Пилотируемые космические полеты.
Человек на Луне.
В докосмической истории человечества полет человека в космос не рассматривался иначе, как полет к Луне или другим планетам Солнечной системы. Это и понятно, ведь польза от околоземных полетов с точки зрения науки тех лет была минимальна. Сама по себе Луна в течение многих тысячелетий была предметом поклонения народов Земли. Да и фантасты прошлого в качестве первоочередной цели при освоении космоса рассматривали именно нашу ближайшую соседку. Достаточно упомянуть всемирно известный роман Жюля Верна «Из пушки на Луну», а также роман Герберта Уэллса «Первые люди на Луне».
Но это – фантасты. В 20-х годах Луной заинтересовались энтузиасты ракетного дела, хотя создаваемые ими ракетки были способны подниматься лишь на несколько десятков метров. В 1923 году Герман Оберт предложил полет вокруг Луны для исследования ее обратной стороны, невидимой с Земли. При этом перед посадкой на окололунной орбите оставались бы баки с топливом. После старта с лунной поверхности корабль использовал бы эти баки для полета к Земле. Оберт, конечно, не знал, что за несколько лет до этого в 1919 году в голодной и истерзанной Гражданской войной Советской России вышла книга «Тем, кто будет читать, чтобы строить». Ее автор Юрий Васильевич Кондратюк (Александр Шаргей) независимо от К.Э Циолковского вывел уравнение движения ракеты, дал описание четырехступенчатой кислородно-водородной ракеты и ее основных систем. В этой работе он также предложил использовать сопротивление атмосферы для торможения ракеты с целью экономии топлива, а также использовать для посадки на планету небольшой аппарат, оставляя на околопланетной орбите основной корабль с запасами топлива для возврата к Земле. Последние два предложения сыграли большую роль в реализации пилотируемых лунных программ в 60-х годах.
В 1933 году в Ливерпуле было создано Британское межпланетное общество, которое оставило заметный след в истории освоения космического пространства, хотя занималось в основном теоретическими изысканиями. До сих пор издается журнал общества JBIS, а один из наиболее активных его членов Кеннет Гэтланд причастен не только к созданию первого американского спутника, но и к написанию многочисленных научно-популярных книг по космонавтике. В 1937 году в Британском межпланетном обществе приступили к исследованию технической реализуемости полета человека на Луну и выработке основных технических принципов при создании трехместного лунного космического корабля.
Поскольку к тому моменту в Англии были созданы лишь пороховые ракеты, то и ракета для полета на Луну, предложенная Британским межпланетным обществом, была оснащена ими же (английский консерватизм). Только для разгона ракеты высотой 30,5 метров, диаметром 6 метров и стартовой массой около 1000 тон их потребовалось 2490 при размещении сотами в несколько слоев. Каждый такой слой и представлял собой отдельную ступень. В верхней части ракеты находилась герметизированная кабина. Корабль садился на лунную поверхность вертикально на посадочные опоры, которые затем служили в качестве стартового стола. В ходе полета предусматривалось вращение корабля вокруг продольной оси для создания искусственной тяжести. Для навигации предполагалось использование инерциальных приборов. При возвращении на Землю капсула с космонавтами отделялась от остальной части корабля и совершала спуск на парашюте.
В ноябре 1948 года Х. Росс в докладе Британскому межпланетному обществу описал пилотируемую лунную экспедицию с посадкой на ее поверхность. При этом для достижения данной цели требовалось освоить технику сближения на околоземной и окололунной орбитах. Три космических корабля, каждый пилотируемый одним космонавтом, запускались одновременно на околоземную орбиту. После сближения космонавты переходили в один из кораблей с одновременной дозаправкой его от двух других, причем в одном из кораблей оставалась часть топлива. Корабль же с экипажем стартовал к Луне. После выхода на окололунную орбиту часть баков оставалась на этой орбите, а сам корабль с экипажем садился на поверхность Луны. Оставшиеся на орбите баки содержали топливо, необходимое для обратного полета к Земле. Топливо в корабле, оставшемся на околоземной орбите, должно было служить для спуска на Землю. Кроме последнего этапа полета сама схема лунной экспедиции была достаточно хорошо проработана.
Этот доклад был весьма симптоматичен, поскольку свидетельствовал о возрастании интереса к космическим полетам после окончания второй мировой войны. Подогревая его, в сентябре 1949 года появилась книга «Завоевание космоса», написанная Вилли Леем, человеком, стоявшим у истоков немецкой ракетной программы и покинувшим Германию после прихода фашистов к власти. В ней, правда, полет к Луне был показан по прямой схеме. К популяризации идеи космических полетов подключился и известный писатель-фантаст Артур Кларк. В 1951 году в Англии вышла его книга «Исследование космоса», в которой он описывал полет к Луне со сборкой корабля на околоземной орбите и двумя дозаправками, одна из которых происходит уже на лунной орбите. В 1952 году она была издана в США и стала книгой месяца. А 12 октября 1951 года в Нью-Йорке состоялся Первый симпозиум по космическому полету, на котором были обсуждены такие вопросы, как орбитальная астрономическая обсерватория, проблемы выживания в космосе, полет к Луне, пилотируемая орбитальная космическая станция и другие. Среди его участников были Вернер фон Браун и Вилли Лей. Материалы этого симпозиума были опубликованы в журнале «Кольерс» под заголовком «Человек скоро завоюет космос».
Но говорить о полетах к Луне можно было лишь при наличии мощных ракет-носителей, а создававшиеся в 50-х годах в разгар “холодной войны” баллистические ракеты Р7, «Атлас» и «Титан» были слишком легки для этого. И все же именно в середине 50-х годов американская компания «Рокетдайн» закончила исследования и пришла к выводу о возможности создания однокамерного двигателя с тягой в миллион фунтов (450 тонн). Затем уже в рамках программы опытных работ по усовершенствованию ракетных двигателей, субсидировавшейся ВВС США, та же фирма изучала возможность создания двигателя с тягой в 1,5 миллиона фунтов (680 тонн).
Все эти годы создатель первой баллистической ракеты «Фау-2» Вернер фон Браун трудился в Редстоунском арсенале управления баллистических ракет Министерства Армии США (АВМА) в Хантсвилле. Вместе со своими коллегами из Пенемюнде им были созданы боевые баллистические ракеты «Редстоун» и «Юпитер» для вооруженных сил США. Однако все это время Брауна, которому были тесноваты рамки Редстоунского арсенала, не покидала мечта о космических полетах. Именно этим объясняется его участие в многочисленных конференциях и симпозиумах по проблемам астронавтики. Этим же можно объяснить его стремление участвовать в программе запуска первого американского спутника. И, несмотря на то, что он был отодвинут на второй план, фон Браун создал на базе своей ракеты «Редстоун» многоступенчатую ракету «Юпитер-С», которая в качестве ракеты-носителя «Юнона-1» вывела на орбиту первый американский ИСЗ. Несколько позже уже на базе баллистической ракеты «Юпитер» в Хантсвилле была разработана ракета-носитель «Юнона-2». Вернер фон Браун задумал создание семейства ракет-носителей с различной грузоподъемностью. Поэтому, начиная с апреля 1957 года, в Редстоунском арсенале начали проводиться исследования по созданию мощной ракеты-носителя «Юнона-5», использующей на первой ступени связку двигателей с суммарной тягой 1,5 миллиона фунтов (680 тонн). Впоследствии из этой идеи выросла ракета «Сатурн-1», а поначалу эта ракета предназначалась для запуска на стационарную орбиту военного спутника связи.
Как уже говорилось во «Введении», запуск в СССР первого искусственного спутника Земли вызвал в Америке шок и желание «отыграться». 14 октября 1957 года Комиссия по изучению ракет и спутников, основанная еще в 1946 году как Комиссия по изучению верхних слоев атмосферы, вместе с Американским ракетным обществом предложила национальную программу космических полетов. Кроме того, она предложила создать Национальное космическое учреждение, которое бы имело исключительно мирный характер. В качестве реперных точек для национальной космической программы предлагалось осуществить жесткую посадку на Луну автоматической станции в 1959 году, пилотируемый облет Луны в 1965 году, высадку человека на ее поверхность в 1968 году, а с 1970 года начать строительство лунной базы.
10 декабря 1957 года управление баллистических ракет Армии США (АВМА) закончило и отправило в высокие инстанции первую редакцию Объединенной программы развития космических аппаратов и ракет. Среди прочего она включала программу поддержки разработок ракет-носителей различной грузоподъемности, первая из которых («Юнона-5» или «Сатурн-1») должна была быть готова к 1963 году.
После создания 7 февраля 1958 года управления перспективного планирования научно-исследовательских работ Министерства обороны США (ARPA) управление баллистических ракет АВМА перешло в его ведение. Это был серьезный поворот в судьбе Вернера фон Брауна и его команды. Министерство Армии США не располагало такими средствами, позволявшими реализовать грандиозные планы фон Брауна. К тому же задачи, стоящие перед управлением баллистических ракет АВМА, ограничивались созданием ракет оперативно-тактического назначения. Даже создание МБР шло по линии ВВС («Атлас», «Титан» и «Минитмен») и ВМФ («Поларис»). Под крышей же ARPA были сосредоточены все перспективные разработки, находившиеся до того в различных военных ведомствах.
Именно ARPA 15 августа 1958 года выдало контракт команде фон Брауна в Редстоунском арсенале на создание ракеты-носителя «Юнона-5» («Сатурн-1») со стартовой тягой 1,5 миллиона фунтов (680 тонн). Вернер фон Браун предложил многоблочное построение первой ступени S-I на основе ракет, разработанных ранее под его руководством. Эта ступень диаметром 6,5 метров должна была состоять из центрального бака, представляющего собой корпус ракеты «Юпитер», и 8 периферийных баков (корпуса ракет «Редстоун») и иметь 8 двигателей типа того, что ставили на «Юпитер». Модифицированные двигатели тягой 85 тонн каждый, работающие на керосине и кислороде, получили на фирме «Рокетдайн» название Н1. Удельная тяга двигателя Н1 на уровне моря составляла 255 секунд, а в пустоте – 289 секунд.
Чуть ранее, 23 июня 1958 года, ВВС заключили контракт с фирмой «Рокетдайн», отделением компании «Норт Америкэн авиэйшн», на разработку эскизного проекта однокамерного кислородно-керосинового двигателя с тягой от 1 до 1,5 миллионов фунтов (450 и 680 тонн соответственно). Как уже говорилось, эта фирма с 1953 по 1955 год провела работы по исследования возможности создания такого двигателя и получила положительный результат. В конечно итоге был создан самый мощный в мире двигатель, получивший название F1, но об этом несколько позже.
В предыдущих главах уже рассказывалось о стремлении различных военных ведомств к лидерству в области пилотируемых космических полетов. Это продолжалось до момента учреждения НАСА после подписания 29 июля 1958 года Президентом США Дуайтом Эйзенхауэром Закона об аэронавтике и космосе. По крайней мере, 25 апреля 1958 года Отделение баллистических ракет ВВС издало первый план развития программы Военно-Воздушных сил по пилотируемым военным космическим системам. Основной целью его было «достижение скорейшей способности высадки человека на Луну и безопасного возвращения обратно». При этом в программе, возглавляемой, естественно, ВВС, предлагалось придать ей наивысший приоритет типа того, который присваивался программам создания МБР. Сама программа должна была быть выполнена в четыре этапа:
• «человек в космосе как можно скорее»;
• усложненная программа «человек в космосе»;
• «лунная разведка» - исследование Луны автоматами с телевизионной съемкой и мягкой посадкой;
• высадка человека на Луну и возвращение его на Землю, причем поначалу полет к Луне должны были совершить животные.
Стоимость программы оценивалась в 1,5 миллиарда долларов, а завершить ее предполагалось к декабрю 1965 года. Однако к этому Президент США Д. Эйзенхауэр, не желая тратить средства на непомерные космические амбиции Пентагона, уже принял решение в пользу гражданского космического агентства, хотя задача посадки на Луну перед ним еще не ставилась.
После фактического начала работы НАСА 1 октября 1958 года в его ведение перешли целый ряд космических проектов Министерства обороны, в том числе из Редстоунского арсенала. Ему же был передан контракт с компанией «Рокетдайн» на разработку однокамерного кислородно-керосинового двигателя F1 с тягой 1,5 миллионов фунтов (680 тонн). Кстати этой работе 1 ноября 1958 года был дан наивысший приоритет, а 17 декабря того же года был подписан официальный контракт между НАСА и «Рокетдайн». Однако сама группа фон Брауна и работы по ракетам остались пока в ведении Армии. Более того, между ARPA и ракетно-артиллерийским командованием Армии (AOMC) было достигнуто соглашение по дальнейшему совершенствованию ракеты-носителя «Юнона-5» для решения перспективных задач. В то же время в соответствии с указом Президента 3 декабря 1958 года Министром Армии и директором НАСА Кейтом Гленнаном было подписано соглашение о передаче Лаборатории реактивного движения под юрисдикцию НАСА, а также об исполнении требований НАСА при разработке ракет-носителей командой фон Брауна в Хантсвилле.
Поскольку проработки по мощным ракетам-носителям шли в Редстоунском арсенале почти 2 года, то уже 15 декабря 1958 года Вернер фон Браун вместе со своими коллегами по Пенемюнде и Хантсвиллу Эрнстом Штулингером и Хайнцем Келле представил НАСА свои предложения о возможности создания ракет-носителей различной грузоподъемности и использования их для различных космических проектов. При этом в качестве первой ступени использовалась бы уже упомянутая связка из 9 топливных баков и восьми двигателей Н1. А в качестве второй и последующей ступеней было возможным использование разрабатываемых ракетных блоков «Аджена» и «Центавр» а также первой ступени ракеты «Титан». Среди представленных предложений был проект сборки космического комплекса на орбите Земли массой 200 тонн для прямой посадки человека на Луну, для чего необходимо было 15 пусков ракет «Юнона-5» («Сатурн-1»). Для вывода такой полезной нагрузки в одном пуске потребовался слишком большой носитель. Команда фон Брауна считала реальной посадку человека на Луну в 1967 году. НАСА приняло предложение по ракете «Сатурн-1» и фактически дало разрешение на постройку четырех экземпляров для летных испытаний. Но вот планов пилотируемого полета к Луне пока еще не было.
Несколько позже, 6 января 1959 года ракетно-артиллерийским командование Армии (AOMC), ВВС и подрядчики по производству ракет представили объединенному комитету по рассмотрению больших ракет-носителей свои взгляды на скорейшие и наиболее надежные пути создания ракет-носителей Соединенными Штатами Америки. Комитет принял решение, что ракета «Юнона-5», представленная АОМС и лучше всех проработанная, представляет наибольший интерес для НАСА в части использования ее в космических проектах.
После образования НАСА и утверждения программы «Меркурий» в США пытались выработать стратегию дальнейшего освоения космоса. Эта тема широко обсуждалась в Конгрессе. В начале 1959 года Комитет Палаты представителей Конгресса США по астронавтике и космическим исследованиям опубликовал исследование «Следующее десятилетие в космосе», в котором важная роль отводилась облету Луны. При этом никто не высказывал сомнения в его реализуемости. Что касается сроков, то облет Луны ожидался во второй половине 60-х годов. Посадка же на Луну произойдет через несколько лет после облета. Администрация НАСА подтвердила реализуемость этой идеи и желательность ее воплощения в жизнь. Более того, НАСА запросила дополнительные средства для создания мощной ракеты-носителя – главного условия развития космических исследований.
В конце января 1959 года НАСА представила Президенту Дуайту Эйзенхауэру «Национальную программу создания космических аппаратов», в котором агентство предложило разработку четырех ракет и ракетных блоков: «Вега», «Центавр», «Сатурн» и «Нова». Эти ракеты должны были полностью удовлетворить все потребности в части выведения на орбиту полезных нагрузок. Эта программа получила поддержку, и 15 февраля был опубликован план развития ракет-носителей на 60е годы, где основное детище фон Брауна «Юнона-5» уже фигурировало под своим новым именем «Сатурн-1». «Вега» вскоре отпала по причине ее схожести с ракетным блоком «Аджена», а вот характеристики супер-ракеты «Нова», как и ее назначение, пока были слишком туманными. В программе, правда, указывалось, что на первой ступени будут установлены 4 двигателя F1, а сама ракета предназначена для прямой высадки человека на Луну. Но все это было достаточно сыро в отличие от хорошо проработанной командой фон Брауна ракеты «Сатурн-1».
Идея полета на Луну привлекала все больше и больше внимания. НАСА создало рабочую группу по исследованию Луны, в состав которой вошли представители АВМА, Лаборатории Реактивного Движения (JPL), Калифорнийского технологического института и Калифорнийского университета. На первой встрече этой группы, состоявшейся 5 февраля 1959 года в JPL, были определены направления исследования Луны: создание аппаратов для облета Луны, беспилотных и пилотируемых, жесткая посадка на Луну, спутник Луны и мягкая посадка на поверхность Луны. Предварительные изучения показали, что ракета-носитель «Сатурн» с использованием в качестве второй ступени ракетного блока от МБР и разгонного блока «Центавр» в качестве третьей ступени способен вывести пилотируемый корабль на трассу облета Луны и доставить на поверхность ее автоматическую станцию массой 1 тонну.
Но одно дело рассмотреть техническую реализуемость проекта. Нужно было еще убедить в этом тех, от кого зависело принятие решений и выделение финансов. И такая работа велась постоянно. 20 февраля 1959 года заместитель директора НАСА Хью Драйден выступил перед Комитетом Сената США по авиационным и космическим наукам. Он рассказал о долгосрочных целях НАСА. В них входили создание постоянной пилотируемой орбитальной лаборатории, жесткая и мягкая посадка автоматической станции на Луну, пилотируемый облет Луны, высадка человека на поверхность Луны и безопасное возвращение его на Землю и, в конечном счете, межпланетный полет.
Как уже говорилось в главе «Многоместные корабли», 1 апреля 1959 года в НАСА был создан Комитет Управления исследованиями по пилотируемому космическому полету. Руководителем Комитета был назначен Гарри Гоутт из Исследовательского центра имени Эймса, который, кстати, в сентябре того же года стал первым директором нового Исследовательского Центра имени Годдарда. Впервые Комитет Гоутта встретился 25 мая 1959 года, причем собрались основные идеологи и лучшие умы НАСА: Максим Фейджет из Целевой Космической Группы, Альфред Эггерс из Центра Эймса, Брюс Лундин из Центра Льюиса, Лоуренс Лофтин из Центра Лэнгли, Джордж Лоу из штаб-квартиры НАСА и другие. На этой встрече были обсуждены перспективы космических полетов после завершения программы «Меркурий». Было очевидно, что для развития космических исследований необходимо ставить высокие цели. С подачи Фейджета и Лоу такой стала посадка человека на Луну. Причем по предложению Лоу она должна была бы базироваться на ракетах типа «Сатурн», поскольку не было уверенности в возможности создания ракеты «Нова» в приемлемые сроки. В целом же Комитет Гоутта расставил следующие приоритеты в освоении космоса:
• проект «Меркурий»;
• спутник для изучения окружающей среды;
• маневрирующий пилотируемый спутник;
• пилотируемая космическая лаборатория;
• лунный разведывательный спутник;
• посадка на Луну;
• разведка Венеры – Марса;
• посадка на Венеру – Марс.
Фактически решения Комитета Гоутта определили политику НАСА на многие годы. Конечно, жизнь внесла свои коррективы: пилотируемая космическая лаборатория («Скайлэб») полетела уже после лунной эпопеи, а до полета человека на Марс еще очень далеко. Но нельзя не отдать должное лидерам американской космической программы: они могли мыслить глобально. При этом решения по серьезным вопросам принимались коллегиально. Они не только предвидели будущее, но и воплощали его в жизнь.
На следующей встрече, состоявшейся 25-26 июня 1959 годы в Центре Эймса, члены Комитета Гоутта подтвердили свое мнение, что посадка человека на Луну является важнейшей целью НАСА в рамках долгосрочной программы пилотируемых полетов. Здесь впервые сравнивались варианты прямого полета к Луне и со стыковкой на околоземной орбите. Вообще-то уже тогда было ясно, что вариант с выходом на орбиту вокруг Луны перед посадкой на ее поверхность более выгоден в весовом отношении, чем посадка по прямой схеме. Однако в случае использовании ракеты «Сатурн С-1» для сборки лунного комплекса на орбите вокруг Земли потребовалось бы порядка 14 пусков. Это было чересчур. По запросу Джорджа Лоу Джон Дишер сделал доклад относительно работ в Хантсвилле по программе «Сатурн». Как уже сообщало в феврале 1959 года Министерство обороны США, ракета-носитель «Сатурн С-1» со стартовой тягой порядка 590 тонн была разработана. К моменту проведения встречи группа фон Брауна работала над трехступенчатой ракетой «Сатурн С-2» со стартовой тягой 2 миллиона фунтов (900 тонн) и просматривала варианты полета к Луне со сборкой комплекса на околоземной орбите, включая его дозаправку. Для реализации прямой схемы в Хантсвилле прорабатывалась ракета класса «Нова» в 6 раз более мощная, чем «Сатурн С-2». В свою очередь Альфред Эггерс предложил в качестве первого этапа облет Луны двухместным кораблем, который затем мог бы быть приспособлен для экспедиции с посадкой на Луну. Облетный корабль можно было бы вывести в одном пуске ракетой «Сатурн С1». Кроме того, необходимо было бы отработать в беспилотных полетах технологию входа в атмосферу со второй космической скоростью и повторным погружением.
Для начала серьезных работ по лунной программе требовалось решение Президента США и выделения Конгрессом бюджетных средств. Учитывая, что в разгаре были работы по проекту «Меркурий», рассчитывать на немедленное развертывание лунной программы не приходилось. Тем не менее, в Центрах НАСА стали проводиться теоретические изыскания и эксперименты, подготавливающие полет человека к Луне. Например, в течение лета 1959 года Роберт Гилрут сформировал внутри Целевой Космической Группы Комиссию по новым проектам, возглавляемую Куртом Стрэссом. На своих встречах, прошедших в августе 1959 года, члены комиссии рекомендовали начать работу над перспективным трехместным кораблем, способным входить в атмосферу со скоростью близкой ко второй космической. Фактически речь шла о лунном корабле, который по их убеждению должен будет разрабатываться после завершения программы «Меркурий». По оценке комиссии посадка человека на Луну могла состояться в 1970 году.
В свою очередь на встрече руководства Целевой Космической Группы, состоявшейся 2 ноября 1959 года, Директор НАСА Роберт Гилрут поручил Роберту Пиланду, Курту Стрэссу, Джону Ходжу и Колдвеллу Джонсону разработать эскизный проект многоместного корабля для облета Луны.
В конце 1959 года в Штаб-квартире НАСА был составлен 10-летний план. Многое в нем было из списка приоритетов Комитета Гоутта. В дополнение к полетам автоматических станций к Луне и планетам Солнечной системы планировались облет Луны и создание постоянной орбитальной станции в конце 60-х годов, а посадка на Луну после 1970 года. План также рекомендовал развивать создание мощных ракетных двигателей и ракет-носителей класса «Нова», поскольку, по мнению разработчиков плана, именно от «Новы» зависела возможность реализации лунной программы.
Работа же над тяжелыми ракетами шла достаточно интенсивно. Правда, пока еще существовали разногласия относительно того, какой конкретно носитель нужен, поскольку не была четко определена конечная цель. Была определенность только с первой ступенью, двигатель для которой (Н1) прошел первое огневое испытание на стенде АВМА 3 мая 1959 года. Для последующих ступеней предлагались разные варианты. Во всяком случае, для первого варианта ракеты, иногда обозначаемого как «Сатурн А1», в качестве второй ступени должна была использоваться первая ступень ракеты «Титан». Более того, с подачи ARPA Управление баллистических ракет АВМА уже собиралось заключить контракты с компаниями «Мартин» (ракета «Титан») и «Аэроджет-Дженерал» (двигатели для «Титана»). Однако один из высокопоставленных чиновников Пентагона Г. Йорк заявил, что для выполнения военных космических программ ракета «Сатурн» не нужна, достаточно более тяжелой модификации «Титана» – «Титан-С», ведь именно ее предполагалось использовать для запуска ракетоплана «Дайна-Сор». Стало очевидным, что для реализации перспективных космических проектов НАСА группу фон Брауна нужно вывести из-под опеки военных. В конце концов, так и сделают, а пока приходилось лавировать.
Чтобы разрешить это противоречие 16 сентября 1959 года по инициативе того же Г. Йорка состоялось заседание Комитета ARPA-НАСА по оценке ракет-носителей. Рассмотрение существа дела показало, что более тяжелый носитель «Сатурн С1» будет готов даже на год раньше чем «Титан-С». Да и стоимость их оказалась сравнимой. Йорк согласился продолжить программу создания ракет «Сатурн», однако предложил Кейту Гленнану принять Управление баллистических ракет в Хантсвилле под свое крыло. Плод созрел, и 21 октября Президент США Д. Эйзенхауэр объявил о намерении передать АВМА вместе с программой создания ракет-носителей «Сатурн» в ведение НАСА.
В ожидании формальной передачи программы «Сатурн» НАСА 27 ноября 1959 года была сформирована группа по определению возможных конфигураций верхних ступеней этой ракеты. Группу, куда вошли представители НАСА, Министерства обороны, ARPA, АВМА и ВВС, возглавил Эйб Силверстейн. Позже ее стали называть командой «Сатурна» или комитетом Силверстейна. Одним из первых результатов работы этой группы стала рекомендация, основанная на исследованиях Центра Льюиса, создавать верхние ступени для «Сатурна» с использованием кислородно-водородного топлива.
В соответствии с этим ARPA и НАСА потребовали от ракетно-артиллерийского командования Армии (АОМС), которому подчинялся пока еще фон Браун, подготовить техническое и экономическое обоснование по созданию второй ступени ракеты-носителя «Сатурн С1» с четырьмя кислородно-водородными двигателями тягой по 90 тонн каждый, а также третьей ступени S-V на базе модифицированного разгонного блока «Центавр» с двумя такими же двигателями. Впоследствии эта вторая ступень, названная S-IV, использовалась на ракетах-носителях «Сатурн В1» и «Сатурн-5». К концу года такой отчет был представлен. 26 апреля 1960 года был заключен контракт с компанией «Дуглас Эйркрафт», выбранной из 11 претендентов, на изготовление ступени S-IV. А 31 мая 1960 был заключен контракт с отделением «Рокетдайн» компании «Норт Америкэн авиэйшн» на разработку кислородно-водородного двигателя J2 тягой 90 тонн для верхних ступеней ракеты «Сатурн».
В последний день 1959 года НАСА приняло рекомендации Комитета Силверстейна по конфигурации ракеты-носителя «Сатурн С1» с восемью двигателями Н1 на первой ступени и долговременную программу разработки ракет-носителей семейства «Сатурн» (всего 10 модификаций).
15 марта 1960 года проект «Сатурн» и группа его разработчиков во главе с фон Брауном были переданы в НАСА. Специально под этот проект на базе Редстоунского арсенала АВМА был создан Центр космических полетов НАСА имени Джорджа Маршалла, который и возглавил сам Вернер фон Браун. Формальная передача под юрисдикцию НАСА состоялась 1 июля 1960 года. Фактически именно с этого момента Вернер фон Браун сосредоточился на космической тематике, освободившись от создания боевых ракет, к чему он всегда стремился. Хотя в сознании многих он так и остался как создатель «оружия возмездия» для гитлеровского рейха. Впрочем, участие в разработке новейших систем вооружения было уделом всех ракетчиков начала космической эры.
28 января 1960 года, выступая на слушаниях в Комитете Палаты представителей Конгресса по Науке и Астронавтике в связи с представлением проекта бюджета на 1961 год, Ричард Хорнер, заместитель директора НАСА, представил 10-летний план космических полетов, в том числе пилотируемых. Он был построен, в основном, на рекомендациях Комитета Гоутта и включал следующие пункты:
• полет астронавта по баллистической траектории – 1960 год;
• первый орбитальный пилотируемый полет – 1961 год;
• первый запуск двухступенчатой ракеты «Сатурн» – 1963 год;
• первые полеты вокруг Луны и первая орбитальная лаборатория – 1965-1967 годы;
• посадка человека на Луну – после 1970 года.
Руководство НАСА оценивало затраты на всю эту программу в более чем 1 миллиард долларов в 1962 финансовом году и по 1,5 миллиарда в каждые из последующих пяти лет, а общую стоимость выполнения программы от 12 до 18 миллиардов долларов. Между прочим именно в январе 1960 года Эйб Силверстейн, директор бюро программ космического полета, предложил дать луной пилотируемой программе название «Аполлон».
Надо сказать, что параллельно с исследованиями НАСА по определению схемы лунной экспедиции и выбору облика лунного корабля корпорация «Чэнс-Воут» провела на свои средства самостоятельное исследование проблем высадки человека на Луну и возвращения его обратно пилотируемым модульным многоцелевым космическим аппаратом (MALLAR) под руководством Томаса Долана. Это исследование показало, что при существующих ограничениях на грузоподъемность ракеты-носителя сборка комплекса на околоземной орбите просто необходима. Согласно предложениям корпорации спускаемый аппарат должен иметь массу 3 тонны, экспедиционный модуль – 4,1 тонны, а лунный посадочный модуль – 12,26 тонны. В исследовании рассматривалась и стыковка на окололунной орбите, но она имела меньший приоритет. Хотя в течение весны Томасом Доланом и был подготовлен отчет с анализом полета к Луне со стыковкой на лунной орбите.
Аналогичную работу провело управление баллистических ракет Армии, а точнее, группа фон Брауна. 1 февраля 1960 года им был представлен отчет «Программа исследования Луну с использованием ракеты-носителя «Сатурн»». Среди прочих здесь рассматривалась и посадка человека на Луну.
Между прочим, это была не первая попытка фон Брауна возглавить программу полета человека на Луну. В 1959 году Министерство Армии США попыталось начать разработку программы широкомасштабного освоения Луны под названием «Проект Горизонт». Целью этой программы было создание лунных баз исключительно для военного применения, причем в самые сжатые сроки. Посадка человека на Луну должна была состояться в апреле 1965 года, а начало строительства лунной базы на 12 человек – в 1966 году. В отчете, который, естественно, был тогда секретным, в качестве аргумента в пользу реализации подобной программы приводилась вероятность посылки Советским Союзом человека на Луну к 50-летней годовщине революции. Это было явным следствием еще не прошедшего шока от Первого спутника, отрыжка гонки вооружений времен «холодной войны» и призыв к соперничеству в космосе. Руководителем «Проекта Горизонт» стал генерал-майор Джон Медарис из ракетно-артиллерийского командования АОМС. А поскольку АОМС подчинялся и Редстоунский арсенал АВМА, то естественно, что Вернер фон Браун принял в проекте активное участие.
Для доставки грузов на Луну должны были использоваться ракета «Сатурн-1» и перспективная ракета-носитель «Сатурн-2», разрабатывавшиеся под руководством фон Брауна. Всего для строительства лунной базы требовалось доставить на Луну 220 тонн грузов, для чего необходимо было произвести 61 пуск ракет «Сатурн-1» и 88 пусков ракет «Сатурн-2», причем средний темп пусков должен составлять 5-6 ракет в месяц. И это без учета доставки и смены персонала лунной базы. На трехступенчатой ракете «Сатурн-1» в качестве второй ступени должна была использоваться модифицированная первая ступень ракеты «Титан-1» с суммарной тягой двигателей 163 тонны, а в качестве третьей ступени – разгонный блок «Центавр». Эта ракета способна выводить на низкую околоземную орбиту полезный груз массой 13,5 тонн, а на трассу полета к Луне – 3,5 тонны.
На первой ступени четырехступенчатой ракеты «Сатурн-2» двигатели Н1 заменялись усовершенствованными двигателями Н2, при этом стартовая тяга возрастала с 1,5 миллиона фунтов (680 тонн) до 2 миллионов (900 тонн). На второй ступени устанавливались уже два кислородно-водородных двигателя тягой по 90 тонн каждый, на третьей ступени тоже два кислородно-водородных двигателя, но по 45 тонн каждый, а на четвертой – один такой двигатель. С помощью трех ступеней ракета была способна вывести на низкую орбиту 32 тонны полезного груза, а с помощью четвертой ступени на трассу перелета к Луне – 12 тонн.
База должна была построена из стандартных блоков длиной 6 метров и диаметром 3 метра. Для обеспечения базы электроэнергией предполагалось использовать два ядерных реактора, заглубленных в лунный грунт. Посадка на Луну проходила по прямой схеме без промежуточного выхода на орбиту Луны.
Спускаемый аппарат, в котором персонал станции должен был возвращаться на Землю, по форме напоминал головную часть ракеты «Юпитер». Кстати, точно такую же форму имела капсула в проекте «Адам», также разрабатывавшегося под эгидой Армии. Кроме того, в рамках «Проекта Горизонт» предусматривалось создание орбитальной станции на околоземной орбите с экипажем от 10 до 16 человек.
К 8 июня 1959 года было закончено технико-экономическое обоснование – первая стадия «Проекта Горизонт». Согласно ему расходы на программу с 1960 по 1968 год в среднем должны были составить 667 миллионов долларов в год, а суммарные затраты на всю программу – 6 миллиардов.
28 июля 1959 года отчет был представлен Министру и начальнику штаба Армии. Однако Президент США Дуайт Эйзенхауэр был противником участия военных в пилотируемых программах, свидетельством чему явилось создание НАСА. Поэтому дальше первого этапа «Проект Горизонт» не пошел. А технические и проектные наработки по нему были переданы НАСА.
Кстати, в том же 1959 году старший инженер Лаборатории реактивного движения в Пасадене Э. Хазард предложил еще одну схему экспедиции на Луну. Согласно ей лунный корабль совершал полет и посадку на поверхность в автоматическом режиме. Затем туда же направлялись автоматические танкеры с топливом для дозаправки лунного корабля. И только после дозаправки с Земли стартовал корабль с экипажем на борту. После посадки экипаж просто переходил в другой корабль, на котором и возвращался на Землю.
Однако НАСА не собиралось отдавать на откуп кому бы то ни было определение схемы экспедиции и выработку требований к лунному космическому кораблю. 15 февраля 1960 года Эйб Силверстейн поручил Роберту Гилруту проработать предложения по созданию перспективного модульного корабля. При определенном сочетании модулей корабль мог бы решать различные задачи. На конференции руководящего состава НАСА в Монтерее 3-5 марта 1960 года выработку требований официально поручили Целевой Космической Группе. Кроме того, необходимо было определить – какие исследования должны быть проведены в Центрах НАСА в обеспечении этой программы.
Такая работа была проведена Целевой Космической Группой в течение апреля. Общее направление задал ее руководитель Роберт Гилрут. Он суммировал руководящие принципы для разработки лунной программы и многоместного корабля следующего поколения:
• пилотируемые разведывательные полеты к Луне с использованием лунного экспедиционного модуля;
• полеты вокруг Земли с лунным экспедиционным модулем и космической лабораторией, совместимых с ракетами «Сатурн С1» и «Сатурн С2»;
• масса лунного корабля не должна превышать 6,8 тонны, а при полетах вокруг Земли – 11,3 тонны;
• полетное время 14 суток;
Э• кипаж корабля – 3 человека;
• начало летных испытаний – первый квартал 1966 года.
25 мая 1960 в рамках Целевой Космической Группы была сформирована команда по перспективному кораблю, подчиняющаяся непосредственно Роберту Гилруту. Основной целью этой команды была выработка требований к многоместному кораблю. Руководителем этой команды стал Роберт Пиланд. 25 июля 1960 года с подачи директора программ космических полетов НАСА Эйба Силверстейна программа создания перспективного космического корабля получила название «Аполлон», о чем и было сообщено представителям промышленности на совместной конференции, проведенной 28-29 июля 1960 года в Вашингтоне. Главной же целью конференции было информирование представителей американской индустрии относительно программы НАСА в части пилотируемых космических полетов, создания ракет-носителей и тому подобное. В частности, Джордж Лоу объявил о предстоящих до 1970 года полетах на околоземной орбите и пилотируемых облетах Луны. В качестве конечной цели были посадка человека на Луну и создание постоянной орбитальной станции.
В развитие этого 30 августа 1960 года Центр космических полетов имени Годдарда провел в Вашингтоне еще одну конференцию, на которой предложил заключить с промышленными фирмами шестимесячные контракты на изучение проблем, связанных с созданием перспективного многоместного корабля. Срок окончания работ – середина мая 1961 года. Для оценки предложений была создана техническая комиссия, возглавляемая Чарльзом Донланом из Целевой Космической Группы.
Чуть позже, 1 сентября 1960 года, внутри Целевой Космической Группы произошли организационные изменения. Максим Фейджет стал руководителем отделения полетных систем, а Роберт Пиланд – руководителем бюро проекта «Аполлон» и одновременно заместителем Роберта Гилрута по перспективным проектам.
В 1960 году продолжалась выработка концепции исследования Луны, определение облика космического аппарата для полета к естественному спутнику и необходимых для реализации этой программы ракет-носителей. 30 сентября 1960 года в штаб-квартире НАСА состоялась очередная встреча Совета по программе исследования космоса. На нем специальным комитетом по изучению ракеты «Сатурн» были представлены результаты исследований по применению этой ракеты. Этот комитет акцентировал общее внимание на ракете «Сатурн С2», первый полет которой планировался на 1965 год. С помощью этой ракеты можно было бы осуществить пилотируемый облет Луны «Аполлоном», запуски межпланетных станций для исследования Луны, Марса, Венеры, а также использовать для вывода верхних ступеней, оснащенных ядерными двигателями. Ракета же «Сатурн С1» для подобных целей была бы слабовата.
К 9 октября 1960 года 64 промышленные компании выразили свой интерес к участию в программе «Аполлон». Четырнадцать из них представили свои предложения: «Боинг», «Чэнс Воут», «Конвэр/Астронотикс», «Корнелл Аэронотикал Лэборатори», «Дуглас Эйркрафт», «Дженерал Электрик», «Гудъеа Эйркрафт», «Грумман», отделение компании «Мариетта» «Гуардайт», «Локхид Эйркрафт», «Мартин», «Норт Америкэн авиэйшн», «Чэнс-Воут» и «Рипаблик Авиэйшн». Чуть позже их число сократилось до 12 за счет лаборатории «Корнелл» и отделения компании «Мариетта» «Гуардайт». Эти компании были приглашены представить свои предложения по кораблю «Аполлон». Из них 25 октября три компании были отобраны НАСА для заключения с ними контракта на предварительное изучение выполнимости создания перспективного корабля по проекту «Аполлон»: «Конвэр/Астронотикс», «Дженерал Электрик» и «Мартин». Шестимесячные контракты стоимостью 250 тысяч долларов, заключенные 15 ноября, были рассчитаны на срок до 15 мая 1961 года.
