(абсолютно реальные ТТХ серийного твердотопливного ускорителя системы 'Space Shuttle')
После отделения ускорители продолжат полёт по инерции примерно до высоты 75-76 километров. На нисходящей ветви траектории часть носового конуса отделяется, и вводится парашютная система. Приземление происходит в 300 километрах от места старта. Для лучшей сохранности ускорителя лучше производить его посадку в воду.
Александр Давидович сделал паузу, и Королёв продолжил доклад:
— Представьте, что нам нужно вытащить на орбиту груз в 200 тонн. Для его вывода необходимы 7 УРМ 'Днепр'. На них будет 49 жидкостных двигателей. Вместо них нужно будет использовать всего 4 таких ускорителя и дополнительную водородную ступень с одним двигателем РД-370 конструкции товарища Исаева. Вместо сложнейшей балансировки целого 'оркестра' из 49 двигателей нам нужно будет всего лишь поджечь одновременно 4 твердотопливных ускорителя. Задача упрощается во много раз. Более того, ускорители можно использовать многократно, как минимум — 10-12 раз.
16 таких ускорителей могут вытащить на высоту 43 километра разрабатываемый товарищем Челомеем перспективный корабль массой около 10 тысяч тонн. С этой высоты он уже может лететь дальше на собственном приводе или с использованием дополнительного разгонного блока на водороде.
Пока Надирадзе и Королёв рассказывали о своей новой разработке, Никита Сергеевич внимательно изучал карту:
— А куда ж вы свои ускорители сажать будете, соколики? — слегка ехидно поинтересовался Первый секретарь. — К востоку от Байконура степь да степь кругом, никакой воды.
— Верно, и это проблема, — признал Королёв. — Первое, что приходит в голову — запускать с индийского космодрома Шрихарикота.
— Лучше бы, конечно, со своей территории, — заметил Косыгин. — Спокойнее как-то, да и не зависим ни от кого.
— Вы ведь, товарищи, наверняка уже прикидывали варианты для старта? — спросил Первый секретарь. — Давайте, рассказывайте.
— Есть два варианта, — ответил академик Келдыш. — Дальний Восток, с падением ускорителей в Охотское море. Недостаток — большие проблемы с логистикой, придётся возить крупногабаритные грузы через всю страну.
Второй вариант — побережье Каспийского моря в Кизлярском районе на севере Дагестана. Здесь есть малонаселённые участки, а район приводнения ускорителей при запуске будет находиться в северной части Каспийского моря, юго-восточнее Астрахани. Вся трасса полёта пролегает над водой. Район падения второй ступени приходится на Казахстан.
— Есть опасность, что при отклонении от курса ракета пойдёт в сторону Астрахани, — заметил Хрущёв.
— Если старт построить прямо на берегу, то не страшно, — ответил Келдыш. — Ракеты по дуге не летают, до Астрахани 250 километров, успеем подорвать над водой. Зато в этом варианте ускорители и прочие крупногабаритные детали можно подвозить морем, сплавляя их из Куйбышева по Волге, и затем по Каспию.
— Этот вариант выглядит более интересным, — отметил Косыгин, в свою очередь внимательно рассматривая карту. — Предлагаю принять его за основу.
— Идея с большой твердотопливной ракетой мне нравится, — заключил Первый секретарь. — Делайте. Если получится — может выйти солидная экономия. Вертикальную посадку отработавших ступеней мы, скорее всего, ещё нескоро освоим, а тут и надёжность повыше, и хоть какая-то многоразовость вырисовывается.
Он уже успел полистать составленный для него специалистами 20-го Главного управления по указанию Королёва карманный справочник, и сообразил, что речь идёт об аналоге твердотопливного ускорителя 'Шаттла' — наиболее мощной ракеты из всех летавших в 'той истории' после окончания программы 'Аполлон'.
