0
21077
Газета Наука Печатная версия

12.11.2024 18:19:00

Многоразовый орбитальный самолет одноразового использования

Космический челнок «Буран» до сих пор остается во многом непревзойденным научно-техническим проектом СССР

Тэги: космос ссср, буран, энергиябуран, технологии, космонавтика, космический челнок


космос ссср, буран, энергия-буран, технологии, космонавтика, космический челнок «Буран» мог в полностью беспилотном варианте стартовать, выйти на орбиту, раскрыть створки грузового отсека, манипулятором достать полезную нагрузку и вывести ее на орбиту. Иллюстрация из журнала Soviet Military Power, 1985

Через два дня, 15 ноября, исполнится очередная годовщина триумфального (без всякого пафоса) завершения последнего крупного научно-технического проекта в СССР. Первый и единственный полет орбитального корабля (ОК) «Буран». В этот день в 1988 году, 09.24.42 мск, специально подготовленной взлетно-посадочной полосы (ВПП) на космодроме Байконур, опережая на секунду расчетное время, коснулись шасси многоразового ОК «Буран».

Орбитальный корабль «Буран» коснулся ВПП в расчетной точке при скорости 260 км/ч и остановился, про­бежав всего 1620 м. Впервые в мировой практике орбитальный корабль произвел полностью автоматическую посадку по-самолетному, причем в неблагоприятных условиях, когда порывы ветра у земли достигали 17 м/с.

Гигантский химический бутерброд

«Буран» называли «русским шаттлом». Впрочем, академик Валентин Глушко еще в 1974 году заявлял: «…точно знаю, чего мы делать не будем. Не будем копировать американский «Шаттл». Тут надо пояснить: 5 января 1972 года президент США Ричард Никсон утвердил программу создания многоразовой транспортной космической системы (МТКС) «Спейс Шаттл» (Первый пуск ОК «Колумбия» состоялся 12 апреля 1981 года; общие затраты на разработку – более 12 млрд долл., а стоимость одного пуска – 500 млн долл.)

Попытки создать пилотируемый планирующий космический аппарат (орбитальный возвращаемый самолет) предпринимались в СССР уже в 1960 году. Потом – в 1965-м, 1974-м. Эта долгая цепочка непростых научно-технических и организационных решений и завершилась 15 ноября 1988 года полетом многоразовой космической системы «Энергия-Буран». Орбитальный самолет «Буран» совершил посадку в автоматическом режиме.

«Программа «Энергия-Буран» – одна из самых сложных и масштабных в истории отечественной космонавтики, она потребовала создания крупнейшей кооперации многих научных и производственных коллективов и решения большого числа научно-технических проблем, – рассказывает летчик-космонавт России, член-корреспондент РАН Юрий Батурин. – Мало какие научно-технические разработки могут сравниться с ней по размаху, объемам финан­сирования и количеству участников. Кооперация исполнителей насчитывала более 1200 предприятий и организаций, отраслевых и академических инсти­тутов семи десятков министерств и ведомств Советского Союза. Многие из них благодаря проекту «Энергия-Буран» вышли на качественно новый уровень работы и решаемых задач».

Даже сейчас трудно представить такой уровень системности и кооперации в выполнении научно-технических проектов. «Большой космический проект – это не только про новое качество национальной безопасности, не только про демонстрацию вовне национальной мощи, не только про весомые и наглядные поводы гордиться своей страной и верить в ее будущее, – подчеркивает кандидат технических наук, главный аналитик Ассоциации «Цифровой транспорт и логистика» Андрей Ионин. – Но это еще и мощный рычаг для прорыва страны на новую высоту – в промышленности, технологиях, науке, образовании. Большой космический проект и есть все перечисленное. По определению. Если с умом. Если в сердцевину проекта вложить именно то, что в конкретный исторический период на острие технологического прогресса и национальных приоритетов».

Очень интересные и эмоциональные подробности о выполнении проекта «Энергия-Буран» приводит в своих воспоминаниях Сергей Голубков. Он был ответственным за всю спецхимию – от боевых отравляющих веществ до специальных материалов для космической техники – в должности первого заместителя министра химической промышленности СССР (1977–1992). «По концентрации мысли, идей, усилий, ресурсов, эмоций это был истинный проект века, и мне повезло стать его участником, – пишет он в книге «Пунктир» (2018). – Леонид Аркадьевич (Костандов, министр химической промышленности СССР в 1965–1980 годах. – «НГН») сделал меня ответственным за этот проект от Минхимпрома, и мне предстояло решать все химические проблемы, которые могли возникнуть при создании «Бурана». А их было много.

