Советские программы высадки на Луну

[skroznik]

Советские программы пилотируемых полетов к Луне
Программа облета Луны: трудный путь

В начале 60-х годов после первых впечатляющих успехов нашей страны в космосе, взоры всех, кто имел отношение к освоению космического пространства, обратились к еще более масштабным задачам – достижению Луны и планет Солнечной системы. К тому же идеология "холодной войны", бывшей тогда в самом разгаре, требовала перенесения соревнования между сверхдержавами во все новые и новые области. Космос не стал исключением.


Выиграв "первый тайм", СССР был намерен сохранить свой приоритет и дальше, да и конструкторская мысль, подстегиваемая недавними успехами, не стояла на месте.


В ОКБ-1 уже начались работы по проектам пи-лотируемых полетов к Луне, Марсу, Венере и соз-данию тяжелого межпланетного корабля (ТМК). Разрабатывалась и новая серия ракет-носителей "Н", которые смогли бы помочь осуществлению этих замыслов.


По понятным причинам ближайшей целью была избрана Луна, и начались работы над двумя вариантами экспедиций. Первый, облетный; предусматривал достижение орбиты Луны без посадки на ее поверхность и возвращение на Землю экипажа из двух космонавтов. Второй преследовал цель высадки одного космонавта на Луну и возвращение на Землю.


В это время (с 1962 г.) в США уже приступили к реализации программы "Аполлон", предусматривающей создание мощного носителя "Сатурн-V", облет Луны, а так же посадку на ее поверхность двух астронавтов.
Как же обстояло дело к тому времени у нас? Программа облета, как более простой вариант достижения приоритета, предлагались двумя главными конструкторами – С.П. Королевым и В.Н. Челомеем. Комплекс, предлагавшийся Королевым и разрабатывавшийся в его ОКБ-1, состоял из кораблей 7К, 9К и 11К и должен был собираться на орбите Земли путем автоматической стыковки этих кораблей. Сначала на околоземную орбиту должен был выводиться корабль 9К (разгонный блок), затем к нему предстояло последовательно пристыковать три корабля 11К (танкер) с горючим и окислителем. После завершения за-правки должен был стартовать корабль 7К с эки-пажем, который после стыковки с заправленным разгонным блоком образовывал облетный корабль. Если все пять запусков проходили успешно, то облетный корабль с экипажем на борту с помощью ЖРД разгонного блока 9К переводился бы на траекторию облета Луны.


Такая схема была для того времени очень сложной, ведь не летал еще ни один корабль с экипажем, не была отработана система стыковки, без которой осуществить проект было просто нельзя. Правда был у нее и свой плюс – для выведения на околоземную орбиту кораблей использовалась отработанная и достаточно надежная РН "Союз" (Р-7, 11А511). И все же, для облета Луны по этой программе потребовались бы длительные разработки и большой комплекс наземных и летноконструкторских испытаний.


Одновременно в ОКБ-1 разработали над созданием серии РН "Н": "Н-1" – способной вывести на орбиту 40-50 тонн груза (возможный запуск в 1963 г.) и позволяющей вывести пилотируемый косми-ческий корабль на траекторию облета Луны и "Н-2" – с полезной нагрузкой 60-80 т (запуск в 1967 г.) для выведения корабля на межпланетную на межпланетную траекторию. Рассматривался ва-риант использования РН "Н-1" для запуска Лунно-го корабля, но наметилось значительное отстава-ние в разработке этой ракеты, одной из главных причин которого были разногласия между С.П. Королевым и Главным конструктором ракетных двигателей В.П. Глушко. Последний отказался делать кислородно-керосиновые двигатели для "Н1", считая это невозможным, и предлагал использовать двигатели на высококипящих самовоспламеняющихся компонентах. С.П.Королев же считал, что такие двигатели слишком опасны для пилотируемых полетов из-за высокой токсичности используемого топлива, а, кроме того, его применение резко увеличивало стоимость пусков. В результате Королев был вынужден заказать двигатели для "Н-1" в Куйбышевском авиамоторном КБ (ныне Самарское государственное научно-производственное предприятие СГНПП "Труд"), которым руководил Н.Д.Кузнецов.


В.Н. Челомей – Главный конструктор ОКБ-52, предлагал свой проект: облет Луны по петлеобразной траектории кораблем ЛК. Причем корабль должен был выводиться на околоземную орбиту и переводиться на траекторию полета к Луне ракетой "Протон" (УР500К) и специальным разгонным блоком, разработанными в том же ОКБ.
Корабль ЛК должен был состоять из разгонного блока с ЖРД, приборно-агрегатного отсека (ПАО) и возвращаемого аппарата (ВА) конусовидной формы, слегка напоминающей КК США "Джемини". Предполагалось, что корабль будет осна-щаться солнечными батареями, раскрывающими-ся после выхода на орбиту Земли. Первоначально пилотировать корабль должен был один космо-навт, позже удалось в той же кабине разместить второго космонавта. Спасение космонавтов на этапе выведения предусматривалось вместе с ВА, который уводился от аварийной РН с помощью твердотопливной аварийной двигательной установки (АДУ) и совершал парашютную посадку по штатной программе.


