходил на специальных спальных местах расположенных в нижнем отсеке.
   В течение второго дня орбитального полета экипаж продолжал испытания системы реактивного управления и проводил телевизионные репортажи с Центром управления полетом.
   Через 51 час 45 минут после старта створки люка грузового отсека орбитального корабля были закрыты и экипаж начал подготовку к возвращению на Землю.
   Вход в атмосферу начался на высоте 120 километров. Протяженность участка от точки входа в атмосферу до аэродрома составила 7 000 километров. Продолжительность полета до момента посадки была равна 32 минутам.
   Корабль "Колумбия" осуществил посадку через 54 часа 20 минут после старта. Спустя 58 секунд после касания посадочной полосы, аппарат остановился, а через 4 минут к нему прибыли техники наземной службы. Первый полет космического комплекса "Спейс Шаттл" благополучно завершился.
   
   Что несет в себе "космический челнок"?
   
   После того как орбитальный корабль "Колумбия" закончил серию испытательных полетов (4 старта) его экипажи перешли к выполнению задач по выводу на орбиту Земли различного технологического и исследовательского оборудования. Благодаря манипулятору расположенному в отсеке полезной нагрузки экипаж корабля имел возможность выводить и снимать с орбиты спутники и научно-исследовательские лаборатории.
   Уже во время пятого полета "Колумбии" (11-16 ноября 1982 года) ее экипаж, состоящий из четырех астронавтов - Вэнса Бранда, Роберта Овермайера, Уильяма Ленуара и Джозефа Аллена вывел на орбиту Земли два телекоммуникационных спутников серии "COMSAT".
   В дальнейшем практически каждый полет космического комплекса "Спейс Шаттл" сопровождался подобными работами, но наиболее значимой стала миссия "STS 31" (24-29 апреля 1990 года) в результате которой экипаж орбитального корабля "Дискавери" - Лорен Шрайвер, Чарльз Болден, Брюс Мак-Кэндлесс, Стивен Хаулей и Кэтрин Салливан вывели на орбиту Земли международный космический телескоп "Хаббл". Осуществилась давняя мечта всех астрономов планеты. Хотя диаметр главного зеркала этого телескопа всего 2,4 метра, благодаря отсутствию атмосферных помех Земли, телескоп способен регистрировать космические объекты в 50 раз более слабые, чем видимые в лучшие наземные приборы.
   Следующим грандиозным шагом программы "Спейс Шаттл" стало регулярные рейсы на орбиту Земли со специальной научной лабораторией созданной Европейским Космическим Агентством (ЕКА)- "Спейслэб" ("Космическая лаборатория").
   Лаборатория размещается в отсеке полезной нагрузки орбитального корабля и соединяется с ним герметическим тамбуром. Для каждого отдельного полета "Спейслэб" комплектуется специальным оборудованием в зависимости от программы проводимых экспериментов. Для изучения космического пространства и нашей планеты в лаборатории установлены телескопы и другое астрономическое оборудование.
   
   4. Многоразовые корабли Советского Союза
   
   В конце 1988 года ТАСС распространило сообщение о первом полете многоразового космического корабля.
   "15 ноября 1988 года в Советском Союзе проведены успешные испытания космического корабля многоразового использования "Буран".
   После старта универсальной ракетно-космической транспортной системы "Энергия" с кораблем "Буран" орбитальный корабль вышел на расчетную орбиту, совершил двухвитковый полет вокруг Земли и приземлился в автоматическом режиме...
   Это - выдающийся успех отечественной науки и техники, открывающий качественно новый этап в советской программе космических исследований...
   Первый полет "Бурана" продолжался 205 минут и завершился успешной посадкой на специальную посадочную полосу длиной около 5 километров и шириной 80 метров, созданную в районе космодрома Байконур. Это была первая и по сей день единственная в истории космонавтики автоматическая посадка космического корабля многоразового использования.
   Сделан новый выдающийся вклад в освоение космоса, советская наука и техника одержали блестящую победу".
   Как и любой другой проект, программа "Буран" имела свою богатую многолетнюю историю.
   