Впрочем, настало время и самому НАСА определяться со схемой полета, планами и обликом корабля. С этой целью руководитель космических полетов НАСА Джордж Лоу сформировал рабочую группу, в которую вошли кроме самого Лоу Джон Дишер, Элдон Холл и Оран Никс. Параллельно в отделении полетных систем Целевой Космической Группы вырабатывались требования к облику бортовых систем корабля «Аполлон». В частности, обязательным считалось наличие бортового компьютера, а спускаемый аппарат должен был иметь аэродинамическое качество не ниже 0,35 для ограничения уровня перегрузок при входе в атмосферу до 8g.
Фактически параллельно с работами трех вышеуказанных компаний существовала и четвертая команда, работающая над определением облика корабля «Аполлон». Ею стала сама Целевая Космическая Группа. В каком-то смысле они были хозяевами положения. Для расширения фронта работ по проекту «Аполлон» были созданы девять технических групп, исследующих самые различные технические аспекты создания корабля для полета к Луне. В этих группах были представители всех Центров НАСА. Но наиболее существенную роль играл Центр космических полетов имени Маршалла как разработчик ракет-носителей. На встрече в Хантсвилле 29 ноября 1960 года директор Центра Маршалла Вернер фон Браун и Максим Фейджет пришли к соглашению, что необходимо их тесное сотрудничество для реализации программы посадки человека на Луну. При этом были определены сферы ответственности: Целевая Космическая Группа отвечала за создание корабля, полет к Луне и возврат на Землю, а Центр Маршалла – за создание ракеты-носителя и двигателя для посадки на Луну.
При всем разнообразии направлений исследований пока неизменным оставался постулат о прямой посадке космического корабля на Луну. При этом схема должна была реализовываться либо с помощью одного запуска супер-ракеты «Нова», либо нескольких пусков ракет «Сатурн С2» и сборки лунного комплекса на околоземной орбите. В этих условиях участники небольшой группы из Исследовательского центра имени Лэнгли, занимавшихся проблемой стыковки на окололунной орбите выглядели диссидентами. Лидерами этой группы были Клинтон Браун, Ральф Стоун и Джон Хуболт. Преимущества посадки на Луну с использованием встречи на лунной орбите казались им очевидными. Ведь в этом случае на поверхность Луны можно было сажать лишь небольшой аппарат, оптимальным образом спроектированный для этой цели. А вот запасы топлива для разгона корабля к Земле и тяжелый спускаемый аппарат для входа в атмосферу можно было бы оставить на окололунной орбите. Соответственно на 20-40 уменьшался и стартовый вес ракеты-носителя. Сама идея была не нова. Ее предложил еще в 1919 году Ю. В. Кондратюк. Конечно, в Америке трудов Кондратюка могли и не знать, но такую же идею выдвинул в 1923 году Герман Оберт. А уж о докладе Х. Росса Британскому межпланетному обществу в 1948 году в НАСА не могли не знать.
Впервые информация, содержащая описание методов сближения на окололунной орбите в ходе полета на Луну, была доложена заместителю директора НАСА Роберту Симэнсу 14 декабря 1960 года. Однако время для воплощения этой идеи еще не пришло, хотя еще весной этого же года аналогичную работу проделал Томас Долан из компании «Чэнс-Воут». А в конце декабря компания «Грумман» на собственные средства занялась технико-экономическим обоснованием метода сближения на лунной орбите.
5-6 января 1961 года в Вашингтоне состоялось заседание Совета НАСА по программе исследования космоса. Основной темой заседания была высадка человека на Луну. На заседании выступили Вернер фон Браун с докладом о сборке лунного комплекса на околоземной орбите, Джон Хуболт о сближении на лунной орбите и Мелвин Сэвидж о прямой схеме. Совет не принял окончательного решения относительно схемы лунной экспедиции, однако счел необходимым запланировать и создать необходимые технические средства, обеспечивающие сближение и стыковку космических аппаратов на околоземной орбите независимо от лунной программы, но вносящих в нее свой вклад. Для решения этих задач была создана Целевая группа по посадке на Луну, которая по имени своего председателя стала называться комитетом Лоу.
Первым делом комитета Лоу стала подготовка доклада Конгрессу с представлением бюджета НАСА на 1962 год. В докладе предлагалось осуществить пилотируемый полет на Луну по прямой схеме, а также развивать программу сближения и стыковки космических аппаратов, даже если она и не потребуется при полете к Луне. Однако само решение по пилотируемому лунному полету было еще не принято, и все зависело от вновь избранного Президента США Джона Кеннеди. Пока же такого решения не было, но комитет Лоу в течение четырех недель трудился над «Планом пилотируемой посадки на Луну» и представил его Р. Симэнсу 7 февраля. В нем подчеркивалось, что при соответствующем финансировании посадка на Луну может быть осуществлена в 1968-1970 годах. При этом для реализации прямой схемы нужен был носитель класса «Нова», а в случае сборки лунного комплекса с дозаправкой топливом на околоземной орбите достаточно было ракеты «Сатурн С2». Естественно, что во втором случае конечная цель достигалась несколько раньше. На первой стадии реализации программы «Аполлон» должны быть осуществлены длительные полеты на орбите вокруг Земли, а на второй стадии – сначала облет Луны, а затем посадка на ее поверхность.
12 января 1961 года в Исследовательском центре имени Эймса состоялась первая встреча трех технических групп по конструкции и материалам, по конфигурации возвращаемых аппаратов и аэродинамике, а также по наведению и управлению. На встрече были рассмотрены различные предложения. Компания «Дженерал Электрик» предлагала создание спускаемого аппарата в виде фары с углом при вершине 9 градусов, эллиптического конуса, полуконуса и типа «Дайна-Сор». Компания «Мартин» предложила аппараты с несущим корпусом типа М1, типа «Меркурий» с аэродинамическими щитками, аппарат линзообразной формы и типа «Дайна-Сор». В свою очередь, компания «Конвэр/Астронотикс» предложила конфигурации типа «Меркурий», линзообразной формы, М1, конус и полуконус. Все они требовали серьезного изучения в аэродинамических трубах Центров НАСА.
1 марта 1961 года наконец-то были представлены окончательные (по крайней мере, так тогда казалось) конфигурации ракет-носителей семейства «Сатурн»:
Двухступенчатая ракета «Сатурн С1» состояла из первой ступени S-I с восемью двигателями Н1 общей тягой 680 тонн, второй ступени S-IV с четырьмя кислородно-водородными двигателями LR-119 тягой по 8 тонн и третьей ступени S-V с двумя такими же двигателями;
Четырехступенчатый вариант ракеты «Сатурн С2» состоял из первой ступени как на «Сатурне С1», второй ступени S-II, а третья и четвертая ступени соответствовали второй и третьей ступени ракеты «Сатурн С1» (S-IV и S-V);
Трехступенчатый вариант ракеты «Сатурн С2» отличался от четырехступенчатого только отсутствием четвертой ступени S-V.
Хотя уже 23 марта 1961 года Центр Маршалла рекомендовал изменить конфигурацию ракеты «Сатурн С1», исключив третью ступень и увеличив количество двигателей LR-119 на второй ступени с четырех до шести.
При всем при этом разговоры о создании супер-ракеты «Нова» для прямого полета к Луне велись только в постановочном плане, хотя проработки по ней шли как в Центре Маршалла, так и в некоторых промышленных фирмах. К тому же 10 февраля 1961 года на базе ВВС Эдвардс в Калифорнии прошло первое огневое испытание двигателя F1 компании «Рокетдайн», длившееся несколько секунд, причем его тяга достигала 704 тонн, а при испытаниях 6 апреля она и вовсе составила 745 тонн.
В своем первоначальном варианте ракета «Нова» состояла из пяти ступеней и имела стартовый вес 3040 тонн при длине 80 метров и диаметре первой ступени 15 метров. Первая ступень представляла собой связку из 6 двигателей F1 и 7 топливных баков, каждый около 5 метров в диаметре. Вторая ступень состояла из одного двигателя F1 и четырех аналогичных баков. Третья ступень, состоящая из 4 кислородно-водородных двигателей общей тягой 270 тонн и четырех топливных баков, предназначалась для перехода на трассу полета к Луне и выхода на окололунную орбиту. Четвертая ступень переводила корабль на траекторию спуска и обеспечивала посадку на Луну. Пятая ступень служила для старта с Луны. Сам корабль в форме усеченного конуса весил около 4 тонн.
В последующем проект ракеты «Нова» претерпел существенные изменения в сторону увеличения, как полезной нагрузки, так и мощности ракеты-носителя. При этом на второй ступени установили один двигатель М1 тягой 680 тонн, заменив керосин водородом. Такая ракета со стартовой массой 3140 тонн могла бы уже вернуть с Луны полезную нагрузку 13,6 тонны. В дальнейшем стартовый вес ракеты возрос до 4200-4500 тонн при установке на первой ступени 8 двигателей F1. Ракета должна была выводить на околоземную орбиту нагрузку в 180 тонн, а к Луне – 68 тонн. Постепенно становилось ясно, что прямой полет на Луну требует создания гигантской ракеты-носителя, да и сроки ее создания не устраивали руководство НАСА. Поэтому она и осталась лишь на бумаге. Но все это произойдет несколько позже.
В начале марта в Центре Лэнгли состоялся предварительный смотр Целевой Космической Группой представленных предложений по кораблю «Аполлон». В соответствии с заключенными контрактами их представили компании «Дженерал Электрик» и «Мартин», а также «Конвэр/Астронотикс» (отделение компании «Дженерал дайнэмикс). Для обсуждения прибыли представители всех технических групп от всех Центров НАСА.
Компания «Конвэр/Астронотикс» представила лунный орбитальный корабль, состоящий из трех модулей – командного, служебного и двигательного. И хотя основной его задачей был полет по лунной орбите, корабль можно было модифицировать под посадку на Луну. Командный модуль или спускаемый аппарат представлял собой несущий корпус типа М1, предложенный в 1957 году Альфредом Эггерсом. При старте командный модуль вместе с системой аварийного спасения размещался внутри большего по размерам полетного модуля. Посадка на Землю осуществлялась с помощью парашюта на территории Техаса.
Наиболее серьезную и масштабную работу проделала компания «Мартин». Она не только следовала всем указаниям Целевой Космической Группы, но и пошла значительно дальше. Фактически это было единственное предложение, в котором была детально исследована трансформация космического корабля при решении задач от выхода на окололунную орбиту до посадки на Луну. По своей конфигурации он был похож на тот «Аполлон», который мы сейчас знаем. По версии компании корабль состоял из пяти модулей. Командный модуль представлял собой конус с плоским дном и округленной вершиной и системой аварийного спасения. В качестве альтернативы было рассмотрено 12 типов командных модулей. За теплозащитным экраном с другой стороны находились двигатель, оборудование и полетный модуль или орбитальный отсек. Два члена экипажа располагались в ряд, а третий – за ними, причем кресла поворачивались в зависимости от направления действия перегрузок. Для маневрирования в атмосфере возвращаемый аппарат оснащался аэродинамическими щитками. Полетный модуль служил для отдыха экипажа и в качестве радиационного убежища. Кроме того, он рассматривался и как основа для лунного посадочного корабля.
Менее перспективным, но зато более любопытным оказалось предложение фирмы «Дженерал Электрик». Возвращаемый аппарат корабля, названного Д2, имел форму фары с углом полураствора 7. Он очень напоминает спускаемый аппарат нашего «Союза». Еще большее сходство придавало наличие полетного модуля, размещенного по типу того же «Союза» в передней части корабля. Полетный модуль мог также служить и в качестве шлюзовой камеры при выходе в открытый космос. В свою очередь, разделение пилотируемого модуля на два позволило уменьшить массу возвращаемого аппарата. С противоположной стороны от командного модуля размещался приборно-агрегатный отсек с двигателем. Сопоставимы и массы корабля «Дженерал Электрик» с массой «Союза» в варианте 1962 года. Одинаков и внутренний объем герметичных отсеков – 9 м3. К слову, такой объем имеет командный модуль конечной версии «Аполлона». Правда, у «Союза» диаметр СА и бытового отсека примерно равны и составляют 2,3 метра, а диаметр ПАО чуть больше за счет «юбки». В проекте Д2 диаметры модулей уменьшались от служебного к полетному модулю: диаметр служебного модуля – 3,13 метра, командного модуля – 2,91 метра, полетного модуля – 2,11 метра. Такое уменьшение объясняется тем, что снаружи корабль был закрыт противометеоритным герметичным кожухом, напоминающим головной обтекатель от ракеты. Такое сходство конфигурации «Союза» и корабля Д2 компании «Дженерал Электрик», как и сходство челомеевского ТКС с «Биг Джемини», невольно наводит на мысль о возможном заимствовании идеи. Хотя, скорее всего, просто техника в разных странах развивается схожими путями.
Всего компанией «Дженерал Электрик» было рассмотрено три полубаллистических возвращаемых аппарата, включая описанный выше. Кроме них были предложены также крылатый аппарат, аппарат с несущим корпусом и линзообразный по типу летающей тарелки. В каждой из конфигураций было рассмотрено два варианта космического корабля: с модульным построением и интегральным с размещением всей аппаратуры в возвращаемом аппарате. В предложениях компании «Дженерал Электрик» назывался срок облета Луны в 1966 году, а выход на окололунную орбиту – вскоре после этого. Посадка на Луну не рассматривалась.
15-17 мая 1961 года было закончено и представлено тремя компаниями технико-экономическое обоснование по проекту «Аполлон». Однако труды их по существу оказались напрасными. К этому моменту Максим Фейджет и Колдвелл Джонсон из Целевой Космической Группы спроектировали командный модуль массой около 5 тонн в виде конуса с тупоносым лобовым экраном. Он и был фактически принят для дальнейшей разработки без всяких обсуждений. Максимальный диаметр его был взят, исходя из диаметра последней ступени ракеты «Сатурн С2» (160 дюймов или 406 см). Даже когда диаметр ступени уменьшили до 154 дюймов или 390 см, были лишь округлены углы конуса при основании.
Хотя в Центрах НАСА и в привлекаемых промышленных фирмах шла напряженная работа по определению облика перспективного космического корабля и дальнейших задач по освоению космоса, сама эта работа не имела выхода. Как и Д. Эйзенхауэр вновь избранный Президентом США Джон Кеннеди не рвался увеличивать ассигнования на космические исследования. Во всяком случае, 22 марта 1961 года на бюджетных слушаниях Президент и вновь назначенный директор НАСА Джеймс Вебб для ускорения космической программы предложили:
• увеличить количество полетов корабля «Меркурий» для получения дополнительных данных относительно поведения человека в космосе;
• начать длительные полеты «Меркурия с использованием более мощных чем «Атлас» ракет-носителей;
• начать изучение возможности входа в атмосферу со второй космической скоростью;
• развивать твердотопливные ускорители для первой и второй ступеней ракеты «Нова»;
• начать разработку двигательной установки для ракеты «Нова», использующую связку двигателей F-1;
• развивать технологии, необходимые для полета на Луну и т.п.
Видно, что в этих предложениях о самих полетах к Луне, как и о посадке на ее поверхность, не сказано ничего конкретного. А это могло означать только то, что в ближайшем будущем такой задачи поставлено не будет. Об этом можно было судить хотя бы по выделяемым на космос средствам. Так на 1962 финансовый год НАСА выделялось согласно проекту бюджета 1,236 миллиарда долларов. А для реализации посадки на Луну требовалось ежегодное финансирование порядка 4-5 миллиардов.
Однако 12 апреля 1961 года Советский Союз осуществил запуск первого в мире космонавта – Юрия Гагарина. Для Америки это была уже вторая пощечина за короткий срок после запуска первого спутника. Под сомнение была поставлена техническая мощь Соединенных Штатов Америки. Нужен был адекватный ответ, который бы восстановил их престиж на международной арене. Предстоящие полеты «Меркурия» на это явно не тянули. Джон Кеннеди обратился к вице-президенту Линдону Джонсону, занимавшемуся космическими проблемами в Конгрессе, с просьбой найти убедительный ответ для восстановления технического престижа.
Было очевидно, что скоро произойдут события, которые могут кардинально изменить всю американскую космическую программу. В преддверии этого Джон Хуболт с группой сотрудников из Центра Лэнгли подготовил отчет по исследованию проблем сближения на окололунной орбите для реализации посадки человека на Луну, в котором выделили следующие цели:
• установить перечень и последовательность пилотируемых и беспилотных операций;
• установить технические методы выполнения космических полетов с помощью сборки модулей на орбите.
Для отработки методов и техники сближения Джон Хуболт предложил три ключевых проекта, которые бы позволили достичь этих целей. В первом проекте MORAD, реализуемом в 1961-1963 годах, корабль «Меркурий», выводимый ракетой-носителем «Атлас», осуществлял сближение с последней ступенью ракеты «Скаут». На второй стадии ARP (1962-1965 годы) уже использовались бы ракеты «Сатурн» и ракетные блоки «Аджена». Основной целью были сближение и стыковка с космической лабораторией с переходом в нее экипажа. После стыковки осуществлялось бы маневрирование с помощью ракет «Аджена». Таким образом, был бы подготовлен переход к третьему этапу MALLIR (1961-1967 годы). На этом этапе отрабатывались бы элементы корабля «Аполлон» в ходе сближения и стыковки на орбите. Конечной задачей этапа была посадка на Луну в 1967 году.
Для реализации проекта MALLIR достаточно было иметь как базовую ракету-носитель «Сатурн С2». При этом для уменьшения общего числа пусков необходима была комбинация сборки лунного комплекса на околоземной орбите и стыковки на окололунной. В двухпусковой схеме первым запуском ракеты «Сатурн С2» на орбиту выводился бы командный модуль, лунный посадочный корабль и двигательная установка для посадки на Луну. При втором пуске на орбиту выводилась ракетная ступень, обеспечивавшая после сборки разгон комплекса на траекторию полета к Луне. После выхода на орбиту вокруг Луны посадочный корабль отделялся и с экипажем их двух человек совершал посадку на поверхность Луны. Третий член экипажа оставался бы в командном модуле на окололунной орбите. После пребывания на Луне посадочный модуль стартовал с поверхности, выходил на орбиту и стыковался с командным модулем. Старт к земле осуществлялся уже без лунного корабля. Вес командного модуля, как и лунного корабля, оценивался Хуболтом в 5 тонн.
Надо сказать, что на тот момент в Целевой Космической Группе преобладали настроения в пользу прямой схемы без стыковки на окололунной орбите. А потому предложения Хуболта не отвергались, но и не принимались к разработке. 5 мая 1961 года Целевая Космическая Группа закончила первый проект общих требований к предложениям по кораблю «Аполлон». Основой для планирования стал пилотируемый облет Луны. Кроме того, понимая неизбежность предстоящих изменений, Целевая Космическая Группа, с начала 1961 года считающаяся отдельным центром НАСА, предложила создать центр развития космических кораблей. Ядром нового центра стала бы, естественно, она сама.
В свою очередь, 2 мая 1961 года заместитель директора НАСА Роберт Симэнс создал Специальную Целевую Группу по посадке на Луну. Эта группа, которую возглавил Уильям Флеминг из штаб-квартиры НАСА, должна была до 16 июня провести изучение организационных и финансовых аспектов реализации проекта высадки человека на Луну. В какой-то степени работа этого комитета повторяла работу созданного год назад комитета Лоу, но с акцентом на посадку. До 1967 года (ожидаемого срока посадки) предполагалось осуществить орбитальные полеты многоместных кораблей, а также совершить пилотируемый облет Луны. Для реализации лунного проекта предлагалось исследовать возможность создания ракеты-носителя более мощной чем «Сатурн С2», а также супер-ракеты «Нова», способной вывести на околоземную орбиту полезный груз массой порядка 180 тонн. Во избежание высокого технического риска ядерные ракетные двигатели не рассматривались.
Между прочим, в своих исследованиях НАСА было не одиноко. Как всегда к делу подключились военные. О проекте «Горизонт», разрабатывавшемся в недрах ракетно-артиллерийского командования Армии АОМС, уже говорилось. Однако американские ВВС тоже не остались в стороне. Сразу же после запуска первого спутника они начали работы по изучению «Лунной обсерватории» и «Лунной стратегической системы», поскольку в недрах Пентагона непрерывно рождались идеи о переносе гонки вооружений в космос. Результатом этих исследований, проводимых отделением космических систем Командования систем ВВС AFSC, явился проект под названием «Лунекс».
Основной идеей проекта помимо военного использования Луны и космоса явилось стремление высадить человека на поверхность Луны раньше Советского Союза. Предполагалось, что он это обязательно сделает к 50-летию Великой Октябрьской социалистической революции, то есть в 1967 году. Потому-то и предлагался следующий план полетов:
• апрель 1965 года – первый орбитальный полет космического корабля «Лунекс»;
• сентябрь 1966 года – первый облет Луны;
• август 1967 года – первая посадка человека и возвращение его обратно;
• январь 1968 года – начало строительства лунной базы.
Для реализации этой программы предполагалось создать трехступенчатую ракету-носитель, способную вывести на околоземную орбиту полезный груз массой 160 тонн, а трассу перелета к Луне – 60 тонн. Полет и посадка на Луну осуществлялись по прямой схеме без выхода на окололунную орбиту. Длительность перелета в одну сторону – 2,5 суток. Лунный корабль состоял из лунной посадочной ступени, лунной взлетной ступени и возвращаемого корабля «Лунекс» массой 9 тонн. Возвращаемый корабль с экипажем из трех человек, размещенных друг за другом, представлял собой треугольное тело с несущим корпусом с двумя вертикальными хвостовыми стабилизаторами и двумя небольшими горизонтальными стабилизаторами.
Посадка на поверхность Луны производилась на четыре посадочные опоры. Перед посадкой кресла космонавтов поворачивались на 90. Длительность пребывания на Луне составляла 5 суток. Достаточно высокое аэродинамическое качество возвращаемого аппарата позволяло снизить перегрузки. Посадка его осуществлялась на авиабазе Эдвардс в Калифорнии. Общая стоимость программы до 1971 года оценивалась в 7,5 миллиардов долларов.
Отчет по программе «Лунекс» с грифом «Секретно» был выпущен 29 мая 1961 года. Однако программу ВВС постигла участь армейского «Горизонта». Новый Президент США Джон Кеннеди, как и его предшественник, не горел желанием тратить колоссальные деньги на непомерные аппетиты пентагоновских генералов. Хотя, кто знает, может быть, создав аппарат «Лунекс» с несущим корпусом, не пришлось бы затем тратиться на создание многоразовой системы «Спейс Шаттл».
В конце концов, не без помощи НАСА убедительный ответ на полет Юрия Гагарина был найден. 25 мая 1961 года Президент США Джон Кеннеди направил специальное послание Конгрессу, в котором достижение Луны космонавтами до 1970 года было провозглашено как национальная задача. Для этих целей он потребовал дополнительного финансирования на 1962 год в размере 611 миллионов долларов сверх уже выделенных 1,236 миллиарда долларов. Между прочим, в своем послании Кеннеди кроме посадки на Луну призвал к развитию ядерных ракетных двигателей по программе «Ровер», а также связных и метеоспутников.
Сразу же после речи Президента руководство НАСА в лице директора Джеймса Вебба и его заместителей Хью Драйдена и Роберта Симэнса выступило с комментариями. По их словам значительная часть дополнительных средств будет потрачена на развитие перспективных ракет-носителей, особенно «Новы», поскольку именно от этого зависит успех лунной экспедиции. При этом НАСА будет заниматься нижними ступенями ракеты «Нова» с ЖРД, а Министерство обороны проработкой твердотопливной первой ступени. В конечном итоге будет выбран наиболее оптимальный вариант, хотя, по признанию руководства НАСА, они еще не слишком готовы заниматься такой гигантской ракетой как «Нова». Оставался открытым вопрос и о схеме лунной экспедиции. Что касается сближения и стыковки на окололунной орбите, то пока он не вызывал доверия у НАСА.
В тот же день заместитель директора НАСА Роберт Симэнс обратился с просьбой к директорам офисов программ ракет-носителей и перспективных исследовательских программ с просьбой оценить совместно с другими представителями штаб-квартиры НАСА возможные пути осуществления полета на Луну. Для координации этих работ была создана группа под председательством Брюса Лундина из Центра Льюиса (комитет Лундина), которая дополняла работы комитета Флеминга и должна была закончить изучение одновременно с ним. В качестве руководящих принципов были следующие:
• необходимо рассмотреть все возможные пути достижения Луны в 1967-1970 годах;
• основной акцент сделать на создании ракеты-носителя и схеме экспедиции;
• ракеты-носители с ядерной силовой установкой не должны рассматриваться на первом этапе лунной программы;
• необходимо оценить сроки и стоимость для каждой рассматриваемой схемы экспедиции.
Именно комитету Лундина представил свой отчет по сближению и стыковке на лунной орбите Джон Хуболт из Центра Лэнгли. Примерно в это же время Центр космических полетов имени Маршалла пришел к выводу, что ракета «Сатурн С2» маловата даже для осуществления пилотируемого облета Луны по однопусковой схеме. Необходимо было создать более мощный носитель особенно в свете предстоящего разворачивания программы высадки человека на Луну. Кстати и ракета «Сатурн С1» претерпела изменения. Во всяком случае, при первых 10 пусках использовались бы только две ступени. Начиная с седьмого пуска, должен был использоваться вариант с увеличенной заправкой первой ступени. Впоследствии этот вариант получил название «Сатурн-1В».
Еще до окончания работы комитетов Флеминга и Лундина 2 июня 1961 года в штаб-квартире НАСА состоялась встреча руководства для обсуждения планов по программе «Аполлон». На встрече перед Целевой Космической Группой были поставлены задачи:
• определить в деталях технические требования и обосновать выбор;
• разослать их промышленным фирмам;
• создать группу оценки предложений.
10 июня 1961 года были заслушаны отчеты о работе комитетов Флеминга и Лундина. Первый из них настаивал на прямой схеме полета с использованием гигантской ракеты «Нова». Второй же, рассмотрев сближение на различных этапах полета, отдавал предпочтение сборке лунного комплекса на низкой околоземной орбите с помощью запуска двух-трех ракет «Сатурн С2» (стартовая тяга 900 тонн – 2 миллиона фунтов), а лучше – более мощных «Сатурн С3» со стартовой тягой 1350 тонн или 3 миллиона фунтов. В целом, это была уже известная позиция многих членов НАСА, которая, однако, не позволяла надежно решить задачу с минимальными затратами. Кстати, уже 23 июня НАСА объявило о прекращении работ по ракете «Сатурн С2» и сосредоточении всех сил на ракетах «Сатурн С3» и «Нова».
Такая неопределенность с носителем для лунной программы не могла не вызвать озабоченности НАСА. Поэтому 7 июля 1961 года совместно с Министерством обороны была создана группа планирования больших ракет-носителей, которую возглавил Николай Головин, представлявший НАСА (комитет Головина).
18 июля 1961 года в Вашингтоне начала работу техническая конференция, на которую были приглашены около 300 промышленных компаний. С докладом о корабле «Аполлон», а точнее, о своем видении его, выступили представители НАСА, а также компаний «Дженерал Электрик», «Мартин» и «Конвэр/Астронотикс» (отделение компании «Дженерал дайнэмикс). Но основной целью конференции был выбор подрядчика на заключение с ним контракта на изготовление командного модуля. Причем именно командного модуля, а не корабля в целом, поскольку еще не была определена схема лунной экспедиции. Предполагалось, что он станет основой перспективного корабля для околоземных орбитальных полетов и для облета Луны. Подразумевалось, что в дальнейшем он послужит базой для создания лунного посадочного корабля, но пока об этом предпочли не говорить.
При всем обилии представленных концепций, Целевая Космическая Группа, пользуясь своей главенствующей ролью, усиленно, не без успеха, проталкивала свой проект. По завершении конференции НАСА 28 июля НАСА пригласило 12 компаний представить к 9 октября свои предложения по трехместному космическому кораблю «Аполлон»: «Боинг», «Чэнс Воут», «Дуглас Эйркрафт», «Конвэр», «Дженерал Электрик», «Гудъеа Эйркрафт», «Грумман Эйркрафт Инджиниринг», «Локхид Эйркрафт», «Макдоннел Эйркрафт», «Мартин», «Норт Америкэн авиэйшн» и «Рипаблик Авиэйшн». В техническом задании были описаны три стадии программы «Аполлон»:
Стадия А: пилотируемые орбитальные полеты продолжительностью до двух недель. Корабль, разработанный на этой стадии должен обладать потенциалом в последующем к посадке на Луну и к возвращению на Землю. Используемый носитель – «Сатурн С1».
Стадия В: облет Луны, выход на окололунную орбиту, возвращение на Землю со второй космической скоростью. Используемый носитель – «Сатурн С3».
Стадия С: посадка на Луну. Используемые носители – «Нова» или «Сатурн С3» с использованием сближения и стыковки.
В соответствии с заданием подрядчик должен был спроектировать командный модуль и служебный модуль. Помимо целевого назначения корабль должен был спроектирован так, чтобы его можно было совместить с ракетой «Сатурн С1» для проведения испытательных полетов. Кроме этого в техническом задании были приведены описания основных бортовых систем командного и служебного модулей, в том числе для решения задач управляемого спуска, сближения и стыковки, посадки на Луну и взлет с ее поверхности, а также аварийного спасения экипажа. В дополнении к ТЗ была приведена общая концепция лунного посадочного модуля и космического лабораторного модуля. Следует отметить, что в конечном итоге корабль «Аполлон», во всяком случае, его командный модуль, получился именно таким, каким его представляла себе Целевая Космическая Группа.
Чуть позже была сформирована группа из 11 человек для оценки предложений по кораблю «Аполлон» (а судьи кто?). В нее вошли 7 человек из Целевой Космической Группы, в том числе Максим Фейджет (председатель), Роберт Пиланд, Чарльз Мэтьюс, Джеймс Чемберлин, а также один представитель Центра Маршалла и трое из штаб-квартиры НАСА.
Параллельно с работами по космическому кораблю шла работа и по выбору ракеты-носителя для лунной экспедиции. Разумеется, ракета-носитель класса «Нова» решила бы все проблемы даже при прямой схеме полета к Луне. Однако Вернер фон Браун, хотя и предлагал создать серию мощных ракет-носителей с ЖРД, был не слишком оптимистичен в отношении «Новы», на первой ступени которой необходимо было установить не менее шести ЖРД F1. Как альтернативу Максим Фейджет предложил сделать первую ступень в виде связки из четырех твердотопливных ракетных блоков диаметром 6,6 метра каждый. Твердотопливный вариант не прошел из-за ограничений, связанных с транспортировкой столь тяжелой ступени от сборочного корпуса до стартовой площадки.
После завершения работы комитетов Лундина и Флеминга заместитель директора НАСА Роберт Симэнс обсудил еще раз с руководителями Центров НАСА возможность использования ракеты-носителя «Сатурн С3» в варианте со сборкой на земной орбите, после чего поручил Д. Хитону еще раз изучить этот вопрос. Выводы группы Хитона подтвердили приемлемость «Сатурна С3» для полета на Луну со стыковкой на околоземной орбите как самый ранний вариант достижения конечной цели. Правда, для повышения вероятности решения задачи они же предложили использовать более мощную ракету «Сатурна С4». Ситуация получалась весьма неопределенной. С одной стороны, для облета Луны нужны была ракета «Сатурн С2», а лучше – «Сатурн С3». С другой стороны, для реализации прямой посадки на Луну требовалась сборка лунного комплекса на околоземной орбите с помощью запуска ракет «Сатурн С3», лучше – «Сатурн С4», но еще лучше – ракета «Нова» и без всякой стыковки.
Для справки. Ракета-носитель «Сатурн С1», поначалу называвшаяся «Сатурн-1», состояла в первоначальном варианте из трех ступеней. На первой ступени S-1 была установлена связка двигателей Н1 суммарной тягой 680 тонн или 1,5 миллиона фунтов. На второй ступени S-IV в первоначальном варианте устанавливались четыре кислородно-водородных двигателя общей тягой 36 тонн, а на третьей ступени S-V – два таких же двигателя что и на второй. В марте 1961 года вторую ступень перепроектировали под 6 двигателей общей тягой 40,8 тонны. А в июне 1961 года была исключена третья ступень S-V.
Ракета-носитель «Сатурн С2» проектировалась как трехступенчатая (S-I, S-II, S-IV и S-V) и как четырехступенчатая (S-I, S-II и S-IV). Причем на первой ступени устанавливались восемь более мощных двигателей Н2 тягой по 112 тонн.
На первой ступени ракеты-носителя «Сатурн С3» устанавливались уже два двигателя F-1 тягой по 680 тонн, на второй ступени – четыре кислородно-водородных двигателя J-2 тягой по 90 тонн, а в качестве третьей ступени использовалась S-IV.
У более мощной ракеты «Сатурн С4» на первой ступени стояло уже четыре двигателя F-1 тягой по 680 тонн. Про ракету «Нова» говорилось выше.
Такое обилие вариантов подверглось критике на встрече руководящего состава НАСА 22 июня 1961 года, посвященной выбору стратегии по развитию программы «Аполлон». Очевидно, что для создания двух мощных носителей, например, «Сатурн С3» и «Нова», денег просто не дадут. Необходимо было определиться: либо использовать ракету «Нова» и для облета Луны, и для посадки на ее поверхность, либо ограничиться менее мощной ракетой «Сатурн С3», но со стыковкой на орбите (земной или лунной). На этой встрече было решено прекратить все работы по ракете «Сатурн С2» и поручить Центру Маршалла разработать эскизный проект ракеты «Сатурн С3». Кроме того, был создан межведомственный комитет по выбору носителя, куда вошли представители НАСА и Министерства обороны. Он получил название комитет Головина. Правда, и его деятельность закончилась безрезультатно. Хотя к этому моменту уже было выбрано место для производства первой ступени. Им стал бывший артиллерийский завод в Мичуде, расположенном на берегу Миссисипи недалеко от Нового Орлеана. Туда же Центр имени Маршалла предполагал переместить со своей территории сборку первой ступени ракеты «Сатурн С1». Было выбрано и место для стартовой площадки. Рассматривалось 8 мест, в том числе Багамские острова, Гавайи, остров Рождества и Уайт-Сэндс. Однако по соображениям экономичности и способа транспортировки был все же выбран Мыс Канаверал.
Пока шло определение облика космического корабля по программе «Аполлон» представители Целевой Космической Группы Джеймс Чэмберлин и Джеймс Роуз предложили в качестве альтернативы создать лунный корабль на базе «Джемини». Уже в первом плане полетов по программе «Джемини», опубликованном 14 августа 1961 года, после отработки стыковки с «Адженой» значились две стыковки с кислородно-водородным разгонным блоком «Центавр», также выводимым ракетой «Титан-2», с выходом на высокую эллиптическую орбиту (полеты «Джемини-11» и «Джемини-12»). При следующих двух полетах в марте и мае 1964 года («Джемини-13» и «Джемини-14») разгонный блок «Центавр» должен был вывести «Джемини» на траекторию облета Луны. Сам корабль необходимо было бы оснастить резервной системой управления и более плотным теплозащитным экраном, рассчитанным на вход в атмосферу со скоростью 11 км/с. Для реализации этих планов потребовалось бы дополнительно всего лишь 60 миллионов долларов к тем 356, выделенным на базовую программу «Джемини». Фактически, этот проект отвечал главному девизу НАСА: «Быстрее, лучше, дешевле».
Однако руководство НАСА не собиралось довольствоваться малым. Ведь если бы удалось доказать реализуемость полета к Луне с помощью корабля «Джемини», то на программе «Аполлон» можно было поставить крест. И уже через неделю в уточненных планах по программе «Джемини» исчезло всякое упоминание о полетах к Луне.
Однако сама идея оказалась слишком привлекательной, чтобы от нее отказаться. И через месяц, в сентябре 1961 года, Джеймс Чемберлин предложил в дополнение к облетному варианту еще и посадку на Луну с использованием корабля «Джемини» и стыковки на окололунной орбите. При этом посадочный лунный корабль весом всего 2250 кг представлял собой открытую платформу, а космонавт в процессе посадки на Луну и старта с ее поверхности не имел даже крыши над головой. Весь лунный комплекс массой 13 тонн (в 5 раз меньше груза, выводимого ракетой «Нова») выводился на траекторию полета к Луне с помощью одного пуска ракеты-носителя «Сатурн С3» и кислородно-водородного разгонного блока. По прикидкам можно было доставить человека на Луну в январе 1966 года при общей стоимости такой программы в 20 раз меньше стоимости программы «Аполлон» – «Нова». Правда, если скорректировать этот план с учетом реальной программы полетов «Джемини», то высадка на Луну пришлась бы на декабрь 1968 года, то есть всего на полгода раньше Нейла Армстронга и Эдвина Олдрина.
Разумеется, что и эта идея Чемберлина, поддерживаемая компанией «МакДоннел», не нашла понимания у руководства НАСА. Однако примечательно то, что впервые было показана возможность снижения массы лунного комплекса за счет стыковки на лунной орбите, усиленно проталкиваемой Джоном Хуболтом.
Еще стоит отметить, что, несмотря на “полный отлуп”, идея использования корабля «Джемини» для решения тех или иных задач впоследствии неоднократно всплывала. Руководству компании «МакДоннел» трудно было смириться с ролью “второго плана”.
Раз уж зашла речь о предложениях по кораблю для полета на Луну, то стоит упомянуть и одно, весьма экзотическое предложение. С ним в июле 1961 года обратился к заместителю Гилрута Полу Пёрсеру представитель компании «Локхид» Э. Дэниелс. Он предложил послать человека на Луну в капсуле, которая бы не обладала возможностью старта и обратного перелета. В течение нескольких лет, пока НАСА не создаст корабль для старта с Луны, регулярно посылались бы грузовые корабли для снабжения космонавта. Вернулся бы он потом на Землю в здравом уме или нет – неизвестно? Единственным аргументом у Дэниелса было стремление, во что бы то ни стало, опередить русских. Трудно всерьез воспринять эту маниакальную идею. Тем не менее, через год два инженера компании «Белл Аэросистемс» Джон Корд и Леонард Сил на собрании Института аэрокосмических наук в Лос-Анджелесе попытались доказать необходимость реализации полета на Луну в одну сторону. Надо сказать, что в НАСА все же собрались здравомыслящие люди, которые эту идею даже и не рассматривали.
