Советская лунная программа

В марте 1959 года, почти сразу же после первого старта к Луне, под руководством Сергея Королёва началась подготовка к созданию нового космического корабля, предназначенного для околоземных полетов и полетов к Луне. Первоначально проект, получивший название «Север», не предусматривал высадки космонавта на поверхность нашего естественного спутника — речь шла только о пилотируемом полете вокруг Луны.

Как предварительный этап была задумана программа «Союз 7К-Л1». Космический корабль в рамках этой программы был предназначен для пилотируемого полета вокруг Луны продолжительностью 6-7 дней. Поскольку не предусматривался выход на лунную орбиту, на корабле не устанавливалась мощная двигательная установка, а возвращение на Землю обеспечивалось маневром в гравитационном поле Луны. При точных расчетах и правильном выведении включение двигателя для возвращения не требовалось вообще. Космический корабль «Союз 7К-Л1» весил примерно 5600 килограммов и был создан на базе проекта «Союз». Внешне Л1 напоминал «Союз», но был двухместным и не имел сферического орбитального модуля.

Однако уже на первом этапе работ стало ясно, что для реализации проекта необходимо запустить в серийное производство ракетоноситель совершенно нового типа. Поэтому 23 июля 1960 года правительство СССР поставило перед ОКБ-1 задачу по созданию новой ракеты-носителя со стартовой массой более 2000 тонн для вывода на низкую орбиту полезной нагрузки свыше 80 тонн. На ракете предполагалось использовать обычное химическое топливо, а на всю разработку отводилось 7 лет. Программа получила название Н-1 (от слова «носитель») и имела спецобозначение -11А52.

28 июля того же года в США было официально объявлено о начале работы над проектом Apollo, который предусматривал пилотируемый облет Луны и высадку человека на ее поверхность. Битва за Луну началась.

Почти сразу же с началом работ над новым носителем между двумя ведущими советскими конструкторами Валентином Глушко (ОКБ-456) и Сергеем Королёвым (ОКБ-1) выявились серьезные разногласия по вопросу дальнейшего развития ракетостроения. Глушко считал, что лучшими топливными компонентами являются азотная кислота и гептил. Технические характеристики при сгорании у этих веществ достаточно высоки, но они крайне ядовиты и опасны в эксплуатации. Королев придерживался подхода, согласно которому на первой ступени мог быть использован традиционный керосин, а для второй и третьей следовало разработать двигатели на водороде.

Американский конструктор Вернер фон Браун при создании носителя для программы Apollo также пошел по пути применения керосина и водорода. На первой ступени ракеты Saturn-V планировалось разместить 5 двигателей F-1 с тягой по 690 тонн. Работа над F-1 началась еще в 1955 году, и уже в августе 1961 года прошли первые огневые испытания.

Поскольку в СССР такой мощности достичь не удалось, Королёв решил использовать двигатели с тягой 150 тонн. Подобные двигатели могли быть созданы в ОКБ-456 (Глушко) или в ОКБ-276 (Николай Кузнецов). Поскольку Королёв и Глушко придерживались различных взглядов на эту проблему, разработка была поручена Кузнецову. В августе 1964 года в ответ на американский план высадки на Луну было принято решение о разработке аналогичной программы на базе ракеты-носителя Н-1 по схеме, предусматривающей наличие орбитального и посадочного модулей.

Программа предусматривала вывод на лунную орбиту двухместного космического орбитального корабля «Союз 7К-ЛОК» и одноместного лунного корабля ЛК-Т2К. Для торможения около Луны предназначался ракетный блок Д. На орбите один из космонавтов должен был через открытый космос перебраться в лунный корабль и с использованием того же блока Д начать посадку на Луну. Непосредственно перед посадкой блок Д отбрасывался, и корабль, используя собственную двигательную установку (блок Є), плавно опускался на четыре опоры. Космонавт покидал корабль в скафандре «Кречет» и около суток работал на поверхности Луны. По окончании работ на поверхности лунный корабль должен был при помощи блока Е вернуться на орбиту и состыковаться с орбитальным модулем. Космонавт через открытый космос переходил в орбитальный модуль и переносил в него образцы лунного грунта, после чего лунный корабль отделялся. Для возвращения на Землю должна была быть задействована двигательная установка орбитального корабля (блок И). Приземление выполнялось по той же схеме, что и в проекте «Союз 7К-Л1».

