Советская лунная программа. Ракета-носитель Н-1

н-1 блок Aракет - носитель н-1 блок Б.ракета-носитель Н-1 блок В.

Блоки (ступени) советского лунного носителя Н-1

 

Установка Н-1 в пусковое устройство

установка Н-1 на стартовый стол

 

Н1-Л3 - Высадка на Луну (1964-1970 г.)

Н1-Л3

Лунный корабль (ЛК) программы Н1-Л3 стал тем аппаратом, который мог бы первыми доставить человека на Луну. Этого не произошло по разным причинам, которые здесь не рассматриваются. Сейчас же остановлюсь на технической стороне проекта.

Лунный корабль похож на лунный модуль (ЛМ) "Аполлона" американцев, многим, конечно, от него и отличаясь. США использовали РН "Сатурн-5", двигатели которой работали на криогенном топливе (водород+кислород), что позволяло доставить к Луне на 30% больше груза, чем Н1, которая работала на керосине+кислороде, т.е. менее эффективном топливе.

Из-за этого пришлось экономить на ЛК (массу орбитальной части сократить не удалось): он был в три раза легче американского ЛМ. Поэтому экипаж лунного корабля ограничивался одним человеком. Кроме того, какой-либо переходной отсек между лунным орбитальным аппаратом и лунным кораблём отсутствовал: для перехода из одного аппарата в другой необходимо было выходить в открытый космос.

Ещё одно отличие: на "Аполлоне" использовалась отдельная тормозная установка (ДУ) для мягкой посадки, на лунном корабле она совмещалась с ДУ, которая обеспечивала старт с Луны. Лунный корабль состоял из четырёх разных модулей. Первый назывался "лунным посадочным устройством" (ЛПУ). Он должен был обеспечить мягкую посадку на Луну и использоваться как стартовый стол при старте. Второй отсек должен был обеспечить старт с Луны и вывод корабля на окололунную орбиту. Третий модуль, лунная кабина, предназначался для размещения космонавта. Для точной ориентировки использовался специальный модуль двигателей ориентации.

Обзор программы.

3 августа 1964 г. ЦК КПСС ставит перед главным конструктором Королёвым цель - осуществить высадку одного советского космонавта на Луне перед тем, как США доставят на Луну своего астронавта.

С сентября 1964 г. начинаются работы по этому проекту. В первом варианте предусматривалось запустить три сверхтяжёлых РН Н1, которые выводили на околоземную орбиту компоненты лунного корабля. Первый модуль космического корабля массой 138 тонн представлял собой разгонный блок. Луны достигал 40-тонный модуль, который, проведя несколько коррекций траектории в пути, сразу выводился в нужную точку лунного диска для прямой посадки.

Безопасность выбранного места должна была подтверждаться работой лунохода по программе Л2, который запускался предварительно в выбранную точку и проводил детальные исследования места посадки. Луноход к тому должен был использоваться и как радиомаяк для точной ориентации лунного корабля программы Л3.

Итак, 40-тонный аппарат приближался к Луне, на высоте 300-400 км включался тормозной двигатель, который обеспечивал мягкую посадку ЛК, масса которого на поверхности составляла бы 21 тонна. После 10 дневного пребывания на поверхности Луны космонавты в "Союзе" покидали Луну и возвращались на Землю (по схеме, которая применялась для Л1). Экипаж состоял из трёх человек. Через некоторое время становится ясно, что такой вариант хотя и является относительно простым, но его стоимость будет чрезмерно высока. Для её снижения проект Л3 полностью изменяется: дешевле и быстрее создать то, что американцы уже начали осуществлять по проекту "Аполлон": комплекс, состоящий из орбитальной части и посадочного корабля.

