«Буран»: триумф и трагедия

Ранним утром 15 ноября 1988 года на Байконуре шел дождь со снегом, порывы шквалистого ветра пытались пробить брешь в низких густых облаках. Установленный на стартовом столе комплекс «Энергия—Буран» подсвечивали ослепительно белые лучи прожекторов. В 5:50 на КП была дана команда «Пуск», и спустя мгновение ракета, самая мощная из когда-либо созданных человеком, с оглушительным ревом начала поднимать ввысь прилепленный к ней сбоку космоплан.

Предтечи

Идея строительства космического корабля многоразового использования возникла в СССР в конце 1950-х как ответ США, которые в 1957 году начали разрабатывать космический бомбардировщик X-20 Dyna-Soar. Помимо ведения разведки он должен был уничтожать спутники противника и, совершая «нырки» в атмосферу, наносить ядерные удары по целям на Земле.

Именно тогда в документах Министерства обороны СССР появилось первое упоминание о «космолетах» — аппаратах типа самолетов, которые были бы способны летать на чрезвычайно больших скоростях (свыше 10 чисел Маха) и высотах свыше 60 километров. Исходя из этого техзадания ведущие авиастроительные КБ разработали несколько вариантов такого рода аппаратов. Это были самолет «136» (Ту-136, или проект «Звезда) и его орбитальный вариант самолет «137» (Ту-137, или проект «Спутник») разработки ОКБ Туполева, а также система «Спираль», разрабатывавшаяся в ОКБ Микояна.

Пилотируемый Ту-136 предназначался для одновиткового полета вокруг Земли с последующей посадкой, а беспилотный Ту-137 — для нескольких витков с последующей планирующей посадкой на взлетно-посадочную полосу аэродрома.

В проекте «Звезда» прорабатывался вариант вывода ракетоплана на орбиту с помощью авиационно-космической системы, первая ступень которой представляла собой стратегический сверхзвуковой самолет, а вторая ступень — баллистическую ракету воздушного базирования с ракетопланом вместо головной боевой части.

Но самым большим успехом стала разработка системы «Спираль», которая в будущем станет прообразом «Бурана». Идея ее заключалась в том, что мощный воздушный корабль-разгонщик взлетает с аэродрома и затем разгоняется до шестикратной скорости звука. После этого с его «спины» на высоте 28–30 км стартует десятитонный пилотируемый орбитальный самолет.

Проект «Спираль» продвинулся наиболее далеко среди своих «одноклассников», но до реальных летных испытаний дело, увы, не дошло. Приоритет в то время отдавался разработке и строительству мощных межконтинентальных баллистических, а затем и космических ракет, которыми занимался Сергей Королев и другие конструкторы, считавшие их более перспективными, чем многоразовые космические корабли. Ракеты были просты в проектировании, намного дешевле в производстве, постоянно были готовы к пуску.

МИГ-105-11 «Спираль». Дозвуковой самолёт-аналог орбитального самолёта

Wikipedia

Наш ответ шаттлам

Но в начале 1970-х ситуация изменилась: Америка решила сделать ставку на создание многоразовых средств выведения в космос, которые должны были заменить все существующие у них к тому времени одноразовые носители. Пятого января 1972 года президент США Ричард Никсон объявил о начале создания многоцелевого транспортного космического корабля Space Shuttle («Космический челнок») в рамках программы NASA «Космическая транспортная система». Он должен был сновать между Землей и околоземной орбитой, доставляя в обе стороны полезные грузы гражданского назначения.

Первый шаттл полетел 12 апреля 1981 года. Корабль изначально строился как пилотируемый аппарат, поскольку предполагалось, что он должен будет находиться на орбите две недели, соответственно требовались люди для проведения исследований, монтажных и ремонтных работ.

Идея использовать шаттлы для военных целей была, но от нее отказались (по крайней мере, на словах). Однако в СССР усомнились в правдивости намерений американского руководства. Наши военные были уверены, что реальной задачей шаттлов станет доставка ядерного оружия в любую точку земного шара и даже похищение советских спутников с орбиты.

Проведенные в военных НИИ и в Институте прикладной математики под руководством президента Академии наук СССР Мстислава Келдыша экспертизы и аналитические исследования привели к заключению, что «будущий корабль многоразового использования сможет нести ядерные боеприпасы и атаковать ими территорию СССР практически из любой точки околоземного космического пространства» и «американский шаттл грузоподъемностью 30 тонн в случае его загрузки ядерными боеголовками способен совершать полеты вне зоны радиовидимости отечественной системы предупреждения о ракетном нападении. Совершив аэродинамический маневр, например, над Гвинейским заливом, он может выпустить их по территории СССР».