   Этапы разработки космического самолета в СССР
   
   Первый испытательный полет "Бурана" стал продолжением многолетней работы проводимой в Советском Союзе по созданию крылатых космических кораблей.
   Идея использования крыльев на возвращаемом космическом аппарате возникла уже после первых полетов в космос. Это объяснялось желанием конструкторов использовать потенциальные возможности земной атмосферы во время управляемого торможения и маневрирования спускаемого аппарата. Поэтому наличие на нем крыльев выглядело простым и логичным.
   Главный конструктор космических систем СССР, Сергей Королев считал парашютную посадку бесперспективной, и потому, по его заказу, параллельно с "Востоком", проектировался крылатый космический аппарат. Он должен был быть построен по классической аэродинамической схеме, с треугольным крылом и стандартным хвостовым оперением. По способу выведения на орбиту (на трехступенчатой ракете-носителе "Р 7"), массе и решаемым задачам такой аппарат был бы аналогичным "Востоку".
   Первый "челнок" был рассчитан на экипаж, состоящий из одного человека и имел массу около 5 тонн. Его длинна составляла 9,4 метров, а размах крыльев равнялся 5,5 метров. При расчетах планировалось, что такой крылатый аппарат сможет провести в полете до 27 часов. Для увеличения безопасности космонавта при посадке была предусмотрена система, осуществляющая его катапультирование.
   Проект был так и остался на чертежах, дальнейшая его реализация была остановлена из-за отсутствия приборов позволяющих обеспечить вход в атмосферу и посадку в точно запланированном месте. Кроме этого требования, выдвигаемые к теплозащите не могли быть выполнены при существующем уровне развития науки и технологий.
   В начале 60-х годов разработкой космических самолетов занялось конструкторское бюро под руководством Владимира Челомея. К 1961 году был не только разработан, но и построен первый вариант такого аппарата. По официальной информации он носил название "МП 1".
   21 марта 1963 года был произведен первый запуск космического самолета. К космическим высотам он был выведен наиболее мощной в те годы ракетой-носителем "Р 12", которая подняла конусообразный аппарат массой 1,8 тонн на высоту 400 километров. Через некоторое время он вернулся в атмосферу Земли со скоростью 3,8 километров в секунду на расстоянии почти в 2 000 километров от места старта.
   Через два года испытание прошел второй вариант этого корабля - "М 12". Он также имел конусообразный корпус, но уже не с восьмью, а с четырьмя стабилизаторами (хвостами).
   Естественно испытания обоих космических самолетов проходили в беспилотном режиме. Для полетов с экипажем на борту Челомеем был разработан аппарат, получивший название "Р 2".
   Созданные конструкторским бюро космические самолеты так и остались в виде макетов. После политических событий закончившихся отстранением Никиты Хрущева от управления государством воздушно-космическую тематику у Челомея отобрали.
   
   Авиационно-космическая система "Спираль"
   