#Обновление 06.10.2019
Первый запуск АМС Е-6 к Луне состоялся 4 января 1963 года. Даты пусков к другим планетам и небесным телам диктовались расчётами орбит, и их нельзя было менять произвольно, как даты пусков на околоземную орбиту. Королёв изучил по присланным дневникам Чертока историю программы Е-6, и был твёрдо намерен не допустить повторения подобного позора, когда выполнить мягкую посадку АМС на Луну удалось только с 13 попытки. Подготовку к пуску проводили совсем иначе, чем в 'той' истории, и конструкция АМС тоже сильно отличалась.
В процессе подготовки была полностью обновлена и расширена почти вся испытательно-стендовая база ОКБ-1 и смежных организаций. Почти всё было полностью другое — носитель, система управления, сама конструкция АМС тоже была во многом доработана. Три аппарата — полётный экземпляр и два резервных — нещадно гоняли на стендах, отрабатывая сотни раз каждую полётную операцию, заменяя и дорабатывая сломавшиеся или просто сочтённые неудачными детали.
На стендовую отработку было потрачено более полугода. Носитель 'Союз-2.3' был уже отработан в десятках запусков спутников фоторазведки 'Зенит' и пилотируемых кораблей. Тем большей неожиданностью для всех стал внезапный отказ блока 'Л' — четвёртой ступени ракеты, включавшейся на орбите и обеспечивающей разгон аппарата до 2-й космической скорости.
По объективным причинам блок 'Л' был не настолько хорошо отработан, как три основные ступени — всё же запуски спутников связи 'Молния' и старты к Луне и планетам проводились не так часто, как запуски на низкую орбиту. Конечно, его перед полётом многократно гоняли на стендах, но на 100% воссоздать на Земле все условия космического полёта было невозможно. Положение усугублялось и тем, что запуск двигателей блока 'Л' происходил не сразу после окончания работы третьей ступени, а после чуть более полувитка вокруг Земли, над Гвинейским заливом, из-за чего там приходилось держать судно Контрольно-измерительного комплекса, для управления и записи телеметрии, которая потом передавалась в Москву и на Байконур.
В расчётное время двигатель блока 'Л' не включился. Такой случай уже был однажды, после этого все клапаны и другие важные узлы четвёртой ступени утеплили и ввели систему обогрева. Пока разъярённый Королёв рвал и метал, по спутниковому каналу, через 'Молнию-1', обеспечивавшую вещание советского телевидения на Народную республику Конго и Касаи, была получена телеметрия. Её анализ показал, что температура внутри блока 'Л' снизилась намного ниже допустимых значений.
— Похоже, обогрев отказал, — задумчиво произнёс Борис Евсеевич Черток, изучая записи телеметрии. — Понять бы ещё, почему?
— В электрике только две неисправности — отсутствие контакта, когда он нужен, и наличие контакта, когда он не нужен, — мрачно пошутил Борис Викторович Раушенбах. — Смотрите, Борис Евсеевич, на этапе выведения была очень сильная вибрация, — он вывел на экран проектора участок, где самописцы зафиксировали показания датчиков вибрации, намного превышавшие те, что имитировались в ходе наземных испытаний.
— Да, чёрт возьми, какой-нибудь контакт запросто мог отвалиться.
Выслушав своих заместителей, Сергей Павлович постепенно успокоился:
— Всё понятно. Готовьте запасной носитель. Борис, всю пайку всех соединений проверь лично. Головой отвечаешь. У нас две, максимум, три попытки, иначе Никита Сергеич нам яйца поотрывает за разбазаривание народных денег.
Блок 'Л' для повторного старта готовили с особой тщательностью. Все контакты проверил мастер ОТК, потом начальник ОТК, и после него — сам Борис Евсеевич. Ступень несколько раз 'протрясли' на вибростенде, убедившись затем, что ничего больше не отвалилось. Точно так же проверяли и саму АМС. Проблема была в том, что стенд не мог генерировать вибрацию такой же амплитуды, какая возникла, согласно телеметрии, при предыдущем выводе. Королёв распорядился делать новый стенд, рассчитанный на создание более сильных вибраций, но его разработка и постройка были не минутным делом.