Разработчик «Спирали» генеральный конструктор НПО «Молния» Глеб Лозино-Лозинский

buran.ru

Исходя из этого, было решено создать советский аналог шаттла, благо определенный задел к тому времени уже имелся. Седьмого февраля 1976 года вышло постановление Совета Министров СССР о создании многоразовой космической системы в рамках работы над программой «Энергия — Буран».

Надо сказать, что поначалу отношение у руководителей страны и специалистов к этому проекту было неоднозначное. Понадобились десятки совещаний и сотни дополнительных экспертиз, чтобы убедиться в целесообразности создания такого аппарата. Разработчик «Спирали» генеральный конструктор НПО «Молния» Глеб Лозино-Лозинский выступал за строительство; главный двигателист наших ракет генеральный конструктор НПО «Энергия» Валентин Глушко и министр авиационной промышленности Александр Дементьев были против. Решающую роль сыграла позиция военных и лично министра обороны, члена Политбюро ЦК КПСС влиятельнейшего Дмитрия Устинова, видевшего в американских шаттлах угрозу безопасности страны.

Неудивительно в этом контексте, что «Буран» изначально имел военное предназначение. Одной из основных задач многоразового корабля была доставка в ближний космос боевых орбитальных аппаратов типа «Скиф» и «Каскад», которые должны были лазерным или ракетным оружием уничтожать баллистические ракеты и космические аппараты противника.

Помимо этого планировалось уничтожение целей на Земле, для чего предполагалось использовать орбитальные головные части ракеты Р-36ОРБ, которые размещались бы на его борту. Боевой блок имел термоядерный заряд мощностью 5 Мт. Всего «Буран» мог взять на борт до пятнадцати таких блоков. Были предложения разместить четыре револьверные установки внутри грузового отсека, каждая из которых могла нести пять ракет, которыми можно было наносить удары из космоса.

Недосягаемая «Энергия»

Выводить «Буран» в космос должна была до сих пор никем не превзойденная по мощности из летавших ракета-носитель «Энергия». Специально для «Энергии» КБ «Энергомаш» под руководством Валентина Глушко спроектировало кислородно-керосиновый двигатель РД-170 — самый мощный жидкостный реактивный двигатель в мире, имевший тягу 7257 кН у Земли. Для сравнения: двигатель F1 американской лунной ракеты Saturn-V имел околоземную тягу 6869 кН.

Стартовая тяга Saturn-V, творения Вернера фон Брауна, отца американской лунной программы, обеспеченная пятью F1 первой ступени, составляла 34,3 мH, в то время как «Энергия» при старте развивала тягу 35,1 мН. Ее обеспечивали четыре четырехкамерные РД-170 первой ступени (работали первые 150 секунд полета), расположенные в четырех «сигарах» по бокам ракеты вокруг более массивного центрального блока, и четыре однокамерные РД-0120 второй ступени (работали первые 500 секунд полета), расположенные внизу центрального блока.

Номинальная стартовая тяга советской лунной ракеты H1 была еще выше — 45,3 мH, но все четыре ее старта в 1969–1972 годах оказались неудачными, а в 1974-м все работы по советской лунной пилотируемой программе были свернуты. Одной из главных причин неудачи проекта H1 стала недостаточная единичная мощность двигателей НК-15, разработанных для этой ракеты Куйбышевским моторным заводом под руководством Николая Кузнецова, в результате чего первую ступень пришлось оснащать тридцатью двигателями, добиться устойчивой синхронной работы которых так и не удалось (Глушко отказался разрабатывать двигатели для Н1, разойдясь с Королевым по поводу типа используемого топлива).

Наследством, полученным от «Энергии», космонавтика пользуется и сейчас. Двигатели РД-180 экспортируются в Америку и используются на первой ступени ракеты Atlas-V (для них прописано специальное исключение во всеобъемлющем санкционном законе CAATSA 2017 года), а РД-191 работают на российских ракетах «Ангара». Оба изделия — прямые наследники РД-170, правда, существенно менее мощные.

«Энергия» совершила всего два полета — второй с «Бураном», а первый за полтора года до этого, в мае 1987-го. Тогда в качестве полезной нагрузки на ракету-носитель был установлен габаритно-массовый макет еще одной пионерной военной разработки — 77-тонной боевой лазерной орбитальной платформы «Скиф» (другое название — «Полюс»). Две ступени «Энергии» отработали успешно. Через 460 секунд после старта «Скиф-ДМ» отделился от ракеты-носителя на высоте 110 километров, но процесс его самостоятельной ориентации пошел нештатно, и он так и не смог выйти на заданную орбиту, рухнув в итоге в Тихий океан. 