   Не только конструкторы космической техники Советского Союза занимались разработкой корабля многоразового использования. Свой вклад в историю сделали и авиационные конструкторы. Наиболее известным проектом по созданию космического корабля стала программа, получившая название "Спираль". В некоторых документах считается, что именно этот проект открыл историю создания авиационно-космических систем. Работа над ним началась в конструкторском бюро, руководимым известным советским авиаконструктором Артемом Микояном всего через 4 года после полета в космическое пространство Юрия Гагарина.
   Многоразовая авиационно-космическая система "Спираль" состояла из орбитального пилотируемого самолета, оснащенного реактивными двигателями и самолета-разгонщика.
   По разработанному проекту орбитальный самолет устанавливался на верхней части корпуса самолета-разгонщика. На высоте 25-30 километров, при скорости в 6 раз превышающей скорость звука орбитальный самолет отцеплялся от разгонщика и выходил в космическое пространство при помощи собственного двигателя.
   После завершения полета предусматривался планирующий спуск в атмосфере с посадкой на аэродром "по-самолетному", при этом для захода на посадку использовался реактивный двигатель.
   Взлетный вес системы "Спираль" равнялась 115 тоннам из них на орбитальный самолет отводилось около 10 тонн. Он представлял из себя летательный аппарат с несущим корпусом и крыльями, отклоняющимися вверх для того, чтобы исключить прямое воздействие повышенных температур при прохождении плотных слоев атмосферы. Планировалось, что экипаж орбитального самолета сможет проводить научные и технические эксперименты в космическом пространстве, а также инспектирование искусственных космических объектов (спутников).
   Самолет-разгонщик входящий в систему "Спираль" являлся уникальным созданием и не имел аналогов в мировой авиации. Его разработка требовала значительного времени и средств, поэтому во время испытаний и на первом этапе эксплуатации орбитальный самолет предполагалось выводить на орбиту ракетой-носителем.
   Для отработки этапов погружения в атмосферу Земли и посадки, а также для оценки устойчивости, управляемости и аэродинамических характеристик был построен пилотируемый аналог орбитального самолета. В 1977 и 1978 годах он совершил несколько вполне удачных испытательных полетов с планированием на аэродром после отцепки от бомбардировщика "ТУ 95" на высоте около 6 километров.
   Несмотря на предложение специалистов научно-производственного объединения "Молния" применить схему орбитального самолета "Спираль" в системе "Энергия-Буран", было принято решение использовать схему близкую к американскому проекту "Спейс Шаттл". Тем не менее, опыт работы над "Спиралью" значительно облегчил и ускорил создание "Бурана", а технические идеи, заложенные в основу проекта "Спираль", получили впоследствии свое развитие в новой авиационно-космической технике.
   
   История создания советского "челнока"
   
   После того, как в начале 70-х годов правительство США объявило о начале программы "Спейс Шаттл" советские специалисты сели за математические расчеты. Полученные результаты ошеломили правительство СССР. Американский "челнок" был способен вывести на орбиту Земли почти 30 тонн груза и спустить с орбиты до 14,5 тонн. Всего планировалось создать 4 таких корабля. Встал вполне обоснованный вопрос: "Для каких целей создается подобная программа?". Ведь до этого одноразовые ракеты-носители США выводили в год не более 150 тонн груза и ничего с орбиты не возвращали. Теперь же планировалось выводить на орбиту 1 800 тонн и возвращать 820 тонн груза в год. Ответ напрашивался сам собой - только выполнение задач военного назначения может обеспечить такие объемы.