3 августа 1964 г. Генеральный конструктор ОКБ-52 В.Н. Челомей даже подписал аванпроект корабля ЛК-1 для облета Луны одним космонавтом по петлеобразной траектории.

В августе 1964 года руководство страны, почувствовав, что приоритет в космических исследованиях ускользает, рассмотрело вопрос об экспедиции на Луну в ЦК КПСС и Совете Министров СССР. В принятом постановлении "О работах по исследованию Луны и космического пространства" высадка советского космонавта на поверхность Луны в 1967-68 г., т.е. раньше американцев, стала главной задачей советской пилотируемой про-граммы. Осуществление программе облета Луны был поручено В.Н.Челомею, а Королевский проект 7К-9К-11К поддержки не получил. Разработка кораблей 9К и 11К была прекращена, а корабль 7К был переориентирован на орбитальные полеты и получил индекс 7К-ОК (в последствии – "Союз").

Во второй половине 1965 г. в Военно-промышленной комиссии Совета Министров СССР возобладало мнение, что В.Н. Челомей со своим проектом "УР500К-ЛК1" не сможет обеспечить приоритет СССР в пилотируемом облете Лу-ны. Создание облетного корабля было поручено ОКБ-1 под руководством С.П. Королева. Для ускорения работ предусматривалось использование РН "УР500К" с Королевским разгонным блоком "Д" в качестве четвертой ступени. Новый проект, названный "УР500К-Л1", С.П.Королев представил 15 декабря 1965г, он был утвержден и стал основной Лунной облетной программой СССР.

---------- Добавлено в 16:31 ---------- Предыдущее было в 16:30 ----------

Советские программы пилотируемых полетов к Луне
Программа "УР500К-Л1"

Программа полета предусматривала следую-щие этапы. Космический корабль "7К-Л1" (11Ф91,беспилотный – "Зонд") с экипажем из двух космонавтов – командира и исследователя, выводится РН "Протон" и четвертой ступени-блока "Д" на промежуточную орбиту Земли высотой в апогее ~ 187 км, в перигее ~ 219 км и наклонением 51,5 град. Масса корабля 7К-Л1 с блоком "Д" на орбите ИСЗ достигает 20т. При выведении корабль находится под головным обтекателем, который сбрасывается после прохождения плотных слоев атмосферы. Для спасения космонавтов в случае аварии РН на участке выведения имеется система аварийного спасения (САС), которая с помощью твердотопливных двигателей уводила СА с космонавтами на безопасное расстояние. Примерно через час после старта сбрасывался опорный конус системы аварийного спасения. По-сле этого второй раз включалась двигательная установка блока "Д" и корабль переводился на траекторию облета Луны. Затем блок "Д" отделялся. Масса корабля после этого составляла 5,2-5,3 т. В зависимости от точности выведения на траекто-рию облета Луны предусматривались коррекции движения корабля. После облета Луны нужно бы-ло выполнить еще две коррекции движения для более точного входа в атмосферу Земли. После проведения последней коррекции корабль ориентировался, СА отделялся от ПАО, совершал два погружения в атмосферу, и приземлялся или приводнялся в заданном районе на парашюте с при-менением двигателей мягкой посадки.

Необходимо отметить, что в 1965-1966 годах прорабатывался иной вариант пилотируемого об-лета Луны. Из-за отсутствия статистики о надежности РН "Протон" (ко времени начала летно-конструкторских испытаний корабля 7К-Л1 трехступенчатый вариант этой РН еще ни разу не был запущен) предлагалось корабль выводить на орбиту Земли в беспилотном режиме. Экипажу предстояло в этом случае стартовать на орбиту на корабле 7К-ОК ("Союз") с активным стыковочным узлом ракетой "Союз". После стыковки кораблей космонавты должны были перейти в скафандрах "Ястреб" из бытового отсека 7К-ОК в спускаемый аппарат 7К-Л1 через открытый космос и изогнутый тоннель в опорном конусе САС. После этого корабль 7К-ОК должен был автоматически отстыковаться, а корабль 7К-Л1, сбросив СУ с опорным конусом, стартовать к Луне.

В специальном самолете Ту-104 проводились эксперименты по исследованию возможности пе-рехода двух космонавтов в скафандрах из КК "Союз" в КК 7К-Л1. В результате этих исследований вариант с пересадкой экипажа на орбите Земли был отвергнут.