К 9 октября 1961 года, наконец-то, были получены 5 предложений от ведущих аэрокосмических компаний США, объединившихся в группы:
«Дженерал Дайнэмикс» и «Авко Корпорейшн»;
«Дженерал Электрик» вместе с «Дуглас Эйркрафт», «Грумман» и «Спейс Текнолоджи Лэбораториз»;
«МакДоннел Эйркрафт» вместе с «Локхид Эйркрафт», «Хьюз Эйркрафт» и «Чэнс Воут»;
«Мартин»;
«Норт Америкэн авиэйшн».
После того, как были заслушаны все предложения, одиннадцать комиссий приступили к их рассмотрению и оценке. Работа комиссий была закончена к 20 октября. По каждому предложению выставлялись оценки по 11 направлениям. Наивысший балл получило предложение компании «Мартин», второе-третье места разделили «Дженерал Дайнэмикс» и «Норт Америкэн авиэйшн», а четвертое – «МакДоннел Эйркрафт». Несмотря на очевидное превосходство компании «Мартин», победителем в конкурсе на создание космического корабля «Аполлон», а точнее, командного и служебного модулей, была объявлена компания «Норт Америкэн авиэйшн». Произошло это 28 ноября 1961 года. На выбор НАСА повлиял большой опыт компании при создании боевых реактивных истребителей F-86 и F-100, крылатых ракет «Навахо» и «Хаунд Дог», а также ракетоплана Х15. Кроме того, эта же компания чуть ранее получила контракт на создание второй ступени тяжелой ракеты-носителя семейства «Сатурн». НАСА предполагало, что контракт на создание лунной посадочной системы будет заключен через 6 месяцев.
Пока шел выбор головного подрядчика по кораблю «Аполлон», в Центре имени Маршалла завершились сборка и огневые испытания первой ступени SI ракеты-носителя «Сатурн С1» или просто «Сатурн1». Первый успешный запуск этой ракеты с макетом второй ступени, заполненным водой, был произведен 27 октября 1961 года с нового стартового комплекса №34 на мысе Канаверал. Полезной нагрузкой служил также заполненный водой макет ступени ракеты «Юпитер». Ракета поднялась на высоту 135 км и упала в Атлантический океан в 340 км от старта. Последующие три пуска также были проведены по баллистической траектории. Начиная с пятого пуска (29 января 1964 года), ракета уже летала в двухступенчатом варианте, что позволяло выводить полезный груз на околоземную орбиту. При этом тяга двигателя Н-1 выросла с 75 до 85 тонн, длина баков первой ступени увеличилась на 1,8 метра, что позволило увеличить запас топлива с 340 до 386 тонн.
Как уже говорилось, на первой ступени было установлено 8 кислородно-керосиновых двигателей Н1 общей тягой 590 тонн. Вторая ступень SIV использовала 6 двигателей RL10 фирмы «Пратт энд Уитни» тягой 6,8 тонны каждый (удельный импульс 443 секунды), работающих на жидком кислороде и водороде. Такой же двигатель устанавливался на разгонном блоке «Центавр». Ракета-носитель «Сатурн1» со стартовым весом 517 тонн могла выводить на орбиту полезный груз массой 10,2 тонны. При последних пяти запусках на ракету-носитель «Сатурн1» вплоть до 1965 года (всего 10 пусков) в качестве полезной нагрузки устанавливался макет основного блока корабля «Аполлон» и система аварийного спасения. При этом макет «Аполлона» выводился на околоземную орбиту. Между прочим, все запуски ракет-носителей семейства «Сатурн» закончились успешно. Этот 100-процентный результат, который можно только повторить, стал результатом тщательной наземной отработки, включая огневые испытания собранных ступеней ракет-носителей.
Пора было уже НАСА определяться со схемой лунной экспедиции, поскольку это влияло на определение размеров носителя. Комитет Головина, занимавшийся проблемой выбора носителя, на очередной своей встрече в октябре 1961 года так и не пришел к конкретным выводам. Мнения разделились, причем сам Николай Головин был за прямую схему и ракету «Нова». Самое интересное, что именно в октябре 1961 года НАСА приняло решение о покупке земли в Мичуде для организации там производства и испытаний первой ступени лунной ракеты. Но дело в том, что производственные помещения в Мичуде позволяли без коренной реконструкции собрать там ступень с четырьмя, максимум – пятью двигателями F1, но никак не с восьмью двигателями как у «Новы».
Убедившись в бесплодности многочисленных комитетов, ответственность за выбор носителя взял на себя Милтон Розен, который отвечал в НАСА как раз за создание двигателей и ракет-носителей. 6 ноября 1961 года им был создан специальный комитет, от которого руководство НАСА ожидало конкретных результатов. Комитет Розена во многом опирался на результаты работы Комитета Головина. После двухнедельных заседаний им были отвергнуты твердотопливные ускорители для первой ступени «Новы». Несмотря на всю привлекательность прямой схемы, Комитет Розена склонялся к выбору в качестве базового носителя «Сатурна С4» или «Сатурна С5». Правда, в этом случае требовалась стыковка на околоземной или окололунной орбитах. Конечно, стыковка на окололунной орбите требовала запуска лишь одной ракеты «Сатурн С4» или «Сатурн С5», да и саму посадку на Луну можно было осуществить гораздо быстрее. Но зато необходимо было создать еще и лунный посадочный корабль, а неудача при стыковке приводила к фатальному исходу. Неудача при сборке лунного комплекса на околоземной орбите приводила лишь к отмене экспедиции. Но в этом случае требовался запуск уже двух ракет типа «Сатурн С4». К тому же пока трудно было оценить всю сложность стыковки многотонных ракетных блоков и дозаправки топливом в невесомости.
Кстати, раз уж зашла речь о достоинствах и недостатках предложенных схем экспедиций, то и прямая схема также не была лишена недостатков. Помимо создания гигантской ракеты-носителя «Нова» вызывала трудность и посадка на Луну корабля массой 68 тонн. Для сравнения: масса лунного корабля, совершившего в 1969 году посадку на Луну, составляла всего лишь 14,5 тонн. Кроме того, космонавты, размещавшиеся в командном модуле, а, по сути, в спускаемом аппарате, не могли непосредственно наблюдать лунную поверхность в процессе посадки. Это можно было сделать лишь через перископ или по телевизионному изображению, что, конечно же, усложняло управление процессом посадки.
Одним словом, к моменту окончания работы Комитета Розена, то есть к 20 ноября, конкретные рекомендации так и не были выработаны. Причем сам М. Розен, как и Николай Головин, был за прямую схему и ракету «Нова». В конечном итоге 21 декабря 1961 года Совет по управлению пилотируемыми космическими полетами, возглавляемый руководителем офиса пилотируемых полетов и «Аполлона» в НАСА Б. Холмсом, проголосовал за развитие ракеты «Сатурн С5» с пятью двигателями F1 на первой ступени, с пятью двигателями J-2 на второй ступени и одним двигателем J-2 на третьей ступени S-IVB. Тем самым были развязаны руки создателям космического корабля «Аполлон». Грузоподъемности этой ракеты было достаточно для облета Луны, для выхода на окололунную орбиту и даже для посадки на поверхность в варианте стыковки на лунной орбите. При выборе же в последующем варианта стыковки на околоземной орбите будет достаточно двух пусков ракеты.
9 января 1962 года НАСА обнародовало свое решение о выборе ракеты «Сатурн С5» для лунной программы. А уже 15 января 1962 года в Центре пилотируемых космических кораблей был организован офис проекта космического корабля «Аполлон». Менеджером и руководителем офиса проекта был назначен технический руководитель компании «Конвэр» Чарльз Фрик, а его заместителем – Роберт Пиланд. За проектные работы в офисе отвечал Уильям Ректор. К 6 марта была определена его организационная структура, распределены роли и завершено комплектование. За командный и служебный модуль отвечал Колдвелл Джонсон, за лунный посадочный модуль – сам Роберт Пиланд. В свою очередь, в офисе «Аполлона» компании «Норт Америкэн авиэйшн» исполняющим обязанности менеджера по «Аполлону» был назначен Герберт Эш, а техническим руководителем проекта в компании от НАСА – Алан Кехлет.
18 марта 1962 года Центр имени Маршалла представил график летных испытаний ракеты-носителя «Сатурн С5», согласно которому первый запуск должен был состояться в четвертом квартале 1965 года, а первый пилотируемый запуск – во втором квартале 1967 года.
Программа «Аполлон» постепенно входила в стадию технической реализации. Затягивать с определением схемы экспедиции уже было невозможно. С 13 по 15 февраля 1962 года в штаб-квартире НАСА прошла встреча представителей всех Центров НАСА по обсуждению технических аспектов проблемы сближения на околоземной орбите. После двух дней работы совещание одобрило заключение и выработало рекомендации, заключающихся в необходимости отработки техники сближения и стыковки на кораблях «Джемини», которая затем пригодилась бы в программе «Аполлон». Для отработки техники сближения в рамках самой программы «Аполлон» можно было бы использовать носитель «Сатурн С1». В то же время совещание так и не пришло к окончательному выводу относительно схемы экспедиции, оставив это на потом.
Пока создавались многочисленные рабочие группы и комитеты, проходили различные совещания, Джон Хуболт энергично проталкивал идею полета на Луну с использованием стыковки на окололунной орбите. Сама идея поначалу в НАСА рассматривалась как наименее предпочтительная по сравнению с прямой схемой и сборкой лунного комплекса на околоземной орбите. Однако, благодаря настойчивости помощника руководителя отделения динамических нагрузок Центра имени Лэнгли, она приобретала все больше сторонников. Сам Хуболт постоянно участвовал в различных комиссиях и комитетах по выбору схемы экспедиции и ракеты-носителя для нее, в том числе в комитетах Лундина и Головина. Он неоднократно обращался к руководству НАСА с аргументированными предложениями в пользу стыковки на окололунной орбите. В конце концов, это принесло свои плоды. Сначала в пользу предложения Хуболта склонился Центр пилотируемых космических кораблей в Хьюстоне. Затем был заключен трехмесяный контракт с компанией «Чэнс-Воут» на изучение проблем стыковки на лунной орбите.
2 апреля 1962 года в штаб-квартире НАСА состоялась еще одна встреча представителей Центров НАСА, на которой обсуждалась именно стыковка на окололунной орбите. В конечном итоге совещание выработало и приняло решение относительно схемы лунной экспедиции, которое и было, в конце концов, реализовано. Вскоре после этого, 11 апреля, Президент США Джон Кеннеди присвоил программе «Аполлон» категорию наивысшего национального приоритета DX.
Однако предстояло еще доказать приемлемость данной схемы на всех уровнях. В мае 1962 года Чарльзом Фриком были сделаны соответствующие представления директору офиса пилотируемых космических полетов Б. Холмсу и заместителю директора НАСА Р. Симэнсу. Кстати, тогда же, то есть 6 мая, были выпущены предварительные основные положения по лунному модулю, хотя сама схема полета была еще не утверждена. Надо сказать, что определенные опасения все же были. Так, например, по прикидкам «Чэнс Воут» лунный модуль должен весить порядка 13,6 тонны, что требовало массы полезного на трассе Земля-Луна в 38,5 тонн. В то же время в проектируемую Центром имени Маршалла ракету «Сатурн С5» закладывалась величина 34 тонны. Более того, в начале мая Центрами Эймса и Льюиса, а также компанией «Норт Америкэн авиэйшн» рассматривалась вариант прямой схемы с использованием одной ракеты «Сатурн С5» при экипаже из двух человек.
Складывалась парадоксальная ситуация. С одной стороны, вроде бы уже принято решение в пользу ракеты «Сатурн С5» и лунной экспедиции со стыковкой на лунной орбите. Но с другой стороны, продолжались попытки пересмотреть это решение и навязать другие. 25 мая 1962 года руководитель пилотируемых космических полетов НАСА Брейнерд Холмс потребовал от директоров Центров пусковых операций, космического корабля и имени Маршалла составить графики возможных работ до 1967 года по реализации лунной экспедиции каждым из трех рассматриваемых способов. При этом для прямой схемы планировалось использование ракеты-носителя «Сатурн С8» с восьмью двигателями F1 на первой ступени, с восьмью двигателями J-2 на второй ступени и одним двигателем J-2 на третьей ступени. От Центра имени Маршалла требовался также график создания ракеты «Нова», у которой на второй ступени должны были стоять два двигателя М1. От каждого Центра требовалось дать оценку относительно возможностей достижения поставленных задач, основных проблем и рекомендаций по возможным вариантам.
С таким двусмысленным положением надо было кончать, ведь уже почти все руководство НАСА было за стыковку на лунной орбите. Одним из последних сдался Вернер фон Браун, который опасался, что его люди останутся без дела в этом случае. 22 июня 1962 года заместитель директора НАСА по пилотируемым космическим полетам Джозеф Ши представил Совету по управлению пилотируемыми космическими полетами результаты изучения схемы лунной экспедиции. В этот же день Совет, рассмотрев предложение, единодушно решил:
• полет на Луну с использованием ракеты «Сатурн С5» и стыковка на лунной орбите является наиболее приемлемым;
• необходимо немедленно начать работы по двухступенчатой ракете «Сатурн С1В» (будущая «Сатурн-1В») с запуском в середине 1965 года;
• необходимо немедленно начать работы по лунному модулю;
• продолжить работы по ракете «Нова».
Эти решения были доложены руководству НАСА. 28 июня 1962 года наконец-то было достигнуто полное согласие и в руководстве НАСА, о чем было официально заявлено 11 июля 1962 года в Вашингтоне. Это заявление положило конец всем разногласиям и открыло «зеленую улицу» работам по лунной экспедиции со стыковкой на лунной орбите, хотя еще почти полгода продолжались попытки Консультативного комитета по науке при Президенте США (PSAC) изменить позицию НАСА. Такой выбор объяснялся более ранней возможной датой посадки на Луну по сравнению с другими схемами и меньшей (на 10-15) стоимостью. Кроме ракеты «Сатурн С5» для полетов на орбите вокруг Земли предполагалось использовать двухступенчатую ракету «Сатурн С1В», вторая ступень которой представляла бы собой третью ступень S-IVB от ракеты «Сатурн С5». В то же время должны продолжаться исследования по варианту прямой схемы с экипажем из двух человек и ракетой «Сатурн С5», а также по ракете «Нова».
Что касается последних двух положений, то это была всего лишь формальная уступка все еще многочисленным сторонникам прямого метода, в том числе из Консультативного комитета по науке при Президенте США (PSAC). А вот создание ракеты-носителя «Сатурн С1В» было инициировано по настоянию Роберта Гилрута, который полагал, что для испытаний командного модуля корабля «Аполлон» на околоземной орбите ракета «Сатурн С1» или «Сатурн1» явно слабовата.
Ракета-носитель «Сатурн С1В» (впоследствии ее назвали «Сатурн1В») представляла собой дальнейшее развитие ракеты «Сатурн1» и предназначалась первоначально для отработки командного модуля штатной комплектации, как в беспилотном, так и пилотируемом вариантах. Первая ступень SIB отличалась от аналогичной для «Сатурна1» увеличенным объемом топливных баков и наличием 8 форсированных двигателей Н1 тягой 93 тонны каждый. Вторая ступень SIVB была оснащена одним двигателем J2 фирмы «Рокетдайн», работающем на жидком кислороде и водороде, с тягой 102 тонны. Она была унифицирована с третьей ступенью ракеты «Сатурн5». При стартовом весе 570 тонн ракета-носитель «Сатурн1В» могла выводить на орбиту полезный груз массой 18 тонн. Первый запуск этой ракеты состоялся 26 февраля 1966 года.
После утверждения схемы лунной экспедиции неохваченным осталось создание непосредственно лунного посадочного корабля. 25 июля 1962 года были опубликованы требования, а 2 августа Центр пилотируемых космических кораблей в Хьюстоне пригласил 11 промышленных фирм представить свои предложения по лунному модулю. В их числе были «Локхид Эйркрафт», «Боинг», «Нортроп», «Линг-Темко-Воут», «Дуглас Эйркрафт», «Дженерал Дайнэмикс», «Рипаблик Авиэйшн», «Мартин-Мариетта», «Норт Америкэн авиэйшн», «МакДоннел Эйркрафт» и «Грумман», которая долгое время на свои средства вела изучение проблем сближения на окололунной орбите. Уже 5 сентября такие предложения были представлены. На предложение не ответила лишь компания «МакДоннел», занятая кораблем «Джемини», а «Норт Америкэн авиэйшн», головная фирма по командному модулю, отклонила предложение. Правда, тогда же компания «МакДоннел» с подачи руководства НАСА совместно с Лабораторией космических технологий изучала вопрос использования корабля «Джемини» в качестве корабля-спасателя застрявших на Луне астронавтов, но дальше бумаги дело не пошло.
Изучив представленные предложения, НАСА 7 ноября 1962 года объявило о выборе компании «Грумман» в качестве головного подрядчика по созданию лунного посадочного модуля. На выборе сказалось самостоятельное изучение специалистами этой фирмы проблем сближения и стыковки на окололунной орбите.
Чуть ранее, в сентябре 1962 года, Центр пилотируемых космических кораблей опубликовал предварительный план полетов по программе «Аполлон». Сюда входили 10 запусков ракеты «Сатурн С1», в том числе с макетом командного модуля, четыре беспилотных запуска ракеты «Сатурн С1В» с последующим переходом к пилотируемым полетам, шесть беспилотных запусков ракеты «Сатурн С5». Седьмой пуск должен быть уже пилотируемым. Посадка человека на Луну планировалась на конец 1967 года.
3 апреля 1963 года вместо Чарльза Фрика менеджером по проекту «Аполлон» был назначен Роберт Пиланд. Дальше пошло по нарастающей. В течение 1963 года были окончательно заключены контракты со всеми подрядчиками по разработке и изготовлению космических кораблей «Аполлон» и ступеней ракет-носителей семейства «Сатурн».
Как уже говорилось, для реализации программы посадки человека на Луну была выбрана трехступенчатая ракета-носитель «Сатурн5» – так с 7 февраля 1963 года стала называться ракета «Сатурн С5». Ответственным за создание всех ракет семейства «Сатурн» и двигателей для них являлись Центр имени Маршалла и его директор Вернер фон Браун. Контракты на производство ступеней ракеты «Сатурн5» были выданы наиболее известным американским авиакосмическим компаниям.
Первая ступень SIC (изготовитель – фирма «Боинг») была оснащена пятью кислородно-керосиновыми двигателями F1 компании «Рокетдайн». Их проектная тяга составляла 680 тонн или 1,5 миллиона фунтов, однако, реальная тяга составляла 691 тонну, а при отдельных пусках достигала 700 тонн. Удельный импульс двигателя F1 на уровне моря составил 263 секунды, а в вакууме – 304 секунды. Давление в камере сгорания – 65 атмосфер. Длина ступени составляла 42,1 метра, диаметр ступени – 10,1 метра, а по лопастям стабилизатора – 19,2 метра. Стартовая масса первой ступени составляла 2280 тонны, а ее сухая масса – всего лишь 131 тонну. Таким образом, их соотношение (17,4) составило рекордно высокую даже по сегодняшним меркам величину. Сборка первой ступени осуществлялась в Мичуде близ Нового Орлеана (штат Луизиана), то есть там же, где компания «Крайслер» осуществляла сборку ступени SIB для ракет «Сатурн-1» и «Сатурн-1В». Огневые испытания полностью собранной ступени проводились в 56 км от Мичуда в Перл Ривер (ныне Центр НАСА имени Стенниса). Поскольку ступень таких размеров невозможно было провезти по дорогам, ее транспортировка осуществлялась на барже сначала по реке Миссисипи, а затем через Мексиканский залив к мысу Канаверал.
На второй ступени SII (изготовитель – компания «Норт Америкэн авиэйшн», переименованная впоследствии в «Норт Америкэн Рокуэлл») было установлено 5 кислородно-водородных двигателей J2 компании «Рокетдайн». Каждый двигатель в пустоте развивал тягу 104 тонны при удельном импульсе 430 секунд. Давление в камере сгорания – 54,4 атмосферы. Степень расширения сопла – 27,5. Длина второй ступени SII составляла 24,8 метра, диаметр ступени – 10,1 метра. Стартовая масса ступени составляла 481 тонны, а ее сухая масса – 36 тонн. Ступень изготавливалась на заводе компании «Норт Америкэн Рокуэлл» в Хантингтон Бич (штат Калифорния) и также транспортировалась водным путем.
В качестве третьей ступени использовалась вторая ступень SIVB (изготовитель – компания «Дуглас Эйркрафт») ракеты-носителя «Сатурн1В», в составе которой она и прошла летные испытания. Ступень была оснащена одним двигателем J2, аналогичного установленным на второй ступени. Длина третьей ступени SIVB с переходником составляла 17,8 метра, диаметр ступени – 6,6 метра. Стартовая масса ступени составляла 118,8 тонны, а ее сухая масса – 11,4 тонны. Ступень изготавливалась на заводе компании «Дуглас Эйркрафт» в Сил Бич (штат Калифорния). В отличие от первых ступеней третья ступень перевозилась по воздуху с помощью специально оборудованного транспортного самолета.
Полностью собранная ракета «Сатурн5» вместе с кораблем «Аполлон» при длине 110 метров имела стартовый вес 2750 тонн, при этом она выводила на опорную орбиту полезный груз массой 127 тонн с довыведением (вместе со ступенью SIVB), а на трассу перелета к Луне 42 тонны. При последних трех лунных экспедициях (этап J) стартовый вес ракеты-носителя «Сатурн5» возрос до 2940 тонн, масса полезного груза на опорной орбите - до 135 тонн, а на трассе перелета к Луне – до 48 тонн. Выведение на околоземную орбиту обеспечивалось первой и второй ступенями носителя, а также первым включением двигателя третьей ступени. Вторым включением двигателя ступени SIVB корабль «Аполлон» переводился на траекторию полета к Луне, после чего ступень отделялась и за счет слива остатков топлива направлялась на траекторию попадания в Луну.
Для запуска ракет «Сатурн-5» на мысе Кеннеди (так с декабря 1963 года стал называться мыс Канаверал) был построен специальный стартовый комплекс, включающий здание вертикальной сборки ракет и две стартовые позиции №39А и 39В. Предполагалось создание еще одной стартовой площадки, но ее строительство было заморожено. Здание вертикальной сборки высотой 160 метров, располагавшееся в 5 км от старта, позволяло производить сборку одновременно четырех ракет «Сатурн-5». Там осуществлялась стыковка корабля «Аполлон» с ракетой и их проверка. Доставлялась ракета, уже установленная на пусковой платформе, на стартовую позицию в вертикальном положении специальным гусеничным транспортером. Вывоз ракеты на старт осуществлялся за 2 месяца до пуска. На стартовой позиции пусковая платформа с ракетой устанавливалась на специальные опоры, после чего к ней подводилась мобильная башня обслуживания.
Космический корабль «Аполлон» состоит из основного блока и лунной кабины. На стартовой позиции в верхней части ракеты установлен основной блок. За ним в переходном отсеке, соединяющим основной блок и третью ступень SIVB, размещена лунная кабина. Общая масса корабля «Аполлон» составляет 43 тонны.
Основной блок или командно-служебный модуль массой 28,8 тонны является центральным элементом пилотируемого лунного комплекса «Аполлон». Он состоит из командного и служебного модулей.
Командный модуль или отсек экипажа (он же спускаемый аппарат) корабля «Аполлон» массой 5,6 тонны имеет форму конуса с углом полураствора 33, высотой 3,5 метра и диаметром у основания 3,9 метра и предназначен для размещения трех астронавтов от момента старта и до посадки на воду. Свободный объем в кабине составляет 6,1 м3. Состав атмосферы в отсеке экипажа аналогичен космическим кораблям «Меркурий» и «Джемини»: чистый кислород при давлении 267 мм рт. ст. При старте и посадке астронавты одеты в скафандры, которые используются также при выходах в космос и на поверхность Луны.
В верхней части командного модуля располагается стыковочный узел типа “штырь” с системой внутреннего перехода. Кроме лаза в стыковочном узле в кабине имеется еще один люк для посадки экипажа, а также для выхода в открытый космос. Вся поверхность командного модуля покрыта теплозащитным экраном, представляющего собой сотовую конструкцию (стеклопластик), заполненную абляционным материалом из фенольно-эпоксидной смолы. Максимальная толщина теплозащиты на лобовом экране составляет 63 мм.
Командный модуль обладает аэродинамическим качеством 0,5 за счет смещения центра тяжести, что позволяет совершать управляемый спуск в атмосфере с целью снижения перегрузок. Вход в атмосферу Земли происходит со второй космической скоростью. За счет аэродинамического качества создается подъемная сила, и аппарат «выскакивает» из атмосферы. После чего он повторно входит в атмосферу уже с меньшей скоростью. Такая схема снижает не только перегрузки, но и тепловые потоки, воздействующие на аппарат. Перегрузки в ходе первого погружения в атмосферу не превышали 6,5 единиц, а в ходе второго – 6g. Спуск осуществляется на трехкупольном парашюте с диаметром основных парашютов 26,8 метра. Командный модуль совершает посадку на воду в Тихом океане. В случае аварии ракеты на старте система аварийного спасения, состоящая из трех РДТТ тягой по 70,3 тонны, обеспечивает увод отсека экипажа с астронавтами.
Служебный модуль или двигательный отсек имеет форму цилиндра длиной 3,94 метра и диаметром 3,91 метра. Масса двигательного отсека не превышает 23,3 тонны, из них 19 тонн составляет топливо – «аэрозин-50» и четырехокись азота. Маршевый двигатель AJ10-137 с тягой 9,3 тонны и удельным импульсом 314 секунд компании «Аэроджет-Дженерал» обеспечивает торможение и выход на окололунную орбиту, сход с нее и разгон к Земле. Степень расширения сопла – 60. Двигатель рассчитан на 750 секунд работы и 50 включений. Кроме маршевого на боковой поверхности служебного модуля размещены четыре блока вспомогательных двигателей по четыре двигателя в каждом, предназначенных для ориентации и проведения небольших коррекций. Тяга каждого такого двигателя 45 кг.
Система управления и навигации для основного блока была разработана Приборной лабораторией Массачусетского технологического института. Головным подрядчиком по изготовлению системы была фирма «АС Электроникс» (отделение компании «Дженерал Моторс»). Сердцем системы являлась бортовая ЦВМ компании «Рейтеон».
В системе энергопитания основного блока используются кислородно-водородные топливные элементы компании «Пратт-Уитни». В качестве резерва в двигательном отсеке установлена серебряно-цинковая батарея емкостью 400 Ампер-часов, аналогичная установленной в лунной кабине. Кроме того, в самом отсеке экипажа имеются химические батареи с общей емкостью 98 Ампер-часов.
Разработку основного блока осуществляла по заданию НАСА компания «Норт Америкэн Рокуэлл», ранее называвшаяся «Норт Америкэн авиэйшн». Изготовление и сборка основного блока велись на заводе этой же компании в Дауни, штат Калифорния .
Лунная кабина или лунный модуль предназначена для доставки двух астронавтов с лунной орбиты на поверхность Луны, обеспечения их пребывания на поверхности и доставки с поверхности Луны на окололунную орбиту. Лунная кабина массой состоит из посадочной и взлетной ступени. На посадочной ступени установлен двигатель компании TRW Systems, обеспечивающий сход с орбиту и посадку на лунную поверхность. Тяга двигателя, работающего на тех же компонентах топлива, что и маршевый двигатель основного блока, регулируется в пределах от 476 до 4467 кг. Двигатель рассчитан на многократное (до 20 раз) включение. Степень расширения сопла – 47. Запас топлива достаточен для совершения горизонтального маневра перед посадкой. Посадка лунной кабины производится на 4 опоры. Для обеспечения посадки установлен посадочный радиолокатор компании «Райан», работающий в диапазоне 10 ГГц.
На взлетной ступени размещена кабина астронавтов массой 4,8 тонны, ее полезный объем 5,4 м3. В верхней части расположен приемный конус стыковочного узла. Для наблюдения лунной поверхности в процессе посадки в боковой стенке расположены два треугольных окна-иллюминатора. Кроме люка в стыковочном узле в боковой стенке имеется квадратный люк для выхода на поверхность Луны. Двигатель взлетной ступени, разработанный компанией «Белл Аэросистемс», создает тягу в 1590 кг и не регулируется. Казалось бы, масса взлетной ступени больше тяги двигателя, и астронавтам не удастся взлететь. Однако сила тяжести на Луне в 6 раз меньше земной.
Система управления лунной кабины во многом аналогична системе управления основного блока. Для обеспечения встречи с основным блоком на лунной орбите на взлетной ступени установлен радиолокатор компании RCA, работающий при дальностях от 15 метров до 740 км. Система энергопитания в отличие от основного блока построена с использованием серебряно-цинковых аккумуляторов. При этом на посадочной ступени установлено четыре батареи по 400 Ампер-часов, а на взлетной ступени – еще две по 310 Ампер-часов.
Масса лунной кабины перед сходом с орбиты составляет 15000 кг. При последних трех лунных экспедициях (этап J) масса лунной кабины возросла до 16300 кг, включая вес лунохода LRV (200 кг). Высота лунного модуля – 7 метров. При старте с Земли лунная кабина находится за командным модулем внутри переходника.
Разработку и изготовление лунной кабины осуществляла по заданию НАСА компания «Грумман Эйркрафт Инджиниринг».
Схемой полета предусматривалось выведение корабля «Аполлон» на трассу полета к Луне с помощью трех ступеней ракеты-носителя «Сатурн5». С помощью первых двух ступеней и первого включения двигателя третьей ступени SIVB обеспечивался выход на опорную круговую орбиту высотой 190 км и наклонением 32,6. С помощью второго включения двигателя ступени SIVB обеспечивался переход на траекторию полета к Луне. По окончании разгона командный модуль отделялся, разворачивался на 180о, стыковался с лунной кабиной и извлекал ее из переходника, после чего ступень SIVB отделялась.
Выход на окололунную орбиту производился с помощью маршевого двигателя командного модуля. Двое астронавтов в скафандрах переходили через внутренний люк в лунную кабину и отстыковывались от основного блока. Затем лунная кабина с астронавтами совершала посадку на поверхность Луны, где они в течение 36 часов (на этапе J – 67 часов) проводили исследования, по окончании которых взлетная ступень стартовала с Луны (посадочная ступень оставалась на Луне) на окололунную орбиту и стыковалась с командным модулем. После перехода астронавтов в основной блок лунная кабина отбрасывалась и падала на Луну, а командный модуль стартовал к Земле. Перед входом в атмосферу отсек экипажа отделялся от двигательного отсека и совершал парашютный спуск и посадку на воду в Тихом океане.
С момента принятия программы «Аполлон» ее претворение в жизнь шло планомерно и последовательно, обеспеченное как финансированием, так и вниманием не только руководства НАСА, но и руководства США. Программа «Аполлон» была объявлена национальной программой и пользовалась поддержкой значительной части населения Соединенных Штатов Америки. Кстати, поддержка населения была возможна только при условии открытости космической программы и отсутствия всяческих секретов. Чего стоит только присутствие на во время старта экспедиции «Аполлон-11» на мысе Кеннеди порядка 1 миллиона зрителей.
Совсем иначе обстояло дело в Советском Союзе. В отличие от США в СССР не было государственного органа, который бы подобно НАСА определял космическую политику и отвечал за развитие космической техники в нашей стране. Фактически в течение трех десятилетий руководил космической отраслью секретарь ЦК КПСС Д. Ф. Устинов, который руководствовался больше политическими интересами и личными пристрастиями, а не интересами науки и научно-технического прогресса. Он же подготавливал Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР по всем важнейшим космическим проектам. От него зависело – дать ли “зеленую” улицу проекту или утопить его, как это было с «Алмазом». Все решения проводились через ВПК – комиссию по военно-промышленным вопросам при Совете Министров СССР, которым также долгие годы руководил Л. В. Смирнов. Тандем Устинов-Смирнов полностью решал все вопросы космической отрасли и, таким образом, нес полную ответственность за все провалы советской космонавтики. Ведь именно они докладывали о состоянии дел в космической отрасли первым лицам государства. И от того, как они представляли руководству положение дел, зависела дальнейшая судьба проектов. Руководству же в лице Генеральных секретарей ЦК КПСС Н. С. Хрущева и Л. И. Брежнева больше были нужны сиюминутные, громкие пропагандистские победы в космосе как “торжество идеалов коммунизма”, а вовсе не планомерное изучение космического пространства.
В этих условиях развитие космической техники в СССР происходило, в основном, по инициативе главных конструкторов ракетно-космической техники С. П. Королева, М. К. Янгеля, В. Н. Челомея. Их положение осложнялось тем, что до 1965 года, когда было образовано ракетно-космическое министерство – Министерство общего машиностроения, предприятия-разработчики космической техники входили в Министерство вооружения (ОКБ52 Челомея – в Министерство авиационной промышленности). Естественно, что для Министерства обороны, основного заказчика Министерства вооружения, главным были разработка и создание новых образцов боевой техники, в том числе и баллистических ракет. Космонавтика же была в роли пасынка, и главным конструкторам нужны были невероятная энергия, настойчивость и даже смекалка, чтобы, заинтересовав военных, получить деньги на космические разработки. Именно поэтому наряду с транспортным «Союзом» разрабатывались военно-исследовательский, разведчик и даже перехватчик. Многоразовый корабль «Буран» создавался по техническому заданию Министерства обороны, даже такие ракеты-носители, как УР500 и Н1 первоначально были заявлены как межконтинентальные баллистические ракеты для доставки сверхмощных ядерных зарядов до 100 Мт. И уж совсем абсурдным выглядело в планах освоения Луны создание там военных баз. Но министрам обороны тех лет Р. Я. Малиновскому и А. А. Гречко было, по большому счету, наплевать на пилотируемую космонавтику. А Академия наук СССР играла в определении перспектив развития космических исследований второстепенную роль. Такой ведомственный подход, отсутствие единого, а не единоличного руководства космическими исследованиями, незаинтересованность высшего советского руководства в развитии космонавтики и привел к краху советскую лунную программу.
В этих условиях вышедшее 23 июня 1960 года Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в период 1960 – 1967 годов» на первый взгляд выглядело достаточно серьезно, ведь в нем предусматривалось проведение в 1960–1962 годах проектно-конструкторской проработки и необходимого объема исследований в целях создания в ближайшие годы новой космической ракетной системы со стартовой массой 1000-2000 тонн, обеспечивающей вывод на орбиту вокруг Земли тяжелого межпланетного космического корабля массой 60-80 тонн, мощных жидкостных ракетных двигателей, двигателей на жидком водороде, ядерных и электрических двигателей. В этом Постановлении, выпущенном с подачи С. П. Королева, были также намечены такие этапы в выполнении этой программы:
• облет вокруг Луны с экипажем 2-3 человека;
• вывод корабля на орбиту вокруг Луны, возвращение на Землю;
• организация ряда экспедиций на Луну для изучения ее грунта, рельефа, выбора места для построения лунного поселения;
• строительство лунной базы;
• налаживание постоянных транспортных перелетов по маршруту Земля – Луна – Земля;
• облет Марса и Венеры кораблями с экипажем 2-3 человека и выбор места для создания исследовательских баз;
• создание базы на Марсе, требующая регулярных межпланетных полетов.
На деле же это Постановление оказалось пустым звуком или, точнее, декларацией о намерениях, поскольку оно не было подкреплено организационными мероприятиями и достаточным финансированием, которое, как и прежде, велось по остаточному принципу. Да и при наличии туманных целей никаких конкретных задач перед разработчиками не ставилось. А задача посадки на Луну виделась как “прекрасное далеко”.
В этих условиях в очередной раз проявили инициативу главные конструкторы С. П. Королев и В. Н. Челомей. Как уже рассказывалось, в ОКБ1 под руководством С. П. Королева с конца 50-х годов начались работы по теме «Союз», которая предусматривала создание корабля для маневрирования в космосе и стыковки с другими космическими аппаратами. Параллельно рассматривались различные варианты программ и схем по облету Луны с экипажем на борту. Однопусковая схема предусматривала выведение космического корабля на траекторию облета Луны в 1963 году с помощью ракеты-носителя Н1 с первоначально заявленной грузоподъемностью 40-50 тонн, но, учитывая туманные сроки создания Н1, от этого варианта вскоре отказались.
Поскольку единственным и самым мощным носителем начала 60-х годов являлась Р7 (“семерка”), то все последующие варианты лунного облетного комплекса стали прорабатывать на базе существующего задела, то есть Р7, но так как ее грузоподъемность составляла около 6 тонн, то требовалось несколько запусков. Правда, к июлю 1962 года был проработан вариант четырехступенчатой ракеты-носителя 8К78 с использованием кислородно-водородных двигателей на третьей и четвертой ступенях для пилотируемого облета Луны. Однако даже в этом случае полезная нагрузка, выводимая на трассу перелета к Луне, была бы слишком мала. Существовали два варианта двухпусковой схемы, проработанных в отделе М. К. Тихонравова в 1960 - 1961 годах:
1. Двумя пусками ракеты-носителя Р7 выводятся прототип корабля «Восток» с баком горючего и бак кислорода с двигателем от блока Л; после их стыковки - старт к Луне.
2. Двумя пусками Р7 выводятся корабль типа «Союз» или «Север» и кислородно-водородный разгонный блок, которые после стыковки стартуют к Луне.
Детальная проработка показала недостаточность по массе предложенных схем. Однако после выступления 25 апреля 1961 года Президента США Джона Кеннеди, объявившем о стремлении США выйти в космосе на первые позиции и доставить космонавта на поверхность Луны до конца 60-х годов эти работы особенно активизировались. В 1962 году отделом М. К. Тихонравова было предложено совместить работы по созданию перспективного корабля и лунного ракетного комплекса для облета и исследования Луны. С. П. Королев поддержал эти начинания.