   Правительством СССР перед Министерством обороны была поставлена срочная задача: "Исключить возможную техническую и военную внезапность, связанную с появлением у потенциального противника многоразовой транспортной космической системы "Спейс Шаттл" - принципиально нового технического средства доставки на околоземные орбиты и возвращения на Землю значительных масс полезных грузов".
   Как впоследствии оказалось, данное распоряжение правительства нацеливало разработчиков на воспроизведение американской космической системы на отечественной базе.
   Первый вариант отечественного ответа на американский вызов был построен по достаточно традиционной схеме, включающей двухступенчатый ракета-носитель с разделяющимися ступенями и орбитальный корабль (космический самолет).
   Орбитальный корабль состоял из трех основных частей: носовой, средней и кормовой (задней). Носовая часть, в которой размещалась кабина экипажа и рулевые двигатели имела коническую форму. В средней части располагался вместительный грузовой отсек. Эта часть имела форму гигантского цилиндра. В кормовой части корабля находились реактивные двигатели и топливо для них.
   В атмосферу аппарат должен был входить вперед коническим носом. На начальном этапе посадки предполагалась использовать парашютно-ракетную систему, затем космический самолет опускался на выдвижные опоры-амортизаторы.
   В предложенной схеме орбитального корабля отсутствовали крылья, что давало значительный выигрыш в стартовом весе всего аппарата. Кроме этого конструкция космического корабля без крыльев являлась более простой и прочной, а также имела меньшую площадь подвергающуюся воздействию повышенных температур, что значительно снижало массу теплозащиты.
   Однако такая схема имела и свои недостатки. Самым главным из них являлся невозможность длительного планирования при спуске. К этому требованию уделялось пристальное внимание из-за ограниченности территории пригодной для посадки. Если у американцев военные базы способные принять орбитальный корабль серии "Спейс Шаттл" были раскиданы по всему миру, то в распоряжении советских космонавтов была лишь территории СССР. И только три посадочные полосы (на Байконуре, в Крыму и у озера Ханка на Дальнем Востоке) могли принять орбитальный корабль. А сесть предстояло с первой же попытки.
   Возникшую проблему пытались решить изменив сечение корпуса. Из круглого он превратился в треугольное. Это стало лишь частичным решением вопроса. Возможно, оригинальное решение, в конце концов, было бы найдено, но сработало то, что наши конструктора оказались в положении догоняющих. Схема американского "Спейс Шаттла" к тому времени подтвердила свою надежность и работоспособность. Конструкторам поступило распоряжение: "Американцы не глупее, делайте, как у них!"
   После нескольких лет ушедших на доработку проекта, изготовления космического комплекса, транспортировки его на космодром, испытаний и подготовки к старту, напряженный труд десятков тысяч людей завершился триумфом 15 ноября 1988 года.
   