Теперь проект Л3 принимает тот вид, который практически не изменяется до закрытия лунной программы. От предыдущей схемы (с прямой посадкой без разделения на орбитальный и посадочные модули) новый вариант выгодно отличался своей массой. Теперь было достаточно одного запуска Н1, правда для этого нужно было поднять её грузоподъёмность на 25 тонн, что было достигнуто снижением промежуточной орбиты с 300 до 220 км, увеличением массы первой ступени на 25% (на 350 тонн), более сильным охлаждением топливных компонентов (керосина и кислорода), увеличением тяги двигателей на всех ступенях на 2% и уменьшением наклонения орбиты с 65 о до 51,8 о). На промежуточную околоземную орбиту высотой 220 км и наклонением 51.8 о выводился бы 91.5-тонный комплекс Л3. Здесь аппарат мог находиться до 1 суток, за которые проводились последние приготовления.

Включением разгонного блока к Луне выводилось 21-тонный аппарат, который достигал её через 3.5 суток. В течение этого времени проводились кратковременные включения блока Д для коррекции траектории. Блок Д затем включался у Луны, переводя весь аппарат на окололунную орбиту высотой 110 км. Вторым его включением у Луны переселений (точка минимального удаления от её поверхности) понижался до 14 км. Этот блок мог запускаться для возможных исправлений орбиты ещё несколько раз в течение 4 дней.

После этого пилот лунного корабля выходил в открытый космос, проверял исправность всех внешних систем и переходил в посадочный аппарат (прямого люка из орбитального модуля в этот отсек не было). Блок Д, соединённый с посадочной ступенью, отсоединялся от лунного орбитального корабля. Блок Д использовался в последний раз: он уменьшил бы вертикальную скорость до 100 м/с, высота над поверхностью в этот момент составляет 4 км, после чего он отделяется и падает на Луну. На высоте 3 км включается радар-высотомер, который управляет двигателем мягкой посадки блока Е, включавшийся на этой же высоте и обеспечивающий плавное касание поверхности.

Запас топлива позволял "парить" над Луной в течение 50 секунд, в этот момент пилот должен был принять окончательное решение: садится или нет. Выбор зависел от того, какой рельеф окажется в месте предполагаемой посадки. Если он был неподходящим (например, был бы заполнен крупными камнями), космонавт мог вернуться к орбитальному аппарату и далее на Землю, либо выбрать новую точку, расположенную не далее нескольких сотен метров от первоначально выбранного места. После посадки космонавт выходит на поверхность, устанавливает на ней флаг Советского Союза, отбирает образцы грунта и возвращается в лунный корабль. После относительно не долгого пребывания на Луне (от 6 до 24 часов), часть ЛК (ЛПУ - лунное посадочное устройство) остаётся на поверхности, а лунная кабина после включения блока Е стартует с Луны и стыкуется с лунным орбитальным кораблём. Космонавт опять выходит в открытый космос, уже с образцами лунного грунта и переходит в орбитальный аппарат (ну нет переходного люка, что тут поделаешь). Лунная кабина отбрасывается.

На окололунной орбите корабль находится ещё около одного дня, после чего включается двигательная установка, переводящая аппарат на траекторию возращения на Землю. В течение 3.5 дней полёта проводятся две коррекции траектории, обеспечивающие нужный угол входа в атмосферу. Непосредственно перед входом два космонавта переходят в спускаемый аппарат, который пролетает над южным полюсом и замедляет в атмосфере свою скорость с 11 км/с до 7.5 км/с, после чего он "выпрыгивает" опять в космос и повторно заходит на посадку через несколько тысяч км, уже над территорией СССР.

Отработка ЛК.

После того, как был разработан проект лунного корабля, предстояло начать испытание его отдельных компонентов, после чего можно было создавать работающую версию лунного корабля. Были изготовлены стенды, которые позволяли тестировать отдельные компоненты в условиях вакуума, сильной вибрации и т.д. Некоторые части предстояло испытать в космосе.

Были созданы следующие макеты ЛК и испытательные стенды:

Полномасштабный макет (кстати, это первый макет ЛК вообще) для отработки выхода на поверхность Луны и в открытый космос. Электрический стенд. На нём проводилась отработка электроники космического корабля и управляющей логики, которая должна была вести корабль у Луны. Электрический макет. На нём отрабатывалось размещение электроники на самом ЛК. Испытательный стенд блока Е для отработки его работы в различных условиях. Макет для испытаний антенны. Три макета блока Е. Имитаторы посадки, на которых обучались космонавты. Это были и различные стенды, специально переоборудованный вертолёт Ми-4 и т.д. Летные испытания ЛК.

