Принцип, использованный конструктором лодки Сергеем Никитичем Ковалёвым и конструктором ракеты Виктором Петровичем Макеевым, был прост, как лом. Американский «Поларис» был двухступенчатым, имел диаметр 1,37 метра, при длине 8,53 метра («Поларис» А-1) и массу 13 тонн. Ковалёву и Макееву была также предоставлена информация из ИАЦ, о том, что «перспективные американские проекты» баллистических ракет для подводных лодок имеют три ступени, диаметр 1,8-2,1 метра, длину 10-13 метров и массу 33-60 тонн, при дальности 7800-11000 км. (характеристики БРПЛ «Трайдент-1» и «Трайдент-2»)
Исследования различных рецептур смесевого твёрдого топлива в НИИ-125 Борис Петрович Жуков вёл с конца 1953 года, и к 1956-му добился существенных успехов. Он использовал те же компоненты, что и американцы (АИ). Исходя из полученных данных, Сергей Никитич Ковалёв заложил диаметр пусковой шахты 2200 мм, длину шахты 15 м, и массу ракеты до 65 тонн. Лодка под такую ракету выходила предсказуемо огромной, поэтому, опасаясь возможных технических трудностей, ракетный отсек сделали наборным из отдельных секций, каждая из которых содержала по 2 ракеты, а также набор аппаратуры и механизмов для их запуска. Предполагалось, что если возникнут проблемы с водоизмещением и размерами, можно будет уменьшить количество секций.
Когда оказалось, что подводное водоизмещение лодки составит около 18 тысяч тонн, при том, что у американской лодки «Джордж Вашингтон» оно было менее 7 тысяч, и руководство страны, и командование флота выпали в осадок. Но Виктор Петрович Макеев сделал для оснащения новых лодок трёхступенчатую ракету 3М23 диаметром порядка 2-х метров, и массой 60 тонн (АИ). При создании ракеты пришлось преодолеть множество технологических трудностей, связанных с растрескиванием и деформацией крупногабаритного твердотопливного заряда. Но к началу 1960 года, когда после первых неудачных запусков твердотопливная ракета Макеева начала летать и показала дальность 7500 километров, все поняли, что она кроет «Поларис» как бык — овцу. После тщательной отработки и улучшения характеристик твёрдого топлива, а также введения в конструкцию ракеты ступени разведения боевых блоков с жидкостным ракетным двигателем, дальность увеличилась до 8400 километров, что позволяло советским атомоходам поражать цели прямо от пирса, или из акватории Белого моря, недоступного для американских многоцелевых лодок.
Длину лодки несколько уменьшили в носовой части, в итоге вышли на подводное водоизмещение 13100 тонн (примерно как у проекта 667 БДР). Это была уже приемлемая для начала 60-х цифра. Да, лодка получалась больше и дороже американской, но и дальность стрельбы у неё выходила едва ли не вчетверо больше, чем у субмарин противника.
