Полукруглая годовщина памятного полета — неплохой повод еще раз попытаться разгадать непостижимую загадку эвтаназии «Бурана», задуматься над уроками этой пронзительной истории и поразмышлять над тем, что из инженерной идеологии, проектных и технологических решений, реализованных на проекте многоразовой космической системы (МКС) «Энергия» — «Буран», может быть востребовано на сегодняшнем и будущих витках освоения человеком космического пространства.

Взять на себя этот ответственный труд по просьбе «Монокля» согласился специалист экстра-класса, непосредственный участник еще одного амбициозного советского космического проекта (увы, так и не реализованного) — лунной пилотируемой программы Л3-Н1, ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт.

— Натан Андреевич, почему, на ваш взгляд, программа эксплуатации МКС «Энергия» — «Буран» не получила вообще никакого развития? Скептики говорят, что для нее просто не было адекватных гражданских задач в космосе, которые «Буран» решал бы эффективнее, чем имевшиеся тогда одноразовые носители. Насколько справедливо такое утверждение?

— Если отвечать односложно, то да, это так. Когда американцы затевали проект Space Shuttle, а мы вслед за ними решили делать «Буран», конкретная отдача у них и у нас предполагалась, возможно, чуть разного характера, но по существу речь шла об одном и том же: эти проекты рассматривались как способ снизить расходы на космическую деятельность. Причем безотносительно того, гражданские мы грузы собираемся выводить на орбиту или военные. Давайте признаем очевидное: всякий космический аппарат и носитель изначально есть изделие двойного назначения.

Так вот. По факту никакой экономии расходов многоразовая система Space Shuttle не обеспечила. У американцев, запускавших свои «Шаттлы» в течение тридцати лет, с 1981-го по 2011-й, один пуск в 1990-е годы стоил в тех ценах полмиллиарда долларов. По замыслу, многоразовыми у них должны были быть твердотопливные ускорители, расположенные по бокам массивного топливного блока, на который крепился челнок. Их предполагалось возвращать на парашютах на Землю и неоднократно использовать вновь. При значительной частоте пусков — а американцы изначально планировали запускать челнок на орбиту чуть ли не раз в месяц — это должно было обеспечить более дешевый вывод в космос килограмма груза. Но реальность оказалась другой.

Обеспечить многоразовость ускорителей так и не удалось. Парашютная схема возврата не обеспечивала той мягкости посадки, которая давала бы возможность повторного использования изделий с приемлемой надежностью. Требования к последней особенно выросли после взрыва челнока «Челленджер» 28 января 1986 года, который произошел из-за дефекта уплотнителя между секциями левого ускорителя (при старте сильно похолодало, и уплотнитель деформировался). К слову, те семеро астронавтов «Челленджера», лети они на «Буране», остались бы живы: наш корабль, в отличие от американского, был снаряжен системой аварийного спасения экипажа.

— Но ведь три маршевых двигателя самого «Шаттла» приземлялись вместе с кораблем. То есть частичная многоразовость системы у американцев была обеспечена. А главный конструктор нашей ракеты Борис Губанов в своем мемуарном четырехтомнике «Триумф и трагедия “Энергии”» пишет, что двигатели первой ступени МКС «Энергия» — «Буран» РД-170 разрабатывались в расчете на не менее чем двадцатикратное использование в составе носителя, включая межполетные огневые проверки в составе блока.

— Конструктором легендарных РД-170, до сих пор остающихся самыми мощными жидкостными реактивными двигателями в мире, как и генеральным конструктором ракеты-носителя «Энергия» был соратник Сергея Павловича Королева академик Валентин Петрович Глушко. Возможно, ресурс многоразовости использования «сто семидесятых» действительно закладывался, но на практике у нас не было возможности его протестировать.

Впервые обеспечить действительную многоразовость маршевых двигателей в составе носителя удалось Илону Маску в семействе ракет Falcon его космической фирмы SpaceX благодаря применению технологии не парашютной, а ракетной посадки. Это и позволило ему резко уменьшить удельную себестоимость вывода полезной нагрузки на орбиту.