   5. Программа "Буран"
   
   Программа по созданию советского крылатого орбитального корабля многоразового использования получила название "Буран". Она предусматривала разработку, изготовление и эксплуатацию космического корабля предназначенного для выведения на околоземную орбиту различных космических объектов и их обслуживание, доставки модулей и специалистов для сборки на орбите крупногабаритных сооружений и межпланетных комплексов, возврата на Землю неисправных или выработавших свой ресурс спутников, организацию космического производства и доставку продукции на Землю, выполнение грузопассажирских перевозок по маршруту Земля-космос-Земля. Не были обойдены вниманием и ряд военных задач оборонного характера.
   Разработанный в ходе этой программы орбитальный корабль многоразового использования получил название "Буран".
   Орбитальный корабль "Буран" был построен по стандартной самолетной схеме. Его посадку "по-самолетному" обеспечивают тормозная парашютная система и выпускающиеся шасси.
   В носовой части "Бурана" расположены герметичная вставная кабина объемом 73 кубических метров. Она рассчитана на экипаж, состоящий из 2-4 космонавтов и до 6 пассажиров. Здесь же расположены отсеки с бортовым оборудованием и блок реактивных двигателей обеспечивающих маневрирование в космосе.
   Среднюю часть занимает грузовой отсек с открывающимися вверх створками, в котором размещаются манипуляторы для выполнения погрузочно-разгрузочных, монтажно-сборочных работ и различных операций по обслуживанию космических объектов. Под грузовым отсеком расположены агрегаты систем энергоснабжения и обеспечения температурного режима.
   В хвостовой части орбитального корабля размещена двигательная установка, топливные баки, агрегаты гидросистемы.
   В конструкции "Бурана" использованы алюминиевые сплавы, титан, сталь и другие материалы. Чтобы противостоять нагреванию при прохождении плотных слоев атмосферы, внешняя поверхность орбитального корабля имеет теплозащитное покрытие, рассчитанное на многоразовое использование.
   Теплота, выделяемая бортовым оборудованием, с помощью теплоносителя подводится к теплообменникам, установленным на внутренней стороне створок грузового отсека, и излучается в окружающее пространство (в полете на орбите створки открыты).
   Запуск "Бурана" в космическое пространство осуществляется с помощью универсальной двухступенчатой ракеты-носителя "Энергия". В первом испытательном запуске беспилотного варианта орбитального корабля (15 ноября 1988 года), масса которого составляла 2 400 тонн, ракета-носитель "Энергия" вывела его за 476 секунд на высоту около 150 километров.
   После отделения орбитального корабля от второй ступени ракеты-носителя был осуществлен двухкратный запуск его двигателей, что обеспечило необходимый прирост скорости для достижения первой космической и выхода на околоземную орбиту.
   В первом полете "Буран", при загрузке в 30 тонн и запасах топлива 8 тонн был выведен на орбиту высоту 250 километров. При заправке топливом в количестве 14 тонн корабль способен вывести на орбиту высотой 450 километров груз массой 27 тонн.
   При отказе в момент старта двигателей первой или второй ступени ракеты-носителя бортовая ЭВМ, в зависимости от набранной высоты либо выводит орбитальный корабль на низкую орбиту с последующей посадкой на одном из запасных аэродромов, либо возвращает ракету-носитель в район старта с последующим отделением орбитального корабля и посадкой его на основной аэродром. При нормальном запуске вторая ступень, конечная скорость которой меньше первой космической, продолжает полет по баллистической траектории до падения в Тихий океан.
   Для возвращения на Землю орбитальный корабль разворачивается хвостом вперед, после чего на непродолжительное время включаются его двигатели, и происходит торможение. Затем корабль вновь разворачивается носом вперед и начинает планирование. В таком режиме он может пролететь до 2 000 километров и совершить посадку на аэродром. Во время пробега по посадочной полосе (до 2 километров), для погашения скорости используется тормозной парашют.
   Первый испытательный полет беспилотного варианта орбитального корабля завершился после двух витков вокруг Земли успешной автоматической посадкой на аэродром в районе космодрома Байконур.
   Работы по программе "Буран" продолжалась более 10 лет. Первому запуску предшествовал большой объем научно-исследовательских и конструкторских работ по созданию орбитального корабля и его систем. Кроме самого корабля разрабатывались новые материалы и отрабатывались методы и средства автоматической посадки.
   