Улучшенный клон

Создателей «Бурана» нередко упрекают в том, что он был скопирован с американского шаттла. Отрицать внешнее сходство кораблей трудно — наложенные друг на друга чертежи изделий (это упражнение виртуально демонстрируют посетителям музея «Бурана» на ВДНХ в Москве) позволяют уловить лишь непринципиальные отличия в силуэте фюзеляжа и крыльев космопланов. Собственно, сам по себе факт заимствований принципиальной схемы космолета никто и не скрывал. По мнению Валентина Глушко, сложившаяся конфигурация шаттла уже хорошо себя зарекомендовала и изобретать что-то новое не было необходимости. Кроме того, в условиях продолжающейся гонки вооружений, отставание в которой было недопустимым для каждой из сторон, на самостоятельные изыскания уже не хватало времени. Лозино-Лозинский в одном из поздних интервью признавал, что «челнок пришлось скопировать (чертежи достали разведчики ГРУ), поскольку времени нам давалось мало».

Несмотря на то что внешне «Буран» был почти точной копией американского шаттла, конструкционного и технологического эксклюзива в советском космоплане было предостаточно.

Во-первых, он мог садиться на Землю в автоматическом режиме, без участия человека; во-вторых, у него не было маршевых или разгонных двигателей; в-третьих, имелась система экстренного спасения экипажа и, в-четвертых, на орбиту он мог выводить на пять тонн больше полезного груза, чем его заокеанский прототип.

Управляли кораблем уникальная специальная автономная система и радиотехническая система «Вымпел», разработанные Всесоюзным научно-исследовательским институтом радиоаппаратуры. В их задачу входили высокоточные измерения на борту навигационных параметров и обеспечение спуска и автоматической посадки, включая пробег по полосе до места остановки.

Особое значение имела защита корабля от высоких температур. Тепловая защита «Бурана» была изготовлена под руководством Всесоюзного института авиационных материалов (ВИАМ) на Тушинском машиностроительном заводе при участии специалистов НПО «Молния» и ОНПП «Технология». По целому ряду характеристик (прочность плитки, аэродинамическое качество, степень черноты и каталитичность покрытия) она значительно превосходила американский аналог, разработанный для шаттлов. В ходе полета «Бурана» из 37 500 плиток теплозащиты лишь шесть были утеряны и около 100 повреждены при посадке. При первом же полете американского корабля, согласно разным источникам, было утеряно от 14 до 37 теплозащитных плиток и повреждено в два — два с половиной раза больше, чем на «Буране».

Для предотвращения передачи температуры от наиболее температурно нагруженных углеродных элементов орбитального корабля к силовым конструкциям из металла и в целях компенсации температурных расширений разнородных материалов использовались керамические «отсечные мосты». Они были созданы на ОНПП «Технология» на основе нитрида кремния. С помощью «отсечных мостов» осуществлялось крепление носового обтекателя и секций крыла корабля к силовым элементам планера.

При приземлении «Буран» был разогрет до 1000 °C и выше. И если бы он не охлаждался, вся аппаратура пришла бы в негодность. Поэтому на орбитальном корабле была предусмотрена система наддува и вентиляции, которая снабжала воздухом все элементы космического корабля. В ее безупречной работе немалая заслуга «Технологии», изготовившей тонкостенные герметичные трубопроводы для системы воздушного термостатирования орбитального корабля, обеспечив все требования по минимизации их веса. Общий метраж системы термостатирования «Бурана» составил 200 метров.

Очень хорошо была продумана система безопасности. Экипаж «Бурана» мог в экстренной ситуации катапультироваться либо отделить корабль от ракеты-носителя (в шаттлах этого предусмотрено не было).

За тридцать лет работы программы Space Shuttle (1981–2011) было совершено 135 запусков с 852 членами экипажа на борту. За время эксплуатации «челноков» было две аварии: 28 января 1986 года произошла катастрофа шаттла «Челленджер», а 1 февраля 2003-го года — шаттла «Колумбия». В обоих случаях погибли все члены экипажа, в общей сложности 14 астронавтов.

