Константин Феоктистов - Траектория жизни. Между вчера и завтра

• Название: Траектория жизни. Между вчера и завтра
• Автор: Константин Феоктистов
• Издательство: «Вагриус»
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2000
• ISBN: 5-264-00383-1

Автобиографическая повесть летчика-космонавта СССР, Героя Советского Союза, доктора технических наук, профессора Константина Петровича Феоктистова (1926–2009).

---

Внешне «Сивка» должен представлять собой цилиндр с двумя конусами по концам. Верхний конус, в котором помещается космический аппарат, отделяется от ракеты после выхода на орбиту высотой 100–130 километров, и «Сивка», сделав один оборот вокруг Земли, возвращается на космодром, совершая полет в атмосфере нижним конусом вперед. В нижней части ракеты размещается маршевый двигатель и посадочное устройство. Посадочная секция маршевого двигателя обеспечивает гашение скорости ракеты в процессе торможения перед поверхностью Земли.

У маршевого двигателя кольцевая камера сгорания и относительно небольшое кольцевое сопло с диаметром, близким к диаметру ракеты. Дальнейшее расширение кольцевой струи газа после выхода из сопла происходит за счет обтекания внешней кромки кольцевого сопла, в процессе так называемого течения Прандтля-Майера при обтекании острой кромки. Внутри кольцевой струи размещается центральное тело кольцевого двигателя в виде конуса с углом раскрыва около 60 градусов. Внутри конуса размещаются турбонасосные агрегаты, теплообменники, трубопроводы, клапаны и другие элементы двигателя. Такой двигатель имеет то преимущество, что на каждой высоте полета расширение струи газа идет до давления, равного давлению атмосферы на этой высоте, то есть такой двигатель может иметь идеальную высотную характеристику.

Размещение турбонасосных агрегатов и элементов конструкции осуществляется таким образом, чтобы центр масс при возвращении ракеты в атмосферу был достаточно сдвинут к хвостовому конусу и был смещен относительно продольной оси цилиндра, обеспечивая таким образом автоматическую балансировку ракеты при возвращении под углом атаки около 30 градусов. При таком угле атаки аэродинамическое качество аппарата оказывается порядка 0,65–0,7. Такое аэродинамическое качество позволяет при движении в атмосфере управлять дальностью спуска в атмосфере, получить необходимое отклонение в боковом направлении и тем самым обеспечить возвращение ракеты к точке старта и посадку ракеты на специально оборудованной посадочной площадке космодрома. Высота включения посадочной секции маршевого двигателя перед приземлением — от нескольких сот метров до километра, скорость перед началом торможения 100–200 метров в секунду.

С целью снижения массы бак кислорода делается сферическим, а бак водорода цилиндрическим. На участке выведения на орбиту основные отсеки «Сивки» располагаются в следующем порядке: верхний конус (с космическим аппаратом), бак водорода, бак кислорода, нижний конус.

Чтобы ракета могла вернуться к точке старта через один оборот вокруг Земли, она должна в процессе возвращения совершить боковой маневр около 650 километров и для этого иметь аэродинамическое качество около 0,7–0,8, если плоскость орбиты наклонена к плоскости экватора под углом 51 градус, как это имеет место при выведении космических кораблей «Союз» и многих космических аппаратов. Если ракета должна вывести КА на орбиту с меньшим наклонением, то требуемое аэродинамическое качество может быть меньшим, но если наклонение больше, то и требуемое аэродинамическое качество увеличивается. А необходимость выведения космических аппаратов на орбиты с наклонением большим, чем 51 градус, легко просматривается, да и сейчас многие КА выводятся на орбиты с большими наклонениями.

То есть обнаруживается принципиальный недостаток варианта «Сивка» — малое аэродинамическое качество. Кроме того, можно отметить очень напряженную массовую сводку конструкции (при проведении оценок по схеме «Сивка» принимались весьма оптимистичные оценки по массам конструкции ракеты), сложность конструкции баков, посадочного устройства и теплового защитного покрытия.

Ракета-носитель с вертикальным взлетом и с самолетной посадкой может иметь достаточно большое аэродинамическое качество и, следовательно, достаточный маневр в боковом направлении, позволяющий ее использование не только при относительно малых наклонениях орбиты, но и для выведения КА на полярные и гелиосинхронные орбиты. Этот вариант отличается от ракет типа «Сивка» в лучшую сторону и тем, что не нужно иметь на борту топливо для торможения перед приземлением, уменьшается количество топлива на управление в процессе спуска с орбиты, так как по мере снижения начинают работать аэродинамические органы управления. Но зато придется вводить в конструкцию крылья, элероны, стабилизатор, аэродинамический щиток (для регулирования положения центра давления в процессе спуска), гидросистему управления с гидроприводами, тепловую защиту крыльев, шасси, ферму между баками, систему установки и отделения выводимого полезного груза и так далее.

К недостаткам крылатой ракеты относится ограничение стартовой массы величиной порядка 3000–4000 тонн.

Оценки, правда, достаточно приближенные, показывают, что крылатая ракета, стартующая вертикально, могла бы обеспечить выведение массы полезного груза около 2–3 процентов от стартовой массы ракеты.

