Илон, мы всё предвидели: у СССР был свой «Starship»

В 1960-х годах, в самый разгар холодной войны, США и СССР развернули невиданную по масштабам космическую гонку. После того, как Юрий Гагарин стал первым человеком в космосе, Советский Союз поставил перед собой новую амбициозную цель — высадить человека на Луну.

Но для этого требовалась мощная ракета-носитель, которая могла бы доставить на орбиту тяжёлый космический корабль. Так родился проект Н-1 («Носитель 1») — наш ответ Чемберлену американской программе «Аполлон».

От чертежей к металлу

Разработку Н-1 поручили Сергею Королёву, легендарному конструктору, которого часто называют «отцом советской космонавтики». Команда Королёва столкнулась с множеством трудностей: пришлось создавать новые, более мощные двигатели, которые смогли бы отправить огромную ракету к Луне.

Н-1 была настоящим гигантом — 105 метров в высоту, с 30 двигателями, которые располагались в основании первой ступени. Впечатляет и грузоподъёмность: ракета могла вывести на орбиту 95 тонн груза.

Преодолевая преграды

Для создания Н-1 потребовались колоссальные усилия и ресурсы: тысячи инженеров, учёных и рабочих трудились над проектом, который должен был продемонстрировать всему миру превосходство советской науки и техники.

Не обошлось и без серьёзных проблем: одной из них стала нехватка мощных и надёжных двигателей. Есть задача, есть и решение — советские инженеры создали двигатель НК-33, который превзошёл американские аналоги.

Двигатель, опередивший свое время

Итак, НК-33 — это жидкостный ракетный двигатель, который разработали в 1960-х годах в Советском Союзе специально для сверхтяжёлой ракеты-носителя Н-1. Примечательно, что он до сих пор считается одним из самых совершенных ракетных двигателей, когда-либо созданных.

Технические характеристики:

• Тип: Жидкостный ракетный двигатель
• Топливо: Керосин и жидкий кислород
• Тяга: 1540 кН (на уровне моря)
• Удельный импульс: 331 секунда (на уровне моря)
• Масса: 1222 кг

НК-33 — это двигатель замкнутого цикла с дожиганием генераторного газа. Это означает, что топливо и окислитель сначала сжигаются в газогенераторе, а затем полученный газ используется для вращения турбины, которая приводит в действие насосы, которые подают топливо и окислитель в камеру сгорания.

Чем же он так хорош? Во-первых, НК-33 отличается высокой степенью надёжности и эффективности. Во-вторых, он сравнительно мало весит, что делает его привлекательным для использования в ракетах-носителях.

После закрытия проекта Н-1 производство НК-33 было прекращено. Однако, в 1990-х годах несколько десятков двигателей были проданы американской компании Aerojet Rocketdyne.

Aerojet Rocketdyne модифицировала НК-33 и разработала на его основе двигатель AJ26, который планировали использовать в ракете-носителе Antares. Но после аварии Antares в 2014 году от этой идеи отказались.

Увы, сейчас этот двигатель нигде не используется. Но этот «зверь» стал первым, кто достиг удельного импульса более 330 секунд, и был при этом одним из самых лёгких и надёжных.

Другая проблема — аналоговая система управления Н-1, которая была сложной, громоздкой и не всегда работала должным образом.

Система управления

Система управления Н-1 — одна из самых сложных и амбициозных систем управления, которую когда-либо разрабатывали для ракет-носителей. Она была предназначена для управления 30 двигателями первой ступени, 8 двигателями второй ступени и 4 двигателями третьей ступени.

Система была аналоговой, то есть для управления двигателями и другими системами ракеты использовались аналоговые сигналы. Из-за сложности проекта эта штука была очень объёмной и требовала большого количества электронных компонентов.

Управление таким количеством двигателей было задачей нетривиальной, особенно с учётом несовершенства аналоговой электроники того времени, — современные цифровые системы гораздо надежнее.

Разработка системы управления Н-1 была разделена между несколькими конструкторскими бюро, что не пошло на пользу проекту. Это в свою очередь привело к проблемам с координацией и совместимостью.

Были у разработки Н-1 и другие трудности:

• Вибрация: Большое количество двигателей на первой ступени вызывало сильную вибрацию, которая могла повредить ракету.
• Недостаточное финансирование: Проект Н-1 страдал от нехватки финансирования, что привело к задержкам и компромиссам в конструкции.
• Спешка: Советское руководство давило на разработчиков Н-1, чтобы они как можно скорее завершили проект и обогнали США в «лунной гонке».

Из-за этих трудностей и возникли будущие проблемы проекта.

Испытания огнём

Первый пуск Н-1 состоялся 21 февраля 1969 года, но закончился неудачно — из-за отказа системы управления ракета взорвалась вскоре после старта. К сожалению, три последующие попытки также ни к чему хорошему не привели.