Вместо серии из 30 малых лодок неудачного проекта А615 с единым дизельным двигателем для надводного и подводного хода и химическим поглотителем углекислоты в этот период проводилась научно-исследовательская работа по использованию на неатомных подводных лодках топливных элементов в качестве основного источника энергии для подводного и надводного хода. Проводимая с конца 1953 года НИР по созданию топливных элементов дала первые результаты — Оганес Карапетович Давтян разработал в 1958 году водородно-кислородный топливный элемент мощностью 200 ватт (В реальной истории — в 1962 г, но в АИ Давтян, Фрумкин и Багоцкий получили много информации по ТЭ). После этого были разработаны и изготовлены батареи мощностью в 1 кВт, 5 кВт, для атомных электростанций для работы при максимальных нагрузках. Эти батареи топливных элементов не требовали дорогостоящих благородных металлов для своей работы. (Реальная история, см. http://uahe.net.ua/ru/articles-ru/168-istoricheskie-aspekty-razvitiya-toplivnykh-elementov-v-ukraine.html)
Владимир Сергеевич Багоцкий и Ирина Евгеньевна Яблокова разработали аккумуляторные батареи для первого искусственного спутника, которые затем выпускались серийно и использовались на многих советских космических аппаратах. За эти работы В.С. Багоцкий в 1956 и 1957 гг был дважды удостоен ордена Трудового Красного Знамени. После запуска первого в мире искусственного спутника Земли В.С. Багоцкий был награждён Большой Бронзовой Медалью Президента Академии наук СССР, а в 1959-м ему была присуждена ученая степень доктора технических наук без защиты диссертации. (Реальная история, см. http://polit.ru/article/2012/11/29/bagotsky/)
В то же время под руководством академика Фрумкина шла работа по созданию твердооксидных топливных элементов на основе оксида циркония. Эти топливные элементы не требовали применения дорогостоящих катализаторов на основе платины, и могли работать не на чистом водороде, который относительно сложно получать и хранить, а на многих видах углеводородного топлива, в частности, на природном газе, и даже на бензине. Первоначально они разрабатывались для утилизации попутного нефтяного газа, но на них, с подачи академика Келдыша и адмирала Кузнецова, обратили внимание военные моряки, которых заинтересовала малая шумность, независимость от заряда/разряда аккумуляторов и возможность работы топливных элементов на биогазе, что потенциально позволяло дозаправлять лодки прямо в море, на планктонных фермах, которые на тот момент активно строились в странах ВЭС и союзных СССР арабских странах, прежде всего — на побережье Индийского океана и Персидского залива.
(АИ, см. гл. 02-11, приблизительные аналоги производства фирмы POSCO см. http://eng.poscoenergy.com/eng/renew/_ui/down/Fuel_Cell_eng.pdf)
В результате одна из дизельных подводных лодок проекта 613 была переоборудована в опытовое судно, на ней вместо ходовых дизелей была смонтирована энергетическая установка на основе топливных элементов. Испытания, проведённые в течение 1960 года, выявили ряд недостатков, после устранения которых предполагалось оснащать ЭУ на основе топливных элементов серийные лодки 641 проекта. Главный конструктор ЦКБ-112 Зосима Александрович Дерибин получил техническое задание на разработку модификации лодки проекта 641ТЭ с новой энергетической установкой (АИ)
Подсчитывая и сравнивая ядерные потенциалы США и СССР, Эйзенхауэр и Кеннеди ещё не знали о проекте, начатом военно-морским флотом Советского Союза. Налаженная с подачи и под руководством Ивана Александровича Серова система обмена научно-технической информацией в основном обеспечивала рутинную работу НИИ и предприятий, но информационные рассылки, суммирующие все последние достижения советской и мировой науки, попадая нужному человеку, периодически давали неожиданно успешный результат.
Когда весной 1960 года Виталий Михайлович Иевлев доложил на совещании НТС СССР о начале сборки опытного реактора ИВГ для ядерного ракетного двигателя, это сообщение попалось на глаза военно-морскому министру адмиралу Кузнецову. Он затребовал себе стенограмму совещания, а затем связался с Иевлевым и уточнил некоторые технические моменты. Затем адмирал пригласил к себе для беседы разработчика реактора ИВГ академика Александра Ильича Лейпунского, и руководителя НИИ-400 Александра Михайловича Борушко. Ленинградский НИИ-400 был головной организацией, занимавшейся разработкой торпед и морских мин.
(Позднее — НИИ «Гидроприбор», сейчас концерн «Морское подводное оружие»)
Военно-морского министра интересовал вполне конкретный вопрос:
— Скажите, Александр Ильич, можно ли использовать ваш малогабаритный газовый реактор ИВГ для обеспечения энергией подводного аппарата?