Согласно расчетам приблизительная масса заправленного топливом орбитального модуля составляла 20 тонн, взлетно-посадочного модуля — примерно 6 тонн. Суммарная нагрузка, выводимая на траекторию полета к Луне, составляла 30 тонн. Для того чтобы с опорной орбиты разогнаться до второй космической скорости, требовалась дополнительная ступень, весившая вместе с топливом 40-50 тонн. Значит, ракета-носитель должна была доставить на низкую околоземную орбиту 75—100 тонн груза. В сжатые сроки эту задачу могла решить только ракета Н-1. 12 октября 1964 года состоялся первый полет трехместного корабля «Восход», пилотируемого космонавтами Комаровым, Феоктистовым и Егоровым. Корабль выводился на орбиту новой ракетой «Союз». Впервые три космонавта находились на корабле без скафандров. Полеты по программе «Восход» проводились с целью практической отработки систем будущего орбитального корабля для лунной экспедиции. Из-за спешки в проекте не была предусмотрена система аварийного спасения, и риск полетов на «Восходах» был очень высок. К счастью, полет прошел без сбоев, и космонавты благополучно вернулись на Землю.

В декабре 1965 года проект облета Луны был полностью передан ОКБ-1 Сергея Королёва. Новый сценарий предусматривал использование единой серии кораблей «Союз» для облета Луны (модификация «Союз 7К-ЛК1») и для высадки на Луну (модификация «Союз 7К-ЛОК»), причем для облета должна была применяться разработанная ведущим конструктором ОКБ-52 Владимиром Челомеем ракета «Протон», а для высадки -королёвская ракета Н-1.

В обоих проектах был задействован разработанный в ОКБ-1 разгонный блок Д. 14 января 1966 года во время хирургической операции умер Сергей Павлович Королёв. Его место занял Василий Мишин, имевший меньше опыта и личных связей. Тем не менее общее руководство лунной программой осталось за ним.

В ноябре 1966 года начался этап летных испытаний космических кораблей серии «Союз» (модификация 7К-ОК для околоземных полетов). В качестве носителя использовалась ракета «Союз». Первый запуск 28 ноября выявил большое число неполадок. Корабль самопроизвольно израсходовал запас топлива для двигателей системы ориентации и бесконтрольно вращался. Возникли сбои и в системе автоматического спуска. 14 декабря во время старта следующего «Союза» произошел пожар и взрыв ракеты-носителя. Был сильно поврежден стартовый комплекс.

В январе 1967 года начались предстартовые испытания ракеты-носителя «Протон-К» с кораблем серии «Союз», способным совершить облет Луны (двухместная модификация 7К-Л1). После облета Луны спускаемый аппарат корабля должен был совершить двухэтапный вход в атмосферу и мягкую посадку на территории СССР. Предполагалось, что пилотируемый полет этого комплекса состоится уже в июне 1967 года, однако первые беспилотные запуски выявили недоработки систем управления корабля и разгонного блока Д, а также неполадки в ракете «Протон-К».