Правда, в проспекте, озаглавленном «Комплекс для сборки космических аппаратов на орбите спутника Земли (тема «Союз»)» и подписанном главным конструктором ОКБ-1 С. П. Королевым 10 марта 1962 года, лунный комплекс собирается на орбите с использованием модифицированного космического корабля «Восток» (3КЖ) с космонавтом-монтажником на борту. В этом документе впервые дается обоснование возможности использования для отработки стыковки и сборки на орбите. Космический корабль «Восток-Ж» мог быть использован для сборки на орбите ИСЗ космической ракеты, состоящей из трех одинаковых ракетных блоков. С помощью такой космической ракеты предлагалось выполнить облет Луны специальным кораблем Л1 типа «Север» с экипажем из 1-3 человек. Согласно проспекту космический корабль Л1 имел оригинальную компоновку, состоящую из двух корректирующих ДУ (передней и хвостовой), жилого отсека, спускаемого аппарата и агрегатного отсека, со стороны которого к кораблю пристыковывалась связка из трех разгонных блоков. Спускаемый аппарат имел аэродинамическое качество, что позволяло ему совершать маневр в атмосфере для уменьшения перегрузок, воздействующих на экипаж.
Самое интересное, что уже 16 апреля 1962 года было принято Постановление Совета Министров СССР о создании комплекса для облета Луны, хотя не было никакой серьезной технической экспертизы. Эта программа и получила официальное название «Союз».
Был определен облик ракетно-космического комплекса «Союз» для облета Луны с экипажем из двух человек на базе ракеты-носителя 11А57 – последней модификации «семерки». В состав комплекса входили (в порядке выведения на орбиту):
• ракетный блок 9К, который выводился на орбиту высотой 226 км и наклонением 65 в незаправленном состоянии;
• четыре корабля-танкера 11К, автоматически стыковавшихся с ракетным блоком в “активном” режиме и заправлявшие его окислителем (11КА) и горючим (11КБ);
• пилотируемый корабль 7К, осуществлявший стыковку с заправленным ракетным блоком 9К.
Вес каждого из кораблей (5800 кг) определялся грузоподъемностью ракеты-носителя 11А57. Облетный корабль 7К+9К переводился с помощью двигателя разгонного блока 9К тягой 4,5 тонны на траекторию облета Луны. Уже тогда корабль 7К по форме напоминал нынешний «Союз». Во всяком случае, спускаемый аппарат имел форму автомобильной фары и обладал аэродинамическим качеством 0,3. Наличие подъемной силы позволяло снизить перегрузки до 7-8 единиц при возвращении от Луны. После серьезной проработки был выпущен эскизный проект по комплексу для облета Луны 7К+9К+11К с экипажем из 2 человек, который был подписан С. П. Королевым 24 декабря 1962 года. Программа высадки космонавтов на Луну в это время просто не рассматривалась.
20 марта 1963 года эскизный проект был одобрен Экспертной комиссией под руководством М. В. Келдыша. С середины 1963 года начался выпуск конструкторской документации. Что касается сроков, то на всех уровнях С. П. Королев заявлял, что в 1964 году «Союз» обязательно полетит, хотя все понимали их нереальность.
3 декабря 1963 года было выпущено еще одно Постановление Совета Министров СССР по комплексу «Союз», в котором, в частности, закреплялось за куйбышевским заводом «Прогресс» изготовление беспилотных аппаратов 9К и 11К. Корабль 7К С. П. Королев, естественно, оставил у себя.
Начиная с 1961 года, в ОКБ52 также велись проработки по лунному кораблю, причем Генеральный конструктор В. Н. Челомей предлагал свой вариант облета Луны. Корабль ЛК выводился на околоземную орбиту с помощью 2-ступенчатого варианта ракеты-носителя УР500К («Протон»), а затем с помощью специального разгонного блока А переводился на петлеобразную траекторию полета к Луне. После пролета на близком расстоянии от Луны и возвращения к Земле спускаемый аппарат корабля входил в атмосферу со второй космической скоростью и совершал мягкую посадку. Корабль состоял из разгонного блока с ЖРД, приборно-агрегатного отсека и возвращаемого аппарата конусовидной формы диаметром 2,8 метра, напоминавшего кабину экипажа американского корабля «Джемини». Первоначально предполагалось, что пилотировать корабль будет один космонавт, позже удалось найти возможность для размещения в возвращаемом аппарате второго космонавта.
На первом этапе проектирования пролетного корабля работа шла довольно вяло, поскольку не имела поддержки Министерства обороны и не было достаточного финансирования. В августе 1964 года руководство страны, зная о ходе работ по проекту «Аполлон», почувствовало, что первенство в космических исследованиях ускользает, и издало Постановление ЦК КПСС и Совета Министров от 3 августа 1964 года «О работах по исследованию Луны и космического пространства». Пилотируемый облет Луны и высадка советского космонавта на ее поверхность в 1967-68 годах, то есть раньше американцев, стало главной задачей советской пилотируемой программой.
Таким образом, в отличие от американцев в нашей стране параллельно разрабатывались два варианта лунной экспедиции. Первый предусматривал облет Луны без посадки на ее поверхность и возвращение на Землю. Второй – выведение на орбиту Луны корабля с двумя космонавтами на борту, высадку одного космонавта на Луну и возвращение на Землю. Причем, корабли, создававшиеся по этим программам, были принципиально различными в отличие от американцев, для которых облет Луны был лишь этапом программы «Аполлон», да и от него они отказались, поскольку облет Луны почти ничего не давал ни с точки зрения науки, ни с точки зрения отработки космического корабля. Кстати, в том же 1964 году С. П. Королев пытался объединить обе программы, предложив использовать для облета Луны ракету Н11 со стартовым весом 700 тонн, состоящую из ракетных блоков Б, В и Г (ступени ракеты Н1), и лунный орбитальный корабль из комплекса Н1Л3. Но эта попытка не увенчалась успехом, поскольку Н11 была сопоставима по грузоподъемности с челомеевской УР500К.
Главная задача программы пилотируемого облета Луны была чисто политическая – опередить американцев с полетом к Луне. Ее осуществление было поручено В. Н. Челомею. Королевский проект 7К-9К-11К как более сложный, требовавший шесть запусков «семерки» и пять стыковок на орбите, в осуществлении поддержки не получил. Разработка кораблей 9К и 11К была прекращена, корабль 7К переориентирован на орбитальные полеты, получив название «Союз» (7К-ОК). За С. П. Королевым же оставалась высадка космонавта на поверхность Луны по программе Н1-Л3. С. П. Королев, правда, предложил В. Н. Челомею в качестве разгонного блока использовать модифицированный блок И, а лунный корабль создать на базе корабля 7К. Однако в этом случае лунный корабль фактически создавался в Подлипках, а не в Реутове, поэтому В. Н. Челомей от предложения отказался.
С. П. Королев очень болезненно отнесся к появлению конкурента и выдвижению на первые роли В. Н. Челомея, поэтому после смещения с поста Первого секретаря ЦК КПСС Н. С. Хрущева он добился, чтобы работы по облетному аппарату также были переданы в его ОКБ-1. Однако прежде, чем это случилось, произошли серьезные изменения в управлении экономикой Советского Союза. В середине 1965 года Высший совет народного хозяйства был преобразован в Совет Министров СССР, при этом Председатель ВСНХ Д. Ф. Устинов стал секретарем ЦК КПСС. Были упразднены некоторые госкомитеты, но зато создано Министерство общего машиностроения, которое возглавил Сергей Александрович Афанасьев. Оно объединило практически все предприятия ракетно-космической отрасли, в том числе реутовское ОКБ52. И хотя в рамках Минобщемаша было множество научно-исследовательских институтов, занимавшихся проблемами создания космической техники, все же в отличие от НАСА это было чисто промышленное министерство. Оно занималось исключительно координацией работ в соответствии с планами, спущенными из Военно-промышленной комиссии Совета Министров СССР и ЦК КПСС. Само же в разработке таких планов фактически участия не принимало. Особенно это касалось пилотируемых полетов. Здесь по-прежнему инициатива принадлежала главным конструкторам. А дальше все зависело от их способности пробивать свои предложения через ВПК и ЦК КПСС.
26 августа 1965 года у председателя ВПК Л. В. Смирнова состоялось совещание по рассмотрению вопросов «О состоянии работ по исследованию космического пространства, Луны и планет». Результаты рассмотрения оказались неутешительными, особенно на фоне американской программы «Аполлон». ОКБ52 не разработало и не представило графика создания лунного облетного корабля и ракеты-носителя с разгонным блоком, не утверждена схема облета Луны. Не без влияния С. П. Королева совещанием было поручено Министерству общего машиностроения в недельный срок представить график изготовления и отработки ракеты УР500К, совместно с С. П. Королевым и В. Н. Челомеем в двухнедельный срок рассмотреть и решить вопрос о возможности унификации разрабатываемых пилотируемых кораблей для облета Луны и высадки экспедиции на ее поверхность, в месячный срок представить программу ЛКИ ракеты УР500К и пилотируемого корабля. Этим решением закладывалась мина под Челомея. Ведь очевидно, что унифицировать мог бы только С. П. Королев, у которого в загашнике были и корабль 7К, и лунный орбитальный корабль программы Н1Л3. А у Челомея на тот момент – только лунный облетный корабль ЛК. Хотя, по правде говоря, практически ничего общего у 7КЛ1 и ЛОК не было. Фактически это были абсолютно разные корабли. Говоря об унификации кораблей, С. П. Королев блефовал: для достижения цели – победы над конкурентом – все средства хороши.
Между прочим, был извлечен на свет и подзабытый вариант 7К-9К-11К в качестве резервного. Но это было лишь для отвода глаз. На самом деле в ОКБ-1 уже прорабатывался лунный облетный корабль на базе корабля 7К, ракеты УР500К и разгонного блока Д. Решающими оказались результаты проверки, проведенной комиссией Министерства в течение сентября-октября в ОКБ1 и ОКБ52. Оказалось, что в Реутове кроме деревянного макета ЛК и показать нечего. В то же время в Подлипках был достигнут значительный прогресс в разработке блока Д и корабля 7К, который уже находился в процессе изготовления.
По результатам проверки, несмотря на сопротивление В. Н. Челомея, 25 октября 1965 года вышло Постановление «О сосредоточении сил конструкторских организаций промышленности на создании ракетно-космического комплекса для облета Луны». В соответствии с этим Постановлением за ОКБ-1 закреплялось создание пилотируемого корабля и разгонного блока, а за ОКБ52 – создание трехступенчатой ракеты-носителя УР500К. При этом сохранялась задача облета Луны в 1967 году. В развитие Постановления 13 ноября 1965 года вышел приказ министра С. А. Афанасьева, в соответствии с которым были утверждены количества и графики изготовления пилотируемых кораблей, получивших обозначение 7КЛ1 (11Ф91).
Уже 30 ноября 1965 года был выпущен аванпроект по ракетно-космическому комплексу Л1, а через две недели – 13 декабря 1965 года – в ОКБ1 были подписаны «Исходные данные на корабль 7КЛ1». В этот же день С. П. Королевым и В. Н. Челомеем были утверждены «Основные положения по ракетно-космическому комплексу УР500К – 7КЛ1», в соответствии с которыми в качестве разгонного блока был определен блок Д. 15 декабря 1965 года С. П. Королев представил Военно-промышленной комиссии Совета Министров СССР проект, названный «УР500К-Л1», который и был утвержден как основа лунной облетной программы СССР.
Очевидно, что за столь короткий срок, прошедший с момента совещания у председателя ВПК Л. В. Смирнова, невозможно было бы детально разработать такой сложный проект как 7КЛ1. Понятно, что С. П. Королев заранее готовился к сражению с В. Н. Челомеем за лидерство в лунной гонке. Таким образом, и в этот раз Королев вышел победителем. Но это была пиррова победа. Ведь к этому моменту в ОКБ-1 одновременно разрабатывались космический корабль 7К-Л1 для облета Луны, орбитальный и посадочный аппараты для посадки на Луну по программе Н1-Л3, а также корабль 7К-ОК («Союз»), предназначенный для отработки стыковки и для последующей доставки экипажей на орбитальные станции. Такое распыление сил и средств, и так значительно уступающих американским, привело к задержке работ по всем программам, а в результате, к поражению в лунной гонке.
Сейчас уже трудно сказать, выполнил бы эту задачу Челомей или нет. Очевидно только, что работы в ОКБ1 от этой дополнительной нагрузки только пострадали. Возможно, наилучшим решением был бы отказ от облета Луны, как в свое время сделали американцы. Однако в условиях катастрофического отставания от графиков создания лунного комплекса Н1-Л3 существовала иллюзия, что хотя бы с помощью облета можно будет утереть нос американцам.
Для ускорения работ по созданию облетного аппарата по программе «УР500К-Л1» было решено создавать его на основе спроектированного к тому времени пилотируемого космического корабля 7К-ОК («Союз»). Из-за ограничений по массе полезного груза в 5,5 тонн, выводимого к Луне, на корабле 7К-Л1 не было бытового отсека, и весь полет два космонавта проводили в спускаемом аппарате. Был также снят запасной парашют, что явно понижало надежность.
Штатно 2-местный корабль 7К-Л1 (11Ф91) выводился на опорную околоземную орбиту высотой 205 км с помощью трех ступеней ракеты-носителя «Протон» (УР500К) и первого включения разгонного блока Д (11С824). Масса лунного облетного комплекса Л1 на старте составляла 27 тонн, на опорной орбите после первого включения блока Д – 19 тонн, из них 5,68 тонны – масса корабля 7КЛ1, а 13,36 тонны – масса разгонного блока Д. Разгонный блок, который разрабатывался как 5-я ступень ракеты Н-1, был оснащен двигателем 11Д58 собственной разработки тягой 8,5 тонны и работающим на керосине и кислороде. С помощью второго включения корабль 7КЛ1 переводился на траекторию перелета Земля-Луна. В ходе полета возможно было проведение нескольких коррекций траектории с помощью двигательной установки корабля. После пролета на близком расстоянии от Луны и возвращения к Земле спускаемый аппарат корабля входил в атмосферу со второй космической скоростью и совершал мягкую посадку.
Прорабатывался вариант, при котором корабль 7К-Л1 выводился на околоземную орбиту в беспилотном режиме. Экипаж стартовал на корабле 7К-ОК («Союз») и ракете «Союз» (11А511). После стыковки кораблей космонавты должны были перейти в скафандрах через открытый космос и изогнутый туннель из бытового отсека 7К-ОК в спускаемый аппарат корабля 7К-Л1.
Как уже говорилось, в отличие от своего предшественника корабль 7КЛ1 состоял из двух отсеков: спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека. Причем их габариты полностью повторяли габариты соответствующих отсеков корабля 7КОК. В спускаемом аппарате устанавливались кресла-ложементы для двух космонавтов, совершавших весь полет без скафандров. Диаметр спускаемого аппарата составлял 2183 мм, масса – 2,9 тонны, а общий его объем – 5,5 м3. Для обеспечения спуска со второй космической скоростью было разработано новое теплозащитное покрытие. Максимальные перегрузки при управляемом спуске и двойном погружении в атмосферу составляли 6,5 единиц. Снаружи на спускаемом аппарате была установлена остронаправленная антенна для связи с Землей. В случае аварии ракеты-носителя спасение экипажа обеспечивалось с помощью твердотопливной ДУ САС.
При внешнем сходстве приборно-агрегатных отсеков кораблей 7КОК и 7КЛ1 их начинка коренным образом отличалась. И если двигатель тягой 415 кг был заимствован с «Союза», а систему ориентации разрабатывал сам коллектив ОКБ1, то систему управления для корабля 7КЛ1 разработал коллектив НИИАП под руководством Н. А. Пилюгина. Эта система, предназначенная для управления и стабилизации во время работы двигательных установок корабля и блока Д, впервые в нашей стране была построена на базе трехстепенной гиростабилизированной платформы и спецвычислителя «Аргон-11» разработки НИЦЭВТ. Таким образом, управление разгонным блоком осуществлялось «с головы».
Ведущим конструктором по кораблю 7К-Л1 поначалу был Б. В. Рублев, а с мая 1967 года им стал будущий Генеральный конструктор Юрий Павлович Семенов.
Главная задача программы Л1 была чисто политическая – опередить американцев с полетом к Луне, из научных задач выполнялась только фотосъемка поверхности Луны при облете. Но до пуска космонавтов необходимо было отработать космический корабль в беспилотном варианте. Поэтому программа летно-конструкторских испытаний 7К-Л1 первоначально предусматривала 10 беспилотных запусков, один пилотируемый облет Луны (намечавшийся на 26 июня 1968 года), затем еще два беспилотных пуска, а четырнадцатый запуск должен был опять стать пилотируемым. В 1967 году в Центре подготовки космонавтов была сформирована группа для облета Луны. В нее вошли: Валерий Быковский, Валерий Волошин, Георгий Добровольский, Петр Климук, Алексей Леонов, Павел Попович, Юрий Артюхин, Анатолий Воронов, Олег Макаров, Николай Рукавишников, Виталий Севастьянов и Георгий Гречко. Были сформированы экипажи: Леонов – Макаров, Быковский – Рукавишников и Попович – Севастьянов. Позже в группу вошел математик Валентин Ершов.
Учитывая обилие работ в ЦКБЭМ по разным темам, создание корабля 7КЛ1 шло тяжело. Срывались все сроки. На фоне планомерного создания американского лунного комплекса «Аполлон» это выглядело особенно удручающе. Поэтому постоянно шли «накачки» со стороны секретаря ЦК Д. Ф. Устинова, председателя ВПК Л. В. Смирнова и министра общего машиностроения С. А. Афанасьева, которые, впрочем, мало помогали делу. 4 февраля 1967 года вышло очередное Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, в котором отмечалось неудовлетворительное положение дел с выполнением Постановления от 3 августа 1964 года в части полетов к Луне. Новое Постановление подтверждало сроки первого пилотируемого облета Луны – июнь-июль 1967 года, а первой экспедиции на Луну – сентябрь 1968 года. Короче говоря, надо было встретить трудовыми успехами 50-летие Великого Октября и опередить американцев. Это была явная «липа». Какой мог быть июль 1967 года, когда не было еще вообще ни одного пуска по программе Л1.
Первый пуск по программе Л1 был осуществлен со стартовой площадки №81 10 марта 1967 года под обозначением «Космос-146». На орбиту с помощью ракеты-носителя УР500К (8К82К) был выведен макет корабля 7КЛ1 (11Ф91) и разгонный блок Д (11С824), отработка которого и являлась целью запуска. В результате двух включений двигателя блока Д аппарат разогнался до скорости выше второй космической. 8 апреля 1967 года под индексом «Космос-154» на околоземную орбиту был выведен еще один макет корабля 7КЛ1. Из-за отказа в системе управления, приведшего к преждевременному сбросу двигателей системы обеспечения запуска, не включилась основная ДУ блока Д.
Первый запуск беспилотного штатного корабля 7КЛ1 (11Ф91 №4) был осуществлен 28 сентября 1967 года и закончился аварией 1-й ступени ракеты-носителя «Протон». Еще один пуск корабля 7КЛ1 №5 22 ноября 1967 года закончился аварией второй ступени ракеты-носителя. В обоих случаях сработала система аварийного спасения, правда, сама посадка прошла не совсем штатно.
Запуск 2 марта 1968 года корабля 7КЛ1 №6 под названием автоматическая станция «Зонд4» прошел успешно, и в течение 7 суток корабль совершал полет по сильно вытянутой эллиптической орбите с максимальным удалением от Земли 300 000 км. Из-за неготовности системы ориентации спуск корабля осуществлялся по баллистической траектории, и в связи с посадкой вне территории СССР спускаемый аппарат был подорван над Бискайским заливом.
Казалось бы, теперь можно пускать к Луне. Однако запуск корабля 7КЛ1 №7 в апреле 1968 года окончился срабатыванием системы аварийного спасения. Причиной неудачного пуска явилось замыкание на корпус гироплатформы и сброс готовности спецвычислителя.
Первый достаточно успешный запуск корабля 7КЛ1 №9 был осуществлен 15 сентября 1968 года. Корабль, названный в печати «Зонд-5», впервые в мире совершил облет Луны и через 7 суток после старта спускаемый аппарат вошел по баллистической траектории в атмосферу и совершил посадку или приводнился в Индийском океане. Впервые также была сфотографирована Земля с расстояния 85000 км. В качестве “пассажиров” на борту корабля находились черепахи. Несмотря на удачное завершение полета, программа полета была выполнена лишь частично, так, например, аппарат должен был совершить управляемый спуск в атмосфере, но из-за сбоев в системе ориентации аппарат перешел на баллистический спуск и совершил посадку в Индийском океане, а не на территории Казахстана, как предполагалось.
10 ноября 1968 года был осуществлен запуск корабля 7КЛ1 №12 («Зонд-6»). Программа его полета была в основном выполнена. Успешно выполнен облет Луны с фотографированием ее поверхности с расстояния 800 км, впервые осуществлен управляемый спуск в атмосфере межпланетного аппарата и посадка на территории Казахстана. Однако в ходе полета произошла разгерметизация спускаемого аппарата, а на высоте 5 км преждевременно отстрелился парашют, в результате чего аппарат упал в 16 километрах от стартовой площадки №81. Из-под обломков были извлечены первые цветные фотографии Луны.
При таком обилии отказов как корабля 7КЛ1, так и ракеты-носителя УР500К, невозможно было решиться на пилотируемый полет. Последний раз пилотируемый запуск корабля 7К-Л1 был намечен на 9 декабря 1968 года, но в декабре 1968 года космический корабль «Аполлон-8» с тремя астронавтами на борту вышел на окололунную орбиту, совершил 10 витков вокруг Луны и благополучно вернулся на Землю. После этого программа пилотируемого облета Луны перестала иметь смысл, приоритет был утерян. И, хотя уже были сформированы экипажи (первыми должны были полететь А. А. Леонов и О. Г. Макаров), программа Л1 была закрыта. Оставшиеся корабли 7КЛ1 были использованы для отработки техники полета к Луне. Из трех пусков один был аварийным, а два – «Зонд7» (8 августа 1969 года) и «Зонд-8» (20 октября 1970 года) - выполнили облет Луны и возвратились на Землю. Все силы ЦКБЭМ, которое в то время уже возглавлял преемник Королева В. П. Мишин, были брошены на проект Н1-Л3 - высадку человека на поверхность Луны. После прекращения программы облета Луны в марте 1969 года группа “лунных космонавтов” была значительно сокращена. Оставшиеся два экипажа, Леонов – Макаров и Быковский – Рукавишников продолжили подготовку к высадке на Луну по программе Н1-Л3. Таким образом, еще один корабль, пройдя все этапы испытаний, оказался необлетанным космонавтами.
По сути дела, единственным положительным результатом всей программы Л1 явилась отработка четырехступенчатого варианта ракеты-носителя УР500К. Совсем скоро ею воспользовались в ОКБ301 под руководством Г. Н. Бабакина для запуска к Луне и планетам Солнечной системы автоматических межпланетных станций.
Еще более печальной оказалась судьба советской программы высадки космонавта на Луну. Она по всем параметрам: по организации работ, по принятым конструкторским решениям, по организации наземным испытаний, – отличалась от аналогичной американской программы «Сатурн-Аполлон» в худшую сторону. Началом этой программы можно считать Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 23 июня 1960 года, о котором говорилось выше. В своей космической части оно носило скорее декларативный характер, поскольку на эти цели не было выделено фактически ни рубля. В то же время создание мощных баллистических ракет находило поддержку у советского руководства и хорошо финансировалось Министерством обороны. Этим обстоятельством воспользовались главные конструкторы. О создании ракеты УР500 и ракеты-носителя УР500К под руководством В. Н. Челомея уже рассказывалось в главе «Многоместные корабли». М. К. Янгель инициировал разработку у себя двух мощных ракет. Первая из них – Р36 с двигателями В. П. Глушко прошла весь цикл создания и была принята на вооружение, долгие годы оставаясь самой мощной МБР в мире с ядерной боеголовкой в 10Мт (по классификации НАТО SS9). На базе Р36 была создана ракета-носитель «Циклон» в двух и трехступенчатом вариантах. Другая же – Р56 со стартовым весом 1200 тонн и массой выводимой нагрузки 30 тонн предназначалась в качестве МБР для доставки ядерного заряда мощностью 50 Мт и в качестве ракеты-носителя для выведения тяжелой орбитальной станции массой 30 тонн. Но, поскольку ни та, ни другая задачи не привлекли внимания Н. С. Хрущева, Р56 так и осталась на бумаге.
К моменту начала работ по Н1 в ОКБ1 был проведен большой объем исследований по определению размерности носителя, выбору для него двигателей и топлива. При этом рассматривались варианты ракет не только с традиционными ЖРД на компонентах топлива керосин-кислород, АТ-НДМГ и даже кислород-водород, но и с применением ядерных ракетных двигателей. Еще 30 июня 1958 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, по которому в ОКБ1 проводились научно-исследовательские работы по изучению возможностей создания баллистических ракет и ракет-носителей с ядерными двигателями. К этим работам были привлечены ОКБ456 В. П. Глушко и ОКБ670 М. М. Бондарюка, а также НИИ1. В качестве рабочего тела для ЯРД, чей удельный импульс должен был составить не менее 430 секунд, предлагалось использовать либо чистый аммиак (ОКБ456), либо его смесь со спиртом (ОКБ670).
В эскизном проекте, выпущенном в конце 1959 года, рассматривались два варианта одноступенчатых баллистических ракет и два варианта ракет-носителей с ЯРД. Ядерно-химическая ракета ЯХР2 была скомпонована по пакетной схеме по типу «семерки». Шесть «боковушек» первой ступени имели в общей сложности 36 ЖРД НК9 Н. Д. Кузнецова тягой по 52 тонны. На центральной второй ступени устанавливался ядерный двигатель тягой 140-170 тонн, причем он начинал работать перед отделением боковых ракетных блоков. При стартовой массе 850-880 тонн ракета ЯХР2 была бы способна выводить на низкую орбиту полезный груз массой 35-40 тонн. Кстати, в ходе дальнейших проработок была показана возможность использования водорода в качестве топлива для ЯРД, но в то же время было признано, что на тот момент реальным является создание тяжелых ракет с использованием ЖРД на освоенных компонентах топлива. В последующем возможно использование водорода, и только в отдаленной перспективе можно будет ставить на ракеты ядерные двигатели.
В этом же эскизном проекте были рассмотрены помимо ЯХР2 и другие варианты ракет-носителей. Одна из них имела стартовую массу 2000 тонн и при наличии на второй ступени ЯРД была способна вывести на орбиту полезный груз массой 150 тонн. Однако на первой ступени требовалось установить 50 двигателей НК9 (других просто не было). Конечно, это было нереально. Требовалось создать более мощные кислородно-керосиновые двигатели. Правда, тогда же В. П. Глушко предложил создать для такой суперракеты двигатели тягой 500-600 тонн на токсичных компонентах, но С. П. Королев и В. П. Мишин эту идею отвергли.
В то же время никаких серьезных задач перед создателями космической техники не ставилось, да и некому было их ставить. Никакого аналога НАСА в нашей стране не было. Академия наук для этой цели не годилась. «Чистая» наука в нашей стране имела очень скромное финансирование и скромные масштабы. Серьезные деньги выделялись на науку только в случае решения задач в интересах обороны страны как, например, при создании ядерного оружия. Конечно, баллистические ракеты тоже подпадали под эту категорию, но заявленная грузоподъемность в десятки тонн была слишком велика для боевых ракет. А ведь именно военные оплачивали создание любой ракетной техники. Требовалось обосновать необходимость создания тяжелых ракет-носителей.
С. П. Королев прекрасно понимал, что без тяжелых ракет-носителей невозможно дальнейшее освоение космического пространства. Об этом говорит хотя бы тот факт, что еще в 1956 году в рабочих планах ОКБ1 была намечена проработка по ракете-носителю массой 1000 тонн и суммарной тягой ЖРД 1500 тонн. Эта же тема обсуждалась и на совещании главных конструкторов 16 июля 1957 года, то есть меньше чем за 3 месяца до запуска первого спутника. Естественно, что при отсутствии задач и полезных нагрузок, стартовая масса ракеты-носителя бралась фактически «с потолка». Поначалу была названа цифра в 1000 тонн, чуть позже – 2000 тонн. А в принципе, можно было бы назвать любую цифру. Останавливало лишь опасение спугнуть военных, являвшихся основными заказчиками ракетной техники.
Впрочем, была еще одна возможность: «забить» тему через ВПК в Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР. Но для этого необходимо было заинтересовать первое лицо государства, каковым в то время являлся Н. С. Хрущев. А пробиться к нему через окружавший его аппарат было очень сложно. Однако «гора сама пришла к Магомету». В январе 1960 года Н. С. Хрущев вызвал на «ковер» главных конструкторов. В ходе беседы он выразил озабоченность ходом работ по освоению космического пространства и особенно перспективой дальнейшего развития и продвижения этих работ. Результатом встречи явилась подготовка проекта Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР по дальнейшему освоению космического пространства. 7 и 12 апреля 1960 года С. П. Королев направил письма в ЦК КПСС и Совет Министров письма с изложением, как ближайших планов, так и перспективной программы освоения космического пространства.
В этих письмах впервые было заявлено создание тяжелых межпланетных кораблей, названных объектами «Н» («Наука»). То есть поначалу буквой «Н» обозначались именно межпланетные корабли, а уж потом выводящие их ракеты. При этом предполагалось их создание в два этапа:
Первый этап – 1960-1963 годы – объекты НI разрабатываются с максимальным использованием имеющегося опыта по созданию МБР, ЖРД, систем управления и т.д. Объекты НI должны обеспечить вывод на орбиту вокруг Земли аппаратуры весом 40-50 тонн. В число объектов НI входили:
• межпланетный корабль с экипажем 2-3 человека для облета вокруг Луны;
• межпланетный корабль с экипажем 2-3 человека для выхода на орбиту вокруг Луны, при этом масса его на лунной орбите составит 10-12 тонн.
Второй этап – 1964-1965 годы – объекты НII разрабатываются с возможностью использования для вторых и последующих ракетных ступеней ЯРД, двигателей на новых химических компонентах топлива и т.д.
Объекты НII должны обеспечить вывод на орбиту вокруг Земли аппаратуры весом до 60-80 тонн. К объектам НII относились:
• межпланетный корабль массой 10-12 тонн с экипажем 2-3 человека для посадки на Луну, при этом задача посадки выполнялась при одновременном запуске нескольких аппаратов;
• межпланетный корабль с экипажем 2-3 человека для облета Марса и Венеры;
• межпланетный корабль с экипажем 2-3 человека для посадки на Венеру и Марс, при этом задача посадки выполнялась при одновременном запуске 3-4 кораблей, только один из которых возвращался обратно.
Таким образом, задачи были не столько поставлены, сколько продекларированы без соответствующего обоснования. Для решения поставленных задач С. П. Королев предлагал создание новой комплексной системы со стартовым весом ракеты-носителя порядка 1000-2000 тонн (опять же без обоснования), обеспечивающей вывод на орбиту вокруг Земли тяжелого межпланетного корабля массой 60-80 тонн. Собственно говоря, С. П. Королев уже пытался протолкнуть создание тяжелых ракет-носителей в Постановление от 10 декабря 1959 года, но тогда оно не прошло. Естественно, что все эти полеты к планетам военным были «до лампочки». Поэтому в письме рассматривалась возможность вывода на орбиту с помощью тяжелых ракет-носителей разведывательных и связных спутников, а также спутников-перехватчиков. Предлагались также варианты использования этих ракет для переброски по баллистической траектории крупных боевых грузов, а также ядерных боеголовок массой от 40 до 100 тонн.
Уже в этом проявились коренные отличия в создании пилотируемых космических проектов в нашей стране и в США. Во-первых, в США для реализации программы пилотируемых полетов была создана гражданская организация – НАСА, на которую была возложена вся ответственность, чего в нашей стране нет до сих пор. Во-вторых, американцы поначалу долго выбирали цель, а уж затем создавали средства для достижения этой цели. Мы же сперва начали разрабатывать носитель, и только потом под его возможности начали подгонять появившуюся позже задачу высадки человека на Луну. В третьих, американские военные сами стремились в космос, свидетельством чему явилась борьба между Армией, ВМФ и ВВС за право запуска первого американского спутника. Мало того, именно в недрах исследовательских организаций Министерства обороны США появились первые проекты полета человека в космос: Х15, 7969, «Адам», «Дайна-Сор», «Горизонт», «Лунекс» и другие. Для наших военных ракеты были лишь большой «катюшей», а их космические фантазии не шли дальше разведывательных спутников.
В процессе подготовки С. П. Королеву стали известны детали предложений В. Н. Челомея по созданию целого семейства ракет-носителей (смотри главу «Многоместные космические корабли») и космических аппаратов различного назначения, в том числе пилотируемых. Поэтому С. П. Королев, с одной стороны, попытался оказать влияние на ВПК и Госкомитет по оборонной технике с целью устранения конкурента (распыление средств). С другой стороны, 30 мая 1960 года он представил новый проект Постановления, в котором учел работы В. Н. Челомея, но отвел ему второстепенную роль, ограничив его созданием ракеты-носителя со стартовой массой 600 тонн – будущая УР500К. Что касается работ непосредственно ОКБ1, то в проекте Постановления они были записаны следующим образом:
1. Создать в течение 1960-1962 годов новый носитель (объект НI) с двигателями на химических источниках энергии, обеспечивающий выведение на орбиту кораблей-спутников весом до 40-50 тонн и выведение на траекторию (при второй космической скорости) межпланетных кораблей весом до 10-20 тонн.
2. Создать в течение 1963-1967 годов на базе носителя НI более совершенный носитель НII, обеспечивающий выведение на орбиту кораблей-спутников весом до 60-80 тонн и выведение на траекторию (при второй космической скорости) межпланетных кораблей весом 20-40 тонн за счет использования на второй и последующих ступенях вновь разрабатываемых ЯРД, двигателей на новых химических источниках энергии, электрореактивных двигателей малой тяги.
4. Создать межпланетный корабль с экипажем 2-3 человека для облета Луны с возможностью непродолжительного нахождения около Луны с последующим возвращением на Землю (объект КЛ). Срок создания объекта КЛ – 1961-1964 годы.
5. Создать межпланетный корабль с экипажем 2-3 человека для полета к Марсу и Венере с облетом этих с последующим возвращением на Землю (объект КМВ). Срок создания объекта КМВ – 1962-1965 годы.
Комплексные эскизные проекты по носителям предлагалось разработать и представить во втором квартале 1961 года (НI) и в 1962 году (НII). Обращает на себя внимание тот факт, что во главу угла уже ставилось создание тяжелых ракет-носителей НI и НII. Замечу также, что использование в аббревиатуре латинских цифр приводит зачастую к путанице. На самом деле НII – это Н2, а не Н11. Анализ этого документа показывает также, что о посадке человека на Луну нет и речи. Что это, попытка С. П. Королева скрыть свои планы в части пилотируемого полета на Луну или отсутствие таковых? Дальнейшее развитие событий склоняет нас ко второму варианту. Ведь в начале 60-х годов в ОКБ1 шла серьезная проработка фактически только облетного корабля (тема «Союз»). О посадке на Луну у нас стали говорить только после выступления Президента США Джона Кеннеди 25 мая 1961 года, а реально приступили к проекту в 1964 году.
Но все это произойдет позже, а пока вернемся в 23 июня 1960 года. В этот день было принято сразу несколько Постановлений ЦК КПСС и Совета Министров СССР по ракетно-космической технике. Во-первых, было принято Постановление о разработке эскизного проекта ядерного ракетного двигателя. Во-вторых, принято Постановление о разработке в ОКБ52 (В. Н. Челомей) космического пилотируемого ракетоплана военного назначения. Но самым главным было Постановление «О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в 1960-1967 годах», куда вошли последние предложения С. П. Королева. К нему же примыкало Постановление, обязывающее Министерство обороны подготовить в третьем квартале 1960 года предложения по военному использованию ракеты Н1.
Как уже говорилось, Постановления носили исключительно декларативный характер. Направления развития космической техники были выбраны без серьезной экспертизы, а уж сроки и вовсе попахивали волюнтаризмом, сравнимые, разве что, с построением коммунизма за 20 лет. Неслучайно, что большинство из этих Постановлений, как, впрочем, и многих других, выполнены не были. Ядерный ракетный двигатель и пилотируемый ракетоплан так и не были созданы. Военным Н1 тоже не понадобилась. По сути, если не считать ближайших планов, из этого Постановления выросла только челомеевская «пятисотка», а также Н1, хотя облик ее существенно изменился.
Тем не менее, Постановлением от 23 июня 1960 года работам по созданию тяжелых ракет-носителей было дано формальное «добро». Формальное потому, что реального финансирования этих работ не было. Тяжелые ракеты никак не вписывались в планы Министерства обороны, а потому военные не имели особого желания их заказывать. Однако тяжелые ракеты-носители нужны были самим главным конструкторам, которые понимали, что без них невозможно дальнейшее продвижение в космос.
О предложенном В. Н. Челомеем семействе ракет-носителей и о разработанной в ОКБ52 под его руководством «пятисотке» рассказывалось в главе «Многоместные корабли».
В ОКБ586 под руководством М. К. Янгеля прорабатывалась гигантская ракета-носитель РК100 со стартовой массой 2000 тонн и массой выводимого полезного груза порядка 100 тонн. Она представляла собой связку из шести боковых блоков (первая ступень ракеты Р16), расположенных вокруг такой же первой ступени Р16, являющейся второй ступенью этой ракеты. Однако такая связка была слишком сложна, а потому ненадежна. Поэтому в днепропетровском ОКБ586 начали проработку тяжелой ракет Р56. Но об этом чуть позже.
Проработки по тяжелым носителям в ОКБ1 начались еще до первого старта «семерки». О разработке эскизного проекта ядерно-химической ракеты ЯХР2 уже говорилось выше. Ядерные двигатели позволяли существенно увеличить массу полезного груза. Однако рассчитывать на них в ближайшем будущем было бы рискованно. Очевидно, что создать в приемлемые сроки тяжелый носитель можно было только с использованием ЖРД. Естественно, что для них нужны были более мощные двигатели, чем установленные на существующих и перспективных МБР. Но прежде чем приступить к их созданию, необходимо было определиться с выбором компонентов топлива. С. П. Королев был сторонником жидкого кислорода и керосина по причине их меньшей стоимости и безвредности. А вот В. П. Глушко, бывший в то время монополистом в области создания мощных ЖРД, намучавшись с кислородно-керосиновыми двигателями, стал активным проповедником НДМГ. Несимметричный диметилгидразин (НДМГ) вместе с азотной кислотой (АК27) или четырехокисью азота (АТ) образовывал самовоспламеняющееся топливо. Кроме того, все эти компоненты были долгохранимыми. Однако как НДМГ, так и АТ, были очень токсичны, что не нравилось С. П. Королеву. В конце концов, разногласия по этому поводу привели к разрыву между В. П. Глушко и С. П. Королевым, но обо всем по порядку.