Самым важным аспектом в выполнении программы "УР500К-Л1" была надежность РН "Протон", которая в то время не была достаточно высокой. Видимо, именно эта причина помешала выполнению программы облета Луны.

---------- Добавлено в 16:31 ---------- Предыдущее было в 16:31 ----------

Советские программы пилотируемых полетов к Луне
Ракета-носитель "Протон" (УР-500К, 8К82К)

РН "Протон" разработана в начале 1960-х годов в ОКБ-52 (филиал ЦКБМ, ныне КБ "Салют") под руководством Главного конструктора В.Н.Челомея на основе двухступенчатой МБР УР-500. Были созданы четырех- и трехступенчатые варианты этой РН. Трехступенчатый вариант применялся для выведения на орбиту Земли орбитальных станций "Салют" и "Алмаз", транспортных кораблей снабжения, базового блока и модулей комплекса "Мир" и некоторых типов ИСЗ.

Четырехступенчатый вариант использовался для запусков на траекторию облета Луны кораблей "7К-Л1" ("Зонд"), а также некоторых АМС к Луне, Марсу и Венере и ИСЗ на геостационарную орбиту.

РН выполнена с поперечным делением ступе-ней. Первая ступень представляет собой центральный бак с окислителем цилиндрической формы, вокруг которого размещены шесть ракетных блоков, в каждом из которых имеется один однокамерный двигатель РД-253, разработанный в ГДЛ-ОКБ (НПО "Энергомаш") под руководством В.П. Глушко и бак с горючим. Окислитель в ДУ блоков поступает по трубопроводам из общего центрального бака.

На второй ступени установлены четыре однокамерных двигателя, а на третьей ступени – один такой же двигатель (разработка КБ "Химавтоматика" под руководством С.А. Косберга) и один четырехкамерный рулевой ЖРД тягой 3 тс. Все основные ЖРД работают с дожиганием продуктов газогенерации после турбины в камерах сгорания с высоким уровнем давления, и используют в качестве топлива топлива несимметричный диметилгидразин (НДМГ) и тетраксид азота (АТ).

В качестве четвертой ступени был использован ракетный блок "Д", разработанный для Лунного ракетного комплекса по программе "Н1-Л3" в королевском ОКБ-1. Его длина – 5,7 м, диаметр – 3,7 м, оснащен одним однокамерным ЖРД 11Д58 (разработчик – КБ "Химмаш") многократного включения с тягой более 5 тс, где в качестве горючего применяется – керосин, а в качестве окислителя – жидкий кислород.

Весь полет вокруг Луны и возвращение на Землю космонавты должны были совершать в космическом корабле 7К-Л1.

---------- Добавлено в 16:31 ---------- Предыдущее было в 16:31 ----------


Советские программы пилотируемых полетов к Луне
Корабль 7К-Л1 ("Зонд")

Для ускорения работ по созданию облетного корабля по программе "Л-1", руководством отрасли было решено создавать облетный корабль на основе спроектированного к тому времени пилотируемого космического корабля 7К-ОК ("Союз"). Пилотируемый облетный корабль по программе "УР500К-Л1" получил обозначение "7К-Л1"(11Ф91).

Разработка КК 7К-Л1 началась в ОКБ-1, под руководством Главного конструктора С.П. Королева, а после его смерти под общим руководством Главного конструктора В.П. Мишина, в проектном отделе ОКБ-1 (затем ЦКБЭМ), которым руководил М.К. Тихонравов, а затем К.Д. Бушуев. Ведущим конструктором корабля был Н. Карганян, затем в разное время ведущими конструкторами были А.Ф. Тополь и Ю.П. Семенов, в настоящее время являющийся Генеральным конструктором и Генеральным директором НПО "Энергия".

Жесткие лимиты, налагаемые РН "Протон" (УР-500К) и 4-й ступенью – разгонным блоком "Д", ограничивали стартовую массу корабля "7К-Л1" 5,5 тоннами. Из-за этого корабль не имел бытового отсека, и состоял из спускаемого аппарата (СА) и приборно-агрегатного отсека (ПАО), который в свою очередь разделялся на переходный отсек (ПхО), приборный отсек (ПО) и агрегатный отсек (АО). Сверху на спускаемом аппарате устанавливался опорный конус системы аварийного спасения (САС).

Опорный конус массой около 150 кг и длиной 0,53 метра, представлявший из себя часть нижней полусферы БО корабля 7К ("Союз"), являлся силовым элементом для двигательной установки САС. За опорный конус САС "тянула" за собой СА корабля. Кроме того, на опорном конусе размещались 3 аккумуляторные батареи и антенны РКО. В центральной части конуса имелся проход для доступа космонавтов к гермолюку СА, через который экипаж корабля должен был совершать посадку в СА на стартовой позиции. Опорный конус сбрасывался на орбите Земли, перед стартом корабля к Луне.