Лейпунский был озадачен:
— Вообще-то это далеко не самый подходящий вариант. Если требуется малогабаритный реактор, то имеет смысл подумать о реакторе с жидкометаллическим теплоносителем, или о кипящем реакторе, как тот, что используется в разрабатываемых вспомогательных атомных энергоустановках для дизельных лодок.
Для увеличения автономности дизельных лодок было принято предложение НИИ-8 о разработке вспомогательных атомных силовых установок. Необслуживаемая капсула с малогабаритным атомным реактором крепилась под килем обычной дизельной лодки, на корме, в районе винтов. Установленный в той же капсуле турбогенератор вырабатывал достаточно электрического тока для движения под водой экономическим ходом до 6 узлов. На 1960-й год отработка этой системы ещё продолжалась.
(АИ частично. Первые эксперименты были начаты в 1958 году, но мощность реактора вспомогательной энергоустановки ТЭС-3 была признана недостаточной. В этот период ЦКБ-16, разрабатывало также титановую АПЛ проекта 661, и отказалось от продолжения работ по вспомогательным атомным энергоустановкам в пользу работы, казавшейся более перспективной. Последовал длительный перерыв в разработках. После возвращения к теме в 1971-75 гг была разработана вспомогательная атомная энергетическая установка ВАУ-6с с кипящим реактором. с 25 сентября 1979 г. по 30 января 1985 г. ПЛ Северного флота К-68 на судостроительном заводе «Красное Сормово», г. Горький прошла переоборудование по пр. 651Э http://rusdarpa.ru/?p=331)
Важным отличием было решение оборудовать капсулу с малогабаритным реактором полноценной биологической защитой (АИ). Первоначально предполагалась только теневая защита экипажа лодки, но в этом случае многократно усложнялись любые доковые работы с лодкой. Теперь же реактор был надёжно защищён со всех сторон, и полностью изолирован от экипажа. После выработки ядерного топлива капсула подлежала замене целиком, без перезагрузки активной зоны в условиях базы, что повышало безопасность обращения. В случае возникновения аварийной ситуации капсулу сделали сбрасываемой (АИ)
— Существующий реактор ТЭС-3 для полноразмерной дизельной лодки слабоват, а вот для относительно небольшого подводного аппарата, полагаю, вполне подойдёт, — продолжал академик. — Скорости движения у исследовательских и диверсионных аппаратов небольшие, энерговооружённости хватит. Если же нужна скорость побольше, то тут уже и реактор нужен более солидный. Это уже тема для серьёзной опытно-конструкторской работы.
После этого разговора они встречались ещё несколько раз на протяжении 8 месяцев, а затем Николай Герасимович Кузнецов записался на приём к Хрущёву. Встреча состоялась в конце ноября 1960 года.
В начале беседы адмирал напомнил Никите Сергеевичу в качестве исторического экскурса историю создания атомной подводной лодки проекта 627:
— Если помните, Никита Сергеич, в первом варианте лодка должна была оснащаться одной здоровенной торпедой Т-15 с атомным зарядом. Тогда мы этот вариант забраковали.
— Помню, — кивнул Хрущёв. — И правильно сделали, я считаю. Ракеты в перспективе оказались более универсальными.
— Так-то оно так, но с того момента многое изменилось, — ответил Кузнецов. — На 1954-й год мы могли сделать только торпеду с электродвигателем на батареях, с дальностью хода в несколько десятков километров, идущую по прямой. Разумеется, толку от такого оружия было мало. Сейчас у нас появились возможности, которых тогда и близко не было. Мы скоро сможем создавать необитаемые подводные аппараты, управляемые по сигналам со спутников или по сигналам радионавигационных систем LORAN и «Чайка» а, в перспективе — и с программным управлением, ориентирующиеся, к примеру, по рельефу морского дна. С дальностью хода тоже проблем не будет. Я ведь не с пустыми руками к вам пришёл, — он посмотрел на академика Лейпунского. — Дело в том, что Александр Ильич успешно закончил сборку опытного реактора ИВГ, и товарищ Иевлев в ближайшее время приступит к экспериментам по созданию ядерного ракетного двигателя.