Первые серьезные разногласия между Королевым и Глушко наблюдались еще при создании «семерки», когда С. П. Королеву пришлось взять на себя разработку и создание управляющих двигателей для первой и второй ступени ракеты Р7. Дальше – больше. При создании третьей ступени «семерки» головным разработчиком двигателя был назначен тот же В. П. Глушко, который, однако, настоял на применении в качестве топлива пары НДМГ – жидкий кислород. С. П. Королев, не препятствуя Глушко, все же внес в Постановление параллельную разработку ракет-носителей 8К73 с двигателями В. П. Глушко на всех ступенях и 8К72. Двигатель для третьей ступени ракеты 8К72 разрабатывался в ОКБ1 с привлечением авиационного ОКБ154 С. А. Косберга. В конце концов, именно ракета-носитель 8К72 обеспечила полет первых «лунников» и первые пилотируемые полеты. А двигатель 8Д711 конструкции В. П. Глушко был отработан только в 1962 году. Получается, что если бы С. П. Королев не подстраховался, то не видать бы нам приоритета в области пилотируемых полетов и освоения Луны.
Это был серьезный удар по самолюбию В. П. Глушко. Однако более серьезными оказались их разногласия при разработке межконтинентальной баллистической ракеты Р9, которой предполагалось заменить ракету Р7. Поначалу ракета создавалась в двух вариантах: Р9А (жидкий кислород и керосин) и Р9В (азотная кислота и керосин). Для ракеты Р9В (8К76) А. М. Исаев создавал связку двигателей тягой по 40 тонн. Но вскоре С. П. Королев настоял на создании только кислородно-керосинового варианта – Р9А или 8К75, что, вообще-то говоря, было ошибкой. Воспользовавшись тем, что из-за сокращения авиации авиационные ОКБ остались без работы, он привлек к работе над Р9 куйбышевское ОКБ276, возглавляемое Н. Д. Кузнецовым. На первой ступени предполагалось установить четыре двигателя НК9, чьи проектные характеристики были существенно выше, чем у разрабатывавшегося в Химках двигателя РД111 (8Д716). Но разработка авиационных и ракетных двигателей – это, как говорят в Одессе, две большие разницы. У Н. Д. Кузнецову отсутствовала экспериментальная база для отработки ЖРД, да и соответствующего опыта не было. Чем, собственно, и воспользовался В. П. Глушко. Он добился в обход Постановления решения об установке своих двигателей на первой ступени ракеты Р9А в качестве единственного варианта.
Четырехкамерный двигатель РД111 при тяге в 141 тонну был значительно мощнее своих предшественников РД107 и РД108. Однако при его отработке в камере сгорания регулярно возникали высокочастоные пульсации давления, которые приводили к авариям. Эти аварии, с одной стороны, задержали принятие на вооружение МБР Р9, а, с другой стороны, привели В. П. Глушко к мысли, что невозможно создать в приемлемые сроки кислородно-керосиновые двигатели большой мощности. К тому же он увлекся созданием двигателей для янгелевских ракет Р12, Р14 и Р16 на высококипящих компонентах.
Впрочем, еще до принятия Постановления по тяжелым носителям честолюбивый В. П. Глушко направил 12 февраля 1960 года письма С. П. Королеву и в Госкомитет по оборонной технике, в которых предлагал создать тяжелые четырехступенчатые носители на базе своего двигателя РД111: Р10 со стартовой массой 1500 тонн и Р20 со стартовой массой 2000 тонн. Даже простой подсчет показывает, что в этом случае потребовалось бы установить на первой ступени Р10 не менее 15 четырехкамерных двигателей РД111 и 20 двигателей или 80 камер на Р20. Естественно, что С. П. Королев отверг слабо проработанные предложения В. П. Глушко.
На начальной стадии разработки Н1 мнения С. П. Королева и В. П. Глушко по поводу выбора компонентов топлива и мощности единичного двигателя различались, но казалось, что в споре родится истина. Сам Королев, хотя и отдавал предпочтение кислороду и керосину, но не отвергал с порога предложения Глушко об использовании на первой ступени пары НДМГ плюс азотная кислота (АК27), а на второй и третьей ступенях НДМГ и жидкого кислорода. Но вот использовать на первой ступени Н1, чей стартовый вес определили в 2000 тонн, предложенный В. П. Глушко однокамерный двигатель с тягой порядка 100 тонн он счел неприемлемым, ведь в этом случае двигатели пришлось бы устанавливать по кольцу в два ряда.
9 августа 1960 года С. П. Королев утвердил план-график выдачи и согласования технических заданий по комплексу Н1. А первые ориентиры для разработки эскизного проекта Н1 были поставлены на большом совещании главных конструкторов, состоявшемся 23 сентября 1960 года на космодроме Байконур. Это совещание рекомендовало провести разработку носителя Н1 по каркасной схеме со стартовым весом 2000 тонн, способным вывести на орбиту полезный груз массой 70-75 тонн. Эти ориентиры требуют некоторого пояснения. Во-первых, масса полезного груза в 75 тонн была выбрана из совокупности решаемых задач, в первую очередь посадки тяжелых автоматических станций на поверхность Луны, Марса и Венеры, а также пилотируемого облета этих планет. Задачи высадки человека на Луну была лишь одной из многих и решалась с помощью запуска двух ракет Н1 и сборки лунного комплекса на околоземной орбите. Во-вторых, при выборе компоновочной схемы ракеты был отвергнут первоначальный вариант «семерочного» типа с шестью боковушками и принят за основу моноблочный вариант. Для облегчения топливных баков решено было подвешивать их внутри каркаса, то есть вернуться как бы к схеме «Фау2», от которой отказались еще при создании первой советской баллистической ракеты Р2.
На этом же совещании были определены основные направления разработки двигателей для Н1. К этим работам были привлечены помимо главного монополиста в лице В. П. Глушко (ОКБ456) и ОКБ2 А. М. Исаева бывшие авиационные КБ: ОКБ275 (Н. Д. Кузнецов), ОКБ154 (С. А. Косберг) и ОКБ165 (А. М. Люлька). В результате сокращения авиации многие из них остались без работы. Именно поэтому коллективам, возглавляемым А. И. Микояном (ОКБ155), С. А. Лавочкиным (ОКБ301), В. М. Мясищевым (ОКБ23), пришлось заниматься созданием различных типов ракет. Конструкторские бюро, специализировавшиеся на создании авиационных двигателей, переключились на создание ракетных двигателей. По результатам совещания 1 октября 1960 года В. П. Глушко, Н. Д. Кузнецову,А. М. Исаеву и А. М. Люльке были выданы технические задания на разработку ЖРД замкнутойсхемы для Н1 с очень высокими рабочими характеристиками, большим давлением в камере сгорания, высоким удельным импульсом и небольшой массой, причем тяга двигателей и компоненты топлива жестко не задавались.
Следующее расширенное совещание главных конструкторов по Н1 также состоялось на космодроме 31 января 1961 года. На нем С. П. Королев представил унифицированный вариант моноблочной схемы Н1, который был независим от различных вариантов двигателей. Ситуация складывалась довольно оригинальная. Идет разработка нового носителя, а ясности с двигателем нет никакой. В. П. Глушко к этому времени уже полностью переключился с предлагавшихся им ранее компонентов кислород – НДМГ и азотная кислота – НДМГ на пару АТ – НДМГ. У Н. Д. Кузнецова в ОКБ276 были проведены эскизные проработки однокамерных кислородно-керосиновых двигателей тягой 170, 300 и 600 тонн. Поскольку уровень тяги, достигнутый на тот момент одной камерой, составлял 45 тонн (НК9), решили ограничиться для двигателя первой ступени тягой в 150 тонн. Во-первых, двигатель такой мощности можно было изготовить и отработать на существующей производственно-технической и экспериментальной базах, в то время как разработка двигателя тягой порядка 600 тонн потребовало бы создание новой производственной и экспериментальной баз. Это значительно бы увеличило сроки создания ракеты. А во-вторых, двигатель тягой 150 тонн, но с высотным соплом, хорошо «привязывался» ко второй ступени Н1. Кроме того, при многодвигательной установке возможно резервирование двигателей, то есть отключение отказавшего в полете двигателя. Хотя С. П. Королев по-прежнему склонялся в пользу кислородно-керосиновых двигателей, было решено продолжить проработку вариантов ракеты Н1 и на других компонентах топлива. В развитие этого совещания 1 марта 1961 года были согласованы ТЗ на разработку ЖРД для Н1 с В. П. Глушко, Н. Д. Кузнецовым, А. М. Исаевым и А. М. Люлькой. Впрочем, А. М. Исаев и А. М. Люлька стали заниматься кислородно-водородными двигателями для верхних ступеней, а «главный приз» разыграли В. П. Глушко и Н. Д. Кузнецов.
13 мая 1961 года вышло очередное Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О пересмотре планов по космическим объектам в направлении выполнения задач оборонного значения». Оно было явно инициировано Министерством обороны. Военным как основным заказчикам ракетной техники не нравилось, что ведущие ракетно-космические ОКБ сосредотачиваются на создании ракет космического назначения, отвлекая значительные финансовые, материальные и интеллектуальные ресурсы от разработки боевых ракет.
С. П. Королев, хотя и стремился к созданию именно тяжелой ракеты космического назначения, все же хорошо понимал, что игнорировать военных нельзя. Поэтому он постоянно слал письма в Министерство обороны с просьбой представить предложения по военному использованию Н1. К этому их обязывало и одно из Постановлений от 23 июня 1960 года. Более того, учитывая слабую заинтересованность в Н1 военных, в ОКБ1 под эту ракету разрабатывалась тяжелая орбитальная станция. При этом станция должна была решать в основном военные задачи: «сверхразведка», борьба с аппаратами противника в космосе, поражение наземных целей, связь и ретрансляция и так далее. И только во вторую очередь должны были решаться научные и прикладные задачи.
Кроме того, в рамках НИР «Раскат» прорабатывалась возможность создания на базе Н1 тяжелой МБР, способной доставить на межконтинентальную дальность 17 боеголовок с ядерным зарядом. Хотя, конечно, называть оружием гигантскую ракету, которая месяцами собирается на полигоне, больше месяца готовится к старту и хранится в заправленном состоянии не более суток, было бы несерьезно. К тому же, «циклопический» стартовый комплекс был бы абсолютно не защищен от любого нападения с воздуха и из космоса.
Таким образом, для создания тяжелой ракеты Н1 не было серьезного обоснования, как, впрочем, и обоснования ее стартовой массы, не было и серьезных задач для нее. Во всяком случае, ни Академия наук СССР, ни Министерство обороны таких задач не ставили, хотя в Постановлении от 13 мая 1961 года все же была записана дата начала летных испытаний Н1 – 1965 год. Правда, стоит заметить, что Академия наук поддерживала исследования космического пространства, но ее влияние на партийное руководство страны было минимальным, чего не скажешь о влиянии военно-промышленного комплекса и Министерства обороны СССР.
Такая незаинтересованность военных в Н1 привела к появлению 16 апреля 1962 года Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О создании образцов межконтинентальных баллистических и глобальных ракет и носителей тяжелых космических объектов». В соответствии с этим Постановлением в ОКБ586 под руководством М. К. Янгеля началась разработка тяжелых МБР Р36 и Р46, также тяжелого носителя на их основе Р56. Чуть позже в развитие этого Постановления 29 апреля 1962 года появилось еще одно, согласно которому в ОКБ52 под руководством В. Н. Челомея началась разработка ракеты УР500. А в конце года 24 сентября было принято еще одно Постановление о разработке коллективом ОКБ1 глобальной ракеты ГР1 (8К713) на базе ракеты Р9, но с двигателем НК9 Н. Д. Кузнецова. Что же касается работ по Н1, то Постановлением они ограничивались выпуском в 1962 году эскизного проекта и оценкой стоимости ракетного комплекса. Здесь сказалось не только сопротивление военных, но и нежелание Н. С. Хрущева тратить на Н1 огромные средства, необходимые для решения народнохозяйственных задач.
Это был серьезный удар по планам С. П. Королева. И хотя в тот же день вышло Постановление о начале разработки комплекса «Союз», но это было слабым утешением. Однако он решил не сдаваться и 16 мая 1962 года подписал эскизный проект по Н1, состоящий из 29 томов и 8 приложений. А со 2 по 16 июля проходило рассмотрение эскизного проекта. Экспертную комиссию возглавлял Президент Академии наук СССР М. В. Келдыш.
В представленном эскизном проекте основными ближайшими задачами для разрабатываемой ракеты Н1 провозглашались следующие:
А. Выведение тяжелых космических летательных аппаратов на орбиты вокруг Земли с целью исследования природы космического излучения, происхождения и развития планет, радиации Солнца, природы тяготения, изучения физических условий на ближайших планетах, выявления форм органической жизни в условиях, отличных от земных и т.д.
Б. Выведение автоматических и пилотируемых тяжелых ИСЗ на высокие орбиты с целью ретрансляции передач телевидения и радио, обеспечения прогноза погоды и т.д.
В. При необходимости вывод тяжелых автоматических и пилотируемых станций боевого назначения, способных длительно существовать на орбитах и позволяющих производить маневр для одновременного вывода на орбиту большого количества ИСЗ военного назначения – так называемый «Орбитальный пояс».
Очевидно, что высадка на Луну к первоочередным задачам не относилась. Правда, она декларировалась среди основных этапов дальнейшего освоения космоса:
• облет Луны с экипажем из двух-трех космонавтов;
• вывод КА на орбиту вокруг Луны, высадка на Луну, исследование ее поверхности, возвращение на Землю;
О• существление экспедиции на поверхность Луны с целью исследования почвы, рельефа, проведение изысканий по выбору места для исследовательской базы на Луне;
• создание на Луне исследовательской базы и осуществление транспортных связей между Землей и Луной;
• облет экипажем в два-три человека Марса и Венеры и выбор места для исследовательской базы;
• создание исследовательских баз на Марсе и осуществление транспортных связей между Землей и планетами;
• запуск автоматических аппаратов для исследования околосолнечного пространства и дальних планет системы (Юпитер, Сатурн и т.д.).
Именно для решения всех вышеперечисленных задач и предлагалась тяжелая ракета Н1 с грузоподъемностью в 75 тонн. Причем большинство задач решалось с помощью одного пуска Н1. «Орбитальный пояс» мог быть создан после 10 запусков Н1. Для высадки человека на Луну необходимо было собрать на околоземной орбите лунный комплекс массой порядка 150 тонн (два пуска Н1). Марсианский комплекс весил бы уже не менее 600 тонн (8 пусков Н1). Впрочем, все эти расчеты были весьма приблизительными, поскольку детальной проработки этих аппаратов и межпланетных кораблей не было.
Представленная в эскизном проекте трехступенчатая ракета Н1 (11А52) при стартовой массе 2160 тонн, диаметром у основания 16 метров была способна выводить на круговую орбиту высотой 300 км полезный груз массой 75 тонн. Все три ступени были оснащены кислородно-керосиновыми двигателями Н. Д. Кузнецова, главного конструктора Куйбышевского авиамоторного ОКБ276, которое осталось без работы из-за сокращения советской авиации в начале 60-х годов. На первой ступени (блок А) было установлено 24 двигателя НК15 тягой по 150 тонн (167,5 тонн в вакууме) каждый, расположенных по кольцу, на второй ступени (блок Б) – 8 таких же двигателей с высотным соплом НК15В и тягой по 175 тонн, на третьей (блок В) – 4 двигателя НК9В с тягой по 40 тонн, который разрабатывался еще для ракеты Р9, но с высотным соплом. Двигатели Н. Д. Кузнецова, работающие по замкнутой схеме с дожиганием газогенераторного газа, обладали очень высокими характеристиками. При давлении в камере сгорания 147 атмосфер двигатель первой ступени НК15 обладал удельным импульсом 296 секунд на уровне моря и 331 секунду в пустоте, двигатель второй ступени с высотным соплом НК15В имел удельный импульс в вакууме 347 секунд, таким же удельным импульсом обладал и двигатель третьей ступени НК9В. Расположение жестко закрепленных двигателей по кольцевой схеме позволяло реализовать управление полетом ракеты форсированием и дросселированием диаметрально противостоящих двигателей. Кроме того, такое расположение двигателей при избыточной тяге позволяло без ущерба отключать в полете неисправный двигатель, а для равновесия и противоположный.
К моменту завершения разработки эскизного проекта С. П. Королев окончательно разругался с главным конструктором ракетных двигателей В. П. Глушко. Последний отказался делать кислородно-керосиновые двигатели для Н-1 и предлагал использовать свои двигатели на высококипящих, самовоспламеняющихся, но токсичных компонентах топлива АТ и НДМГ. В. П. Глушко также разработал двигатель для первой ступени РД253 с тягой 150 тонн и давлением в камере сгорания 150 атмосфер, а также его высотный вариант для второй ступени Н1 – РД254. Однако по удельному импульсу РД253 уступал НК15: 285 (316) и 296 (331) секунд соответственно. Использование двигателей на несимметричном диметилгидразине с меньшим удельным импульсом, естественно, снижало массу выводимой полезной нагрузки при том же стартовом весе носителя, а это не устраивало С. П. Королева, не говоря уже об их токсичности. История подтвердила правоту С. П. Королева в вопросе выбора компонентов для ракеты космического назначения. Когда В. П. Глушко, уже, будучи Генеральным конструктором НПО «Энергия», приступил к созданию многоразовой космической системы «Буран», то для первой ступени он выбрал кислородно-керосиновый двигатель РД170, разработанный под его же руководством в КБ «Энергомаш» (бывшее ОКБ456).
Ракета Н1 имела оригинальную конструкцию со сферическими подвесными топливными баками и несущей внешней оболочкой, а также с кольцевым расположением ЖРД на каждой ступени. Причем все ступени ракеты были геометрически подобными. Кстати именно С. П. Королев еще при создании ракеты Р2 отказался от такой схемы в пользу несущих топливных баков, что давало выигрыш по массе. Возвращаясь к несущей оболочке, он проигрывал по массе полезного груза, но на это у Королева были свои основания. Он планировал создать целое семейство ракет большой грузоподъемности серии «Н» со стартовыми массами в 7000 (Н2), 12000 (Н3) и 18000 (Н4) тонн, подставляя под уже разработанную ракету новую более мощную первую ступень. То есть ради туманной перспективы ухудшались характеристики разрабатываемого носителя. Для сравнения отношение веса заправленной ступени и сухой массы первой ступени S1C ракеты-носителя «Сатурн-5» составляло 17, а у Н1 по данным эскизного проекта – всего лишь 11.
Несмотря на отсутствие конкретных заданий в ОКБ1 долгое время велись проработки по носителю Н2, при этом его стартовый вес непрерывно возрастал от 3700 тонн при полезной нагрузке в 185 тонн до 11000 тонн при массе полезного груза 350 тонн. Некоторые из промежуточных вариантов имели индекс Н10. Чтобы обеспечить такую грузоподъемность мощность ДУ первой ступени должна быть колоссальной. При классическом построении ДУ должна была состоять из 100 двигателей типа НК15, но с доведением тяги до 175 тонн. Цифра совершенно невероятная. И даже при наличии двигателя с тягой 700 тонн их требовалось порядка 25. Поэтому рассматривались и экзотические варианты с применением на первой ступени наряду с ЖРД и турбореактивных двигателей, которые отличает высокий удельный импульс за счет использования атмосферного кислорода. Ракетные ступени таких размеров невозможно было перевезти даже на небольшие расстояния из монтажно-испытательного корпуса на стартовую позицию, поэтому ее надо было собирать прямо на старте, что при жутких климатических условиях пыльного Байконура стало бы величайшей авантюрой. Да и доставка на космодром полезного груза массой несколько сот тонн выглядит задачей практически неразрешимой. Таким образом, попытка С. П. Королева построить универсальную ракету-носитель, позволяющую выводить полезную нагрузку от единиц до нескольких сот тонн, завела его в тупик. Да и сегодня, спустя 40 лет после начала космической эры, каждая ракета-носитель занимает свою нишу по грузоподъемности. А увеличение массы полезного груза, выводимого той же ракетой, достигается путем установки дополнительных стартовых ускорителей.
Вопрос транспортировки встал и при создании Н1, так как ракетные ступени таких размеров невозможно было провезти по железной дороге. В результате в 5 километрах от стартовой позиции (площадка 110) был построен завод – монтажно-испытательный корпус (площадка 112), на котором производилась сварка и сборка ступеней Н1 из отдельных элементов, изготовленных на куйбышевском заводе «Прогресс» и доставленных по железной дороге. Для обеспечения жильем рабочих рядом с заводом построили небольшой город (площадка 113).
На первом этапе отработки Н1 предлагалось создать ракету-носитель Н11 на базе второй и третьей ступеней (блоки Б и В) ступеней ракеты-носителя Н1. При стартовой массе 750 тонн ракета Н11 была бы способна вывести на околоземную орбиту полезный груз массой около 25 тонн. Причем поначалу ракета оснащалась двигателями НК9 с последующей заменой их на двигатели НК15. Одновременно ракету Н11 можно было использовать как МБР, способную доставить боеголовку с ядерным зарядом мощностью 25 Мт, как глобальную ракету с ядерным зарядом мощностью 2,2 Мт и как носитель для выведения на орбиту Земли боевых кораблей и спутников различного назначения.
Впоследствии С. П. Королев неоднократно выходил с предложением создать на базе ступеней ракеты-носителя Н1 унифицированный ряд ракет:
• Н11 (11А53) с применением 2, 3 и 4 ступеней (блоки Б, В и Г) ракеты Н1 со стартовой массой 700 тонн и полезным грузом массой 20 тонн на околоземной орбите;
• Н111 (11А54) с применением 3 и 4 ступеней (блоки В и Г) ракеты Н1 и второй ступени ракеты Р9А со стартовой массой 200 тонн и полезным грузом массой 5 тонн.
Однако ракета Н11 не нашла поддержки, поскольку в ОКБ52 уже шла разработка ракеты УР500К с такой же грузоподъемностью. Ну а ракета Н111 была ничем не лучше «семерки», тем более что та уже была сделана, отработана и выпускалась серийно.
В эскизном проекте были рассмотрены и перспективы повышения грузоподъемности Н1 за счет применения на верхних ступенях водорода в качестве топлива. Замена керосина на водород только на третьей ступени позволило бы увеличить массу полезного груза на 15 тонн. В случае применения водорода на второй и третьей ступенях масса полезного груза возрастала уже на 25 тонн и составляла около 100 тонн. Для расчета принимались проектные параметры двигателя, создававшегося в ОКБ165 под руководством А. М. Люльки. Его удельный импульс должен был составить 445 единиц.
Еще большего увеличения грузоподъемности можно было получить, установив на третьей ступени ядерный ракетный двигатель с тягой 30-40 тонн. При применении в качестве рабочего тела водорода удельный импульс достигал 900 единиц, а прибавка в массе полезного груза составила бы 60 тонн.
В случае создания на базе первой ступени Н1 двухступенчатого носителя НII при использовании на второй ступени ЯРД, проекты которого прорабатывались в ОКБ670 М. М. Бондарюка и ОКБ456 В. П. Глушко, вес полезного груза возрастал на 125 тонн и составлял уже 200 тонн.
Обращает на себя внимание тот факт, что в эскизном проекте рассматривалась исключительно ракета-носитель без привязки к конкретному аппарату. Весь спектр возможных полезных нагрузок лишь декларировался. Ничего не было сказано и о разгонных блоках, с помощью которых автоматические аппараты и пилотируемые корабли должны были выводиться на трассу полета к Луне и планетам солнечной системы.
Экспертная комиссия во главе с М. В. Келдышем одобрила проект. Однако, отметив отсутствие конкретных полезных нагрузок для Н1, она подчеркнула, что первоочередной задачей создания Н1 является ее боевое применение, в том числе для доставки сверхмощного ядерного заряда до 100 Мт. Кроме того, комиссия рекомендовала применять вертикальную сборку ракеты на космодроме. В целом решение экспертной комиссии сыграло положительную роль в судьбе Н1. 24 сентября 1962 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, посвященное Н1. В нем была утверждена кооперация и планы создания ракеты Н1. Подтверждалась дата начала летных испытаний – 1965 год. Однако при этом стендовую отработку автономных двигателей третьей ступени предписывалось закончить в 1964 году, двигателей второй и первой ступеней – в 1965 году. В том же году планировалось окончание строительства стартовой позиции и сдача ее в эксплуатацию. Сроки были установлены явно нереальные, но С. П. Королев и слышать не хотел о более поздних сроках.
Но главным были все же не сроки, а деньги. Цифры потребных затрат были занижены, поскольку реальная стоимость программы Н1 просто не прошла бы через Госплан и Министерство финансов. Деньги нужны были Н. С. Хрущеву для подъема сельского хозяйства, а военным – для скорейшего восстановления равновесия по стратегическим ядерным вооружениям с Соединенными Штатами Америки. Именно поэтому из Постановления были вычеркнуты строки о создании стенда для огневых испытаний первой ступени Н1. С. П. Королев рассчитывал, что все огневые стендовые испытания для всех ступеней можно ограничить единичными двигателями, приспособив уже существующие стенды в НИИ229 под Загорском (ныне город Сергиев Посад).
И здесь он натолкнулся на активное сопротивление со стороны своего заместителя по испытаниям Л. А. Воскресенского, который справедливо считал, что до начала летных испытаний необходимо отработать на огневом стенде каждую ступень в сборке. Отработка ракеты методом пусков была хороша лишь для небольших ракет, но для Н1 она была неприемлема. С. П. Королев же опасался, что включение в Постановление упоминания о стендах, вызовет негативную реакцию высшего руководства, которое и так было недовольно большими затратами на создание Н1. В конце концов, в НИИ229 были созданы стенды для отработки второй и третьей ступеней Н1. Естественно, что для сборки этих ступеней там же был построен небольшой завод. Первая же ступень в сборке так нигде и не отрабатывалась. Предложение создать стенд на Байконуре с последующей его переделкой в стартовый комплекс было отвергнуто по причине удлинения сроков строительства последнего. Одним словом, решили сэкономить. Но именно неотработанная первая ступень стала причиной неудач всех четырех пусков Н1.
Одновременно с принятием Постановления по комплексу Н1 от 24 сентября 1962 года Академии наук СССР было дано задание в трехмесячный срок представить конкретные предложения по космическим объектам под Н1. Однако в декабре 1962 года на заседании МНТС по космическим исследованиям при Академии наук СССР был рассмотрен план, который предусматривал выполнение исследований в 1963-1964 годах в основном с помощью автоматических станций. Об Н1 речи не было.
Такое положение дел не устраивало С. П. Королева. Тем более что звучали голоса против создания тяжелых космических аппаратов и интенсификации работ по Н1. В очередной раз пришлось С. П. Королеву брать инициативу в свои руки. К февралю 1963 года в ОКБ1 были проработаны предложения по использованию ракеты-носителя Н1 и созданию для него первоочередных космических объектов. Предложения были представлены в докладе К. Д. Бушуева и обсуждены 22 апреля 1963 года на Ученом совете ОКБ1, а затем 28 апреля 1963 года на заседании Президиума Междуведомственного научно-технического совета, председателем которого был М. В. Келдыш. По мнению С. П. Королева с помощью Н1 можно было решать следующие научные задачи, как автоматическими станциями, так и пилотируемыми кораблями:
• изучение и освоение Луны;
• изучение планет Солнечной системы;
• непосредственное изучение небесных тел, Земли, космического пространства с помощью обитаемой станции – Орбитального космического института.
Как видно, планы у С. П. Королева были обширные. Хотя, возможно и не стоило бы пугать ими военных и руководство страны: Н. С. Хрущеву нужны были деньги на подъем сельского хозяйства, а военным – на ликвидацию ракетного отставания от США.
Что касается большой орбитальной станции, то дальше перечня решаемых на ней задач дело не пошло. Также ограничилось упоминанием дело создания тяжелых автоматических станций для полета к Марсу, Венере и дальним планетам. По тяжелому межпланетному кораблю (ТМК) в ОКБ1 с начала 60-х годов шли проектные проработки, однако до реализации этого проекта было очень далеко. Тем более что для этого требовалось создание электрореактивных двигателей с ядерно-энергетической установкой. Подробнее об этом будет рассказано в следующей главе.
Предложения по изучению и освоению Луны были озвучены более конкретно. В частности, на базе Н1 могли быть созданы следующие космические объекты:
• корабль для облета Луны весом порядка 24 тонны с возвращением к Земле;
• спутник Луны (без возвращения к Земле) весом порядка 14 тонн;
• пилотируемый спутник Луны с последующим возвращением его к Земле весом порядка 10 тонн;
• самоходный аппарат с мягкой посадкой на Луну (без возвращения на Землю) весом порядка 6 тонн (посадочный вес до 8 тонн);
• экспедиционный комплекс для высадки людей с оборудованием на поверхность Луны и с возвращением на Землю.
Для решения последней задачи необходимо было собрать на околоземной орбите (используя метод стыковки, разрабатываемый по теме «Союз») ракетный комплекс массой порядка 200 тонн с помощью трех запусков ракеты Н1. Осуществление экспедиции с людьми на поверхность Луны впервые стала рассматриваться как основная задача программы изучения и освоения Луны. Все остальные задачи были всего лишь сопутствующими.
К этому моменту наступила полная определенность в американской программе «Аполлон». С. П. Королев хорошо понимал складывающуюся ситуацию – если не начать работы немедленно, то потом можно и не догнать. Однако руководство страны, от которого зависело принятие решения, не понимало этого или не хотело понимать. Что уж говорить о военных. Министерство обороны, главный заказчик ракетно-космической отрасли, было абсолютно не заинтересовано в создании тяжелого носителя и освоении Луны. Оно полагало, что Н1 лишь отвлекает предприятия отрасли от создания нового поколения межконтинентальных баллистических ракет Р36, УР100 и РТ2.
С. П. Королев также понимал, что для проталкивания решения о начале работ по освоению Луны необходимо обзавестись союзниками. Военные отпадали по причине, указанной выше. Академия наук была больше заинтересована в исследовании космического пространства автоматическими аппаратами, о чем свидетельствовал предложенный ею план исследований в 1963-1964 годах. По правде говоря, такой подход был оправдан. При пилотируемых полетах на первый план выходят технические проблемы, связанные с безопасностью полета человека в космос. И только затем решаются научные задачи. Все это нашло подтверждение во время запусков американских «Аполлонов» к Луне. Их научная ценность была сопоставима с результатами, полученными с советских и американских лунных автоматических станций, чего нельзя сказать о стоимости.
Однако С. П. Королев воспользовался тем, что еще в Постановлении от 24 сентября 1962 года за Академией наук была записана подготовка предложений по созданию первоочередных космических объектов для Н1. 7 мая 1963 года он направил в правительство письмо, в котором напомнил, что Академия наук вместо предложений ограничилась расплывчатым планом исследования космического пространства на 1963-1964 годы. 27 июля 1963 года С. П. Королев направил предложения ОКБ1 об использовании ракеты Н1 и создании на его базе первоочередных космических объектов председателям Госкомитетов по оборонной технике С. А. Звереву и по радиоэлектронике В. Д. Калмыкову с просьбой поддержать эти предложения перед ВПК.
В результате этих усилий в августе 1963 года Академией наук СССР был подготовлен перспективный план работ на 1965-1975 годы, который, хотя и не содержал предложений по созданию первоочередных космических объектов, тем не менее, предполагал:
• существенное увеличение роли человека как в прямых исследованиях в космосе, так и в освоении и изучении Луны и планет Солнечной системы, при этом планируются облеты и спутники Луны, Марса и Венеры с человеком на борту, кратковременные экспедиции на Луну с целью ее изучения, подготовки к организации обитаемой лунной обсерватории и экспедиции на Марс;
• исследование Луны и планет для создания на них обитаемых и автоматических обсерваторий и станций для проведения фундаментальных астрофизических и космофизических исследований;
• создание обитаемых орбитальных станций для систематического и комплексного изучения Земли, околоземного космического пространства, Солнца, астрофизических и медико-биологических исследований;
• увеличение удельного веса изучения дальнего космоса с помощью автоматических станций на ракетах-зондах с удалением от Земли на сотни миллионов километров и с выходом на большие высоты за плоскость эклиптики;
• дальнейшее развитие космических систем, имеющих народнохозяйственное значение (связи, метеорологии, навигации), и создание новых служебных систем – космической службы Солнца, космической ионосферной службы, геофизической и дозиметрической систем.
Как развитие этот план предусматривал для ОКБ1 следующие работы:
• Автоматическая лунная станция для отработки мягкой посадки на базе носителя 8К78.
• Космический корабль для облета Луны человеком с возвращением на Землю (с использованием стыковки на орбите – тема «Союз»).
• Самоходный автоматический аппарат для обследования заданных участков лунной поверхности в целях подготовки операции по высадке экипажа.
• Космический корабль – спутник Луны с экипажем для длительных полетов вокруг Луны в целях картографирования ее поверхности с возвращением на Землю.
Разработка экспедиционного комплекса:
• высадка на поверхность Луны запасного корабля с ракетой возвращения (без экипажа);
• высадка на поверхность Луны корабля с экипажем и ракетой возвращения с задачами непосредственного физического наблюдения, фотографирования и взятия образцов лунной породы (с комплексом стыковки на орбите);
• высадка на поверхность Луны самоходного аппарата для обслуживания экспедиции;
• возвращение экипажа экспедиции на Землю (1967-1968 годы).
Организация на Луне постоянной обсерватории для систематических исследований Луны, Земли, Солнца, космофизических и астрофизических исследований.
Автоматические аппараты для изучения атмосферы, околопланетного пространства и поверхности Марса.
Тяжелый межпланетный корабль с экипажем для облета Марса и подготовки экспедиции на Марс.
Тяжелый межпланетный пилотируемый корабль с электрореактивным двигателем для полетов к Марсу, и Венере с выходом на орбиту спутников планет и возвращением на Землю.
Экспедиционный комплекс на Марс.
Автоматические аппараты для полетов к другим планетам Солнечной системы.
Как видно, планов громадье. Пожалуй, все это вполне сгодилось бы в качестве хорошо продуманной стратегии освоения космического пространства. Здесь явно чувствовались фантазия и рука С. П. Королева. Но, к сожалению, речь шла о конкретном плане, а вот самой конкретики в нем-то как раз и не было. Кроме временных рамок (1965-1975 годы) в нем не было никаких сроков. План абсолютно не учитывал экономические реалии нашей страны, поскольку никакой экспертизы его не проводилось, а в самом плане не было раздела с технико-экономическим обоснованием. Возможно, С. П. Королев с помощью Академии наук СССР хотел привлечь внимание советского руководства к захватывающим перспективам освоения космического пространства. Однако реакции с их стороны на этот план не последовало.
Тем не менее, эта перспективная программа исследования космического пространства в 1965-1975 годах явилась базой для подготовки в ОКБ1 предложений по исследованию и освоению Луны в 1963-1968 годах, которые были утверждены С. П. Королевым 23 сентября 1963 года. Для изучения и освоения Луны предлагалось создание космических комплексов по пяти взаимосвязанным темам.
Тема Л1 предполагала сборку на орбите лунного облетного комплекса с использованием пилотируемого корабля 7К, разгонного блока 9К и танкеров-заправщиков 11К, выводимых на околоземную орбиту ракетой-носителем 11А511. Об этой теме, интенсивно разрабатываемой в тот момент в ОКБ1, уже рассказывалось чуть ранее в этой главе.
Сборка на околоземной орбите лунного комплекса по теме Л2 была абсолютно аналогична сборке по теме Л1. Однако в качестве полезной нагрузки на траекторию полета к Луне выводился не пилотируемый корабль 7К, а лунный самоходный аппарат 13К. Этот луноход помимо проведения научных исследований должен был помочь в выборе района посадки лунной экспедиции. Со временем этот проект был воплощен в жизнь. Однако лавры достались Г. Н. Бабакину и возглавляемому им коллективу ОКБ301, где был разработан легендарный «Луноход». Правда, он уже не был привязан к пилотируемой лунной экспедиции, да и запуск его к Луне осуществлялся с помощью одной ракеты-носителя «Протон-К» без промежуточной сборки на околоземной орбите.
Проведение пилотируемой лунной экспедиции числилась как тема Л3. Первоначально ее реализация задумывалась по трехпусковой схеме, то есть с помощью трех пусков ракеты Н1. Лунный комплекс, собираемый на околоземной орбите, состоял из космической ракеты и собственно корабля Л3, за основу при создании которого предполагалось взять корабль 7К. Космическая ракета, в свою очередь, состояла из:
• разгонной ступени, обеспечивающей выведение экспедиционного корабля с монтажной орбиты на траекторию полета к Луне;
• корректирующей двигательной установки, обеспечивающей коррекции траектории;
• тормозной ступени, обеспечивающей торможение корабля при подлете к Луне;
• посадочно-взлетного устройства с юстировочной двигательной установкой, обеспечивающей мягкую посадку корабля экспедиции на поверхность Луны;
• стартовой ступени, обеспечивающей взлет экспедиционного корабля к Земле;
• системы управления.
Космическая ракета выводится на околоземную орбиту одним носителем Н1, а затем дозаправляется на орбите из двух специальных заранее выведенных на орбиту носителем Н1 танкеров с топливом. Затем с помощью ракеты-носителя 11А511 на орбиту выводится корабль Л3 с экипажем из 2-3 человек и стыкуется с космической ракетой, то есть фактически это уже четырехпусковая схема. Масса космической ракеты на монтажной орбите должна была составить порядка 200 тонн. Рассматривался также вариант сборки космической ракеты из трех одинаковых блоков, выводимых также с помощью Н1.
Полет на Луну и посадка на ее поверхность проходит по прямой схеме без промежуточного выхода на окололунную орбиту. Старт с Луны и выход на траекторию полета к Земле также проходит по прямой схеме. Масса комплекса на трассе перелета Земля-Луна должна была составить массу 62 тонны. Вес корабля Л3 при посадке на Луну – 21 тонна, при подлете к Земле – 5 тонн, вес спускаемого аппарата – 2,5 тонны. Время пребывания экипажа на поверхности Луны – 5-10 суток.