Для отработки манёвров, которые должны были проводиться на окололунной орбите, были разработаны версии комплекса ЛОК-ЛК (лунный орбитальный корабль - лунный корабль): Т1К и Т2К. Первый запускался РН " Союз", второй - РН " Протон". В ходе их запусков были отработано более 20 различных систем (например, солнечные и звёздные датчики систем ориентации), которые предполагалось использовать в лунной программе.

В ходе полётов аппаратов Т1К отрабатывались двигательные установки. Аппараты Т2К были изготовлены в количестве 3 штуки и имели следующие цели: в ходе первого полёта испытывалась двигательная установка, во втором полёте моделировались различные аварийные ситуации, а третий запуск был запланирован для дублирования некоторых испытаний, которые могли остаться не проведенными в течение первых двух полётов.

Аппараты Т2К были изготовлены всё-таки с задержками, во время предстартовых испытаний на Байконуре в первом корабле были обнаружены десять микроскопических отверстий, которые привели бы к разгерметизации аппарата, но эти неисправности были незначительными и их удалось устранить быстро. Первый Т2К стартовал в ноябре 1970 г, за ним последовали следующие два корабля. Предварительно программа этих испытательных полётов тщательно разрабатывалась, после каждого манёвра полученная телеметрия внимательно изучалась, что позволило успешно провести полёты аппаратов по этой программе.

Ниже приведена хроника запусков:

24-11-1970 - Т2К (с/н 1). Космос 379. Аппарат первоначально запущен на орбиту высотой 233х192 км, после чего путём приращением скорости на 263 м/с был переведён на орбиту с параметрами 196 км х 1206 км. Этот манёвр моделировал работу блока Д, который переводил лунный корабль с орбиты 188 км х 1198 км на орбиту 177 км х 14 км.

26-02-1971 - Т2К (с/н 2). Космос 398. Второй испытательный полёт по лунной программе. Аппарат был выведен на орбиту высотой 189 км х 252 км, после чего в ходе нескольких манёвров перешёл на орбиту с параметрами 200 км х 10905 км.

12-08-1971 - Т2К (с/н 3). Космос 434. Последний полёт аппарата серии Т2К. Аппарат был выведен на орбиту высотой 188 км х 267 км, после чего в ходе нескольких манёвров перешёл на орбиту с параметрами 180 км х 11384 км.

Смерть лунного корабля.

Лунная программа Н1-Л3 постепенно теряла свою актуальность и значимость. Этот проект не смог обеспечить лидерство Советского Союза в космосе, впрочем, на то были и другие причины. Предполагалось для программы "Звезда" разработать модификацию лунного корабля, который мог бы доставить на Луны не одного, а двух человек. Однако оказалось, что при массе ЛК в 5500 кг это было сделать невозможно. Для осуществления подобной идеи необходимо создавать лунный аппарат полностью заново.

Со смертью Королёва и Янгеля страна теряет выдающихся конструкторов, способных завершить программу до конца. Она заканчивается так же тихо, как и начиналась: общественность узнаёт о факте существования лунных программ у СССР лишь в конце 80-х годов. Несмотря на наличие массы других подобных программ в нашей стране, только Н1-Л3 дошла до фазы реализации, так и не дойдя до конца. Всё что от неё осталось - это макеты лунного корабля в музеях МАИ (Москва и Санкт-Петербург), в НПО "Энергия" (г. Королёв) и в КБ "Южное" (г. Днепропетровск).

по материалам с сайта http://istina.rin.ru/

 

Н-1 в монтажно-испытательном корпусе

 

Ракета- носитель Н-1 в МИКе

ракета-носитель Н-1 на старте

Н-1 на стартовом столе

Две Н-1 на старте одновременно

 

Две Н-1 одновременно готовятся к запуску.