В это время лунная программа США получила тяжелый удар. 27 января в результате возникшего в ходе предстартовых испытаний пожара погиб экипаж первого корабля серии Apollo. Причиной пожара стало короткое замыкание, которое оказалось фатальным в насыщенной кислородом атмосфере корабля. Менее чем за минуту огонь полностью заполнил пространство командного модуля, и, несмотря на попытки экипажа открыть выходной люк, пламя накрыло астронавтов. Расследование инцидента выявило несовершенство многих систем, и последующие доработки корабля привели к задержке в реализации американской программы на 18 месяцев. У СССР появился шанс сократить отставание и выиграть гонку. Ради этого был предпринят рискованный шаг. 23 апреля 1967 года, несмотря на то, что ни один из предшествующих четырех беспилотных полетов корабля «Союз 7К-ОК» не прошел без аварий, в космос отправился «Союз-1» с Владимиром Комаровым на борту. Ракета «Союз» вывела корабль на околоземную орбиту, где он должен был состыковаться со стартующим на следующий день «Союзом-2» (экипаж: Быковский, Хрунов и Елисеев). Два из трех членов экипажа «Союза-2» должны были перейти в «Союз-1», после чего оба корабля возвращались на Землю. Таким образом отрабатывались основные операции, которые необходимо было проделать на лунной орбите для обеспечения высадки на Луну. Однако сразу же после старта на «Cora з е — 1 » не раскрылась одна солнечная батарея, и на проведение операций по сближению и стыковке не хватило энергии. Старт «Союза-2» отменили и было принято решение посадить «Союз-1» досрочно. Из-за отказа автоматики Комаров сажал корабль вручную. Во время спуска в атмосфере не вышел основной тормозной парашют и не раскрылся запасной, в результате чего скорость снижения составляла около 600 км/ч. Владимир Комаров погиб при ударе спускаемого аппарата о землю.

Тем не менее работы по лунной программе не останавливались, и уже в октябре два беспилотных корабля серии «Союз 7К-ОК» впервые успешно выполнили на орбите автоматическую стыковку.

В марте 1968 года состоялся запуск комплекса «Протон-К» — «Союз 7К-Л1». Разгонный блок Д отработал без замечаний, беспилотный корабль выполнил полет по высокоэллиптической траектории, но из-за отказа системы ориентации вместо плавного двухэтапного входа в атмосферу спускаемый аппарат совершил баллистический спуск в нерасчетную точку и был уничтожен по команде с Земли. В газетах появилось сообщение об успешном полете аппарата «Зонд-4». Впоследствии зондами назывались и другие беспилотные корабли этой серии, совершавшие полеты в 1968—70 годах. В мае новая сверхтяжелая ракета Н-1 впервые была установлена на старте. Испытательный полет планировался на сентябрь, однако из-за повреждения кислородного бака первой ступени ракету пришлось вернуть в монтажно-испытательный комплекс. 15 сентября был успешно запущен «Союз 7К-Л1», получивший название «Зонд-5». После облета Луны космический корабль не смог осуществить двухэтапный вход в атмосферу и произвел приземление по баллистической траектории далеко от расчетной точки. 26 октября стартовал орбитальный корабль «Союз-3», пилотируемый космонавтом Береговым.

10 ноября к Луне отправился «Зонд-6». В случае успешного завершения этого полета следующий корабль должен был бы стартовать с экипажем на борту. После облета Луны и двухэтапного входа в атмосферу корабль начал снижение в расчетной точке СССР, однако из-за преждевременного отделения парашюта разбился. Позднее выяснилось, что еще в космосе произошла разгерметизация спускаемого аппарата. Невзирая на риск, связанный с эксплуатацией кораблей класса «Союз», космонавты, прошедшие подготовку по лунной программе, обратились с письмом в политбюро, в котором просили разрешения на проведение в декабре пилотируемого полета к Луне. На Байконуре был подготовлен к запуску комплекс «Протон-К» -«Союз 7К-Л1», и 8 декабря космонавты были готовы к полету, однако высокая вероятность катастрофы не позволила руководству принять решение о запуске раньше американцев. 21 декабря 1968 года астронавты Борман, Ловелл и Андерсон стартовали к Луне на борту корабля Apollo-8.

После осуществления миссии Apollo-8 актуальность пилотируемого облета Луны в рамках программы «Союз7К-Л1» пропала, и очередной запуск в январе был беспилотным. На этапе выведения произошла авария ракеты «Протон-К», причем не сработала система аварийного спасения. Это окончательно охладило интерес к программе, которая отошла на второй план. У СССР оставался еще шанс обойти США с первой высадкой человека на поверхность Луны.