Больше чем копия «Шаттла». И совершеннее

— Общим местом в публичной мифологии «Бурана» стал акцент на военную составляющую в инициации этого проекта — как ответа на американскую программу Space Shuttle, которой руководством СССР приписывался преимущественно военный функционал — неожиданные «нырки» с орбиты с ядерной бомбардировкой целей на территории СССР, уничтожение советских космических аппаратов, прежде всего военных спутников. В какой степени программа «Буран» создавалась и соответствовала по своему итоговому функционалу решению военных задач в космосе? В какой степени реализованная американцами программа Space Shuttle действительно носила военный характер?

— Детали военной составляющей программы Space Shuttle знают только ограниченный круг допущенных к теме американцев и наши разведчики. Но, безусловно, она присутствовала, иначе бы программа не просуществовала тридцать лет, несмотря на то что оказалась очень расточительной.

Что касается принятия СССР решения о начале собственной программы многоразового космического корабля, то надо окунуться в атмосферу первой половины 1970-х. Самый разгар холодной войны и гонки вооружений, только что американцы обошли нас в лунной гонке, успешно высадив астронавтов на Луну и возвратив их на Землю в июле 1969-го, а наша лунная «царь-ракета» Н1 так и не полетела: все четыре пуска в 1969‒1972 годах закончились авариями. И вот американцы в 1971-м затевают новый амбициозный орбитальный проект космического челнока. Логика противостояния двух систем и военных блоков не оставляла времени и простора для выверенных сценарных расчетов, перепроверок, а уж тем более для тщательного расчета экономики программы — в СССР в те годы денег на космос не просто не жалели, но толком и не считали.

Постановление Совмина о создании многоразовой космической системы подписывается в феврале 1976-го. Разработчики трудились в стрессовом режиме, стараясь сильно не отстать по времени от американцев. Генеральный конструктор орбитального корабля «Буран» Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский вспоминал, что ему прямо поставили задачу не мудрствуя лукаво взять за основу своей разработки планер «Шаттла».

Аналогичным образом Сталин не разрешил Королеву сразу улучшать немецкую «Фау-2», потребовав сначала просто воспроизвести эту ракету. Тем не менее по своим параметрам королёвская Р-1, повторяя инженерную схему немецкой разработки, по своим характеристикам уже превосходила оригинал. Равным образом и «Буран» получился совершеннее «Шаттла».

— Размер и форма «Шаттла» и «Бурана» действительно очень близки, но принципиальная схема этих двух космических систем разная. «Шаттл» был ракетопланом, то есть имел маршевые двигатели, которые при участии двух твердотопливных ускорителей и выводили его на орбиту. Но садился без двигателей, просто как планер. Именно поэтому для его посадки использовалось высохшее соляное озеро в штате Юта, а не ВПП. «Буран» не имел маршевых двигателей — его выводила на орбиту ракета «Энергия» с восемью двигателями двух ступеней.

— Это так, но двигательная установка «Бурана» была совершеннее шаттловской — она позволяла осуществлять сложные маневры в космосе и при приземлении, что наш корабль блестяще продемонстрировал 15 ноября 1988 года, когда неожиданно сделал второй заход на посадку, уходя от сильного встречно-бокового ветра.

Кроме того, наш проект был более гибкий: «Энергия» могла доставлять в космос не только «Буран», но и любую полезную нагрузку массой до ста тонн. Что она и сделала в своем первом полете 15 мая 1987 года, выведя на орбиту не «Буран» — корабль был тогда еще не готов, — а нагрузку военного назначения, 77-тонный массогабаритный макет боевой лазерной платформы «Скиф-ДМ».

Кроме того, «Энергия» спроектирована по модульному принципу, что позволяло строить на ее основе носители не только тяжелого, но и среднего, и сверхтяжелого классов. В частности, обсуждалось создание ракеты-носителя «Вулкан» с восемью блоками с РД-171 на первой ступени грузоподъемностью 200 тонн, вдвое большей, чем у «Энергии».