— Да, по плану в начале будущего года должны быть первые эксперименты, — припомнил Никита Сергеевич.
— Эксперименты на реакторе ИВГ мы начнём уже в январе следующего года, — подтвердил Лейпунский. — Стенд на Семипалатинском полигоне уже построен, к концу года введём его в эксплуатацию.
— То есть, сейчас Александр Ильич сможет немного отвлечься от космической тематики и помочь флоту, — продолжил министр. — Мы тут с товарищами подумали, и поняли, что на наработках Александра Ильича по опытным малогабаритным реакторам можно сделать небольшую энергоустановку замкнутого цикла, для управляемого подводного аппарата, — продолжал адмирал. — С атомным реактором такой аппарат будет иметь совершенно другие характеристики. Вот, Александр Михалыч Борушко, главный конструктор НИИ-400, по моей просьбе сделал эскизный проект такого аппарата. Александр Михалыч, расскажите поподробнее.
Борушко развернул свёрнутый в трубку плакат и повесил его на стойку:
— Мы предлагаем использовать в комплексе имеющийся технический задел по старой разработке товарища Шамарина — торпеде Т-15, опытным реакторам товарища Лейпунского и наработки по радионавигационным системам. Это позволит разработать подводный аппарат с радиусом действия около 10-15 тысяч километров, глубиной хода не менее 1 тысячи метров, скоростью хода до 100 километров в час, оснащённый термоядерным зарядом мощностью до 100 мегатонн, либо кассетной боевой частью, выстреливающей по баллистическим траекториям одновременно или с задержкой несколько малогабаритных термоядерных зарядов небольшой мощности, но накрывающих при этом, например, территорию крупной городской агломерации.
Такой аппарат может подвешиваться под килем существующих или перспективных атомных подводных лодок, а также надводных кораблей достаточного водоизмещения, или запускаться из прибрежных и донных пусковых установок, расположенных, например, на советском арктическом шельфе. В зависимости от системы наведения и носителя, он может быть использован либо для поражения авианосных ударных групп противника, либо для уничтожения его военно-морских баз, либо как средство дистанционного минирования в угрожаемый период, либо, как наиболее вероятное применение — в качестве «последнего аргумента» в создаваемой системе автоматического нанесения ответного удара «Периметр».
— Погодите-ка, — не понял Хрущёв. — Мы в январе 1954-го такую разработку с вами забраковали. Типа — «целей для неё нет». Вы, флотские, сами же против этой «царь-торпеды» протестовали. А сейчас вы ко мне с похожим проектом приходите? Что, цели для неё вдруг появились?
— В том и дело, Никита Сергеич, — ответил адмирал. — Первая версия Т-15 двигалась только по прямой, а дальность хода составляла всего 30 километров. Противолодочная оборона НАТО не подпустила бы нашу лодку на расстояние удара. Да и входы в большинство гаваней обычно извилистые и для прямоходной торпеды непреодолимы.
Сейчас же мы можем запускать эту торпеду прямо из наших территориальных вод, и наводить её по сигналам со спутников или самолётов, либо по радиомаякам.
— А как она на такой глубине будет принимать сигналы со спутников? — перебил Хрущёв.
— Будет подвсплывать периодически, в заданных бортовой программой районах, для проведения обсервации, — ответил Борушко. — В том числе, по сигналам радионавигационных систем «LORAN» и «Чайка». Проведённые нами эксперименты показали, что эти сигналы достаточно устойчиво принимаются под водой на глубине около 4-х метров. То есть, она самостоятельно преодолеет все противолодочные рубежи НАТО, причём на такой глубине, которую подводные лодки ещё не скоро сумеют освоить, затем подвсплывёт, уточнит свои координаты, и направится к цели.