Ракета Н-1. Ракета состояла из пяти блоков: А, Б, В, Г и Д. Первые три ступени должны преодолеть силу притяжения и добраться до околоземной орбиты, еще две -«сгонять» корабль до Луны и обратно. Посадить в корабль людей решили в случае трёх подряд успешных автоматических полётов, но все четыре старта Н-1, увы, потерпели неудачу.

21 февраля 1969 года состоялся первый запуск ракеты Н-1. Целью полета являлся вывод на лунную орбиту беспилотного корабля «Союз 7К-Л1А» (модификация 7К-Л1). Однако из-за возникших высокочастотных колебаний произошло разрушение трубопроводов в первой ступени. После начала пожара, повредившего систему управления, двигатели первой ступени были выключены на 69-й секунде полета, и ракета упала в 52 километрах от старта.

3 июля состоялся второй запуск ракеты Н-1. Внесенные в конструкцию первой ступени изменения не помогли. Сразу после старта в топливный насос одного из двигателей попал посторонний металлический предмет, после чего насос разрушился и возник пожар. Через 23 секунды после старта полностью заправленная ракета обрушилась на стартовый комплекс и практически уничтожила его. Была немного повреждена находившаяся поблизости вторая стартовая площадка. На восстановление разрушенного и внесение новых изменений в конструкцию ракеты ушло два года. А тем временем состоялась высадка на луну американского экипажа «Аполлона-11».

После первых двух неудачных запусков Н-1 отправили на доработку и вновь обратились к челомеевскому «Протону», который обладал меньшей тяговой силой, но летал, хотя и не всегда. Для пилотируемого прилунения тяговой силы «Протона» недостаточно, а вот для облёта вокруг естественного спутника Земли хватало. Именно ракета-носитель «Протон» должна была 8 декабря отправить к луне советских космонавтов Быковского и Рукавишникова (по другим данным Леонова и Макарова), которые были готовы сесть в корабль и ждали приказа. Но риск был слишком велик, ибо на тот момент в рамках программы не состоялось ни одного идеального полёта. Мудрым решением старт отменили и назначили его месяцем позднее – только без космонавтов. Опасения подтвердились: ракета-носитель взорвалась при старте. Справедливости ради заметим, что спускаемый аппарат системой аварийного спасения (САС) был возвращён на Землю, что означало спасение космонавтов в случае их участия в запуске. Правда в течение месяца, который разделял эти события, американцы запустили свой аппарат к Луне с тремя космонавтами (для сравнения: наш корабль двухместный) и сделали вокруг Луны десять триумфальных витков. Смысл в лунно-облётной программе исчез, и вскоре её закрыли.

Сравнительный анализ советской и американской лунных программ. Одной из причин отставания СССР от США в «лунной гонке» стало то, что если в СССР старались добиться максимальной надёжности космических аппаратов, то в США не считались с риском.

Высадка на Луну по советскому сценарию должна была происходить так. Сначала на Луну должна была слетать автоматическая станция с доставкой грунта. Это позволило бы заранее выяснить возможность токсичности лунной пыли (американцы узнали про аллергенность лунной пыли уже в ходе полетов). Потом на Луну должны были быть доставлены два Лунохода. Они должны составить карту района посадки, выбрать ровное место для посадки лунных кораблей. Но главное, Луноходы должны были использоваться для садящегося лунного корабля как радиомаяки. Советский лунный корабль должен был сесть не на дикую поверхность, а на импровизированный космодром с курсовыми маяками. Его должны были вести на посадку как самолет на аэродроме, в точно установленную точку поверхности, для которой заранее установлена луноходами пригодность для посадки.

Американский астронавт при посадке на Луну должен был, скособочившись, смотреть в маленькое оконце на приближающуюся поверхность и в решающий момент запустить тормозные двигатели - вся система посадки "Аполлонов" заключалась в том, что автопилот снижает модуль и ведет его горизонтально над поверхностью; астронавт должен высмотреть, когда под модулем пойдет пригодная для посадки поверхность и нажать кнопку посадки. Причем если он ошибется - он погиб, возвратить модуль на орбиту на заключительном, самом опасном участке траектории было нельзя.