Вообще вокруг орбитального транспортного корабля кипели дискуссии еще в начале 70-х. Знаменитый А.Н. Туполев, помнится, сказал, что из металла такой корабль не полетит, а в то, что его можно сделать из каких-то полимеров или подобных материалов, он не верит. Потом возникла дискуссия по поводу «пилотируемый или беспилотный?». Министерство общего машиностроения, которое занималось военной и космической техникой, настаивало на беспилотном варианте. Во-первых, не рискуем людьми, во-вторых, американцы уже сделали пилотируемый «Шаттл», надо их переплюнуть. А Министерство авиационной промышленности считало эту идею вздорной.

14-10-1480.jpg
Алексей Бородай – последний пилот
«Бурана», командир группы
космонавтов-испытателей, один из тех,
кто готовился к выполнению спецмиссий
на орбитальном самолете. 
Фото с сайта www.gctc.ru
За разработку новых материалов для «Бурана» отвечал Всесоюзный институт авиационных материалов (ВИАМ). Он создавал новые композиты, но патроны, то есть компоненты, подтаскивало наше министерство. Сам каркас «Бурана» был сделан из алюминиевых и титановых сплавов, вполне традиционных для авиационной промышленности. Однако каркас требовалось защитить от разогрева, чтобы он не сгорел в верхних слоях атмосферы. Для этого создали новые теплозащитные материалы многоразового использования с диапазоном работы от –130 до +1650 градусов. Весь корпус «Бурана» сверху был облицован теплозащитной плиткой – каждая плитка из 37 500 заняла свое место.

Самые разогреваемые участки поверхности закрыли плитками из нового углерод-углеродного материала гравимола (название материала образовано из сокращения наименований разработчиков: НИИ «Графит», ВИАМ и НПО «Молния») с противоокислительным покрытием на основе дисилицида молибдена.

Большую же часть поверхности защитили с помощью плиток из теплозащитного материала из особо чистых полых кварцевых волокон с наружным стекловидным покрытием. Плитки состояли на 90% из воздуха, поэтому показатели теплопроводности были минимальны. Плитки приклеивали к корпусу «Бурана» через демпфирующую фетровую подложку, которая, в свою очередь, приклеивалась к плитке с помощью эластичного клея. В общем, «Буран» походил на гигантский химический бутерброд».

Добавим, в процессе работ по этому проекту было создано более 300 совершенно новых материалов. Собственно, «Буран» на 80% и был сделан из этих материалов.

«При полете «Буран» потерял всего лишь шесть теплозащитных плиток, это был своего рода рекорд, и автоматически приземлился с фантастической точностью: 15 м по длине и 3 м – по ширине. При этом он пролетел через две специальные охлаждающие арки, конструктивные элементы которых были заполнены гигантским количеством жидкого азота. Азот производили прямо здесь, в Байконуре, где мы построили ради этого два компактных завода, – добавляет Сергей Голубков. – Когда «Буран» сел, а мы отчетливо видели это на экранах, все почему-то ждали, что сейчас откроется дверь и выйдет пилот. Но никто не вышел, потому что это был беспилотный полет. Впервые в мире!»

Летающий робот

Действительно, все это выглядит как научная фантастика. Даже сегодня. «В чем отличие «Бурана» от «Шаттла»: «Буран» мог в полностью беспилотном варианте стартовать, выйти на орбиту, раскрыть створки грузового отсека, манипулятором достать полезную нагрузку и вывести ее на орбиту… Затем убрать манипулятор, закрыть створки и выполнить автоматическую посадку. «Шаттл» может автоматически только взлететь. Все динамические операции на орбите – только в ручном режиме, в том числе посадка на полосу только в ручном режиме, – пояснил в беседе с «НГ» историк космонавтики, кандидат технических наук Вадим Лукашевич, в 1985–1992 годы конструктор ОКБ им. П.О. Сухого. – Наш «Буран» – фактически летающий робот, который мог выполнять очень сложные задачи. У него было около 50 бортовых систем, они все были закомплексированы. И все они управлялись единым компьютерным мозгом».

И тут надо специально подчеркнуть еще раз: беспрецедентно сложная и точная работа автоматики – а это еще только 1985-й; кибернетика – да, но никакого искусственного интеллекта – не отрицала, а дополняла возможности пилотируемого полета «Бурана». Этого требовал единственный на тот момент заказчик МТКС «Энергия-Буран» – Министерство обороны СССР.

В СССР любой самолет сначала проходил через руки летчиков-испытателей Минавиапрома в подмосковном Летно-исследовательском институте им. М.М. Громова (ЛИИ). И только потом его принимал заказчик. В данном случае – Минобороны в лице летчиков-испытателей Государственного Краснознаменного научно-испытательного института ВВС (ГК НИИ ВВС) (сейчас – Государственный летно-испытательный центр Минобороны РФ им. В.П. Чкалова).