Наверное, стоит поискать и другие варианты создания одноступенчатых многоразовых ракет-носителей, но если оставаться в пределах, понятных в смысле идей и технологий, более перспективной схемой сегодня мне представляется крылатая ракета с самолетной посадкой.

Что касается проблемы «ракеты и экология», то, конечно, разговоры обывателей о влиянии запусков ракет на погоду не имеют под собой никакой почвы, такой статистики нет. Зато почти не вызывает сомнений, что запуски ракет влияют на целостность озонового слоя, защищающего нас и все живое от воздействия ультрафиолетового излучения Солнца. Продукты сгорания ракетного топлива могут, при соответствующем их составе, становиться катализаторами процессов распада озона. Но продукты сгорания таких компонентов топлива, как кислород плюс керосин, кислород плюс водород, практически не влияют на стабильность озонового слоя. А вот продукты сгорания твердого топлива являются очень активными катализаторами процессов распада озона. И при каждом запуске твердотопливных ракет, и при запуске американской системы «Спейсшаттл», с ее твердотопливными ускорителями первой ступени, в озоновом слое образуется дыра, которая потом постепенно затягивается. Так что в принципе использование твердотопливных ракет, и в том числе системы «Спейсшаттл», является экологически вредным.

Экологически вредными являются токсичные компоненты топлива типа тетроксид азота плюс несимметричный диметилгидразин, которое используется в ракете «Протон». Продукты сгорания такого топлива также являются очень токсичными. Работы во время заправки ракет, использующих такие топлива, опасны для жизни и требуют большой осторожности. Районы падения первой и второй ступеней ракет «Протон» заражаются остатками компонентов топлива в падающих баках, и жить в этих районах опасно.

ОПЫТ ЛУННОЙ ПРОГРАММЫ

Мы привыкли к полетам на орбитальные станции. Но ведь в принципе возможны и полеты на другие планеты. Но почему только в принципе? Еще лет двадцать назад в различных книгах, статьях можно было прочитать о том, что развитие пилотируемой космонавтики неизбежно идет по намеченному пути: орбитальные корабли — орбитальные станции — Луна — Марс и, как говорится, далее везде. С мечты о межпланетных полетах началась космонавтика. С нее начали свою практическую деятельность создатели первых жидкостных ракет в двадцатые тридцатые годы. С мечтой о полетах на Луну, к планетам Солнечной системы работали творцы первых спутников и пилотируемых кораблей. Но вот кончается ХХ столетие, а межпланетные пилотируемые корабли не только никуда не летают, но даже и не строятся. А между тем конец шестидесятых — начало семидесятых годов прошли под знаком крупного успеха космической техники. Созданные в США пилотируемые корабли «Аполлон» с помощью трехступенчатых ракет-носителей «Сатурн» совершили девять полетов. Начиная с 1969 года американцы шесть раз осуществили высадку экспедиций на поверхность Луны.

В том триумфальном для американцев 1969 году мне пришлось побывать в США по приглашению НАСА. Было такое впечатление, что НАСА, принимая советских космонавтов, хотело продемонстрировать России тщетность попыток состязания со Штатами в космических предприятиях. НАСА — американская государственная организация, ведущая работы по аэронавтике и космонавтике с центральным аппаратом в Вашингтоне. Тогда она вела работы через свои организации — центры Джонсона, Маршала, Кеннеди, Годдарда и другие. Эта поездка была интересна мне не только потому, что можно было своими глазами увидеть развернутые тогда работы по проекту «Аполлон», но и сама по себе. Она позволяла мне познакомиться с интересной для меня страной, с ее людьми.

Ехать как будто должны были либо Елисеев с Береговым, либо Елисеев с Шаталовым. Но ко времени поездки Елисеев с Шаталовым начали проходить подготовку к аттракциону «Трое под куполом цирка, или тройной полет». До того осуществлялись, так сказать, одиночные полеты на первых «Востоках», «Восходах» и «Союзах», потом двойные полеты на «Востоках» и «Союзах». Ясно было, что рано или поздно гениальные и девственно чистые начальственные головы сгенерируют идею тройного полета, то есть одновременного полета трех кораблей по одной орбите со сближением и стыковкой. Было в этой идее что-то неприличное, болезненное (два стыкующихся корабля еще куда ни шло, но три — это уже походило на нечто скуратовско-ельцинско-строевское!). Я так и остался в неведении, кто же выдвинул столь «смелую и оригинальную» идею. Докапываться опасался: можно было прийти к шокирующим результатам. А вдруг Устинов все-таки союзник, жалко было бы разочаровываться. Этот цирк вместо успеха принес позорный провал: в процессе сближения двух кораблей (третий находился поблизости) отказала система определения параметров относительного сближения, автоматическое сближение пройти не могло, а к ручному с расстояния больше 200–300 метров космонавты не были подготовлены. В перепалке космонавтов в момент попыток сближения при ручном управлении использовалась в основном неформальная лексика («Да ты куда? М…! Вправо! Е…! Тормози!.. Влево, влево давай!..»). И все. Это происходило, можно сказать, на глазах всего мира: американцы всегда в то время прослушивали наши разговоры «земля — борт» и, скорее всего, результаты подслушивания публиковали в печати. Но так или иначе этот полет задержал Елисеева и Шаталова, а мне и Береговому выпала возможность путешествовать по Соединенным Штатам в течение примерно двух недель.