Причины множественных отказов системы управления были устранены ещё на этапе её проектирования. Вместо ненадёжных аналоговых интеграторов, требовавших после каждого пуска проведения различных доработок, занимавших по продолжительности иногда до года, станция получила совершенно другую, полностью цифровую систему управления, с БЦВМ УМ-2К на базе процессора 6502, унифицированную с системой управления АМС 2МВ 'Марс-Венера'. Всё программное обеспечение многократно обкатывалось на эмуляторе, а затем на наземном стенде, представлявшем собой полностью функциональную АМС. На этом стенде отрабатывали все фазы полёта.
Исходя из этого, Сергей Павлович распорядился не затягивать со вторым пуском. Новую попытку предприняли через месяц. Доработанный и тщательно испытанный на стендах блок 'Л' на этот раз отработал штатно, отправив полуторатонную научную станцию к Луне. В сообщении ТАСС было заявлено:
'3 февраля 1963 года в Советском Союзе осуществлен запуск космической ракеты в сторону Луны... На борту космической ракеты установлена автоматическая станция 'Луна-4' весом 1422 килограмма. Автоматическая станция 'Луна-4' достигнет района Луны через трое с половиной суток. Слежение за полетом станции, определение параметров ее траектории, прием на Земле научной информации осуществляются специальным измерительным комплексом на территории Советского Союза'.
(В реальной истории официальное порядковое обозначение 'Луна-4' получила станция, запущенная 2 апреля 1963 г)
Мстислав Всеволодович Келдыш, заместители Главного конструктора, специалисты и члены Государственной комиссии немедленно вылетели с Байконура в Симферополь. Сам Королёв сначала полетел в Москву, обещав прилететь в Крым на следующий день.
Из аэропорта их на автомобилях и автобусах доставили на НИП-10, чуть севернее посёлка Школьное Симферопольского района. Здесь был построен первый советский радиотелескоп ТНА-400, использовавшийся для управления межпланетными аппаратами.
На пункте уже распоряжался Евгений Яковлевич Богуславский, доктор технических наук и разработчик систем телеметрии космических аппаратов. Сейчас он персонально отвечал за управление полётом — его аппаратура передавала и принимала на борту АМС команды с Земли. Систему астронавигации (САН) для АМС делал Филиал ?1 НИИ-1 под общим руководством Валентина Леонидовича Морачевского (сейчас — ФГУП МОКБ 'Марс' https://www.mars-mokb.ru/), который развивал первоначальную конструкцию аппаратуры навигации по звёздам, предложенную Чертоком для крылатой ракеты 'Буря'.
Королёв с Келдышем были предупреждены о том, что с этой системой в 'той' истории были проблемы. Поэтому систему астронавигации отрабатывали особо тщательно, устанавливая на спутники-фоторазведчики 'Зенит'. Первоначально её даже не подключали к основным исполнительным системам, лишь проверяя работу САН по записям телеметрии. В процессе доводки было выловлено множество ошибок в схемах системы, её конструкции и методах заводских испытаний.
(В реальной истории по вине системы астронавигации был провален третий пуск Е-6. Многочисленные ошибки в системе были найдены аварийной комиссией под председательством академика М.В. Келдыша, назначенной после неудачного запуска)
В этот раз система навигации по звёздам отработала без ошибок. Станция скорректировала траекторию полёта и уверенно шла к Луне. Впрочем, через некоторое время обнаружилось, что не всё было так хорошо, как казалось первоначально. Проведённые после нескольких измерений орбиты уточнённые расчёты показали, что требуется вторая коррекция. Первая прошла успешно, поэтому во время второй аналогичной процедуры все чувствовали себя уже более уверенно.