   6. Познакомимся с орбитальным кораблем поближе
   
   Длина орбитального корабля "Бурана" составляет 35,4 метров, а высота с выпущенными шасси - 16,5 метров. Размах его крыла, площадью 250 квадратных метров, равен 24 метрам. Корпус имеет ширину - 5,6 метров и высоту - 6,2 метров. Длинна грузового отсека равна 18 метрам, а его диаметр - 4,6 метров.
   Масса орбитального корабля при старте равна 105 тонн, из которых 30 тонн приходится на полезный груз и 14 тонн на запас топлива.
   Большие размеры "Бурана" создали дополнительные трудности для его транспортировки на космодром. Орбитальный корабль, как и блоки ракеты-носителя, доставляли по воздуху многоцелевым транспортным самолетом Ан-225.
   
   Основные узлы и оборудование
   
   Основные узлы и оборудование орбитального корабля может быть как универсальным, используемым в каждом полете, так и сменным. В этом случае в зависимости от цели полета - научные эксперименты и наблюдения, вывод или съем с орбиты спутников, спасательные работы, военные операции, они могут меняться.
   Стыковочный модуль используется при стыковке на орбите с космическими аппаратами и устанавливается в передней части отсека полезного груза.
   При подготовке к стыковке подвижная часть стыковочного узла выдвигается в рабочее положение и после стыковки образует герметичный тамбур длинной до 5 метров. При открытых люках кабины и стыковочного модуля, экипаж может перейти в пристыкованный космический корабль. В задней части стыковочного модуля есть еще один люк, к которому может быть прикреплен еще один герметический тамбур для перехода в лабораторный отсек орбитального корабля. Стыковочный модуль также используется экипажем при выходе в открытый космос.
   Средства перемещения космонавтов предназначены для работы в открытом космосе в течение от 4 до 6 часов. Имея микрореактивные двигатели, работающие на сжатом газе, это устройство по команде космонавта позволяет ему выполнять перемещения в пределах сотен метров в космическом пространстве.
   Выносное рабочее место установлено на конце манипулятора. Оно используется для доставки космонавта к месту предстоящих работ.
   Жидкий кислород из дополнительного бака поступает в основной бак по мере его израсходования. Аналогичным образом работает и дополнительный бак горючего.
   Водородный модуль используется для вырабатывания в ходе химической реакции энергии для корабля и воды для экипажа.
   Лабораторный отсек служит для размещения научно-исследовательской аппаратуры. В первом полете на орбитальном корабле была установлена капсула с приборами диаметром около 4 метров, которая являлась прототипом лабораторного отсека.
   Система бортовых манипуляторов предназначена для выполнения различных видов работ с полезным грузом. Она состоит из двух бортовых манипулятора и телевизионных камер позволяющих контролировать правильность их работы.
   Работа с манипулятором возможна в автоматическом и ручном режимах управления.
   Манипулятор установленный на "Буране" способен поднимать грузы массой 30 тонн и переносить их на любое место, расположенное в радиусе 15 метров с точностью в 3 сантиметра.
   Остронаправленные антенны расположенные сверху и внизу корпуса орбитального корабля служат для связи с Землей и другими космическими кораблями.
   Безопасность экипажа во время орбитального полета обеспечивает космический корабль "Союз ТМ".
   Корабль-спасатель способен снять с терпящего бедствие орбитального корабля "Буран" экипаж из двух или трех человек и доставить их на Землю или орбитальную станцию.
   
   Теплозащита
   
   На менее подверженную нагреву верхнюю поверхность устанавливается гибкая теплозащита, а другие поверхности покрыты плитками, изготовленными на основе кварцевых волокон и выдерживающими температуру до 1 300 градусов Цельсия.
   Самые высокие температуры воздействуют на переднюю часть носа и крыльев орбитального корабля. В этих местах устанавливают особо прочные плитки теплозащиты.
   Всего на корпусе орбитального корабля установлено 36 тысяч кремниевых плиток различной толщины. Каждая из них способна выдержать до 100 полетов.
   На орбитальном корабле "Буран" используется два вида покрытия - черное, имеющее высокую излучательную способность, и покрывающее нижнюю часть корабля и белое, способное отражать солнечные лучи. Ею покрыта верхняя часть орбитального корабля.
   В тех зонах, где температура не превышает 370 градусов Цельсия, применяется гибкое теплозащитное покрытие изготовленное из нескольких слоев термостойкого материала.
   Во время первого испытательного полета орбитального корабля его теплозащита потеряла всего 6 плиток.
   
   7. Первый космический полет "Бурана"
   