Предложенная схема фактически повторяла ранний вариант лунной экспедиции, предложенный НАСА. Та же сборка на орбите, та же прямая схема полета к Луне, только вместо Н1 у американцев должна была использоваться ракета-носитель «Сатурн С2» или «Сатурн С3». Правда, к этому моменту американцы, рассмотрев различные варианты, пришли к необходимости создания большой ракеты «Сатурн С5» грузоподъемностью 127 тонн и реализации на ее базе и при одном ее пуске лунной экспедиции со встречей на окололунной орбите. Ракета Н1 при грузоподъемности в 75 тонн сделать такого просто не позволяла.
Зато одного носителя пуска Н1 было вполне достаточно для обеспечения запуска пилотируемого корабля типа 7К с экипажем из 2-3 человек с выходом на орбиту вокруг Луны – тема Л4. Основной задачей такой экспедиции было бы изучение естественного спутника с близкого расстояния, картографирование его поверхности с последующим возвращением на Землю. Для разгона комплекса к Луне можно было бы использовать связку из трех блоков 9КМ или специально разработанную четвертую ступень. Масса корабля Л4 на трассе Земля-Луна – 17 тонн, на орбите вокруг Луны – 12 тонн, при подлете к Земле – 5,5 тонн.
Для более детального и долговременного изучения Луны предлагалось также создать тяжелый самоходный аппарат Л5, способный перевозить 3-5 человек или 3500 кг груза со скоростью до 20 км/ч. Этот луноход можно было доставить на лунную поверхность за один пуск Н1.
Обращает на себя внимание то, что предложения по лунным комплексам были весьма схематичны. К тому же использование универсальной ракеты-носителя Н1, создаваемой под все возможные задачи, приводило к необходимости большого числа стыковок крупногабаритных блоков для сборки лунного экспедиционного комплекса. Это, конечно же, резко снижало надежность экспедиции. Но был и еще один момент. Два запуска ракеты Н1 даже с соседних пусковых установок площадки 110 можно было производить с интервалом не меньше чем в 15 суток, поскольку на два стартовых стола была запроектирована и построена одна заправочная система. Следовательно, требовалось время на пополнение запасов топлива. Еще больше времени (не менее 30 суток) требовалось на восстановление стартового стола при последовательном пуске двух ракет Н1. Таким образом, от старта первой ракеты Н1 до запуска пилотируемого корабля Л3 могло пройти не менее 1,5 месяцев. Все это время бортовые системы космической ракеты должны были находиться в работоспособном состоянии. Для этого требовалось и обеспечение нормального теплового режима, и, соответственно, электроснабжения, чего нельзя было бы достичь без установки солнечных батарей. При этом любой сбой, а тем более авария, приводили к еще большей задержке, а то и к отмене лунной экспедиции.
Одним словом, получалась сложная, ненадежная и дорогостоящая программа: только для одного полета на Луну требовалось три запуска ракеты Н1. Высока была и степень технического риска. Чего стоили только стыковка на орбите ракетных блоков массой по 75 тонн, перекачка в невесомости десятков тонн топлива, включая жидкий кислород, а также его хранение в условиях космоса в течение нескольких дней до момента прилета экипажа. Кстати, только для орбитального корабля «Буран» была создана двигательная установка на керосине и жидком кислороде, предусматривающая длительное его хранение в условиях невесомости.
Эти недостатки были видны и тогда. Поэтому проектанты постоянно прорабатывали новые варианты схем экспедиции и лунных кораблей, но до конца 1963 года так и не смогли прийти к единственному варианту. В результате 14 декабря 1963 года С. П. Королев утвердил исходные данные по основным характеристикам комплексов Н1, которые включали четыре варианта корабля Л3 и два варианта тяжелого межпланетного корабля.
К этому моменту сложилось тяжелое положение и с самим носителем Н1. В ОКБ1 основные силы были брошены на разработку конструкторской документации. Сам С. П. Королев постоянно следил за ходом работ. У его первого заместителя В. П. Мишина Н1 также находилась в центре внимания. Проектные работы возглавляли К. Д. Бушуев и С. С. Крюков, конструкторские работы – С. О. Охапкин, а всем, что связано с бортовым оборудованием, включая курирование смежников, занимался еще один заместитель С. П. Королева – Б. Е. Черток. Основные смежники по созданию Н1, которых было существенно больше, чем при разработке «семерки» и «Востока», были прописаны еще в Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 24 сентября 1962 года. Однако большинство из них были загружены сверх меры выполнением других Постановлений, связанных с серийным производством баллистических ракет наземного и морского базирования: Р36, УР100, РТ2 и других. Контроль за этими работами осуществляло Министерство обороны. Так что в случае невыполнения заданий или срыва по срокам могли полететь шапки главных конструкторов и директоров заводов, независимо от их ведомственной принадлежности.
У ракеты Н1 такого контролера не было. Формально им должна была стать Комиссия по военно-промышленным вопросам при ВСНХ. Именно она подготавливала проекты Постановлений ЦК КПСС и Совета Министров СССР по вопросам создания ракетно-космической техники. Именно она формировала межведомственные план-графики разработки и изготовления ракетной техники, а затем следила за их выполнением. Кстати, такой график по Н1 был утвержден ВПК 2 июля 1963 года. Только ВПК могла объединить организации, входящие в разные министерства и ведомства. Однако и она была не всесильна. У нее не было рычагов воздействия на военных, от которых зависело строительство технической позиции и стартового комплекса Н1 на космодроме, но они в 1963 году на это выделили копейки.
Вообще успех любого крупномасштабного дела зависит от хорошей организации работ и наличия достаточного и регулярного финансирования. При создании Н1 не было ни того, ни другого. С. П. Королев, хоть и был главным конструктором Н1, не мог серьезно влиять на положение дел в других организациях, особенно если они входили в состав других министерств и ведомств. О роли ВПК уже говорилось. С точки зрения С. П. Королева наилучшим решением было бы учреждение Специального Комитета или Управления при Совете Министров СССР по типу тех, которые были образованы сразу после войны для координации работ по созданию атомного оружия под руководством Л. П. Берия и баллистических ракет под руководством Г. М. Маленкова. Однако, по мнению советского руководства Н1 до такого уровня не дотягивала. Но и с деньгами дело тоже обстояло не лучшим образом. Финансирование шло жиденьким ручейком (на уровне 30-40 от требуемого уровня в год), выделяемые под Н1 деньги не позволяли начать производство систем и агрегатов ракеты и их испытания, не говоря уже о серьезных капиталовложениях, необходимых для строительства новых заводских корпусов и стендов, монтажно-испытательного корпуса и стартовых позиций на космодроме. Этих денег фактически хватало только на выпуск конструкторской документации.
С таким положением дел С. П. Королев, конечно, смириться не мог, поскольку был хорошо знаком с ходом работ по программе «Сатурн-Аполлон» и с успехами Вернера фон Брауна, с которым у него шло заочное соревнование. И если поначалу Королев опережал Брауна в создании мощной ракеты (Р7) и запуске первого спутника, то теперь стал отставать, и это отставание постепенно увеличивалось. Но что он мог сделать при мизерном финансировании. Тем не менее, понимая, что рано или поздно советское руководство проснется и прикажет штурмовать Луну, отстаивая “превосходство” социалистического строя, Королев продолжал разработку Н1 и вел проработки лунной экспедиции, одновременно добиваясь от руководства решения вопроса по Луне.
Надо сказать, что не только с фон Брауном конкурировал С. П. Королев. В «лунную» гонку включились также В. Н. Челомей и М. К. Янгель. О разработке в ОКБ52 лунного облетного корабля ЛК1 уже рассказывалось в этой главе. Однако С. П. Королеву стало известно, что в Реутове идет проработка суперракеты УР700 и пилотируемого лунного корабля ЛК700. О них будет рассказано чуть позже.
Тогда же главный конструктор днепропетровского ОКБ586 Михаил Кузьмич Янгель предложил свои услуги в части разработки ракеты-носителя для лунной экспедиции. Ракета-носитель Р56 создавалась в соответствии с Постановлением от 16 апреля 1962 года на базе тяжелой межконтинентальной баллистической ракеты Р46, проект которой был разработан в ОКБ586 в начале 60-х годов, но которая уступила дорогу челомеевской УР500. При стартовой массе в 1200 тонн она была способна вывести на орбиту полезный груз массой 35-40 тонн. В качестве основного полезного груза для Р56 предполагались орбитальные ядерные боеголовки. Однако рассматривалось также выведение на полярную орбиту военных космических станций или платформ оружия, на стационарную орбиту – спутников глобальной связи массой 6 тонн, на траекторию полета к Марсу и Венере – тяжелых автоматических станций массой 6-8 тонн, а также автоматического аппарата для мягкой посадки на Луну. Кроме беспилотных аппаратов М. К. Янгель предложил использовать Р56 для доставки на окололунную орбиту пилотируемого корабля массой 12 тонн. Запуском двух ракет Р56 можно было обеспечить проведение пилотируемой лунной экспедиции с высадкой космонавта на поверхность Луны. При этом лунный орбитальный и посадочный корабли порознь выводились на окололунную орбиту. После их стыковки дальнейшая схема полета повторяла схему полета «Аполлона». Подлипкам же оставалось создание пилотируемых кораблей лунного комплекса Л3.
Ракета Р56 состояла из транспортабельных блоков. Первая и вторая ступени – связки из четырех Р46 диаметром по 3,8 метра; третья ступень создавалась на базе второй ступени Р46. Четвертая ступень должна доставлять груз (орбитальный или посадочный корабль) на траекторию полета к Луне и выводить на окололунную орбиту. На всех ступенях Р56 должны стоять ЖРД, работающие на АТ и НДМГ. На первой ступени – 16 двигателей РД253 от УР500 разработки В. П. Глушко, на второй – четыре РД254 (высотный вариант предыдущего двигателя), на третьей – один РД254 или РД0213. Четвертая ступень Р56, являвшаяся также разгонным блоком, оснащалась четырехкамерным ЖРД РД280 многократного запуска с тягой 12 тонн и удельным импульсом 350 секунд, разрабатываемым В. П. Глушко под американское горючее «аэрозин». Длина собранной ракеты Р56 – 67,8 метра.
В 1962 году для повышения надежности носителя В. П. Глушко предложил установить на первой ступени Р56 четыре сверхмощных двигателя РД270 тягой 640 тонн при удельном импульсе 301 секунда, работающих на тех же компонентах. Этот двигатель Глушко начал разрабатывать по собственной инициативе, но так и не довел его до ума. По крайней мере, ни одного полностью успешного полномасштабного огневого испытания проведено не было.
Стоит сказать и о том, что Янгель предлагал и моноблочный вариант Р56 общей длиной 67,8 метра и диаметром первой и второй ступеней 6,5 метра, у которого возникли бы те же проблемы при транспортировке, что и у Н1. Как бы то ни было, однако янгелевский проект не нашел поддержки у Межведомственной комиссии, и согласно Постановлению от 19 июня 1964 году все работы по нему были прекращены. Да и сам М. К. Янгель не стал сражаться за свое детище.
Ведя борьбу с В. Н. Челомеем и М. К. Янгелем, С. П. Королев с ведома ВПК не гнушался подтасовывать цифры потребных затрат, которые сознательно занижал. В противном случае и В. Н. Челомей, и М. К. Янгель без труда доказали бы, что их проекты можно реализовать быстрее и дешевле. Естественно, что планы создания Н1 были несбалансированны. Так, например, куйбышевскому заводу «Прогресс» было запланировано производство до четырех носителей Н1 в год. В то же время его производственные мощности позволяли сделать всего полторы штуки. Для расширения производства требовались дополнительные капитальные затраты, но именно они и были вычеркнуты из всех Постановлений.
К началу 1964 года отставание по созданию Н1 составило 1-2 года и было настолько ощутимым, что для активизации работ по Н1 требовалось вмешательство высшего советского руководства. 17 марта 1964 года состоялась встреча Первого секретаря ЦК КПСС и Председателя Совета Министров СССР Н. С. Хрущева с главным конструктором ОКБ1 С. П. Королевым, которого сопровождали В. П. Мишин, Н. Д. Кузнецов и Н. А. Пилюгин. В ходе встречи, на которой С. П. Королев обрисовал общее положение дел, в том числе у американцев, и перспективы развития ракетно-космической техники, Н. С. Хрущев поддержал необходимость создания Н1. Однако он остался равнодушен к перспективам создания водородных ЖРД и ядерных двигателей. Тем не менее, уже через неделю после встречи С. П. Королев при рассмотрении плана работ ОКБ1 на 1964-1966 годы высказал мнение о возможности ориентироваться на использование водорода в качестве топлива и на осуществление лунной экспедиции по однопусковой схеме. Планом предусматривались разработка эскизного проекта Л3 в 1964 году; изготовление и испытание в 1966 году; разработка эскизного проекта ТМК и ТМКЭ (с электрореактивным двигателем) в 1964 году; разработка водородной ступени для Н1 в 1964 году; отработка ступени с двигателем в 1967 году. Это было началом поворота С. П. Королева к однопусковой схеме.
Встреча с Н. С. Хрущевым имела еще один положительный момент. 19 июня 1964 года вышло еще одно Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, в соответствии с которым срок начала ЛКИ ракеты Н1 был перенесен на 1966 год. По предложению ОКБ1 к работам по Н1 были привлечены ОКБ586 (М. К. Янгель) и ОКБ456 (В. П. Глушко). Для технической и научной экспертизы спорных вопросов был образован Совет по комплексу Н1 под председательством М. В. Келдыша. Правда, в этом Постановлении ничего не говорилось о полезных нагрузках для Н1.
Практически сразу после принятия Постановления 23 июня 1964 года состоялось совещание главных конструкторов организаций, участвующих в создании Н1. Основным было выступление С. П. Королева, в докладе которого были представлены различные (в который уже раз) варианты ракеты Н-1. Исходя из предпосылки, что ближайшей серьезной задачей будет полет человека на Луну, он предложил в качестве основных варианты носителя с различным количеством кислородно-водородных ступеней (В1, В2, В3). Однако, учитывая отставание у А. М. Исаева и А. М. Люльки с созданием кислородно-водородных двигателей, а также отсутствие стендовой базы и достаточных мощностей для производства жидкого водорода, было предложено на начальном этапе отрабатывать ракету Н1 с использованием кислорода и керосина в качестве топлива на всех ступенях (вариант К). Здесь впервые были рассмотрены в качестве разгонных ступеней блоки Г и Д. При этом отработку двигателей для верхних ступеней предполагалось проводить на ракете ГР1 (8К713). Но следом за вариантом «К» следовало тут же развивать вариант «В3» с кислородно-водородными блоками Г и Д, поскольку именно применение водорода позволяло осуществить лунную экспедицию в однопусковом варианте. В варианте «К» при грузоподъемности в 75 тонн лунную экспедицию можно было реализовать только со сборкой комплекса на орбите.
Как уступка В. П. Глушко С. П. Королевым был предложен вариант «Д-А» на компонентах топлива НДМГ-АТ. Вместе с тем были приведены аргументы против этого варианта. В. П. Глушко, в свою очередь, пытался предложить использование новой пары фтор-аммиак, а также «гидразин-50», но не получил одобрения. Черту под спорами о компонентах топлива подвел М. В. Келдыш.
В итоге совещание за исключением В. П. Глушко одобрило предложения С. П. Королева:
• одобрить предложенную ОКБ1 схему тяжелого носителя Н1;
• считать основной задачей носителя обеспечение экспедиции на Луну;
• принять для ракетных блоков носителя в качестве компонентов топлива жидкий кислород и керосин, но при этом форсировать работы по водороду.
Если работы непосредственно по Н1 шли в рамках Постановлений, то с основной задачей должно было определиться, в первую очередь, советское руководство. А его, в свою очередь, должен был кто-то подтолкнуть. Поэтому С. П. Королев и М. В. Келдыш от имени присутствовавших на совещании главных конструкторов обратились к Председателю ВПК Л. В. Смирнову с требованием решить этот вопрос на правительственном уровне. Однако тот побоялся обращаться наверх с этим вопросом. Тогда С. П. Королев и М. В. Келдыш сами при поддержке Д. Ф. Устинова обратились лично к Н. С. Хрущеву. К середине 1964 года успехи американцев в работах по программе «Сатурн-Аполлон» стали очевидны не без помощи С. П. Королева даже для советского руководства: 28 мая 1964 года был осуществлен запуск ракеты-носителя «Сатурн-1» с макетом основного блока корабля «Аполлон». Возникла угроза утраты приоритета в космических исследованиях, и первым человеком на Луне станет американец.
В результате 3 августа 1964 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О работах по исследованию Луны и космического пространства», в соответствии с которым головными направлениями исследования космического пространства на ближайшие годы были определены:
• облет Луны пилотируемым космическим кораблем ЛК, выводимым форсированной ракетой-носителем УР500К, с возвращением и посадкой на Землю (головной исполнитель – ОКБ52) – 1966 - I полугодие 1967 года;
• высадка экипажа корабля, выводимого тяжелой ракетой-носителем Н1, на поверхность Луны с его возвращением и посадкой на Землю (головной исполнитель – ОКБ1) – 1967 - 1968 годы.
Одновременно это Постановление открыло финансирование, поэтому именно эту дату можно считать началом советской лунной программы. Здесь была прописана кооперация по созданию комплекса Л3, и устанавливались сроки выпуска эскизного проекта – декабрь 1964 года. Кстати, Постановлением предусматривалось изготовление в 1966 году четырех ракет Н1, в 1967 году – шести и в 1968 году – также шести носителей. С помощью такого количества предполагалось не только отработать ракету методом пусков, но и опередить ушедших вперед американцев.
Сразу же после выхода Постановления 13 августа 1964 года С. П. Королев собрал совещание с участием главных конструкторов, представителей Министерства обороны, Академии наук и ВПК. Здесь впервые была изложена схема лунной экспедиции в однопусковом варианте. Также впервые было заявлено о проработках по увеличению грузоподъемности Н1 с 75 до 92 тонн, поскольку первоначальной грузоподъемности не хватало для реализации полета космонавтов на Луну без сборки лунного комплекса на околоземной орбите.
Будет интересно сравнить основные вехи начала работ по пилотируемому полету на Луну в СССР и США. За точку отсчета в США обычно берется выступление Президента Джона Кеннеди 25 мая 1961 года, объявившего высадку космонавта на Луну до конца 60-х годов национальной задачей. В Советском Союзе о таком можно было только мечтать, но за точку отсчета можно взять Постановление от 3 августа 1964 года. Отставание – 3 года и 2 месяца.
Решение по выбору ракеты «Сатурн С5» для проведения лунной экспедиции состоялось 21 декабря 1961 года, о чем было объявлено НАСА 9 января 1962 года. Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР о создании ракеты Н1 выходили неоднократно (23 июня 1960 года, 13 мая 1961 года, 16 апреля 1962 года, 24 сентября 1962 года, 19 июня 1964 года), но все они касались трехступенчатого носителя для вывода на орбиту неопределенной полезной нагрузки массой 75 тонн. Только в Постановление от 3 августа 1964 года были прописаны головная часть ракеты Н1 и ее применение для осуществления лунной экспедиции. Отставание – 2,5 года.
При этом к моменту начала работ по ракете «Сатурн-5» американцы уже провели первые стендовые огневые испытания двигателей первой ступени F1 (10 февраля 1961 года), а также второй и третьей ступеней J2 (4 октября 1962 года). Более того, уже были заключены контракты на создание первой ступени SIC с компанией «Боинг» 15 декабря 1961 года, второй ступени SII с компанией «Норт Америкэн авиэйшн» 11 сентября 1961 года и третьей ступени SIVB с компанией «Дуглас эйркрафт» 20 декабря 1961 года.
Первые огневые испытания НК15 прошли в декабре 1963 года. Отставание – 2,5 года. Огневые испытания НК9 начались еще в 1960 году, однако, они настолько затянулись, что для ракеты Р9 были выбран двигатель В. П. Глушко РД111, правда, не без козней последнего, а ракета ГР1, на первой ступени которой устанавливались двигатели НК9, и вовсе не полетела.
Еще 21 октября 1960 года Целевая Космическая Группа определилась с конструкцией командного модуля корабля «Аполлон». Для его разработки 28 ноября 1961 года была выбрана компания «Норт Америкэн авиэйшн», с которой 21 декабря 1961 года был подписан контракт. НАСА окончательно определилось со схемой лунной экспедиции 11 июля 1962 года, а 7 ноября 1962 года был подписан контракт с компанией «Грумман» на разработку лунного модуля.
Схема советской лунной экспедиции была впервые озвучена на совещании главных конструкторов 13 августа 1964 года, а примерный облик лунного орбитального и посадочного кораблей был представлен в эскизном проекте в декабре 1964 года. Отставание составило 2-3 года.
Таким образом, уже к моменту начала разработки в СССР лунной экспедиции мы отставали от американцев как минимум на 2 года. Надо сказать, что, если не считать выполнения целевой задачи – высадки человека на Луну, это отставание сохранялось и в дальнейшем, несмотря на энтузиазм трудовых коллективов и бодрые заверения С. П. Королева и В. П. Мишина. Первый запуск ракеты «Сатурн-5» состоялся 9 ноября 1967 года и оказался успешным, а первый запуск ракеты Н1 20 февраля 1969 года закончился аварией. Первый полет командного модуля корабля «Аполлон» в беспилотном варианте (Block I) состоялся 26 февраля 1966 года, а советский лунный орбитальный корабль не летал вообще. Первый полет американского лунного модуля в беспилотном варианте состоялся 22 января 1968 года, а первый полет советского лунного посадочного корабля – 24 ноября 1970 года.
Для ликвидации этого разрыва В. Н. Челомей в инициативном порядке предложил оригинальную концепцию лунной экспедиции прямой схемы. Причем свое предложение он сделал во время показа ракетной техники Н. С. Хрущеву на полигоне Тюра-Там в середине сентября 1964 года. Челомеевская концепция базировалась на мощной ракете УР700 со стартовым весом 4823 тонны, которая строилась по блочному принципу с использованием отработанных на ракете УР500К технологий и должна была выводить на околоземную орбиту полезный груз массой 151 тонну в составе разгонного блока и корабля ЛК700 с двумя космонавтами на борту.
Схема “прямой” экспедиции по проекту УР700ЛК700 практически не отличалась от “прямого” варианта проекта «Нова» – «Аполлон», от которого американцы отказались в конце 1961 года. Она предусматривала выведение на околоземную орбиту космического корабля с разгонным блоком и последующий старт его к Луне. Торможение и выход корабля ЛК700 на окололунную орбиту, а также сход с нее выполнялось с помощью специального тормозного блока. На высоте нескольких километров от поверхности Луны тормозной блок сбрасывался, а мягкое прилунение корабля на посадочные опоры осуществлялось с помощью двигателей взлетного блока аналогично лунному кораблю программы Н1Л3. ЖРД всех блоков, так же как и двигатели ракеты-носителя УР700, должны были работать на топливе АТНДМГ, что, вообще-то, грозило экологической катастрофой целому региону в случае аварии ракеты на старте.
Два космонавта корабля ЛК700 находились в возвращаемом аппарате, напоминающем ВА, разработанном для облетной программы УР500КЛК1.
После выполнения задач полета, связанных с пребыванием экипажа на Луне, осуществлялось отделение посадочных приспособлений и запуск двигателя взлетного блока с работой его на полной тяге. После старта с Луны корабль ЛК700 мог либо сначала выйти на окололунную орбиту, а потом стартовать с нее к Земле (один вариант проекта), либо сразу выходить на траекторию полета к Земле (второй вариант). После проведения с помощью ЖРД взлетного блока коррекции траектории перед подлетом к Земле должно было производиться отделение ВА с последующим входом в атмосферу, управляемым спуском и парашютной посадкой.
Опираясь на разработки, сделанные в ОКБ52, В. Н. Челомей пытался убедить руководство отраслью в том, что при финансовой поддержке, используя задел, созданный в предыдущих работах, его ОКБ сможет быстро реализовать программу и обеспечить приоритет СССР в высадке на Луну. В этом его поддерживали В. П. Глушко и некоторые главные конструкторы. Но поскольку по Н1 был уже большой задел, да и деньги вложены немалые, все оставили как есть, а работы по УР700 ограничились выпуском технического предложения в конце 1965 года, которое тут же положили под сукно.
Почти одновременно с В. Н. Челомеем предложил свой вариант сверхтяжелого носителя руководитель Казанского КБ П. Ф. Зубец. Согласно проекту ракета была оснащена гибридным двигателем с твердым топливом (например, полиэтиленовая шашка) и жидким окислителем. Однако несовершенство такого двигателя и низкие энергетические характеристики приводили к необходимости увеличения стартовой массы почти в 1,5 раза при той же полезной нагрузке. Поэтому экспертная комиссия, куда входил, в том числе и М. К. Янгель, этот проект забраковала.
Получив дополнительный импульс, ОКБ1 под руководством С. П. Королева разработала и выпустила в декабре 1964 года предэскизный проект ракетно-космического комплекса Н1Л3, в состав которого входили ракета-носитель Н1 и лунная система для посылки на поверхность Луны с последующим возвращением на Землю экипажа из двух человек (посадка на Луну предусматривала одного человека). Проект был рассмотрен и одобрен комиссией под председательством Президента Академии наук СССР М. В. Келдыша, а 10 февраля 1965 года был утвержден план создания лунной системы Л3 с пуском в 1967 – 1968 годах. В тот же день ВПК поручила министерствам представить свои предложения, согласовать и утвердить в первом квартале 1965 года план-график создания и изготовления комплекса Л3. Однако он не был утвержден ни в 1965, ни в 1966 годах. В ВПК ведь тоже сидели не дураки, и они не хотели отвечать своей головой за потолочные цифры, которые были предписаны Постановлением.
Чтобы вывести лунный ракетный комплекс Л3 на околоземную орбиту при однопусковой схеме требовалось увеличить грузоподъемность Н1 как минимум до 90 тонн. Этого удалось достичь за счет форсирования тяги двигателей НК15 до 154 тонн и увеличения их количества на первой ступени до 30 за счет вставки шести таких же двигателей в центральной части днища. С увеличенной заправкой топливом стартовая масса Н1 достигла 2750 тонн при массе полезного груза 92 тонны. Впоследствии потребовалось увеличить выводимую полезную нагрузку до 95 тонн, для чего увеличили объем топливных баков за счет цилиндрических вставок, изменили наклонение опорной орбиты с 65 до 51,8, применили переохлажденный кислород и форсировали двигатели всех трех ступеней на 2. При этом стартовая масса ракеты-носителя Н1 возросла до 2820 тонн. Понимая, что изменение конструкции носителя повлечет за собой переделку технологической оснастки на заводе «Прогресс» и, как следствие, задержку в изготовление ракет Н1, С. П. Королев предлагал на первом этапе использовать Н1 с 24 двигателями на первой ступени и грузоподъемностью в 75 тонн для вывода корабля на окололунную орбиту, а уж потом перейти на вариант с 30 двигателями на первой ступени. Правда, это предложение не прошло.
Как уже говорилось, первые три ступени ракеты Н1 (11А52) были геометрически подобными и представляли собой усеченный конус. Первая ступень (блок А) при стартовой массе 1880 тонн имела сухую массу 130 тонн. Максимальный диаметр ступени составлял 16,9 метров, а минимальный 10,3 метра, высота – 30,1 метра. На первой ступени были установлены 30 двигателей НК15 (11Д51) конструкции Н. Д. Кузнецова (24 двигателя по окружности и 6 в центре), которые развивали суммарную тягу 4615 тонн. Управление полетом осуществлялось за счет дросселирования тяги двигателей.
Вторая ступень (блок Б) имела массу в заправленном состоянии 560,7 тонны при сухой массе 55,7 тонны. Максимальный диаметр ступени составлял 10,3 метра, а минимальный 7,3 метра, высота – 20,5 метра. На этой ступени были установлены 8 двигателей НК15В (11Д52) с высотным соплом, развивающими тягу 179 тонн каждый при удельном импульсе 347 секунд.
Третья ступень (блок В) имела массу в заправленном состоянии 188,7 тонны при сухой массе 13,7 тонны. Максимальный диаметр ступени составлял 7,6 метра, а минимальный 5,5 метра, высота – 11,1 метра. На этой ступени были установлены 4 двигателя НК9В или НК19 (11Д53) с высотным соплом, развивающими тягу по 41 тонне каждый при удельном импульсе 347 секунд.
В целом, три ступени ракеты-носителя Н1, обеспечивающие выведение лунного ракетного комплекса на околоземную орбиту, также представляли собой усеченный конус общей высотой 62 метра. Общая высота ракетного комплекса Н1-Л3 на старте, включая систему аварийного спасения, составляла 105,3 метра. В системе управления, разработанной под руководством Н. А. Пилюгина, были применены БЦВМ.
Как уже говорилось, сварка баков из готовых лепестков, изготовление ракетных ступеней и сборка ракеты производились в монтажно-испытательном корпусе на площадке №112. Как и все предыдущие ракеты Н1 собиралась в горизонтальном положении. Перевозка собранной ракеты и установка ее на стартовый стол, расположенный в 5 км от технической позиции, осуществлялись с помощью специального транспортно-установочного агрегата. Размеры этой повозки были таковы, что для ее перемещения использовались два мощных тепловоза, едущих по параллельным железнодорожным линиям. Стартовый комплекс Н1 на площадке №110, разработанный в ГСКБ «Спецмаш» под руководством В. П. Бармина, состоял из двух расположенных рядом стартовых позиций. Однако система заправки у них была одна, что не позволяло осуществлять параллельные пуски ракет. Интервал между двумя пусками с разных стартовых столов составлял примерно 2 недели, а с одного и того же – 1,5-2 месяца. Это тем более удивительно, что техническое задание на старт выдавалось еще в ту пору, когда лунная экспедиция задумывалась в трехпусковом варианте. В этом вопросе, впрочем, как и во многих других в проекте Н1Л3, не сходились концы с концами.
Лунный ракетный комплекс состоял из лунного орбитального корабля (ЛОК), лунного корабля (ЛК), разгонного ракетного блока Г и тормозного ракетного блока Д. Блок Г был оснащен одним двигателем НК9В или НК19 (как на третьей ступени) с тягой в 41 тонну и удельным импульсом 347 секунд. Масса заправленного блока Г составляла 61,8 тонны, пустого – 6 тонн, его диаметр – 4,1 метра. Весь лунный ракетный комплекс на участке выведения был закрыт головным обтекателем с максимальным диаметром 5,9 метра.
На блоке Д массой 18,2 тонны (сухая масса 3,5 тонны) был установлен двигатель 11Д58 тягой 8,5 тонн и удельном импульсе 349 секунд, разработанный в ОКБ1 еще для глобальной ракеты ГР1. Первоначально предполагалось оснастить блоки Г и Д кислородно-водородными двигателями, разрабатываемыми в ОКБ2 (А. М. Исаев) и ОКБ165 (А. М. Люлька). Но эти работы находились в начальной стадии, и пришлось применить то же топливо, что и на первых трех ступенях Н1.
Лунный орбитальный корабль (ЛОК или 11Ф93) при стартовой массе 9850 кг внешне был похож на «Союз» и состоял из спускаемого аппарата от корабля «Союз» (масса – 2800 кг) с креслами для двух космонавтов, бытового отсека, на котором был расположен специальный отсек с двигателями ориентации и причаливания и агрегатом стыковки, приборно-агрегатного отсека цилиндрической формы и ракетного блока И с двигательной установкой, включающей двухкамерный разгонный двигатель тягой 3388 кг (удельный импульс 314 секунд) и сближающе-корректирующий двигатель тягой 417 кг, работающих на самовоспламеняющихся компонентах АТ и НДМГ. Оба двигателя были разработаны в КБ Химмаш под руководством А. М. Исаева. Бытовой отсек служил одновременно шлюзовой камерой при переходе космонавта в скафандре «Кречет» через открытый космос в лунный корабль. В системе энергопитания впервые в отечественной практике были применены кислородно-водородные топливные элементы. Для обеспечения встречи на окололунной орбите ЛОК и ЛК были оборудованы радиотехнической системой измерения параметров взаимного сближения «Контакт», разработанной в ОКБ МЭИ под руководством А. Ф. Богомолова. Спасение космонавтов при аварии ракеты на старте обеспечивалось системой аварийного спасения. Вход в атмосферу, снижение и посадка спускаемого аппарата происходили абсолютно аналогично кораблю 7КЛ1, то есть с двойным погружением в атмосферу.
Лунный корабль (ЛК или 11Ф94) состоял из герметичной кабины космонавта, отсека с двигателями ориентации и пассивным плоским ячеистым агрегатом стыковки, лунного четырехопорного посадочного агрегата и ракетного блока Е, разработанного в КБ «Южное» (бывшее ОКБ586) под руководством М. К. Янгеля. Непосредственно работы по блоку Е в Днепропетровске возглавлял будущий главный конструктор ракеты-носителя «Энергия» Б. И. Губанов. Двигательная установка блока Е состояла из основного и резервного двухкамерного двигателей, также разработанных в КБ «Южное». Тяга резервного и основного двигателей на взлете составляла 2000 кг. На участке горизонтального маневрирования тяга основного двигателя дросселировалась в пределах от 540 до 1200 кг. Резервный двигатель мог работать только при взлете или при аварии в процессе снижения.
Конструкция агрегата стыковки лунного корабля была такова, что попадание штанги стыковочного агрегата ЛОК в любое место приводило к стыковке аппаратов. Система энергоснабжения была построена на аккумуляторных батареях, расположенных на внешней части корпуса ЛК. В системе управления, разработанной также под руководством Н. А. Пилюгина, была применена бортовая вычислительная машина. Кабина была рассчитана только на одного космонавта, одетого в скафандр «Кречет». Давление кислородно-азотной атмосферы внутри кабины составляло 560 атм. Масса ЛК с космонавтом перед спуском на Луну составляла 5560 кг, включая блок Е массой 2950 кг. Взлетная масса ЛК составляла 3800 кг.
С помощью первых трех ступеней Н1 на околоземную орбиту высотой 220 км выводится лунный ракетный комплекс массой 91,5 тонны с двумя космонавтами на борту. С помощью блока Г комплекс переводится на траекторию перелета к Луне. При перелете коррекции траектории проводятся с помощью двигателя блока Д. При подлете к Луне блок Д включается на торможение, и лунный ракетный комплекс переходит на круговую орбиту спутника Луны высотой 110 км. В результате коррекций перицентр орбиты понижается до высоты 16 км. Космонавты из спускаемого аппарата переходят в бытовой отсек ЛОК и, надев скафандры, разгерметизируют его. Затем командир через открытый космос по поручням переходит в лунный корабль, который после этого вместе с блоком Д выталкивается из цилиндрической оболочки, раскрываются посадочные опоры лунного корабля, а пустая цилиндрическая оболочка ЛК отделяется от ЛОК. На высоте 16 км двигатель блока Д вновь включается на торможение и корабль вместе с блоком Д направляется к Луне. На высоте 3-4 км ЛК совершает “мертвую петлю”, во время которой блок Д отделяется от корабля. Блок Д падает на поверхность, а пилот, используя автоматическое и ручное управление и, регулируя тягу двигателя блока Е, совершает посадочный маневр и опускается на поверхность.
После посадки лунного корабля пилот, отдохнув и проверив работу систем, открывает люк кабины и, спустившись по трапу, ступает на поверхность. Автономная система жизнеобеспечения скафандра позволяла находиться на поверхности Луны около 4 часов. За это время космонавт должен был установить на Луне государственный флаг СССР и научные приборы, собрать образцы лунного грунта, провести телевизионный репортаж, фото и киносъемку района прилунения. После возвращения космонавта в ЛК в определенный момент времени включался двигатель блока Е и лунный взлетный аппарат, отделившись от лунного посадочного аппарата, должен был возвратиться на лунную орбиту.
Сближение и стыковка выполняются без помощи наземных средств и ЦУПа автоматически. Активным кораблем выступает ЛОК, пассивным – ЛК. После стыковки командир экипажа покидает кабину ЛК и переходит по наружной поверхности в бытовой отсек ЛОК. Пилот ЛОКа, также одетый в скафандр, готов прийти ему на помощь. После перехода бытовой отсек герметизируется, наполняется воздухом, космонавты снимают скафандры и занимают место в спускаемом аппарате, захватив с собой контейнер с образцами лунного грунта. Бытовой отсек отделяется от ЛОК вместе с ЛК, космонавты проводят ориентацию орбитального корабля и, включив двигатель ракетного блока И, выводят корабль на траекторию полета к Земле, причем масса ЛОК перед стартом к Земле составляет 7530 кг. При подлете к Земле спускаемый аппарат отделяется, совершает управляемый спуск в атмосфере с двойным погружением и, используя парашютную систему и двигатели мягкой посадки, приземляется на территории СССР.
Проектирование комплекса Н1Л3 в целом и ракеты-носителя велось ОКБ1 в отделе Я. П. Коляко под общим руководством С. С. Крюкова. Лунные корабли проектировались во вновь созданном отделе И. С. Прудникова, который подчинялся заместителю главного конструктора К. Д. Бушуеву.
В марте 1965 года для координации работ в ракетно-космической отрасли было образовано Министерство общего машиностроения. Первым министром был назначен бывший Председатель ВСНХ РСФСР Сергей Александрович Афанасьев. В целом это был шаг в правильном направлении, но он оказался полумерой. По-прежнему, важнейшие решения принимались в ВПК и ЦК КПСС, а за Министерством общего машиностроения оставалась лишь реализация планов, спущенных свыше. Конечно, образование МОМ способствовало разворачиванию массового производства МБР и ликвидации ракетного диспаритета. Однако порядка в космических делах оно так и не навело, став еще одним контролером и промежуточным звеном между ВПК и предприятиями ракетно-космической отрасли.
1965 год в ОКБ1 прошел под знаком эскизного проектирования комплекса Л3. Уже с самого начала выявился жестокий дефицит по массе полезной нагрузки. Никогда при начале разработки конструктора не оставляют себя без резерва по массе. Здесь же он был отрицательным. Не спасало даже повышение грузоподъемности Н1 с 75 до 92, а затем и до 95 тонн. Именно по причине дефицита массы на Луну должен был высаживаться лишь один космонавт. По этой же причине пришлось отказаться от стыковочного узла со сквозным переходом, необходимо было сбрасывать бытовой отсек перед стартом к Земле, время зависания над поверхностью Луны перед посадкой было ограничено 20 секундами, а продолжительность пребывания космонавта на Луне 5 часами. Для сравнения: у американцев запасов топлива на посадочной ступени было достаточно для полета над поверхностью в течение 2 минут, и они считали, что этого мало.