Спускаемый аппарат (СА) имел сегментально-коническую форму с усиленным теплозащитным экраном, позволявшим совершать вход в атмосферу Земли со второй космической скоростью. Экран сбрасывался перед посадкой на Землю, на высоте нескольких километров. В СА размещался пульт управления кораблем, бортовой вычислитель "Салют-3", научные приборы, фотоаппарату-ра, система жизнеобеспечения, элементы систем терморегулирования и радиосвязи, парашютная система, объекты биологических исследований, оптический ориентатор, аккумуляторная батарея, состоящая из восьми блоков, для электропитания систем СА после его отделения от ПАО. В СА корабля 7К-Л1 было увеличено, по сравнению с КК "Союз", число газовых двигателей системы управления спуском, путем введения двух дополнительных двигателей по крену тягой по 15 кгс. В тоже время в СА не устанавливалась запасная парашютная система. Снаружи в верхней части СА размещалась остронаправленная параболическая антенна, работающая в дециметровом диапазоне волн, для радиосвязи с Землей.

Система ориентации и управления корабля оснащена гироплатформой и новыми датчиками солнечно-звездной ориентации, работающими в комплексе с вычислителем "Салют-3". Система позволяла поддерживать ориентацию СБ корабля на Солнце и ориентацию остронаправленной антенны на Землю в сеансах связи.
СА соединялся с ПАО с помощью ПхО, на кото-ром располагались 10 двигателей системы ориен-тации тягой по 10 кгс, работающие на перекиси водорода. По диаметру ПхО размещалась многовибраторная антенна командной радиолинии.

В герметичном ПО размещались буферные ак-кумуляторные батареи (основная и резервная) системы электропитания, приборы и аппаратура бортовых систем корабля.

В негерметичном АО размещалась корректи-рующая тормозная двигательная установка КТДУ-53 (разработана в КБ ОХМ под руководством А.М. Исаева) с одним однокамерным ЖРД многократного включения тягой 411 кгс с рулевыми соплами. Резервного двигателя в КТДУ-53 не было. В качестве горючего использовался несимметричный диметилгидразин (НДМГ), в качестве окислителя – смесь окислов азота в азотной кислоте (АК-27И). Топливо общей массой около 400 кг разме-щалось в четырех сферических баках в АО. Кроме того, в АО размещались двигатели системы ориентации (4 двигателя тягой по 10 кгс и 2 комплекта по 8 двигателей тягой по 1-1,5 кгс), работающие на однокомпонентном топливе – перекиси водорода. На внешней поверхности АО размещался радиатор-теплообменник системы терморегулирования корабля.
Снаружи на ПАО размещались две панели трехсекционных солнечных батарей с размахом 9 метров и общей площадью 11 кв. метров. На кон-цевых створках панелей солнечных батарей находились антенны КВ-диапазона для радиосвязи с Землей. У торца ПАО размещалась антенна УКВ-связи и радиотелеметрии.
В пилотируемом варианте корабля 7К-Л1 должны были устанавливаться дополнительные системы и устройства: два кресла с амортизаторами системы "Казбек", в которых должны были раз-мещаться космонавты, индикатор курса, астро-ориентатор, фотоаппарат "Салют-1М" с дополнительным длиннофокусным объективом "Таир-33С", кинокамера "16ЛК-К1" Красногорского завода, автоматический фотоаппарат АФА-БАМ, фо-тоаппарат СКД, индивидуальные дозиметры. В СЖО вводился блок личной гигиены космонавтов. Бортовой вычислитель укомплектовывался долго-временным запоминающим устройством "ДЗУ-4". Кроме того, должны были применяться новые буферные аккумуляторные батареи. В последнем запущенном корабле – "Зонд-8" планировалось разместить манекены ФМ-2.

Космонавты на корабле 7К-Л1 должны были совершать полет в костюмах без спасательных скафандров. Запуск пилотируемого корабля 7К-Л1 с облетом Луны планировалось осуществить в 1967-1968 годах. Этому должны были предшествовать 2-3 полностью успешных полета корабля в беспилотном режиме. Запуск пилотируемого корабля неоднократно откладывался из-за многочисленных аварий РН и отказов систем кораблей во время испытательных полетов в беспилотном режиме. В итоге, в начале 1969 года программа "Л-1" по пилотируемому облету Луны была прекращена, полеты кораблей 7К-Л1 в пилотируемом режиме отменены. Такому решению в немалой степени способствовало то обстоятельство, что приоритет в первом полете человека к Луне Советским Союзом был упущен. В декабре 1968 года американские астронавты на корабле "Аполлон-8" первыми в мире осуществили полет к Луне, совершив 10 витков вокруг нее.