Тем большей неожиданностью и разочарованием стала внезапная потеря сигнала телеметрии. Только что станция отвечала на запросы, передавала параметры, снятые с различных датчиков, и вдруг сигнал прервался.
Специалисты столпились вокруг разложенных на столах схем радиоаппаратуры, пытаясь понять, что могло пойти не так. Внезапно антенна радиотелескопа приняла обрывок телеметрии. Совсем короткий, из которого невозможно было что-то понять, но сигнал был.
В НИПе возникло короткое оживление.
— Выходит, радио работает? — Богуславский был одновременно и обрадован, и озадачен. — Но что тогда случилось?
— Ещё сигнал! — доложил оператор. — Снова такой же короткий.
— Засеките время между сигналами, — посоветовал академик Келдыш.
Он был точно так же озабочен случившимся, неудача, казалось, подстерегла миссию на пороге успеха.
Третий, а затем и четвёртый сигналы были приняты через равные промежутки времени.
— Она вращается! — догадался Богуславский. — Антенна периодически оказывается направленной на Землю, и тогда мы её слышим.
— Об этом я и подумал, — кивнул Келдыш. — Станцию по какой-то причине закрутило.
— Так, что мы можем сделать в таком случае? — спросил Королёв.
— Возможен отказ в системе ориентации или в топливной системе, например, клапан после коррекции закрылся с опозданием, или не до конца, — предположил Черток. — Без телеметрии что-либо сказать сложно.
— Можно попробовать поймать момент приёма сигнала и послать команду стабилизации, — предложил Раушенбах. — Но сигнал пойдёт с задержкой, если дать команду на исполнение сразу, антенна после стабилизации окажется направленной не точно на Землю.
— Это если в системе ориентации осталось рабочее тело, — проворчал Королёв. — Если не закрылся клапан, то нам не повезло.
Рассчитав период вращения, подготовили радиокоманду выполнения стабилизации с задержкой, чуть меньшей периода, и отправили её в очередной момент приёма данных.
Увы, попытка оказалась неудачной. О результате можно было догадаться лишь по неизменившемуся периоду приёма фрагментов телеметрии.
— Станция, похоже, продолжает вращаться с той же скоростью, — констатировал Келдыш, просмотрев ленту самописца.
— Видимо, рабочее тело в системе ориентации полностью израсходовано, возможно, вышло наружу из-за не закрывшегося клапана, — решил Королёв, также просмотрев обрывочную телеметрию.
Третью попытку старта назначили на начало апреля, а до того попытались разобраться с причинами закрутки станции. Грешили, прежде всего, на некорректное срабатывание клапанов в топливной системе, или на работу системы ориентации. Было проведено множество испытательных прогонов на стенде, вначале отдельно по фазам полёта, затем — имитации всего полёта полностью. Испытывали подготовленную для третьего полёта станцию, она находилась в вакуумной камере, охлаждаемой жидким азотом. По настоянию Королёва станцию 'Луна-5' полностью, от начала до конца, собирали специалисты Бабакина. Качество было получено 'авиационное', то есть, по меркам начала 60-х, достаточно высокое, чтобы работа была принята ОТК с первого раза. У 'ракетчиков', с их 'артиллерийским' наследием, такое на тот момент проходило отнюдь не всегда.
Результаты испытаний никаких механических или электрических неполадок не выявили. Клапаны срабатывали без замечаний. Система ориентации обрабатывала входящие сигналы и нацеливалась на имитаторы звёзд так же штатно.
— Да какого же чёрта тогда случилось? — недоумевали Максимов и Бабакин, разрабатывавшие АМС. Раушенбах и Черток тоже терялись в догадках.
Решили на всякий случай проверить программы управления коррекцией, заложенные в БЦВМ. В одной из них и обнаружилась незамеченная ранее ошибка. БЦВМ управляла системами станции через программируемый контроллер. Из-за ошибки в программе в один из регистров контроллера оказалось записано неверное число. Вместо стабилизации после коррекции станцию закрутило.