Для надежного возвращения советского космонавта на Землю был предусмотрен резервный лунный корабль. Он должен был сесть на Луну до корабля с космонавтами; луноходами проводится наружный осмотр корабля на предмет наличия повреждений; только после этого на Луну отправляется космонавт; выходить на поверхность он должен был только после осмотра корабля снаружи луноходом, если не будет замечено повреждений.

Хотя резервный корабль находился в пределах пешего перехода от основного, была предусмотрена доставка космонавта к нему с помощью лунохода. На них имелся запас кислорода, разъемы для подстыковки шлангов лунного скафандра ”Кречет”, а спереди аппарата имелась небольшая площадка. На нее космонавт должен был встать и переехать к резервному лунному кораблю.

Сам лунный корабль отличается от американского. Во-первых, на нем установлен резервный двигатель - на случай отказа основного. Во-вторых, есть двигатели прижатия, позволяющие модулю не опрокинуться даже при посадке на маскимально возможный на Луне уклон поверхности. В-третьих, наш лунный корабль имел большие иллюминаторы дававшие космонавту хороший обзор (у американцев место посадки наблюдалось только в крае окошка размером с дискету).

Наш лунный орбитальный корабль(ЛОК) имел систему автоматической автокоррекции, благодаря чему мог совершать автоматические полеты к Луне; американский же корабль ориентировался по звездам вручную; гироскопы требовали коррекции раз в полсуток; потому американский командный модуль не мог летать без пилотов дольше нескольких часов.

Несмотря на гораздо более застрахованную от аварий схему советской экспедиции, вся техника должна была пройти тщательные испытания: лунный корабль должен был совершить пять беспилотных взлетов-посадок, прежде чем его признают пригодным для отправки человека.

А как испытывался американский лунный модуль? Мало того, что по версии НАСА не было приведено ни одной беспилотной посадки на Луну - даже стендовые испытания не все были проведены - так, испытания топливной системы на вибростенде проходили аж в... 1971 году! Как же рискованно выглядит на фоне этих грандиозных советских мер безопасности программа Аполлон: астронавт садится в никогда до этого никуда не садившийся лунный модуль и должен быстро высмотривать удобную для посадки площадку на валящейся ему навстречу лунной поверхности...

Интересно, что, даже если американцы действительно высадили на Аполлоне людей, и им повезло вернуть их домой живыми - они не достигли заданной президентом Кеннеди цели лунной программы - "landing a man on the moon and returning him safely to the earth". Ведь вернуть людей с Луны, потому что повезло - не то же самое, что "returning him safely to the earth".

Советский Союз готовился именно к "landing a man on the moon and returning him safely to the earth", а что было бы, если бы он, как и американцы, решился провести лунный полет по сценарию "утлого суденышка"?

СССР впервые запустил свою ракету 21.02.1969, США - 09.11.1967; отставание СССР - 1 год 3 месяца; СССР запустил орбитальный корабль 10.03.1967, США - 09.11.1967; отставание США - 8 месяцев; околоземный полет лунного модуля СССР - 24.11.1970, США - 22.01.1968; отставание СССР - 3 года (что с лунным кораблем долше всего возились - это понятно, ЛК - самая ответственная часть всей операции). [3]

Таким образом, если бы СССР делал тот же самый сценарий "утлого суденышка", максимальное отставание составило бы 3 года, т.е. высадка была бы летом 1972г. 3 года - это если брать из отставание СССР по всем направлениям максимальное; если среднее - то (1.25-2/3+3)/3=1.2 - вообще в начале 70-х.

А вот оценка возможностей СССР самими американцами:

СССР не стал осуществлять высадку по сценарию "утлого суденышка", а предпочел готовить "landing a man on the moon and returning him safely to the earth" - и с этим не мог провозиться меньше чем до второй половины 70-х.