Для вывода «Бурана» в космическое пространство использовалась отдельная ракета-носитель, благодаря этому удалось снизить его вес на восемь тонн, увеличив, таким образом, объем полезного груза, который можно было бы взять на борт. Конструкция шаттла состояла из двух твердотопливных ускорителей и самого корабля с тремя маршевыми двигателями, а также подвесного топливного отсека. В итоге шаттл мог взять на борт до 25 тонн груза при полете в космос и до 15 тонн при спуске на Землю, а «Буран» мог брать на борт груз весом 30 тонн, а при спуске — 20 тонн. Максимальное время полета «Бурана» составляло 30 суток, он мог взять на борт до десяти человек. У шаттла эти показатели были ниже: 20 суток и восемь человек. «У нас изначально вопрос стоял иначе: сделать как минимум не хуже, чем у них, а желательно — лучше», — вспоминал Вахтанг Вачнадзе, с 1977 по 1991 год возглавлявший НПО «Энергия» и координировавший работы по проекту «Энергия — Буран»

Конструктивно-компоновочная схема многоразового космического корабля «Буран»

buran.ru

Неожиданный вираж

Не менее увлекательной историей стал сам полет корабля. Пилотный запуск было решено провести в беспилотном режиме: с одной стороны, это позволяло исключить риск для экипажа, с другой — давало возможность протестировать всю автоматику. «Буран» набили датчиками, камерами и приборами, а заодно и дублирующими системами безопасности на случай, если придется спасать аппарат.

Согласно первоначальным планам пуск «Бурана» был назначен на 29 октября 1988 года. Но меньше чем за минуту до старта произошло непредвиденное ЧП: не прошло нормальное отведение площадки с приборами. После устранения проблемы было принято решение перенести старт на 15 ноября, и он тоже чуть не сорвался из-за погоды: на Байконур надвигался циклон, было передано штормовое предупреждение. Но руководитель полетов Владимир Гудилин после короткого совещания принял окончательное решение: лететь!

Без десяти шесть утра ракета-носитель «Энергия» оторвалась от земли. Полет проходил штатно, его сопровождали самолеты, с которых велась съемка всех деталей полета — вплоть до отделения ступеней ракеты-носителя. Сделав запланированные два витка вокруг Земли, «Буран» успешно долетел до аэродрома и начал заходить на посадку. Она обещала быть непростой из-за отвратительной погоды.

Внезапно корабль совершил неожиданный маневр. Вместо ожидавшегося захода на посадку с юго-востока с левым креном корабль энергично отвернул влево и стал заходить на взлетно-посадочную полосу с северо-восточного направления с креном 45° на правое крыло. Как вспоминал один из сотрудников, находившийся тогда на Объединенном командно-диспетчерском пункте, «в момент неожиданной смены курса судьба “Бурана” буквально висела на волоске, и отнюдь не по техническим причинам. Когда корабль заложил левый крен, первая осознанная реакция руководителей полета была однозначной: “Отказ системы управления! Корабль нужно подрывать!” Ведь на случай фатального отказа на борту “Бурана” размещались тротиловые заряды системы аварийного подрыва объекта, и казалось, что момент их применения наступил.

Спас положение заместитель Главного конструктора НПО “Молния” по летным испытаниям Степан Микоян, отвечавший за управление кораблем на участке снижения и посадки. Он предложил немного подождать и посмотреть, что будет дальше». И действительно, когда уже после приземления стали разбираться, выяснилось, что такой вариант был заложен в программу в качестве одного из многих. Правда, вероятность выбора этого варианта составляла всего три процента.

Позже, анализируя посадку «Бурана», специалисты пришли к выводу: автоматизированная система управления выбрала наилучшее решение. Штатной посадке по заложенной программе мешал сильный ветер, и автоматизированная система управления самостоятельно рассчитала новую траекторию. А сама посадка оказалась настолько мягкой, что тормозные парашюты сработали с небольшой задержкой. Это был потрясающий успех, корабль выполнил все нужные маневры и успешно приземлился. Все находившиеся в тот момент на космодроме ликовали.

Для посадок «Бурана» была специально оборудована усиленная взлетно-посадочная полоса на аэродроме Юбилейный на Байконуре. Кроме того, были серьезно реконструированы и полностью дооснащены необходимой инфраструктурой еще два основных резервных места приземления «Бурана» — военные аэродромы Багерово в Крыму и Восточный в Приморье, а также построены или усилены ВПП еще в 14 запасных местах посадки, в том числе вне территории СССР. Специально для транспортировки с запасных аэродромов был создан Ан-225 «Мрия».