Второй пуск был 3 июля 1969 года. На этот раз причиной аварии стал пожар в одном из двигателей первой ступени.

В третий раз попробовали 27 июня 1971 года: эта попытка была успешнее, но ракета всё же не смогла выйти на орбиту из-за проблем с системой управления.

Четвёртый и последний пуск состоялся 23 ноября 1972 года. Увы, но ракета взорвалась вскоре после старта и опять из-за отказа системы управления.

Все четыре пуска Н-1 были, конечно же, беспилотными.

Закат проекта

Из-за всех этих неудач ракету отправили на доработку. Следующий пуск с беспилотными лунным орбитальным кораблём 7К-ЛОК и лунным посадочным кораблём Т2К-ЛК был запланирован на август 1974 года. Предполагалось, что вся программа полёта к Луне и обратно будет выполнена в автоматическом режиме.

В качестве резерва для следующей миссии (первой советской пилотируемой экспедиции на Луну) на лунной поверхности должен был остаться посадочный модуль. Затем собирались осуществить ещё до 5 пусков носителя с пилотируемыми кораблями.

Однако «лунная гонка» закончилась. К тому времени были подготовлены технические предложения по лунной орбитальной станции Л4 и новому комплексу, которые должны были обеспечить долговременные экспедиции на Луну к 1979 году, а затем и строительство советской лунной базы «Звезда» в 1980-х годах. Однако, новый генеральный конструктор советской космической программы и руководитель НПО «Энергия» академик В. П. Глушко не стал отстаивать развитие пилотируемой лунной программы и её носителя Н-1.

С молчаливого согласия Политбюро и Министерства общего машиностроения он приказал прекратить все работы сначала по программе, а затем и по носителю.

И вот, в 1974 году проект Н-1 закрыли. Два уже изготовленных экземпляра и ещё две заготовки носителей Н1Ф были уничтожены — Советский Союз так и не смог высадить человека на Луну.

Н-1 vs Starship

Когда обсуждают разработку Илоном Маском ракеты Starship (ранее BFR), часто вспоминают про неудачи ракет Королёва. Мол, не боишься повторить? Но важно понимать, что эти ракеты создавались в разные эпохи и технологические подходы также поменялись.

Логичнее сравнивать Н-1 со своим современником — «Сатурном 5», но таких сравнений и так полно в интернетах (и не только). Так что приступим к нашему обзору.

Двигатели:

Н-1: 30 двигателей НК-33 (первая ступень), 8 двигателей НК-43 (вторая ступень), 4 двигателя НК-31 (третья ступень), 1 двигатель НК-19 (четвёртая ступень), 1 двигатель РД-58 *пятая ступень);

Starship: 33 двигателя Raptor V2 (первая ступень), 6 двигателей Raptor V2 (вторая ступень).

Двигатели Raptor, которые используют в Starship, мощнее и эффективнее, чем двигатели НК. Кроме того, Raptor работает на метане, который считается более экологичным и перспективным топливом, чем керосин, который использовался в Н-1.

Очевидна и разница в компоновке:

• Н-1: пятиступенчатая ракета с последовательным расположением ступеней;
• Starship: двухступенчатая ракета с многоразовыми ступенями.

Многоразовая конструкция Starship — одно из ключевых преимуществ, поскольку она позволяет значительно снизить стоимость запусков.

Что до габаритов, то

• Н-1: Высота — 105 метров, диаметр — 17 метров;
• Starship: Высота — 120 метров, диаметр — 9 метров.

Другими словами, Starship выше, но уже, чем Н-1.

В целом, все различия можно свести к такой табличке:

При разработке у Starship тоже есть проблемы, но тут и подход иной — делают кучу прототипов, испытывают, меняют что-то на ходу. И так до успеха (ну или там видно будет). Прототипы испытали уже 4 раза, и с каждым пуском результаты всё лучше.

Сам же Маск уверен в успехе своей затеи. На вопрос, не боится ли он, что его ракету постигнет та же участь, что и советскую, Маск ответил: «Нет».

Таким образом, Starship — более современная, эффективная ракета-носитель, чем Н-1, к тому же многоразовая У неё есть ряд преимуществ, которые делают её более перспективной для будущих космических миссий.

Н-1 и Starship — две ракеты, разделённые временем и идеологией, но объединяет их общая цель — открыть человечеству дорогу к звёздам.

Starship тоже сталкивается с техническими трудностями в процессе разработки. Однако, учитывая накопленный опыт и современные технологии, у Starship есть все шансы стать той ракетой, которая позволит человечеству сделать следующий шаг в освоении космоса.

История Н-1 — это напоминание о том, что путь к звёздам тернист и непредсказуем. Но это не должно стать препятствием в стремлении к новым открытиям.