А если бы американцы осуществляли программу по этому, заданному их президентом сценарию? У СССР только испытательные полеты всей системы должны были проводиться как минимум шесть раз, а ведь должны были быть проведены еще многочисленные испытания все аппаратов по отдельности. Американцы на протяжении 1969-72гг. провели шесть экспедиций к Луне - если бы они проводили испытания системы в том объеме, в котором они планировались в СССР - то до второй половины 70-х бы и провозились.

Таким образом, обе сверхдержавы имели возможность осуществить "landing a man on the moon and returning him safely to the earth" во второй половине 70-х, но американцы имели возможность осуществить высадку "утлого суденышка" в конце 60-х - чего СССР не мог. По версии НАСА, американцы воспользовались этой возможностью.

Итоги советской лунной программы. Обе советские пилотируемые лунные программы (облёт Луны и высадка на Луну) так и не были завершены из-за изначального отставания по срокам, более чем пятикратно меньшего относительно США финансирования и некоторых организационных и технических просчётов и неудач, включая конкуренцию и распыление средств между КБ Королёва и Челомея на начальных этапах проектов создания лунных кораблей, отказ самого опытного космического двигательного КБ Глушко делать мощные двигатели для Н1, непроведение наземной отработки ступеней Н1 на дорогостоящих наземных стендах, а также целую серию трагедий (в 1966 году умер Королёв, в 1967 году при неудачном приземлении нового корабля «Союз-1», являвшегося в значительной мере прототипом для корабля 7К-ЛОК, погиб Владимир Комаров, наиболее вероятный кандидат для сложных лунных полётов, в 1968 году в авиакатастрофе погиб Юрий Гагарин).

Ещё до разворачивания лунно-облётной и лунно-посадочной программ в СССР были разработаны технические предложения по созданию и использованию в лунных экспедициях тяжёлого лунохода Л2 и лунной орбитальной станции Л4. Также, после успеха США и сворачивания работ по программе Н1 — Л3, был составлен новый проект Н1Ф — Л3М для обеспечения более долговременных чем американские экспедиций на Луну к 1979 году с перспективой сооружения на её поверхности в 1980-х гг. советской лунной базы «Звезда», достаточно детальный проект которой уже был разработан, включая макеты экспедиционных транспортных средств[10] и обитаемых модулей[11]. Однако академик В. П. Глушко, назначенный в мае 1974 года генеральным конструктором советской космической программы вместо В. П. Мишина, своим приказом (с согласия Политбюро и Министерства общего машиностроения) прекратил все работы по носителю Н-1 и пилотируемым лунным программам в 1974 году (формально программа была закрыта в 1976 году). Более поздний проект советских пилотируемых полётов на Луну «Вулкан»—"ЛЭК" рассматривался, но также не был реализован.

Провал советской лунной программы главным образом отразился на карьере В. П. Мишина, которого 22 мая 1974 г. сняли с должности Главного конструктора ЦКБЭМ. В тот же день было подписано правительственное постановление о преобразовании ЦКБЭМ в НПО «Энергия» и о назначении В. П. Глушко его руководителем и главным конструктором. Первое, что сделал Глушко на новом месте, — закрыл лунную программу с участием ненавистной ему ракеты Н-1, издав при этом приказ о её полном уничтожении.

Уже в октябре 1974 года он представил правительству план работы НПО «Энергия» и развития советской космической отрасли в целом на ближайшие годы. В этом документе Глушко изложил собственный план освоения Луны и создания там поселений, предлагая разработать специально для полётов к ней новую сверхмощную ракету-носитель, сначала в документации она имела название «Вулкан». Её общая концепция, как теперь очевидно, во многих своих положениях целиком повторяла конструкцию королёвской ракеты Н-1, против которой Глушко активно выступал в течение многих лет.

Советские пилотируемые лунные программы были строго засекречены и стали достоянием гласности только в 1990 году. До этого времени СССР официально отрицал существование этих программ, заявляя, что выбрал путь создания околоземных пилотируемых орбитальных станций и лунных исследований автоматическими средствами.

В продолжение темы:
Выученные уроки Н1
Роскосмос опубликовало уникальный исторический документ о планах колонизации Луны и Марса
Последний шанс