Запуск «Бурана» стал большой неожиданностью для Запада и США, где открыто признали, что Советский Союз опередил их в космической гонке. Сотрудник Университета Джорджа Вашингтона доктор Джон Логсдон в прямом эфире компании ABC заявил: «СССР имеет теперь возможность выполнять те космические задачи, которые останутся недоступными для США даже тогда, когда вновь начнутся полеты американских космических кораблей многоразового использования. Для того чтобы приступить к выводу на орбиту таких же полезных грузов, на какие рассчитана советская ракета, Соединенным Штатам потребуется от шести до десяти лет».

Сборка ракетоплана «Буран» на Тушинском машиностроительном заводе в Москве

ОНПП «Технология»

Трагический финал

Проект «Буран» предусматривал проведение целого ряда беспилотных полетов. Первый из них должен был состояться в конце 1991 года, еще два — в 1993-м и 1994-м. Длительность пребывания «Бурана» в космосе должны были увеличить. И поставить перед ним еще более сложные, чем возвращение на аэродром, задачи. Например, автоматическое сближение и стыковку с орбитальным комплексом «Мир». Но самое интересное должно было начаться потом. На борту космического «челнока» с пятого по восьмой полет предусматривалась работа экипажа. Правда, в целях безопасности было решено отправить только двоих летчиков-космонавтов. Примерная дата пилотируемого полета не была названа, но ожидалось, что это событие произойдет не позже 1994–1995 годов.

Однако в 1993 году проект окончательно свернули. И на то были свои причины. Экономически он оказался не очень эффективным: стоимость вывода на орбиту одного килограмма полезного груза у многоразовых кораблей его класса составляла тогда примерно 20 тыс. долларов, а у одноразовых носителей — от 6 до 15 тыс. долларов. Да и для экономики в целом он оказался очень дорогим. «Приведу один пример: при старте необходимо было охлаждать бетонный лоток, куда уходят раскаленные до 3500 градусов газы. Для этого пришлось отвести воды Сырдарьи в рукотворное подземное озеро. А расход воды при запуске — больше, чем у всех фонтанов Петергофа! Вот и считайте затраты…» — писал в своих воспоминаниях Станислав Аксенов, один из участников проекта.

Изменилась и международная обстановка: провозглашенный Михаилом Горбачевым отказ от продолжения гонки вооружений, в том числе в космосе, делал «Буран» ненужным, так как реальных гражданских задач, которые челнок решал бы эффективнее привычных одноразовых космических систем, не просматривалось.

Судьба летавшего в космос корабля «Буран» оказалась трагической. Двенадцатого мая 2002 года он был полностью разрушен рухнувшей на него крышей заброшенного монтажно-испытательного корпуса на Байконуре.

Помимо слетавшего изделия под номером 1.01 было изготовлено четыре корабля (два из них не полностью) и девять полноразмерных макетов «Бурана» для проведения динамических, электрических, аэродромных и других испытаний. Самый знаменитый из них — корабль «Буран» на ВДНХ, который является частью интерактивного музейного комплекса, посвященного этому многоразовому ракетоплану.

Другой известный макет был изготовлен в виде самолета — аналога «Бурана» и работал на четырех твердотопливных двигателях, что давало возможность взлетать с обычного аэродрома. Аппарат использовался для летных испытаний в атмосфере, был показан на шоу Международного авиационно-космического салона. Потом его передавали в лизинг сначала австралийской компании, потом сингапурской. В апреле 2008 года макет купил за десять миллионов евро Герман Лайр для своего технического музея в Шпайере (Германия), где космический корабль «Буран» до сих пор является одним из самых интересных экспонатов.

Судьба оказалась немилосердной не только к слетавшему «Бурану». Злой рок преследовал и пилотов, так и не отправившихся на нем в космос (атмосферные полеты на макетах корабля отрабатывались неоднократно). Первым руководителем элитного отряда летчиков-испытателей, набранных в 1977 году для подготовки к полетам на «Буране», был назначен Игорь Волк. В отряд вошли Олег Кононенко, Анатолий Левченко, Римантас Станкявичюс, Александр Щукин, Николай Садовников, Виктор Букреев и Александр Лысенко. Фамилия командира дала новому отряду неофициальное, но тут же подхваченное всеми название — «Волчья стая». Из этой восьмерки в живых сегодня нет никого. Все, за исключением командира, погибли в авиакатастрофах или от их последствий, причем шесть человек — еще до полета «Бурана», что стало дополнительным аргументом в пользу беспилотного варианта его первого запуска. Сам Волк умер в прошлом году в возрасте 79 лет. Безвременно ушли из жизни и трое из семи летчиков второго набора «бурановского» отряда.

***

В марте 2018 года занимавший тогда пост вице-премьера Дмитрий Рогозин поручил возобновить программу многоразовых космических кораблей на новой технологической основе.