   К первому полету готовились более 12 лет. А затем еще 17 дней из-за отмены старта запланированного на 29 октября 1988 года. Это произошло из-за сбоя в работе аппаратуры ракеты-носителя. Решили понапрасну не рисковать и отменили старт. Ведь за ним должны были следить миллионы телезрителей.
   Задачей первого полета многоразового космического комплекса "Энергия-Буран" была проверка работоспособности конструкции и бортовых систем орбитального корабля на основных участках полета - выведение на орбиту и спуск с нее. При этом работе нахождению корабля на самой орбите отводилось минимальное время.
   Из соображений безопасности первый испытательный полет орбитального корабля "Буран" был беспилотным, с полной автоматизацией всех операций вплоть до посадки на аэродром.
   В день старта, 15 ноября 1988 года резко ухудшились погодные условия. Метеорологическая служба даже сообщила о "Штормовом предупреждении". Было принято решение вновь отложить старт, но специалисты, создавшие орбитальный корабль "Буран", будучи уверенны в надежности своего аппарата, настояли на запуске, и он состоялся.
   Через 8 минут 3 секунды завершается работа ракеты-носителя и "Буран" начинает первый самостоятельный полет. В это время высота его полета достигает 150 километров. Включаются собственные двигатели орбитального корабля и за 40 минут плавного набирания высоты он поднимается до 250 километров. От Центра Управления Полетом его отделяет расстояние в 120 тысяч километров.
   Во время нахождения на орбите корабль выполняет несколько важных операций. Во-первых, перегружается память бортовой вычислительной машины. После этого она уже начинает переводить корабль в режим спуска с орбиты. Во-вторых, производится перекачка топлива из носовых баков в кормовые. Это обеспечивает равновесие корабля.
   Через полтора часа орбитальный корабль "Буран" начинает снижаться и уже через 30 минут погружается в плотные слои атмосферы. Еще через пол часа спускающийся корабль был обнаружен на экранах локаторов. В этот момент он находился в 550 километрах от аэродрома, и, хотя его скорость заметно уменьшилась, она все еще в 10 раз превышала скорость звука.
   Находясь на высоте 20 километров "Буран" вышел на контрольную отметку с минимальными отклонениями, что было очень кстати при посадке в плохих погодных условиях.
   После отметки 10 километров "Буран" в точности повторял маршрут, который для него отработали во время тренировочных полетов на самолете "Ту 154".
   На высоте 7 километров на сближение с "Бураном" вылетел самолет сопровождения "МиГ 25". Благодаря установленной на нем телекамере на Землю стало поступать изображение орбитального корабля, а еще через 3 километра съемка началась вестись наземными службами.
   В 9 часов 24 минуты 42 секунды после выполнения орбитального полета и прохождения почти 8 000 километров в верхних слоях атмосферы, "Буран", борясь с сильным боковым ветром, мягко коснулся взлетно-посадочной полосы и после небольшого пробега в 9 часов 25 минут 24 секунд остановился. Над ним, словно прощаясь, пронесся самолет сопровождения.
   Все! Программа первого испытательного полета выполнена полностью!
   К сожалению, этот полет стал одновременно и последним. Американские корабли серии "Спейс Шаттл" оказали не такими уж грозными, и поэтому Советскому Союзу противопоставлять свой корабль не было необходимости. К тому же работы "Бурану" на орбите не нашлось, а запуски его оказались очень дорогими.
   