Возвращаясь к канве беседы, надо все же сказать, что среди специалистов были и оппоненты проекта многоразового космолета. В частности, резко против высказывался Василий Павлович Мишин, заместитель Королева, возглавивший НПО «Энергия» после смерти Сергея Павловича в 1966 году. Он приводил доводы, что система «ракета-носитель плюс космоплан» — это будет дорого, не слишком надежно и долго. Но решающей оказалась позиция военных и лично министра обороны Дмитрия Устинова. Линия противостояния с вероятным противником возобладала.

— А другой линии тогда просто не было!

— Ошибаетесь, уже была. Программа сотрудничества в космосе с США была утверждена в 1972 году, а в июле 1975-го состоялась памятная стыковка нашего корабля «Союз-19» и американского «Аполлона». Экипажи двое суток работали вместе на орбите. Но в дискуссиях вокруг запуска программы многоразового космолета возобладала конфронтационная логика: американцы намерены добиться преимущества в космосе, мы не можем им этого позволить.

Однако и Минобороны не стало устойчивым заказчиком «Бурана». Значительную часть задач, предназначенных для орбитального челнока, стала решать разведывательная орбитальная станция «Алмаз».

Если смерти, то мгновенной…

— Но уникальной «фишкой» «Бурана» была возможность возврата с орбиты грузов массой до 20 тонн. Никакой другой космический аппарат ни тогда, ни сегодня у нас на такое не был способен.

— А что и зачем было спускать с орбиты? Тогда такой надобности не просматривалось. Спускать спутники для ремонта? Оказалось, что стратегически эффективнее удешевлять спутники и не ремонтировать старые, а запускать новые.

— В НПО «Энергия» были конкретные планы на гражданскую работу «Бурана» на орбите. Следующие три запуска корабля предполагались беспилотными, с выводом блоков приборов, с пятого пуска планировалась пилотируемая программа с работой космонавтов на борту, в дальнейшем — участие в работе на орбитальной станции «Мир». Это что, были пустые прожекты, просто фантазии?

— После того как СССР прекратил свое существование, Россия начала строить рыночную экономику, и экономические факторы, в том числе в космической отрасли, стали доминировать. Так вот, все те задачи, которые вы перечисляете, были абсолютно реальными, просто их решение средствами одноразовых носителей типа «Союз» или «Протон» оказывалось в разы, если не на порядок, дешевле, чем с использованием системы «Энергия» — «Буран».

Если бы проект «Буран» не был закрыт, мы получили бы моральное удовлетворение работой нашего орбитального корабля в космосе в течение еще пяти-десяти лет. Но в смысле эффективности, поверьте, это был бы чистый wasting, как говорят американцы — избыточная, неоправданная трата денег

Вы поймите, в нашей стране произошла революция. Если бы ее не случилось, может быть, все было бы иначе. Но было бы это лучше или хуже, трудно сказать.

— Трудно представить себе более бесславный конец «Бурана», чем реализовавшийся.

— Эмоционально согласен: мы получили бы моральное удовлетворение работой нашего орбитального корабля в космосе в течение еще пяти-десяти лет. Но в смысле эффективности, поверьте, это был бы чистый wasting, как говорят американцы — избыточная, неоправданная трата денег.

Наследство «Бурана»

— Не могу с этим внутренне смириться. Но сменим тему. Есть ли какие-то технологии, проектные, инженерные решения, впервые реализованные на «Буране», которые нашли себе применение впоследствии в космосе или на Земле?

— Вы, наверное, имеете в виду систему теплозащиты «Бурана»? Знаменитые композитные плитки, которыми прославились у широкой публики оба челнока — и «Шаттл», и «Буран»? К слову, наша защита оказалась более надежной. «Шаттл» после каждого полета терял больше плиток, чем «Буран» в своем космическом полете. Не говоря уже о том, что именно повреждение теплозащиты, банальное прогорание нескольких керамических плиток на этапе возвращения на Землю привело ко второй катастрофе «Шаттлов»: 1 февраля 2003 года корабль «Колумбия» разрушился на высоте 63 километров, семеро астронавтов погибли.