И хотя конструктора проявляли изобретательность и постоянно находили резервы, общая масса полезной нагрузки не уменьшалась, поскольку при создании космического аппарата всегда существует тенденция роста массы. С. П. Королев прекрасно все это знал, но старался не афишировать свои трудности. Он понимал, что возврат к трехпусковой, или даже к двухпусковой схеме невозможен. Причиной этого были существующие мощности куйбышевского завода «Прогресс» по изготовлению ракеты Н1, которые составляли 1,5 изделия в год при запланированных четырех (С. П. Королев настаивал на 6-8). Очевидно, что отработать ракету, а затем опередить американцев было бы абсолютно нереально.
Такое положение дел не помешало технической комиссии под руководством М. В. Келдыша, созданной решением Совета по комплексу Н1 от 26 января 1965 года, подготовить к сентябрю 1965 года положительное заключение на предэскизный проект, а эскизный проект по комплексу Н1Л3 был готов к декабрю 1965 года. По сути дела, все играли в одну и ту же игру. ЦК КПСС призывало отметить выдающимися достижениями в освоении космического пространства предстоящую 50-ю годовщину Великого Октября. Естественно, что наилучшим ответом на «заботу» партии был бы запуск к Луне гигантской ракеты Н1. Потому-то и шла постоянная накачка со стороны ЦК КПСС, ВПК и Министерства общего машиностроения. Однако это мало помогало делу. Все предприятия ракетно-космической отрасли и так были по горло загружены заказами, в том числе по созданию ракетно-ядерного щита. Только в ОКБ1 в 1964 году шли работы по 24 темам. Еще летал «Восход», шла сдача на вооружение МБР Р9, разрабатывалась твердотопливная МБР РТ2, начались пуски спутника связи «Молния», продолжались запуски межпланетных станций к Луне, Венере и Марсу, разрабатывались и уже изготавливались корабли 7КОК. И все это не считая ракеты Н1 и лунных кораблей комплекса Н1Л3. Очевидно, что переварить все это, да еще в сроки, установленные свыше, коллектив ОКБ1 и завода №88 был просто не в состоянии. Впрочем, С. П. Королев стал постепенно передавать часть тематики другим предприятиям: спутник связи «Молния» в Красноярск-26 М. Ф. Решетневу, межпланетные станции в Химки Г. Н. Бабакину. Правда, это не помешало ему же проглотить лунный облетный корабль, отобрав его у В. Н. Челомея.
Тем не менее, тяжелое положение и с весовым дефицитом, и с отработкой двигателей у Н. Д. Кузнецова, ни для кого не было секретом. В этих условиях в качестве спасителя проекта лунной экспедиции с новым предложением выступил В. П. Глушко. На этот раз не со 150-тонным двигателем РД253, а с разрабатываемым по своей инициативе двигателем РД270, работающем также на компонентах АТ-НДМГ. Причем двигатель предполагалось использовать и на первой ступени Н1 (11Д43), и на второй (11Д44). Его тяга на уровне моря должна была составить 640 тонн, в вакууме 685 тонн, удельный импульс 301 и 322 секунды соответственно. Давление в камере сгорания – 266 атмосфер. С. П. Королев дал отрицательное заключение на его применение.
Однако В. П. Глушко нашел единомышленника в лице В. Н. Челомея. Вместе они смогли добиться выхода в октябре 1965 года приказа министра общего машиностроения С. А. Афанасьева о разработке нового тяжелого носителя УР700 на основе двигателя РД270.
С. П. Королев понимал, что возможностями существующего носителя Н1 он связан по рукам и ногам. Никаких резервов по массе, а ведь еще не разработана даже конструкторская документация на лунный ракетный комплекс – ЛОК, ЛК, блоки Г и Д. Поэтому параллельно в ОКБ1 шла проработка возможных путей повышения грузоподъемности ракеты Н1. При этом основной упор делался на форсирование двигателя НК15 и использование водорода на верхних ступенях. О ядерном ракетном двигателе речь уже не шла.
Первый вариант (Н-1У) предполагал увеличение массы полезной нагрузки с 92 до 95 тонн путем совершенствования весовых характеристик без существенной переработки изделия. Он и был, в конце концов, реализован в изделиях №8 и 9, но, к сожалению, полететь им не удалось.
В случае использования на третьей ступени (блок В) жидкого водорода вместо керосина (вариант Н-1УВ-III) вес полезного груза вырастал до 115 тонн. В принципе, это то, к чему всегда стремился С. П. Королев. Применение водорода на верхних ступенях позволило бы спокойно реализовать лунную экспедицию в однопусковом варианте. Однако значительная задержка в их создании позволяла надеяться на них только в перспективе.
Повысить грузоподъемность ракеты можно было и при форсировании двигателей за счет повышения давления в камере сгорания (вариант Н1Ф). При этом тяга единичного двигателя первой ступени НК15 возрастала со 150 до 175 тонн, а тяга двигателя второй ступени НК15В – со 175 до 200 тонн. За счет перекомпоновки топливных отсеков увеличивался запас топлива на второй и третьей ступенях. Стартовый вес ракеты возрастал с 2750 до 2950 тонн, а вес полезной нагрузки – с 95 до 100 тонн.
Естественно, что применение водорода на верхних ступенях также позволило бы существенно увеличить массу полезной нагрузки. Так, при использовании водорода лишь на третьей ступени (вариант Н1ФВ-III) масса выводимого полезного груза составила бы 125 тонн, что было уже сравнимо с американским носителем «Сатурн-5». А при замене керосина на водород в качестве топлива на второй и третьей ступенях (вариант Н1ФВ-II,III) масса полезной нагрузки выросла бы уже до 150 тонн.
Вполне логичным был бы и следующий шаг, который заключался в коренной модернизации двигателей первой ступени НК15 с доведением тяги до 250 тонн без изменения основных габаритов за счет резкого повышения давления в камере сгорания (вариант Н1М). При увеличении запасов топлива на первой ступени масса полезного должна была составить сразу 155 тонн. Если же и на второй ступени поставить форсированные до тяги 280 тонн двигатели, то с увеличением объема топливных баков конечная масса полезного груза была бы уже 175 тонн.
Разумеется, что и для этого варианта рассматривалось применение водорода на второй и третьей ступенях. Ракета в варианте Н1МВ-III обладала бы грузоподъемностью в 185-205 тонн в зависимости от применяемых на второй ступени двигателей, а в варианте Н1МВ-II,III – 230 тонн. Таким образом, ракета Н-1М с кислородно-водородными верхними ступенями позволила бы реализовать полет на Луну по прямой схеме в однопусковом варианте. Правда, при этом стартовая масса ракеты была бы порядка 5000 тонн, а высота ракеты на стартовом устройстве – в пределах от 135 до 165 метров. Фактически это была бы новая ракета. А, учитывая, что суммарная тяга двигателей первой ступени вырастала с 4500 до 7500 тонн, стартовый комплекс надо было делать заново.
Конечно, в фантазии С. П. Королеву не откажешь. Но насколько это было реально в тех условиях, когда создание и отработка Н1 шли тяжело. Впрочем, этого С. П. Королеву узнать не довелось, как не довелось ему довести до ума свое любимое детище – Н1. 14 января 1966 года Главный конструктор отечественной космонавтики Сергей Павлович Королев умер во время операции.
Это была серьезная потеря для всей нашей космонавтики. Ведь помимо блестящих организаторских способностей он пользовался заслуженным авторитетом и уважением, как среди коллег по работе, так и среди высшего государственного руководства. Это, среди прочего, помогало ему находить общий язык с руководителями самого разного уровня и решать сложнейшие вопросы в условиях социалистического планового бардака. После смерти С. П. Королева нередко возникали вопросы: а смогли бы мы опередить американцев, если бы он прожил еще несколько лет. Конечно, история не знает сослагательного наклонения. Но, учитывая, что уже при жизни С. П. Королева СССР отставал от США как минимум на 2 года, вряд ли бы ему удалось ликвидировать это отставание в условиях недостаточного финансирования и в рамках советской системы.
После смерти С. П. Королев возникла пауза, поскольку трудно было подобрать достойного главного конструктора ОКБ1. Секретарь ЦК КПСС Д. Ф. Устинов пытался провести на этот пост своего ставленника – первого заместителя министра общего машиностроения Г. А. Тюлина. Однако руководство ОКБ1 своим письмом в ЦК КПСС добилась назначения главным конструктором бывшего первого заместителя С. П. Королева Василия Павловича Мишина. Перед его назначением прошла реорганизация ОКБ1, которое в марте 1966 года было переименовано в Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ).
На нового главного конструктора свалилась все та же масса проблем. Среди них были и технические проблемы, и жестокий дефицит по массе, и недостаток денег, и многотемье, и связанная с этим распыленность средств. На все это налагалось сильное давление со стороны Министерства, ВПК и ЦК КПСС, обязующее производственные коллективы достойно встретить 50ю годовщину Великого Октября. Для ЦКБЭМ это означало начать летные испытания Н1 и обеспечить пилотируемый облет Луны на корабле 7КЛ1. Однако дела по Н1 шли очень плохо. Срывались все сроки, записанные в очередных Постановлениях ЦК КПСС и Совета Министров СССР. Подогревали обстановку и сообщения об успехах американцев по реализации программы «Аполлон». В частности, в США 25 августа 1966 года была запущена ракета-носитель «Сатурн1В», которая вывела на орбиту экспериментальный образец основного блока «Аполлон» (Block I). Среди прочего это означало, что работы по программе «Аполлон» идут в соответствии с намеченным планом. В отличие от американцев нам похвастать было нечем.
В связи с этим Д. Ф. Устинов, который отвечал перед Политбюро ЦК КПСС за реализацию лунной программы, созвал в декабре 1966 года в головном институте отрасли ЦНИИМАШе совещание, на котором присутствовали Президент Академии наук СССР М. В. Келдыш, Председатель ВПК Л. В. Смирнов, министр общего машиностроения С. А. Афанасьев, директор ЦНИИМАШа Ю. А. Мозжорин, а также их заместители. От головной организации ЦКБЭМ был С. О. Охапкин, заместитель В. П. Мишина (тот был в отпуске). Из других главных были Н. А. Пилюгин и В. П. Бармин. С докладом выступил Ю. А. Мозжорин. Он объективно представил катастрофическое положение дел с Н1. По его прогнозу даже при резком увеличении финансирования летные испытания раньше 1969 года начаться не могли. Как показала жизнь, Ю. А. Мозжорин оказался прав. Но тогда его сообщение вызвало бурю возмущения, истинного или показного. О том, что дела плохи, знали все. Но, видимо, не думали, что настолько плохо. Представитель ЦКБЭМ С. О. Охапкин заверил всех, что при должной помощи они обеспечат начало летных испытаний Н1 в 1967 году, а полет космонавта на Луну в 1968 году. С тем и расстались.
Следствием этого совещания явилось еще одно Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР об ускорении работ по исследованию Луны, вышедшее 4 февраля 1967 года. Им устанавливался срок пилотируемого облета Луны – июнь-июль 1967 года, а первой экспедиции на Луну – сентябрь 1968 года, хотя все понимали нереальность этих сроков. Фактически, только с этого момента финансирование пошло полным потоком, но время было уже упущено. На это время приходится начало огневых стендовых испытаний отдельных ступеней Н1 в НИИ229 (НИИХИММАШ) под Загорском. 13 апреля 1967 года состоялось первое огневое испытание блока В, а 23 июня 1968 года – первое огневое испытание блока Г. Кроме того, там же проводились огневые испытания отдельных двигателей блока А и многоразовые включения блока Д. Блок Д также проходил испытания при запусках корабля 7КЛ1 в качестве четвертой ступени ракеты «Протон-К» (первый запуск блока Д в космосе – 10 марта 1967 года). Для того чтобы проводить в НИИХИММАШе огневые испытания ракетных блоков Н1 там помимо стендов пришлось построить завод для сборки этих ступеней. Однако испытаний полностью снаряженной первой ступени не проводилось, поскольку так и не удалось добиться строительства стенда по причине недостатка финансирования. Именно из-за неотработанности двигательной установки блока А в связке все запуски Н1 закончились аварией на участке работы первой ступени. Следует также отметить, что испытанные ступени в космос не летали, поскольку двигатели НК15 и НК9 не были рассчитаны на многоразовое включение. И в этом смысле практика отработки ракетных ступеней в нашей стране резко отличалась от американской, поскольку у них каждая полетевшая в космос ступень ракеты «Сатурн-5» проходила прожиг на стенде.
1967 год знаменателен еще и попыткой, как руководства ЦКБЭМ, так и ракетно-космической отрасли в целом, встретить трудовыми достижениями 50-летний юбилей. Сверху шли постоянные накачки: «Американцам Луну не отдавать». Но с Н1 был полный провал. Летные испытания лунного облетного корабля 7КЛ1 сопровождались многочисленными авариями ракеты носителя 8К82К. Поэтому ничего удивительного не было в том, что руководство ЦКБЭМ чтобы как-то отмазаться приступило к программе пилотируемых полетов кораблей «Союз» после двух не слишком удачных беспилотных пусков. Закончилось все это, как известно, гибелью Владимира Комарова. Одним словом, плановая работа была подменена штурмовщиной и желанием досрочно отрапортовать.
9 ноября 1967 года в США был произведен первый запуск ракеты «Сатурн5». Теперь даже советскому руководству стало ясно, что американцы не блефуют, и полет американских астронавтов на Луну не за горами. Тогда же стало ясно, что сроки, принятые в феврале, нереальны, и летно-конструкторские испытания Н-1 перенесли на III-й квартал 1968 года. Но и новый график не выдерживался – не хватало денежных средств. Для координации лунной программы Советом Министров был создан «Лунный совет», который возглавил министр общего машиностроения С. А. Афанасьев. Первое заседание «Лунного совета» состоялось 1 декабря 1967 года. В принципе, этот совет должен был быть создан сразу после принятия Постановления от 3 августа 1964 года. Теперь же с его созданием ВПК просто перекладывала ответственность за провал лунной программы, который стал очевиден всем, на плечи С. А. Афанасьева. Другой целью создания совета было желание подменить им Совет главных. Когда-то Совет главных имел большой вес, его решения были обязательны к исполнению. После смерти Королева во главе Совета стал В. П. Мишин как главный конструктор ЦКБЭМ. Авторитарный стиль руководства В. П. Мишина, заносчивость, нежелание считаться с мнением других внесли разлад в деятельность Совета главных, что, конечно же, влияло и на работу по лунной программе.
Вообще-то говоря, В. П. Мишин недаром был первым заместителем С. П. Королева, а после его смерти стал главным конструктором и продолжателем его дела. Он также «по-ленински» ввязывался в драку, не особенно просчитывая последующие ходы и выдавая желаемое за действительное. Чего стоят создание Н1 под среднепотолочную грузоподъемность, перехват у В. Н. Челомея пилотируемого облета Луны под предлогом унификации космических кораблей для полета к Луне и 7КОК, начало разработки военно-исследовательского корабля, отнятого у Д. И. Козлова. Просто у В. П. Мишина эти большевистские черты были более ярко выражены.
Только к концу 1967 года на космодроме Байконур было закончено сооружение монтажно-испытательного корпуса на площадке №112 и первой стартовой позиции на площадке №110. Началась сборка ступеней ракеты Н1. Еще в процессе строительства МИК был собран макет ракеты Н1, который 25 ноября 1967 года был вывезен на стартовую позицию для проверки сопряжения бортовых и наземных систем, а также для тренировки персонала. 12 декабря 1967 года макет вернули обратно в МИК. 7 мая 1968 года первый летный образец ракеты Н-1 был вывезен на стартовую позицию площадки №110.
Чем дальше уходило время, тем меньше оставалось шансов сохранить свое лицо. Осенью 1967 года Министр общего машиностроения С. А. Афанасьев на основании Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 17 ноября 1967 года поручил В. Н. Челомею в течение года выпустить эскизные проекты по ракете-носителю УР700 и лунному кораблю ЛК700. Как уже говорилось, Генеральный конструктор Центрального конструкторского бюро машиностроения (так с 1966 года стало называться ОКБ52) Владимир Николаевич Челомей с начала 60-х годов по собственной инициативе работал над проектом лунной экспедиции.
Основу ракетно-космического комплекса составляла ракета-носитель УР700. Поскольку одним из основных недостатков ракеты Н1 была нетранспортабельность ее ступеней, для УР700 была выбрана пакетная схема, состоящая из блоков с освоенным производством для ракеты «Протон» диаметром 4,1 метра (4-я степень негабаритности). Шесть блоков первой ступени и три блока второй ступени образовывали связку. Каждый блок был оснащен двигателем РД270 (8Д420) тягой 640 тонн, разработанным в ОКБ456 под руководством В. П. Глушко также по своей инициативе. Все девять двигателей обоих ступеней начинали работать со старта, однако топливо (АТ и НДМГ) для двигателей второй ступени перекачивалось из дополнительных баков первой ступени. После выработки топлива в баках первой ступени ее блоки отбрасывались, а топливо начинало поступать из баков уже второй ступени. Третья ступень создавалась на базе первой ступени ракеты УР500К, того же диаметра (4,1 метра), но меньшей длины. Только вместо шести подвесных баков горючего использовалось лишь три, и, соответственно, на ней были установлены три двигателя РД254 (11Д44) тягой по 175 тонн. Третья ступень вместе с расположенным на ней лунным кораблем ЛК700 устанавливалась на вторую ступень. Однако на старте и вторая и третья ступени находились внутри пакета из шести блоков первой ступени.
Общая стартовая масса ракетно-космического комплекса УР700 – ЛК700 должна была составлять 4823 тонны. Суммарная тяга девяти двигателей РД270, развиваемая на старте, – 5933 тонны. Первые три ступени ракеты-носителя УР700 должны была выводить на околоземную орбиту полезный груз массой 151 тонну в составе разгонного блока и корабля ЛК700 с двумя космонавтами на борту. Для этой ракеты в КБ общего машиностроения под руководством В. П. Бармина разрабатывался стартовый комплекс, однако, просматривался и вариант запуска УР700 со стартового стола Н1.
Лунный корабль ЛК700 предназначался для проведения экспедиции с экипажем их двух человек на поверхность Луны по прямой схеме и состоял из следующих элементов:
• блок доразгона с опорной орбиты ИСЗ, оснащенный тремя двигателями 11Д23 (РД0217) тягой по 23,5 тонны (КБ ХА – бывшее ОКБ165);
• блок коррекции и торможения у Луны, оснащенный одним двигателем 11Д23 для торможения и тремя двигателями коррекции 11Д416 тягой по 1,67 тонны (КБ Химмаш – бывшее ОКБ2);
• блок мягкой посадки на Луну, использующий те же три двигателя коррекции 11Д416;
• блок взлета с Луны и коррекции, оснащенный одним двигателем 15Д13 тягой 13.4 тонны (ОКБ117 имени В. Я. Климова);
• возвращаемый аппарат;
• аварийная двигательная установка.
Блок доразгона, предназначенный для выведения космического корабля на траекторию полета к Луне, состоял из трех ракетных блоков, созданных на базе первой ступени ракеты УР100 и оснащенных каждый одним двигателем РД0217 (11Д23) тягой по 23,5 тонны. Масса корабля ЛК700 на трассе перелета составляла 50,5 тонн.
При подлете к Луне на высоте 200-500 км включается тормозной двигатель (11Д23), который уменьшает вертикальную скорость до 30 м/с на высоте 4,3 км, после чего выключается. Далее снижение вплоть касания поверхности осуществляется с помощью небольших двигателей 11Д416, использовавшихся на перелете для коррекции. Посадка производится на шесть посадочных опор в форме лыж, причем на этом этапе корабль ЛК700 сильно смахивает на командный модуль корабля «Аполлон». После посадки оба космонавта, переодевшись в скафандры, выходят на поверхность. Время пребывания корабля на поверхности Луны – 12-24 часа. Старт корабля с Луны и перелет к Земле также осуществляется по прямой схеме без промежуточного выхода на окололунную орбиту. В течение всего полета оба космонавта корабля ЛК700 находились в возвращаемом аппарате в виде усеченного конуса с аэродинамическим качеством 0,35, напоминающем ВА, разработанном для облетной программы УР500КЛК1. На носовой части ВА для связи с Землей установлена остронаправленная антенна.
Общая длина корабля ЛК700, включая блоки доразгона и торможения, а также аварийную двигательную установку составляла 21,2 метра.
Масса корабля ЛК700 на поверхности Луны – 17,1 тонны.
Масса корабля при старте с Луны – 14,8 тонны.
Масса корабля при подлете к Земле – 5,8 тонны.
Масса возвращаемого аппарата – 3,1 тонны.
Сроки создания системы УР700 – ЛК700 в эскизном проекте оценивались в 4 года, то есть наиболее реальным с точки зрения В. Н. Челомея было проведение лунной экспедиции с высадкой на Луну в 1972 году.
Рассмотренная схема была представлена как экспедиция первого этапа. Для проведения комплексной лунной экспедиции необходимо осуществить 2-3 пуска ракеты УР700. Первым пуском на поверхность Луны доставляется тяжелая стационарная лунная база. Вторым пуском на Луну доставляется экипаж на корабле ЛК700, при этом база используется в качестве маяка. После посадки корабля его экипаж переходит в стационарную базу, а корабль консервируется. Возможна также доставка третьим пуском УР700 тяжелой подвижной лаборатории, с помощью которой члены экипажа лунной базы могут совершать поездки для исследования удаленных районов. В дальнейшем предусматривалась смена экипажа лунной базы через каждые 3-6 месяцев.
В эскизном проекте помимо непосредственно лунной экспедиции рассматривались и другие возможности создания ракетно-космических систем на базе УР700 – ЛК700, в том числе для исследования космического пространства и планет Солнечной системы:
• марсианский автоматический комплекс;
• автоматический комплекс для доставки проб грунта и научной информации с поверхности Марса на Землю;
• автоматический спутник Юпитера;
• полет к Юпитеру с выходом из плоскости эклиптики для исследования полярных областей Солнца, что было реализовано при полете АМС «Улисс»;
• автоматический полет к Сатурну;
• пилотируемый облет Марса;
• пилотируемый облет с исследованием Солнца, Марса, Венеры и Меркурия;
• пилотируемый спутник Марса;
• пилотируемая экспедиция на Марс.
Кроме задач по исследованию Солнечной системы В. Н. Челомей пытался нагрузить свою ракету многочисленными задачами и в ближнем космосе. В основном, это были разведывательные и боевые комплексы для инспекции, перехвата и уничтожения, как спутников противника и головных частей МБР, так и наземных объектов. Короче говоря, уже тогда В. Н. Челомей планировал масштабные «звездные войны». Правда, было среди этих задач и создание коммерческой системы тяжелых стационарных спутников связи.
В целом, эскизный проект по системе УР700 – ЛК700 отличался продуманностью и по многим параметрам выгодно отличался от Н1Л3. Здесь и применение отработанных двигателей, ракетных ступеней и технологий, здесь и применение наработок по другим проектам, здесь и транспортабельность составных элементов ракеты УР700. Да и с весами здесь был полный порядок, поскольку ракета УР700 в отличие от Н1 проектировалась под конкретный лунный корабль ЛК700. По сути дела, у этого проекта было два крупных недостатка. Первым из них являлся двигатель первой и второй ступеней РД270, а точнее – его неотработанность. Но иного и трудно было бы ожидать, так как деньги на его создание текли тоненькой струйкой, поскольку его разработка никакими Постановлениями не предусматривалась.
Но, пожалуй, главным недостатком было все же использование токсичных компонентов топлива АТ и НДМГ абсолютно во всех ракетных блоках ракеты УР700 и корабля ЛК700. Но если применение этого топлива в двигателях корабля было оправдано с точки зрения его длительного хранения, то использование его на первых ступенях вызывал сильное сомнение. Взрыв на старте или вскоре после старта ракеты, содержащей 1193 тонны несимметричного диметилгидразина и 3161 тонну четырехокиси азота, грозил экологической катастрофой всему региону. Казахи бы просто все вымерли.
Несмотря на столь колоссальную грузоподъемность ракеты УР700, в эскизном проекте просматривались варианты еще большего ее повышения, имея в виду использование ракеты для полетов к планетам Солнечной системы. Наиболее естественным путем была замена компонентов топлива на третьей ступени. В случае применения кислорода и водорода и установки на третьей ступени девяти двигателей 11Д54 тягой по 40 тонн (удельный импульс 456 секунд), разработанных в Воронежском КБ Химавтоматики (бывшее ОКБ154), масса выводимого полезного груза возрастала со 154 до 185 тонн. При замене кислорода на сверхядовитый фтор и установке на третьей ступени трех двигателей РД350 тягой по 150 тонн масса полезного груза на низкой круговой орбите составила бы уже 215 тонн. Еще большего эффекта можно было достичь, установив на третьей ступени семь ядерных ракетных двигателей РО31, также разработанных в КБХА. В этом случае ракета могла бы вывести на орбиту 230-250 тонн полезного груза. В общем-то, рассмотренные здесь варианты напоминают предложения С. П. Королева по НII.
Осенью 1968 года проекты по ракете УР700 и кораблю ЛК700 были закончены, но время уже ушло, что прекрасно понимал и сам В. Н. Челомей. В конце концов, 31 декабря 1970 года, уже после высадки американцев на Луну, все работы по ракете УР700, лунному корабля ЛК700 и двигателю РД270 были прекращены.
В то время как в Советском Союзе принимались бесконечные Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР об ускорении работ по Н1Л3, экспериментальная отработка элементов космического корабля «Аполлон» и ракет семейства «Сатурн» близилась к завершению. А началась она в 1963 году испытаниями системы аварийного спасения с макетом отсека экипажа, в том числе при запусках по баллистической траектории ракеты «Литл Джо-2» с полигона Уайт-Сэндз. Параллельно проводилась отработка ракеты «Сатурн1» (первый пуск – 27 октября 1961 года), причем усложнение испытаний шло постепенно. В первых четырех пусках использовалась штатная первая ступень и натурный макет второй ступени, наполненный водой. При пятом пуске 29 января 1964 года ракета уже была в штатной комплектации, но вместо полезной нагрузки она вывела на орбиту балласт. И только, начиная с шестого пуска 28 мая 1964 года, ракета «Сатурн1» стала выводить на околоземную орбиту макет основного блока корабля «Аполлон». Вообще, все 10 запусков ракеты «Сатурн1» были успешными. Были отработаны инженерные решения, использованные затем в ракетах «Сатурн1В» и «Сатурн5».
Для испытаний в полете штатного основного блока корабля «Аполлон» была подготовлена ракета-носитель «Сатурн1В». Как уже говорилось, основным ее отличием от ракеты «Сатурн1» была замена второй ступени SIV с шестью кислородно-водородными двигателями LR10 на ступень SIVB с одним двигателем J2 тягой 102 тонны. Кроме того, была увеличена заправка первой ступени SIB и форсированы двигатели Н1 до тяги 93 тонны. 26 февраля 1966 года состоялся первый запуск этой ракеты, которая вывела на баллистическую траекторию экспериментальный образец основного блока корабля «Аполлон1» модели Block I без экипажа. Программа полета, включавшая вход в атмосферу и посадку на воду, была успешно выполнена.
Следующий запуск под обозначением «Аполлон-2» был произведен 5 июля 1966 года. На этот раз полезной нагрузки ракета-носитель «Сатурн1В» не несла. Целью программы полета явилось исследование возможности повторного запуска кислородно-водородного двигателя J2 в космосе. Программа была выполнена. Экспериментальный образец основного блока «Аполлон3», запущенный 25 августа 1966 года, полностью повторил программу «Аполлона1». Ракета-носитель «Сатурн1В» была признана достаточно отработанной для использования при запусках пилотируемых аппаратов.
Первоначально предполагалось в ходе ЛКИ производить парные запуски ракет-носителей «Сатурн1В». При этом одна ракета должна была выводить основной блок с экипажем, а вторая – лунную кабину. На орбите астронавты должны были осуществить встречу основного блока с лунной кабиной. Запуск первого пилотируемого командного модуля корабля «Аполлон» был назначен на 21 февраля 1967 года. Однако при подготовке к пуску 27 января 1967 года на борту корабля произошел пожар, и все три астронавта Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи сгорели заживо. Этому во многом способствовала чисто кислородная атмосфера в кабине и сложный механизм открытия люка. Причем в первом своем полете Вирджил Гриссом едва не утонул из-за несвоевременного открытия люка капсулы, но тогда его спасли. На сей же раз его экипаж не удалось спасти именно из-за невозможности быстрого открытия люка. Короче говоря, кому суждено сгореть, тот не утонет.
Пожар корабля «Аполлон» 27 января 1967 года привел к отсрочке пилотируемых запусков более чем на полтора года. Этот несчастный случай подтолкнул руководителей компании «МакДоннел Дуглас» выйти еще с одним предложением об использовании своего корабля «Джемини» в лунной программе. В частности предлагалось, как это уже было в 1962 году, создать на базе корабля «Джемини В» корабль-спасатель, для вызволения астронавтов, застрявших на Луне или окололунной орбите, причем стартовать он должен был без экипажа. Это последнее предложение компании, как и предыдущие также осталось без ответа. Тем более что уже началось сокращение финансирования лунной программы. Надо сказать, что в середине 60-х годов были еще две попытки компании «МакДоннел» вклиниться в программу полетов к Луне. Одно из них возникло в марте 1964 года, когда НАСА отказалось от простого облета Луны. По мнению же руководителей компании такой облет можно было бы осуществить, используя ракету-носитель «Сатурн-1В» и корабль «Джемини». Еще через год, в июне 1965 года, для этой цели предлагалось использовать ракету-носитель «Титан-3С» с разгонным блоком, состоящим из двух ступеней «Транстейдж». Но поскольку все эти предложения шли вразрез с «генеральной линией» НАСА, то таковыми они и остались.
К моменту окончания доработок командного модуля корабля «Аполлон» была готова ракета «Сатурн5», которая одна могла вывести на орбиту и основной блок, и лунную кабину. Поэтому программу ЛКИ подкорректировали.
9 ноября 1967 года со стартовой площадки №39 космодрома на мысе Кеннеди был произведен первый запуск новой самой тяжелой ракеты-носителя «Сатурн5», которая вывела на орбиту полезный груз массой 127 тонн, включая ступень SIV и корабль «Аполлон4» массой 43 тонны. Сам корабль состоял из штатного основного блока и макета лунной кабины. Вторым включением двигателя J2 третьей ступени корабль был переведен на вытянутую эллиптическую орбиту с высотой апогея 17 700 км, после чего основной блок отделился и, включив маршевый двигатель, поднял апогей до 18 350 км. После полета по орбите с помощью второго включения маршевого двигателя разогнался до второй космической скорости (11,1 км/с), с которой отсек экипажа вошел в атмосферу и совершил посадку на воду. В этом полете прошли испытания начального и заключительного этапов лунной экспедиции, то есть выведения и посадки.
При запуске 22 января 1968 года с помощью ракеты-носителя «Сатурн1В» на орбиту был выведен штатный образец лунной кабины без посадочных опор. В этом полете были проведены всесторонние испытания ЛК.
Программа полета корабля «Аполлон-6», запущенного 4 апреля 1968 года с помощью ракеты-носителя «Сатурн5», была усложненным вариантом программы «Аполлона4», однако полет его прошел не столь успешно. Вопервых, при выведении отключились два из 5 двигателей J2 второй ступени, а вовторых, не прошло второе включение двигателя третьей ступени. Поэтому основной блок был отделен, и все маневры совершались при помощи маршевого двигателя. Вследствие этого не удалось разогнать основной блок до 2й космической скорости, и отсек экипажа вошел в атмосферу со скоростью 9,4 км/с. Неполадки, происшедшие в полете, сочли не настолько серьезными, чтобы производить еще один запуск беспилотного корабля, а испытания основного блока были полностью успешными. Такой результат был достигнут за счет большого объема наземных испытаний. В частности, каждая из трех ступеней за 1-2 года до пуска проходила огневые испытания, во время которых ДУ работает столько же, сколько и в полете. И это, не считая того, что каждый двигатель проходил еще огневые испытания на заводе-изготовителе, а также при сдаче заказчику, то есть компании, изготавливающей конкретную ступень ракеты «Сатурн-5». Фактически все двигатели были многоразового использования.
Наступило время пилотируемых полетов. Поначалу планировалось совершить три полета на околоземной орбите прежде, чем лететь к Луне. При этом в полете «Аполлон7» испытывался только командный модуль, в полете «Аполлон8» – совместно командный модуль и лунная кабина, а «Аполлон9» должен был совершить полет по эллиптической орбите с удалением от Земли до 6000 км.
Первый успешный пилотируемый запуск по программе «Аполлон» был осууществлен 11 октября 1968 года. Корабль «Аполлон-7», который вывела на околоземную орбиту ракета-носитель «Сатурн1В», пилотировал экипаж в составе Уолтер Ширра, Дон Эйзел и Уолтер Канингем. В ходе полета астронавты проводили сближение командного модуля со второй ступенью SIVВ и через 11 суток совершили посадку в Атлантическом океане.
Согласно первоначальной программе далее должны были последовать до пяти запусков ракеты-носителя «Сатурн-5» с выведением на околоземную орбиту командного модуля с лунной кабиной. Однако после успешного завершения полета «Аполлона-7» руководство космической программы США, зная о работах по лунной программе в Советском Союзе, и, несмотря на неготовность лунной кабины, приняло решение, что следующий запуск будет к Луне. В этом был определенный риск, ведь двигатель лунной кабины служил резервом в случае отказа маршевого двигателя командного модуля. К тому же новая ракета-носитель «Сатурн-5» всего лишь дважды стартовала в космос, причем один раз частично успешно. Но стремление быть первыми все-таки перевесило. В декабре 1968 года стартовое окно в СССР открывалось на две недели раньше, что, конечно же, нервировало американцев, которые не знали, что советским специалистам было не до пуска: нужно было разобраться с отказами при полете автоматической станции «Зонд6».
И вот 21 декабря 1968 года космический корабль «Аполлон-8» без лунной кабины с помощью мощной ракеты-носителя «Сатурн-5» стартовал к Луне. Стартовая масса ракеты «Сатурн-5» вместе с кораблем «Аполлон-8» составила 2860 тонн. После трех суток полета «Аполлон-8», затормозившись с помощью маршевого двигателя командного модуля, вышел на орбиту искусственного спутника Луны. Впервые трое землян Фрэнк Борман, Джеймс Ловелл и Уильям Андерс посмотрели с близкого расстояния на Луну. После 10 витков вокруг Луны, в ходе которых осуществлялись коррекции орбиты, корабль «Аполлон-8» стартовал к Земле и спустя трое суток приводнился в Тихом океане. Так была проложена первая дорога к естественному спутнику Земли.
Успешный полет «Аполлона-8» к Луне вывел на первое место американцев, однако оставалась еще возможность, хотя и призрачная, первыми ступить на Луну. Но для этого нужно было, чтобы полетела Н1. Первые две собранные ракеты Н-1 №1Л и 2Л были предназначены для проведения динамических испытаний, примерок на стартовом комплексе и отработки технологического процесса подготовки и заправки. Первый летный образец Н-1 №3Л, который был вывезен на стартовую позицию 7 мая 1968 года, пришлось возвращать в МИК для доработки из-за обнаружения трещины в корпусе первой ступени. Только в январе 1969 года ракета была вновь вывезена на старт. К этому времени не проходили еще летные испытания ни лунный орбитальный, ни лунный посадочный корабль, и общее отставание от США уже составляло не менее 3 лет. Учитывая огромный объем работ на космодроме по Н1, заместитель В. П. Мишина по наземным испытаниям Б. А. Дорофеев в 1969 году был назначен Главным конструктором по отработке, модернизации и проведению летных испытаний ракеты Н1. А в июле 1972 года он был назначен Главным конструктором по направлению по теме Н1.
Первый испытательный полет Н-1 №3Л состоялся 21 февраля 1969 года. ЛОК и ЛК заменили автоматическим кораблем 7К-Л1С, оснащенного многими системами корабля Л3 и мощной фотоаппаратурой. В случае успешного запуска, он должен был выйти на орбиту Луны, сделать ее качественные фотоснимки и доставить их на Землю. Хотя между 3-й и 10-й секундами полета система КОРД (контроль работы двигателей) ошибочно отключила два из 30 двигателей 1-й ступени, ракета все же продолжала полет за счет избыточной тяговооруженности. На 66-й секунде полета из-за сильной вибрации оборвался трубопровод окислителя одного из двигателей и начался пожар. Ракета могла бы еще лететь, но на 70-й секунде, на высоте 14 км, система КОРД отключила сразу все двигатели, и ракета упала в степь в 52 км от старта.
После успешного полета «Аполлона-8» настало время испытания корабля «Аполлон» в штатной комплектации, то есть командного модуля и лунной кабины. Это и стало основной задачей очередного запуска. 3 марта 1969 года с помощью ракеты-носителя «Сатурн5» (стартовая масса 2950 тонн) на околоземную орбиту был запущен космический корабль «Аполлон9». На его борту находились астронавты Джеймс Макдивитт, Дэвид Скотт и Рассел Швейкарт. В ходе полета проводились перестроения комплекса, характерные для полета к Луне. После выведения на околоземную орбиту командный модуль отделился от последней ступени ракеты-носителя, развернулся и, состыковавшись с лунной кабиной, вытащил ее из переходника. Наиболее ответственный момент наступил на пятые сутки полета. Макдивитт и Швейкарт перешли в лунную кабину и отстыковались от основного блока, в котором остался Д. Скотт. В ходе автономного полета проводилось включение двигателя посадочной ступени, имитирующее посадку на Луну, а после ее отделения включения двигателя взлетной ступени. Максимальное удаление от основного блока составило 90 км. После маневров лунная кабина сблизилась и состыковалась с основным блоком. После 10-суточного полета отсек экипажа с астронавтами благополучно приводнился в заданном районе.
Учитывая, что предыдущие два пуска ракеты-носителя «Сатурн-5» с экипажем прошли успешно, решено было отказаться от дальнейших полетов на околоземную орбиту и сразу приступить к освоению Луны, а дальнейшие совместные испытания командного модуля и лунной кабины проводить уже на селеноцентрической орбите. 18 мая 1969 года с помощью ракеты-носителя «Сатурн-5» космический корабль «Аполлон-10» с экипажем в составе Джона Янга, Томаса Стаффорда и Юджина Сернана стартовал к Луне. После трех суток полета «Аполлон-10» вышел на орбиту искусственного спутника Луны. В составе лунного комплекса находился и посадочный модуль – лунная кабина. Астронавты Т. Стаффорд и Ю. Сернан перешли в лунную кабину и, отделившись от основного блока, пилотируемого Джоном Янгом, совершили самостоятельный полет по окололунной орбите. В ходе полета с помощью двигателя посадочной ступени совершались маневры, имитирующие посадку на Луну, при этом минимальное расстояние до поверхности составило 14 км. После стыковки аппаратов основной блок с помощью маршевого двигателя стартовал к Земле и приводнился в Тихом океане, а посадочный модуль затормозился и упал на Луну. Это была генеральная репетиция перед посадкой на Луну.