   8. "Энергия" - ракета-носитель космического самолета
   
   Конструкция ракеты-носителя для программы "Буран" определялась так же тяжело, как и самого орбитального корабля.
   В 1975 году академик Валентин Петрович Глушко (1908-1989) возглавил главную ракетно-космическую фирму страны, получившую название Научно-производственное объединение "Энергия". Именно этой фирме было поручено разработка и изготовление ракетоносителя для будущей программы "Буран". Новый руководитель считал, что разрабатываемая объединением ракета-носитель должна состоять из множества стандартных ракетных блоков. Такой проект можно представить как несколько десятков карандашей связанных в один пучок. Однако, еще пятнадцать лет назад, при разработке ракета-носителя "Н 1" Сергей Королев исследовал подобную схему и отказался от нее из-за неоправданного повышения стартовой массы.
   Однако и у ракет-носителей состоящих из одного блока тоже были свои недостатки. Во-первых, большая ракета-носитель требовала длительных и дорогих испытаний. Во-вторых, возникали проблемы с перевозкой огромных блоков с заводов-изготовителей на космодром. При этом на Байконуре пришлось бы строить новый гигантский монтажно-испытательный комплекс. Для будущих длительных научных программ это, было бы приемлемо, но для военных не устраивало по срокам. Победил компромисс.
   Новая ракета-носитель получила название "Энергия". Она была построена по двухступенчатой схеме. При этом "пакет" из четырех блоков первой ступени располагался вокруг большого центрального блока, являющегося второй ступенью.
   Стартовая масса такой конструкции достигала 2 400 тонн. Мощность, развиваемая двигателями ракеты-носителя "Энергия" позволяла выводить на околоземную орбиту полезный груз массой более 100 тонн. В качестве полезной нагрузки можно было использовать и многоразовый орбитальный корабль, и отдельные крупногабаритные космические аппараты. Кроме этого схема построения "Энергии" позволяла увеличивать количество ступеней. В качестве третьей ступени можно было использовать специальные ракетные блоки со своими двигателями и системой управления, несущие полезную нагрузку. В дальнейшем "Энергию" можно было использовать для вывода космических аппаратов на траектории полета к Луне и другим планетам. При этом масса полезного груза при полете к Луне составляла - 32 тонны, а к Марсу или Венере - до 28 тонн.
   Каждый из четырех блоков первой ступени был изготовлен по однотипной схеме. Он был снабжен четырехкамерным жидкостным ракетным двигателем, работающим на жидком кислороде и углеводородном горючем.
   Вторая ступень работает на кислородно-водородном топливе. Окислителем является кислород, доведенный до жидкого состояния при температуре минус 186 градусов Цельсия. Горючее - жидкий водород, при температуре минус 255 градусов Цельсия. Ракетный двигатель состоит из четырех однокамерных. Запуск двигателей первой и второй ступеней осуществляется почти одновременно перед стартом.
   После того, как блоки первой ступени израсходуют свои запасы топлива они попарно отделяются от ракеты. Во время падения они разделяются и приземляются в заданном районе.
   Для обеспечения мягкой посадки, планируется оснащать их парашютными системами размещенными в специальных отсеках. Также существует проект оснащения блоков первой ступени раскладывающимися крыльями и системой автоматической посадки, что позволит им совершать управляемый планирующий спуск и посадку на отведенном участке космодрома.
   После проведения профилактических и ремонтно-восстановительных работ блоки первой ступени можно будет использовать вторично.
   Вторая ступень, являющаяся центральным блоком "Энергии" отделяется после набора полезным грузом заданной скорости. После этого она приводняется в заданном районе Тихого океана. Такая схема позволяет исключить засорение околоземного пространства отработанными крупногабаритными блоками ракеты-носителя.
   Дальнейший набор скорости производится за счет двигателей установленных на полезном грузе, который выполняет роль третей ступени ракеты.
   Важной конструктивной особенностью ракеты-носителя "Энергия" является построение ее на базе блока второй ступени и стандартных блоков первой ступени. Это дает возможность при дальнейших разработках создать ряд ракета-носителей необходимой мощности. Например, при установке в качестве первой ступени не четырех, а восьми блоков, такая ракета станет самой мощной в мире, и будет способна выводить на околоземную орбиту полезный груз массой более 200 тонн.
   Благодаря понятым мерам повышения надежности и безопасности полетов ракета-носитель "Энергия" сохраняет свою работоспособность даже после прекращения работы одного из двигателей первой или второй ступени. При этом либо орбитальный корабль переводится на низкую орбиту и после одного витка вокруг Земли садится на одном из аэродромов, либо весь комплекс возвращается к месту старта.
   Остается добавить, что для запусков ракеты-носителя такой мощности на космодроме Байконур пришлось строить гигантский специализированный стартовый комплекс.
   К сожалению такая высокотехнологичная система, какой является ракета-носитель "Энергия" в наши дни не находит применения. На сегодняшний день осуществлено всего два ее запуска.
   Первый состоялся 15 мая 1987 года. В качестве полезной нагрузки был использован тяжелый, крупногабаритный спутник "Полюс", который так и не вышел на орбиту искусственного спутника Земли из-за сбоя в работе его систем управления. Это произошло после того, как спутник отделился от второй ступени ракеты-носителя "Энергия".
   О втором старте, осуществленном 15 ноября 1988 года, когда в экспериментальный беспилотный полет отправился многоразовый орбитальный корабль "Буран", вы уже знаете.