Но вынужден и здесь огорчить вас. Да, с этими плитками мы сильно продвинулись в создании композитных материалов с заданными свойствами, но оказалось, что одноразовая система облицовочной теплозащиты — с учетом требуемой надежности, не устаю делать эту важную оговорку — оказывается существенно дешевле многоразовой керамической, и последняя сегодня в космосе нигде и никем не применяется.

Конечно, самый восхитительный элемент корабля «Буран» — это возможность, причем доказанная, его автоматического беспилотного полета и особенно посадки. Причем реализованная в значительной степени еще на аналоговой, дочиповой вычислительной базе. Это достижение никем и нигде за тридцать пять лет не повторено, но сегодня такая задача в принципе не стоит — ракетопланы не летают, а блоки масковских «Фальконов» приземляются вертикально по другим программам, реализованным на другой элементной базе.

— Все же важно подчеркнуть, что именно МКС «Энергия» — «Буран» дала импульс к созданию линейки и по сей день самых совершенных в мире жидкостных реактивных двигателей.

— Да, созданный для «Энергии» РД-170 по своим характеристикам служит эталоном качественного ЖРД. Тяга 806 тонна-сил, или, грубо, 200 тонна-сил в расчете на одну камеру сгорания, — это до сих пор гроссмейстерский уровень. Но самая важная характеристика — удельный импульс, скорость истечения струи газов. У «сто семидесятого» это 3,3 километра в секунду в вакууме, 3,0 километра в секунду у Земли. Удельный импульс напрямую зависит от давления в камере сгорания. У РД-170 это 242 атмосферы. Созданные впоследствии в НПО «Энергомаш» имени Глушко на основе «сто семидесятого» его уменьшенные потомки, двухкамерный РД-180 и однокамерный РД-191, именуемые в отрасли «половинка» и «четвертинка», имели турбонасосный агрегат, работающий уже не на четыре камеры, а на две и одну соответственно. Это позволило еще немного увеличить давление в камерах сгорания — до 254 атмосфер.

Для сравнения: гигантский однокамерный двигатель F-1 Вернера фон Брауна для его лунной сверхтяжелой ракеты «Сатурн-5» имел давление в камере всего 69 атмосфер, а удельный импульс у Земли — 2,58 километра в секунду. По сравнению с РД-170 это просто рухлядь. Развлечение для новичков.

— Натан Андреевич, вы горячитесь. Во-первых, F1 разрабатывался на пятнадцать лет раньше, чем РД-170. Во-вторых, тяга F1, 790 тонна-сил, совсем немного уступает тяге «сто семидесятого». Наконец, самое главное, «Сатурн-5» с этими двигателями выполнил свою задачу — обеспечил однозапусковый пилотируемый полет астронавтов к Луне с высадкой на нее и возвратом на Землю.

— Вы абсолютно правы. Но с инженерной точки зрения, я настаиваю, F1 просто барахло. Кстати, вы своей репликой напомнили мне памятную статью Вернера фон Брауна 1959 года. Когда Хрущев прилетел в США на новом, тогда самом большом в мире пассажирском самолете Ту-114, переделанном из стратегического бомбардировщика Ту-95, американцы были сначала восхищены, но, изучив русский борт ночью, сильно удивились, обнаружив в самолете массу недоделок и даже усталостные трещины в фюзеляже. А фон Браун выступил со статьей «Философия Ту-114». Смысл высказанной в статье позиции заключается в том, что недостатки, недоделки, мелкие проблемы — неизбежные спутники любых революционных новаций. Не надо зацикливаться на них, а смело смотреть вперед, не оптимизируя чрезмерно.