После гибели ракеты Н-1 №3Л следующий летный образец №4Л был отправлен на доработку для улучшения ее характеристик по живучести и грузоподъемности. Потом этот носитель зарезервировали для доставки на Луну резервного лунного корабля.
Второе испытание Н-1 №5Л с автоматическим кораблем 7К-Л1С и макетом ЛК состоялось 3 июля 1969 года. В 23 часа 18 минут ракета оторвалась от стартового стола, но когда она поднялась чуть выше молниеотводов, взорвался один из двигателей, и возник пожар. Подъем резко замедлился, ракета начала наклоняться. Сработала система аварийного спасения, и СА корабля 7К-Л1С приземлился в двух километрах от стартовой позиции. Ракета упала на стартовый стол, от взрыва разрушился стартовый комплекс и все шесть подземных этажей стартового сооружения. Причиной взрыва оказался посторонний предмет, попавший в кислородный насос двигателя при запуске. На доработку и испытания двигателей конструкторам потребовалась почти два года.
Наконец 16 июля 1969 года началась историческая экспедиция. В этот день с космодрома на мысе Кеннеди был запущен космический корабль «Аполлон-11» с экипажем в составе Нейла Армстронга, Эдвина Олдрина и Майкла Коллинза, при этом стартовая масса ракеты «Сатурн-5» вместе с кораблем «Аполлон-11» составила 2943 тонны. После выхода на окололунную орбиту Н. Армстронг и Э. Олдрин перешли в лунную кабину, которой дали имя «Орел», и, отделившись от командного модуля, совершили посадку на поверхность Луны в Море Спокойствия. 21 июля 1969 года Нейл Армстронг первым из землян ступил на поверхность другого небесного тела. Следом за ним ступил на Луну и Э. Олдрин. М. Коллинз остался дожидаться своих товарищей на окололунной орбите. Первые космонавты пробыли на Луне 21 час 36 минут. Они доставили на Землю 22 кг лунного грунта.
Еще задолго до триумфального полета «Аполлона11» стало ясно, что опередить американцев при том положении дел, которое сложилось в советской лунной программе, не было никакой возможности. А послать на Луну всего лишь одного космонавта после того, как по ней походили Н. Армстронг и Э. Олдрин, – это был бы шаг назад. В то же время возможности по повышению грузоподъемности Н1 в ее первоначальном виде были практически исчерпаны. Ведь той массы полезного груза на околоземной орбите (95 тонн) с трудом хватало на то, чтобы высадить на Луну хотя бы одного космонавта. И конструкторам ЦКБЭМ приходилось проявлять максимум изобретательности, чтобы втиснуться в жесткие лимиты по массе лунного корабля. Требовались нетрадиционные подходы. Одним из них был переход на жидкий водород в качестве топлива для верхних ступеней Н1. Так, в частности, в ОКБ276 (Н. Д. Кузнецов) проводилась проектная проработка кислородно-водородного двигателя НК15В с тягой в пустоте 200 тонн для модернизированной второй ступени ракеты-носителя Н1. И даже В. П. Глушко, не принимавший участия в создании Н1 и враждебно относившийся к В. П. Мишину, предложил создать кислородно-водородный двигатель с тягой в пустоте 250 тонн.
Еще большего эффекта давало использование кислородно-водородных разгонных блоков. Вместе с началом работ по Н1 были развернуты работы по созданию кислородно-водородных двигателей. В ОКБ165 (ныне НПО «Сатурн») под руководством главного конструктора А. М. Люльки велась разработка двигателей 11Д54 для третьей ступени Н1 (6-8 двигателей) и 11Д57 для блока С (один двигатель) с тягой по 40 тонн каждый при удельном импульсе 456 секунд. В ОКБ2 (ныне КБХИММАШ) под руководством главного конструктора А. М. Исаева разрабатывался двигатель 11Д56 тягой 7,5 тонны для блока Р, и в июне 1967 года прошли их первые огневые испытания. Для сравнения: первые огневые испытания первого американского кислородно-водородного двигателя RL10 прошли в 1960 году, а первые испытания двигателя J2 для ракет класса «Сатурн» – в 1961 году. Кстати, именно двигатель 11Д56 под названием КВД1 явился причиной международного скандала в 90-х годах, когда Россия продала Индии и сам двигатель, и технологию его изготовления. Он же оказался и первым (и пока единственным) отечественным кислородно-водородным двигателем, запускавшемся в космосе. Причем вывела его туда стартовавшая 18 апреля 2001 года индийская ракета-носитель GSLV.
Учитывая работы по созданию кислородно-водородных двигателей, вполне естественно, что новые модификации Н1 разрабатывались в расчете на их применение. В одном из вариантов (программа Н1Л3ВIV) блок Г заменялся на кислородно-водородный блок С. В этом случае при снижении массы лунного ракетного комплекса на опорной орбите до 92,6 тонны его масса на трассе Земля-Луна возрастала на 3,6 тонны, а на орбите Луны – на 1,3 тонны. Это позволяло увеличить экипаж ЛОК до 3 человек и втиснуть в лунную кабину двух космонавтов. Очевидно, что для того, чтобы получить новое качество, нужно было увеличить массу полезной нагрузки на орбите искусственного спутника Земли.
В мае 1969 года в ЦКБЭМ был выпущен аванпроект по теме Н1М, который рассмотрел многие проблемы по исследованию космоса, в том числе широкомасштабное изучение Луны, полет на Марс, постоянная орбитальная станция. Для выполнения поставленных задач была предложена новая ракета-носитель Н1М со стартовым весом 4250 тонн и массой выводимой полезной нагрузки 150 тонн. Причем эта ракета коренным образом отличалась от того варианта, который предлагал еще в 1965 году С. П. Королев. На первой ступени устанавливалось 36 двигателей НК15 тягой по 154 тонны каждый. В качестве разгонного блока использовались кислородно-водородные блоки С и Р. Водород использовался и на третьей ступени – блок М. Блок С был предназначен для разгона к Луне, а блок Р – для торможения и выхода на орбиту Луны. Лунный орбитальный корабль с экипажем из трех человек был внешне похож на ЛОК программы Н1Л3, но масса его возросла до 14,5 тонн, а стыковочный узел был оборудован внутренним переходом подобно «Союзу». Лунный посадочный корабль ЛКМЭ обеспечивал посадку на Луну и пребывание на ней двух или даже всех трех космонавтов. Перед стартом к Земле бытовой отсек ЛОК не отстреливался.
Несмотря на индекс Н1М ракета представляла собой фактически новую разработку, а уровень затрат на ее создание был сопоставим с расходами по теме Н1Л3. Естественно, что в условиях жиденького финансирования Н1 на новые траты никто не пошел. К тому же, главный конструктор ЦКБЭМ В. П. Мишин предлагал начать создание ракеты Н1М параллельно с отработкой Н1. Поэтому для создания лунного комплекса стали рассматриваться варианты со сборкой на орбите Земли или Луны с помощью двух-трех запусков уже разработанной Н1. Но для их реализации требовалось сначала отработать саму Н1. А с этим, как видно, возникали сложности.
Соединенные Штаты Америки же, наращивая усилия, с успехом продолжали реализацию программы «Аполлон». 14 ноября 1969 года стартовал корабль«Аполлон12», на борту которого находились астронавты Чарльз Конрад, Аллан Бин и Ричард Гордон. Старт проходил в грозовую погоду и чуть было не окончился трагически. Реактивная струя от двигателей ракеты-носителя «Сатурн5» вызвала электрический разряд в облаках, от которого отключились некоторые системы корабля. Тем не менее, ракета отработала штатно и вывела корабль к Луне. Лунная кабина, которую пилотировали Ч. Конрад и А. Бин, совершила посадку на поверхность Луны в Океане Бурь всего в 200 метрах от автоматической станции «Сервейор3». Во время выходов на поверхность астронавты сняли с «Сервейора» телекамеру, ковш-захват, срезали кусок кабеля. Время пребывания астронавтов на поверхности Луны составило 31 час 30 минут.
Поскольку политические цели программы «Аполлон» были достигнуты, стали раздаваться голоса о прекращении дальнейших полетов. Чтобы хоть как-то обезопасить себя от возможных дальнейших сокращений (ведь уже были отменены полеты «Аполлон-18, –19, –20») НАСА назначило командирами экипажей на два ближайших полета опытнейшего Джемса Ловелла и первого американца «заглянувшего» в космос» Алана Шепарда.
Очередной запуск по программе «Аполлон» состоялся 11 апреля 1970 года. В этот день начался полет «Аполлона-13» с экипажем в составе Джеймса Ловелла, Джона Суиджерта и Фреда Хейса. Астронавты должны были исследовать лунную поверхность в районе кратера Фра Мауро. Уже после выхода на трассу перелета к Луне на борту взорвались баки с кислородом, в результате чего полностью обесточился основной блок. Астронавты перешли в пристыкованную лунную кабину. Посадка была отменена. Специалисты подозревали, что в результате взрыва оказался поврежденным маршевый двигатель. Поэтому для коррекции траектории, необходимой для возвращения на Землю, пришлось четырежды включать двигатель посадочной ступени, рассчитанный на одно длительное включение. Космонавты оказались на грани гибели. И только благодаря мужеству экипажа и поддержке наземного центра управления полетом в Хьюстоне «Аполлон-13», совершив облет Луны, вернулся на Землю. Ну, как тут не поверить в магию числа 13. Этот полный драматизма полет послужил основой для одноименного голливудского фильма. Между прочим, экипаж не только сам спасся, но и спас от закрытия всю программу «Аполлон», которое бы неминуемо последовало в случае их гибели.
Потребовалось некоторое время для доработки системы энергопитания, поэтому очередной запуск к Луне состоялся лишь 31 января 1971 года. При этом стартовая масса ракеты «Сатурн-5» вместе с кораблем «Аполлон-14» составила 2986 тонн. Пилотировал «Аполлон14» экипаж в составе первого американского астронавта Аллана Шепарда, а также Эдгара Митчела и Стьюарта Руса. В ходе этой экспедиции был также критический момент, грозивший отменой посадки на Луну. После выхода на трассу полета к Луне при перестроении отсеков удалось только с шестой попытки состыковаться с лунной кабиной. Кроме того, замыкание в одной из электрических цепей грозило выключением посадочного двигателя задолго до достижения лунной поверхности, а при спуске в течение некоторого времени не захвата поверхности бортовым радиолокатором. Но, в конце концов, все закончилось успешно, и лунная кабина с А. Шепардом и Э. Митчелом совершила посадку в материковый район Фра Мауро. При выходах астронавты использовали ручную двухколесную тележку, при этом они собрали 44,5 кг лунного грунта и прошли пешком около 3 км. Кстати, во время этого похода Эдгар Митчел оступился, упал и не смог самостоятельно подняться. Ему помог А. Шепард. Это к слову о том, что советский космонавт должен был высаживаться на Луну в одиночку. А общая продолжительность пребывания А. Шепарда и Э. Митчела на Луне составила 33 часа 30 минут.
Последние три полета по программе «Аполлон» относились к этапу J. Он характеризовался увеличенным (до 67 часов) временем пребывания астронавтов на Луне и расширением программы научных исследований. В связи с этим возрастала масса и командного модуля (до 48,7 тонны), и лунной кабины (до 16,3 тонны). Соответственно возрастал стартовый вес ракеты-носителя «Сатурн5». В связи с этим тяга двигателя F1 была форсирована и достигала 710 тонн. Одновременно была понижена высота опорной орбиты: с 191 до 167 км. Для увеличения ресурса лунной кабины на ней была установлена еще одна батарея емкостью 415 Ампер-часов. Кроме того, начиная с этого полета, астронавты использовали усовершенствованные скафандры.
Первоначально планировалось провести 5 полетов этапа J. Однако в связи с сокращением финансирования были отменены полеты «Аполлона18 – 20». После пересмотра программы решению задач этапа J были посвящены полеты «Аполлона15 – 17». В первом полете этапа J («Аполлон15») приняли участие астронавты Дэвид Скотт, Джеймс Ирвин и Альфред Уорден. Полет начался стартом ракеты-носителя «Сатурн5» 26 июля 1971 года. Астронавты Д. Скотт и Дж. Ирвин посадили лунную кабину у подножия лунных Апеннин. Новым в этой экспедиции было использование при передвижении по Луне самоходного аппарата «Ровер» (LRV), представлявшего собой небольшой четырехколесный автомобиль массой 218 кг с электрическим двигателем. На нем Скотт и Ирвин проехали около 10 км, собрали 78,6 кг образцов горных пород и грунта, установили научную аппаратуру и отражатель лазерного излучения. Общая продолжительность пребывания их на Луне составила 67 часов. В течение этого времени А. Уорден проводил картографирование лунной поверхности с орбиты. При возвращении на Землю не произошло заполнения одного из куполов основного парашюта. Однако двух других оказалось достаточно для успешного приводнения.
За месяц до экспедиции «Аполлона15» 27 июня 1971 года состоялся третий пуск Н1 №6Л. Полезной нагрузкой служил лунный ракетный комплекс с макетами ЛОК и ЛК. В этот раз программой полета предусматривался маневр увода ракеты-носителя от стартового комплекса. После его выполнения из-за возникновения неучтенных газодинамических моментов ракета начала наклоняться. Через 4,5 секунды угол наклона составил 14 градусов, через 48 секунд – около 200 градусов, продолжая увеличиваться. От больших перегрузок при вращении на 49 секунде полета началось разрушение 2-й ступени, и от комплекса оторвалась головная часть вместе с третьей ступенью, которые упали в 7 км от старта. Первая и вторая ступени продолжили полет, но на 51-й секунде КОРД отключила все двигатели, ракета упала в 20 км от старта, не долетев всего лишь 5 км до площадки 31, и взорвалась, образовав воронку 15-метровой глубины. Итогом работы комиссии, расследовавшей причину аварии, было решение вместо 6 рулевых сопел установить на первой и вторых ступенях по 4 рулевых двигателя от блока Д.
Параллельно с испытаниями ракеты-носителя проводились ЛКИ лунного корабля на орбите Земли. Этот его беспилотный вариант получил обозначение Т2К и состоял из ЛВА без стыковочного агрегата и ЛПУ без посадочных опор. Под названием «Космос-379» он был 24 ноября 1970 года выведен на околоземную орбиту ракетой «Союз». На четвертые сутки полета был включен двигатель блока Е, который сымитировал зависание над лунной поверхностью. Затем ЛПУ было отделено от ЛВА, проведено второе включение двигателя блока Е, имитирующее взлет с поверхности Луны. После этого успешно произведена репетиция маневров при стыковке с ЛОК.
Второе испытание лунного корабля в варианте Т2К началось 26 февраля 1971 года (корабль получил обозначение «Космос-398») и прошло по той же программе. Третье орбитальное испытание лунного корабля под названием «Космос-434» состоялось 12 августа 1971 года. На этом ЛКИ лунного корабля, подтвердившие его высокую надежность, успешно закончились.
К этому времени в США входила в заключительную стадию программа «Аполлон» – этап J. О полете «Аполлона15» уже рассказывалось выше. «Аполлон16» вместе с астронавтами Джоном Янгом, Чарльзом Дьюком и Томасом Маттингли был запущен 16 апреля 1972 года. Местом посадки лунной кабины, которую пилотировали Янг и Дьюк, было выбрано плоскогорье в районе кратера Декарт. Астронавты трижды выходили на поверхность Луны, собрали 95,2 кг образцов грунта и проехали на луноходе около 27 км. Общая продолжительность пребывания их на Луне составила 71 час.
Последний старт пилотируемой экспедиции к Луне состоялся 7 декабря 1972 года. Корабль «Аполлон17» пилотировали Юджин Сернан, Рональд Эванс и единственный геолог, побывавший на Луне, Харрисон Шмитт. Сернан и Шмитт провели большой объем научных исследований на поверхности в районе Тавр-Литтров и собрали около 113 кг лунного грунта, проехав на луноходе около 30 км. Продолжительность пребывания последней экспедиции на Луне составила 75 часов.
На этом завершилась грандиозная космическая программа «Аполлон», на которую было потрачено свыше 24 миллиардов долларов. Всего было запущено к Луне 7 кораблей «Аполлон», из них 6 удачных. На Луне побывало 12 американских астронавтов, которые привезли на Землю свыше 400 кг образцов лунного грунта.
После первой посадки на Луну в конце 1969 года НАСА предложило программу перспективных исследований Луны, состоящую из трех этапов.
На первом этапе (1974-1977 гг.) предлагалось увеличить продолжительность пребывания космонавтов на Луне до 3 суток, а радиус действия луноходов – до 10 км.
На втором этапе (1978-1981 гг.) предлагалось вывести на полярную селеноцентрическую орбиту “стандартный блок” обитаемой станции типа тех, которые к тому времени должны были использоваться на околоземной орбите. Предусматривалось, что численность экипажа станции на окололунной орбите составит 6 человек. Астронавты осуществляют съемку и зондирование Луны, а также анализ образцов, доставленных с поверхности Луны. Периодически со станции в различные районы Луны в специальном посадочном аппарате высаживаются экспедиции в составе 3 человек. Станция на ОИСЛ потребует для своего обслуживания три типа транспортных кораблей, рассчитанных на многократное использование: транспортные корабли класса “Земля-орбита”, транспортные корабли с ЯРД и транспортные корабли-буксиры. Первые совершают рейсы между Землей и орбитальной станцией на околоземной орбите, вторые – между станциями на геоцентрической и селеноцентрической орбитах, а третьи – между станцией на селеноцентрической орбите и.
На третьем этапе (1980-1983 гг.) предлагалось начать строительство обитаемой базы-станции на поверхности Луны. Предусматривалось, что она состоит из “стандартных” блоков обитаемой станции и доставляется на Луну транспортными кораблями-буксирами. Вначале на базе-станции будет несколько человек, к 1984 году численность персонала базы-станции считали возможным довести до 25 человек, а к 1986 году – до 50 человек. Пребывание космонавтов на базе-станции могло бы достигать нескольких месяцев.
Однако уже к этому времени началось сокращение бюджета НАСА, в том числе и из-за войны во Вьетнаме. Поэтому сначала отменили три пуска по программе «Аполлон» (этап J), а затем после возвращения «Аполлона-17» и вовсе поставили крест на всей пилотируемой программе полетов к Луне. Часть оставшихся неиспользованными ракет-носителей «Са-турн1В» и «Сатурн5», а также основной блок корабля «Аполлон» были использованы в программах «Скайлэб» и ЭПАС. Так триумфально закончилась программа «Сатурн-Апол-лон», ставшая образцом организации крупномасштабных космических проектов.
Последнее испытание советского лунного корабля в автоматическом режиме намечалось провести во время четвертого пуска РН Н-1 №7Л 23 ноября 1972 года. На ракете установили штатные ЛОК и ЛК, оснащенные для автоматического полета. Во время этого запуска планировалось и первое испытание штатного лунного орбитального корабля. ЛОК (объект Т1К) должен был запускаться с помощью ракеты-носителя «Протон», но программу отменили: было решено производить летно-конструкторские испытания ЛОКа в составе корабля Л-3. Лунный ракетный комплекс в случае удачи должен был выполнить полную программу полета с посадкой на Луну, взлетом и стыковкой в беспилотном режиме. Старт был дан в 9 часов 11 минут. На 90 секунде полета в соответствии с программой (за 3 секунды до отделения 1-й ступени) двигатели перешли в режим конечной тяги. Отключились 6 центральных ЖРД, отработавших расчетное время. Затем скорость подъема резко снизилась. Это привело к возникновению гидравлического удара, из-за чего разрушились топливные трубопроводы, и начался пожар. Ракета взорвалась на 107й секунде полета.
Понимая, что надежность работы ДУ первой ступени Н1 зависит, в первую очередь от надежности каждого двигателя, в 1971 году Н. Д. Кузнецову было выдано техническое задание на создание модифицированных двигателей. В соответствии с ТЗ в ОКБ276 продолжили работу по фактически многоразовым двигателям, поскольку начали они ее еще раньше – в 1970 году.
Двигатели проходили многократные огневые испытания на стенде по полной программе и затем без переборки устанавливались на ракете. Усовершенствованные двигатели НК15 получили название НК33, НК15В – НК43, а НК9В – НК31. Две партии двигателей для ракет Н1 №8Л и 9Л были изготовлены и испытаны. К началу 1974 года ракета №8Л была собрана. Ее запуск планировался на август 1974 года. В этом пуске в качестве полезной нагрузки устанавливался штатный лунный комплекс Л3, который должен был выполнить всю программу с посадкой на Луну в беспилотном варианте. Если бы все пошло штатно, и ракета Н1 №9Л с той же программой выполнила задачу, то уже при запуске Н1 №10Л на борту лунного орбитального корабля находились бы 2 космонавта, одному из которых выпала бы участь высадиться на Луну. Хотя, впрочем, рассматривался вариант простого выхода лунного орбитального корабля на окололунную орбиту с отработкой перехода космонавта, облаченного в новый скафандр «Кречет», из ЛОК в ЛПК и обратно и автоматической посадкой лунного корабля ЛКР на поверхность Луны. Там бы он оставался в качестве резервного до прилета космонавта при запуске Н1 №11Л. Всего же было запланировано до 6 пилотируемых лунных экспедиций.
После аварийного пуска Н1 №7Л в 1972 году руководству отрасли удалось привлечь для работы по Н1 ОКБ456 (В. П. Глушко) и ОКБ154 (С. А. Косберг). В ОКБ последнего к тому времени был разработан проект мощного ЖРД тягой 250 тонн, работающего на топливе АТ+НДМГ, и специалисты брались переделать под керосин и кислород. Но интерес к “лун-ной гонке” падал, и проект не вышел из “бумажной” стадии.
В. П. Глушко кроме повторного предложения использовать на Н1 свой двигатель РД253 от “пятисотки” прорабатывал возможность создания огромного ЖРД тягой около 5000 тонн с кольцевой камерой сгорания и соплом внешнего расширения с центральным телом. Однако его разработка и в наши дни представляется весьма проблематичной.
Параллельно в ЦКБЭМ под руководством главного конструктора В. П. Мишина продолжались работы по лунной экспедиции с существенно лучшими характеристиками, чем у американцев на базе уже созданной Н1. Периодические неудачи со стыковкой «Союзов» вызвали опасения за судьбу космонавта, побывавшего на Луне. Ведь в случае нестыковки ЛК с ЛОК он был обречен на гибель. Поэтому стали рассматривать полет к Луне по прямой схеме с одним кораблем без разделения экипажа, но для этого требовалось 2-3 запуска ракеты-носителя Н1.
При двухпусковой схеме со сборкой на орбите Земли первым выводился кислородно-водородный блок С, а затем блок Р с лунным кораблем и экипажем из 3 человек. После стыковки образовывался лунный ракетный комплекс, который и выводился к Луне с помощью блока С. Включением двигателя блока Р корабль выводился на окололунную орбиту. Масса комплекса на орбите Луны составила бы 41-44 тонны, а на поверхности Луны – 16-17 тонн.
При трехпусковой схеме масса комплекса на орбите Луны увеличивалась до 55-60 тонн, а на поверхности Луны – до 26-28 тонн. Сборка на орбите ИСЗ требовала стыковки 100-тонных ракетных блоков в автоматическом режиме, что и сегодня является нерешенной задачей, поэтому была выбрана схема сборки на окололунной орбите. Одновременно с целью повышения надежности было решено уменьшить количество ракетных блоков за счет создания единого разгонно-тормозного блока СР. Этот блок с максимальной массой 78 тонн был оснащен двумя двигателями 11Д56М тягой по 7,5 тонн при удельном импульсе 441 секунда разработки КБ Химмаш (А. М. Исаев). Он был предназначен для разгона к Луне с околоземной орбиты и торможения при выходе на окололунную орбиту.
В начале 1972 года в ЦКБЭМ был разработан детальный эскизный проект более совершенной лунной программы Н1Л3М. В этом проекте была предусмотрена однокорабельная оригинальная двухпусковая схема высадки трех советских космонавтов в любой район лунной поверхности со временем их пребывания на ней до 14 суток (с дальнейшим увеличением до 30 суток) и прямым возвращением с поверхности Луны на Землю в любой момент времени.
Первым пуском Н1 на околоземную орбиту выводится блок Д2. С помощью двух включений ДУ блока СР блок Д2 доставляется на орбиту Луны. Через 15 суток на околоземную орбиту выводится связка блока СР и корабля ЛКМ массой 25 тонн, который тем же путем выводится на окололунную орбиту. После отделения блока СР корабль ЛКМ совершает сближение и стыковку с блоком Д2 (масса сборки 48 тонн), с помощью которого производится торможение и сход с орбиты, а также снижение до высоты 3-5 километров. После сброса блока Д2 корабль осуществляет посадку на поверхность Луны с помощью своих двигателей. Масса корабля на Луне – 21 тонна. По окончании исследований корабль стартует прямо к Земле без промежуточного выхода на окололунную орбиту.
Сам корабль имел оригинальную компоновку, отличную от «Союза» и лунного орбитального корабля Л3, у которых бытовой отсек и спускаемый аппарат были расположены друг за другом. У корабля ЛКМ спускаемый аппарат был размещен внутри коконообразного отсека управления в верхней его части, что снижало массу САС. Этим проектом также предусматривалось увеличение до 100 тонн грузоподъемности Н1 за счет замены керосина на первых трех ступенях на синтин (циклин). Использование же блока СР позволяло увеличить массу полезной нагрузки на трассе Земля-Луна до 47 тонн. В 1973 году был завершен выпуск рабочей документации. Реализация программы Н1Л3М намечалась на 1978-1980 годы даже при том же уровне финансирования.
Одновременно под руководством В. П. Бармина в КБ общего машиностроения, известного созданием стартовых комплексов для ракет-носителей Р-7, «Протон» и Н-1, шла разработка проекта обитаемой долговременной лунной базы. Она началась в середине 60-х годов по предложению С. П. Королева. Более 10 лет выполнялись НИР «Колумб», «Большое кольцо», «Дали», «Освоение». На территории предприятия была создана полномасштабная модель станции, были решены многие технические проблемы, в том числе защита от радиации, обеспечены жизнедеятельность, связь, энергетика. В частности, вполне реальными были предложения по доставке на Луну ядерно-энергетической установки, которая обеспечит энергией завод по производству кислорода из лунных пород, нужды жизнедеятельности и все системы для научных исследований. Были разработаны эскизы транспортных и вспомогательных средств для обеспечения выполнения научной программы экспедиции. ОКБ-1 (ЦКБЭМ) С. П. Королева должно было обеспечить доставку космонавтов на ДЛБ.
За счет создания пилотируемого лунного комплекса Н1-Л3М и долговременной лунной базы можно было взять реванш у американцев за поражение на первом этапе лунной гонки. Но все кончилось в одночасье. К этому времени американская программа «Аполлон» успешно завершилась, на поверхности Луны побывало 12 астронавтов, и советская программа не принесла бы желаемых политических результатов. Поэтому руководство СССР потеряло к ней всякий интерес, финансирование фактически прекратилось, работы все более и более замедлялись. 22 мая 1974 года В. П. Мишин был освобожден от должности Главного конструктора ЦКБЭМ.
На базе ЦКБЭМ было создано Научно-производственное объединение «Энергия», директором и Генеральным конструктором которого был назначен Валентин Петрович Глушко. В состав НПО «Энергия» вошло также и КБ «Энергомаш», которым ранее руководил В. П. Глушко. Новый Генеральный конструктор начал с того, что с молчаливого согласия Министерства общего машиностроения, Академии наук СССР, ВПК и ЦК КПСС прекратил все работы по Н1Л3, как напоминание о былом конфликте между ним и С. П. Королевым. С молчаливого потому, что не было никакого Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР. Фактически В. П. Глушко росчерком пера аннулировал высший государственный закон, каковым является Постановление ЦК КПСС и на основании которого было задействовано сотни предприятий Советского Союза и затрачены миллиарды рублей, и не понес за это никакого наказания. Но дело в том, что еще в начале мая 1974 года в кабинете Д. Ф. Устинова состоялось совещание, в котором приняли участие помимо хозяина кабинета Президент Академии наук СССР М. В. Келдыш, председатель ВПК Л. В. Смирнов, его заместитель Б.А. Комиссаров, министр общего машиностроения С. А. Афанасьев, его заместитель Г. А. Тюлин, министр авиационной промышленности П. В. Дементьев, заведующий отделом оборонной промышленности ЦК КПСС И. Д. Сербин и директор ЦНИИМаш Ю. А. Мозжорин. Практически все выступили за прекращение работ по Н-1, исходя из политической конъюнктуры. Единственным человеком, ратовавшим за продолжение работ, был Ю. А. Мозжорин, но все уже было предрешено. По результатам этого совещания не было выпущено никаких официальных документов, но именно после него был снят со своей должности главный конструктор ЦКБЭМ В. П. Мишин и назначен В. П. Глушко, которому был дан карт-бланш на закрытие работ по Н-1. Вот так кулуарно решались судьбы космических программ в СССР. А Постановление правительства о закрытии работ по Н1 и списании затрат вышло только в феврале 1976 года.
Одновременно были прекращены работы по долговременной лунной базе, чья сметная стоимость уже превысила 50 миллиардов рублей. Ракету Н1 №8Л, уже подготовленную к запуску в августе 1974 года, разрезали на отдельные элементы, а документация была уничтожена. “Лунную группу” космонавтов окончательно расформировали еще в ноябре 1969 года, а космонавты приступили к подготовке по другим программам. И хотя пуски оставшихся ракет Н1 №8Л и 9Л не могли помешать работам по новой тематике, В. П. Глушко, по-видимому, опасался, что удачный запуск Н1 не позволит тихо закрыть эту программу.
И только Н. Д. Кузнецову удалось сохранить 93 двигателя НК33, НК43 и НК31 для двух ракет Н1. Они 20 лет пролежали на складе, а в середине 90-х годов были предложены американцам для установки на модернизированной ракете «Атлас2AR» («Атлас-3») и многоразовом носителе К1 компании «Кистлер», причем все двигатели прекрасно сохранились и с успехом прошли огневые испытания. В настоящее время в ЦСКБ «Прогресс» и РКК «Энергия» на базе «семерки» разрабатывается проект ракеты-носителя «Ямал» («Аврора») с заменой двигателя РД108 на двигатель НК43. При этом с увеличением диаметра второй ступени и объема баков третьей ступени масса выводимого полезного груза возрастает до 11 тонн, что сближает возможности «Ямала» и днепропетровского «Зенита». Предполагается использовать двигатель НК43 и на создаваемой по программе «Воздушный старт» ракете-носителю «Полет».
Между прочим, в конце 70-х годов, когда у В. П. Глушко возникли трудности при создании четырехкамерного двигателя РД170, был предложен вариант установки на новый носитель связки форсированных двигателей НК33 с тягой 205-207 тонн каждый. Применяя ЖРД Кузнецова вместо двигателей Глушко, можно было получить легкую двигательную установку, в десятки раз более дешевую и простую, чем РД170. Естественно, что В. П. Глушко на это не пошел.
Возглавив НПО «Энергия», В. П. Глушко в том же 1974 году предложил комплексную ракетно-космическую программу, одним из пунктов которой было исследование Луны. При этом он, отказавшись от Н1, предложил целое семейство ракет-носителей пакетной схемы с грузоподъемностью от 30 до 250 тонн, которые стали и называться по другому: РЛА – ракетные летательные аппараты. Всех их объединяла компоновка: вокруг центрального кислородно-водородного блока второй ступени диаметром 9 метров крепились боковые блоки первой ступени диаметром 6 метров, работающие на кислороде и керосине. Грузоподъемность ракеты зависела от количества “боковушек”. Самая тяжелая из семейства РЛА150 должна была вывести на орбиту полезный груз массой 250 тонн. Эта ракета получила название «Вулкан».
В расчете на такой носитель в конце 1974 года в НПО «Энергия» были разработаны тех. предложения по лунному экспедиционному комплексу ЛЭК «Звезда». Основу комплекса составлял лунный экспедиционный корабль, доставляемый на Луну и обратно по прямой схеме. Масса корабля на окололунной орбите составляла 60 тонн, на поверхности Луны – 37 тонн, а при старте с Луны – 22 тонны. Сам лунный экспедиционный корабль состоял из посадочной ступени, взлетной ступени и отсека управления с размещенным в нем спускаемом аппарате аналогично программе Н1Л3М. Экипаж корабля – 3 человека. Старт с околоземной орбиты и торможение с выходом на орбиту Луны осуществлялся с помощью кислородно-водородного блока «Везувий». Для схода с окололунной орбиты и посадки на Луну использовалась посадочная ступень. Взлетная ступень обеспечивала старт с Луны и вывод на траекторию полета к Земле. В состав лунного экспедиционного комплекса входили также 2 лабораторно-жилых модуля на 3 человека каждый, луноход с герметичной кабиной, ядерная энергетическая установка и транспортный корабль доставки расходуемых материалов. Смена персонала экспедиции производилась 1 раз в год. Экспертная комиссия проекта ЛЭК сочла работы по нему неактуальными для текущего момента времени, и на первое место по приоритетности были поставлены работы по созданию многоразовой космической транспортной системы «Буран».
В ходе создания многоразовой космической системы «Буран» неоднократно менялись и параметры носителей. Так, в связи с унификацией “боковушек” (блок А) и первой ступени ракеты-носителя «Зенит», их диаметр составил 3,9 метра, что обеспечивало беспрепятственный провоз по железной дороге. Диаметр центрального блока (блок Ц) составил 8,8 метра. В эскизном проекте по «Бурану», выпущенном в марте 1977 года, ракеты сменили свои обозначения. Теперь самыми грузоподъемными стали РЛА132 и РЛА133. Первая из них РЛА132 со стартовым весом 3810 тонн имела 8 “боковушек” нормальной размерности. Ее грузоподъемность составляла 170 тонн на опорной орбите и 41 тонну на окололунной. На РЛА133 (стартовый вес 5800 тонн) было установлено уже 9 блоков А с увеличенной заправкой, при этом масса выводимого груза на опорную орбиту возрастала до 210 тонн, а на орбиту Луны – до 51 тонны.
Борясь за совершенство конструкции ракеты-носителя, было предложено применить переохлажденные (“шугообразные”) жидкие кислород и водород и уменьшить диаметр центрального блока до 7,7 метра. Такие размеры блока Ц не позволяли установить на нем больше 8 блоков А. Поэтому в техническом проекте 1979 года исчезло упоминание о РЛА133, а под именем «Вулкан» фигурировала РЛА132 со стартовым весом 3750 тонн и выводимой полезной нагрузкой 160 тонн на орбите Земли и 36 тонн на орбите Луны. Такая грузоподъемность не обеспечивала при одном пуске ракеты-носителя «Вулкан» полет на Луну по прямой схеме. Переход же к схеме со стыковкой на орбите Луны повторял программу «Аполлон» и не давал ничего нового. Поэтому в проектных материалах 1979 года была предложена двухпусковая схема со стыковкой на орбите Луны лунного орбитального и лунного посадочного кораблей. Каждый из кораблей доставлялся к Луне с помощью ракеты-носителя «Вулкан» и кислородно-водородного блока «Везувий».
Лунный орбитальный корабль массой 36 тонн состоит из приборно-агрегатного отсека с двигательной установкой и спускаемого аппарата, размещенного внутри отсека управления. Спускаемый аппарат увеличенных размеров (масса 6,2 тонны) формой и габаритами аналогичен возвращаемому кораблю «Заря». Для перехода экипажа из СА в отсек управления служит люк в нижней части СА в лобовом теплозащитном экране. В верхней части ЛОК – андрогинный стыковочный узел. Численность экипажа – 5 человек. Продолжительность полета на орбите Луны – до 30-45 суток.
Лунный посадочный корабль массой 36 тонн внешне напоминает ЛЭК «Звезда», но со стыковочным узлом и без спускаемого аппарата. Масса его в момент посадки – 19 тонн. Продолжительность пребывания космонавтов на Луне – 15 (30) суток. ЛПК оснащен шлюзовой камерой, в которой одновременно могут находиться 3 человека в скафандрах.
Первым к Луне выводится лунный посадочный корабль, а через 1-3 месяца – ЛОК. После их стыковки на орбите Луны трое из пяти космонавтов переходят в ЛПК и совершают посадку на Луну. По окончании исследований космонавты в лунном взлетном аппарате стартуют с Луны и стыкуются с ЛОК, после чего ЛВА отбрасывается, а ЛОК стартует к Земле. Предполагалось создать на базе ЛОК лунную орбитальную станцию, а на базе ЛПК – лабораторно-жилой модуль как первый этап строительства лунной базы. Хотя от проекта долговременной лунной базы, разработанного под руководством В. П. Бармина, В. П. Глушко отказался. На базе ЛОК также предполагалось создать корабль-спасатель или транспортный корабль с экипажем 5-7 или 7-10 человек (в 2 яруса), выводимые ракетой-носителем РЛА125 «Гроза» с двумя блоками А (будущая «Энергия-М»).
Программа многоразовой космической системы «Буран» поглощала все финансовые и людские ресурсы, а потому вероятность создания в обозримом будущем ракеты-носителя «Вулкан» была очень мала. В связи с этим была проработана возможность реализации лунной экспедиции на базе ракеты-носителя «Энергия» грузоподъемностью 90 тонн, при этом масса ЛОК и ЛПК на лунной орбите снижалась до 29 тонн. Соответственно снижалось и время пребывания космонавтов на Луне – до 5 суток. Но сначала работы по лунной программе откладывались до ввода в эксплуатацию МРКК «Буран». А после единственного пуска «Энергии» с «Бураном» 15 ноября 1988 года программа «Буран» пошла под откос и рухнула, похоронив под своими обломками советскую лунную программу. Возобновление интереса к пилотируемым полетам на Луну теперь следует ожидать лишь в ХХI веке и не раньше, чем закончится строительство международной космической станции. Возможно, сама станция станет базой для сборки лунных кораблей и перевалочным пунктом на пути к Луне.