— Такой подход можно только приветствовать. Его исповедовали все космические пассионарии — и Королев, и Глушко, и фон Браун, и сегодня Маск. Но я все же попрошу вас вернуться к деталям. Почему американцы по сей день так и не смогли создать двигатель, который по своим характеристикам догнал бы РД-180, который в далеком 1996 году победил в американском тендере для оснащения их ракет «Атлас»? Поставки этих двигателей в США и по сей день выведены из-под санкций.

— Если у вас давление в камере сгорания больше некоторой величины, в струе горящих газов возникает автоколебание, которое входит в резонанс с конструкцией двигателя, и его разносит на мелкие куски — двигатель взрывается. Как с этим бороться? Попробовали форсунки входные для впрыска сделать чуть по-другому. Добавляем 10 атмосфер — двигатель снова взрывается. А потом наши специалисты на НПО «Энергомаш», проводя на огневых стендах испытания прототипов ЖРД, обнаружили параметры — предвестники автоколебаний струи, которые возникают за считаные секунды до возникновения разрушительного процесса. Таким образом, контролируя эти параметры, мы можем тестировать двигатели на критических режимах, не доводя их до взрыва. Набор этих параметров-предвестников американцы поймали, а вот само сочетание значений параметров, своего рода шифр, до сих пор не могут. Мы их знаем, они — нет. Специфика процессов в камере сгорания ЖРД такова, что значения параметров принципиально невозможно рассчитать аналитически, какими бы мощными компьютерами вы ни располагали. Это эмпирическая вещь, которую можно поймать только в экспериментах.

Не зря

— И все-таки, возвращаясь к генеральной линии разговора, получается, что технологическая ветвь освоения околоземного космического пространства с помощью многоразовых космопланов оказалась тупиковой?

— Давайте уточним. Тупиковая ветвь — причем на сегодняшний день, на все времена я бы не зарекался — это многоразовость, обеспечиваемая ракетопланами с посадкой самолетного типа. Но сама по себе многоразовость ракет-носителей как раз превратилась в мейнстрим сегодняшней космонавтики.

Но при этом важно отметить, что многоразовые носители не вытеснили и не вытеснят в будущем одноразовые, так как последние по своим имманентным характеристикам способны при той же массе снаряженной ракеты нести в три-четыре раза больше полезной нагрузки, чем многоразовый носитель (не забываем, что ракетная посадка сама по себе требует дополнительного топлива). И когда вам нужно вывести на орбиту единовременно значительный груз, то вы не обойдетесь без мощного одноразового носителя.

Кроме того, все разработчики, и не только Маск, Россия тоже, бьются над тем, чтобы максимально удешевить одноразовые носители. Если у вас совсем дешевый носитель, тогда незачем его возвращать. Именно поэтому сегодня все ведущие космические державы — США, Россия, Китай, объединенная Европа — работают над тем, чтобы иметь в своей линейке рабочих носителей и одноразовые, и многоразовые ракеты разной грузоподъемности.

— По итогам нашей беседы у меня напрашивается сравнение «Бурана» с египетской пирамидой Хеопса. Это чудо света. Построено в единственном экземпляре, воспроизведению не подлежит — потому что утилитарного смысла не имеет, да и символы у нынешней эпохи и цивилизации совсем другие. Уместна ли, по-вашему, эта метафора?

— Для меня история проекта «Буран» все же вдохновляющая, хоть и с острым привкусом горечи. Это свидетельство наших инженерных и технологических возможностей — по целому ряду параметров проект непревзойденный и не повторенный. К тому же реализованный, как я уже говорил, в доцифровую эпоху, что просто потрясающе.

И еще один фундаментальный урок «Бурана». Мы сегодня, как всегда, сильны задним умом, росчерком пера записывая эту линию освоения космоса в тупиковые. Но нельзя все просчитать заранее, нельзя понять, пока не попробуешь. Это закон инноваций. Надо пробовать, надо стремиться вперед, отдавая должное страсти, вере и самоотверженному труду огромного числа людей, участвовавших в этом замечательном деле.