«Буран» тоже создавал Минавиапром по заказу Минобороны, и поэтому для космических полетов на нем готовились два отряда космонавтов, – поясняет Вадим Лукашевич. – Первый состоял из гражданских летчиков-испытателей ЛИИ – эту группу будущих космонавтов возглавлял Игорь Волк. Именно они поднимали в воздух самолет-аналог «Бурана» – БТС-02 ОК-ГЛИ, на котором отрабатывали автоматическую посадку. Два члена этого отряда – Игорь Волк и Анатолий Левченко даже успели слетать в космос на «Союзах» – ведь именно им предстояло пилотировать «Буран» в первом космическом полете».

О тщательности и даже, если можно так сказать, изощренности методов подготовки космонавтов Волка и Левченко к пилотируемому полету на «Буране» говорит такой факт: «С целью оценки управляющих реакций летчиков после воздействия невесомости И.П. Волк, а затем и А.С. Левченко выполнили краткосрочные полеты на орбитальную станцию «Мир». Непосредственно после приземле­ния на корабле «Союз» они садились за штурвал самолета Ту-154 и выпол­няли полет на аэродром базирования. По их оценкам, невесомость незначи­тельно влияла на операторские навыки» («25 лет полету многоразовой космической системы «Энергия-Буран». Сб. архивных документов». Звездный городок, 2014).

Всего через эту систему подготовки к полету на орбитальном самолете «Буран» прошли 52 человека. А вот о военном отряде пилотов «Бурана», которые должны были летать в космос на многоразовых кораблях много и долго, мало что известно широкой публике.

14-10-2480.jpg
Космонавт Игорь Волк возглавлял группу
гражданских летчиков-испытателей,
которые отрабатывали автоматическую
посадку «Бурана».  Фото РИА «Новости»
Выйти в ключевую точку

Сегодня часто можно слышать утверждение, что «Буран» оказался не нужен – под него, мол, не было полезных нагрузок и задач. Вот и генсек КПСС Михаил Горбачев во время посещения космодрома Байконур в мае 1987 года., обронил: «Ну… видимо, кораблю мы навряд ли найдем применение…»

Эксперт «НГ» Вадим Лукашевич подчеркивает: «Реальное назначение «Бурана» знал крайне ограниченный круг лиц, допущенных до высшего уровня государственных секретов СССР… Скажу лишь, что под «Буран» разрабатывалось 28 военно-стратегических систем космического базирования (в том числе 8 ударных), и собирать их на орбите, обслуживать и вести боевые действия в космосе и из космоса по Земле должны были именно космонавты-испытатели ГК НИИ ВВС».

Одним из тех, кто готовился к выполнению подобных миссий, был Алексей Сергеевич Бородай. Он ушел из жизни 10 августа 2024 года – последний пилот «Бурана», командир группы космонавтов-испытателей ГК НИИ ВВС.

Вадиму Лукашевичу довелось несколько раз встречаться и беседовать с Алексеем Сергеевичем: «Бородай был летчиком от бога. Его подготовка, как и подготовка его товарищей по военному отряду космонавтов, кардинально отличалась от подготовки космонавтов ЛИИ. Если гражданские испытатели «учили летать» корабль в штатных ситуациях, то военные космонавты учились спасать «Буран» в любых нештатных ситуациях. Они готовились на нем не просто летать, а воевать».

Как там ни было, все это подразумевало, что люди, входившие в отряд военных летчиков, должны были наработать летный опыт. Притом что они должны были уметь сажать «Буран» в ручном режиме на случай отказа автоматики, из очень неудобного положения, из любой сложной ситуации – посадить летательный аппарат, который, грубо говоря, летает немного лучше утюга – ведь у «Бурана» нет двигателей.

«Вот эта вся сложная посадка именно при отказе автоматики в ручном режиме – это как раз должны были уметь военные космонавты. Та самая группа, которую возглавлял Иван Бачурин, а Бородай был у него замом, – рассказывает Вадим Лукашевич. – Для того чтобы корабль гарантированно мог сесть на полосу, «Буран» должен был войти в так называемую ключевую точку, около 24 км от ВВП, со строго фиксированным вектором скорости. В этом все мастерство военных космонавтов и заключалось: привести корабль в эту точку со строго определенным вектором скорости. Они отрабатывали все эти маневры в Ахтубе на различного типах самолетах – об этом мало говорят. Гражданские летчики отрабатывали алгоритм на специально переоборудованном самолете Ту-154, у которого аэродинамика специально была загрублена до бурановской. Сначала гражданские отрабатывали этот маневр в ЛИИ им. Громова, а потом – на посадочном комплексе «Бурана» на Байконуре.

А вот военные космонавты отрабатывали это на разного типа самолетах, включая советский дальний тяжелый сверхзвуковой бомбардировщик Ту-22. То есть в Ахтубе они оттачивали мастерство по безмоторной посадке на тяжелых военных самолетах. Об этом вообще никто никогда не писал».

«Особенность, как мне рассказывал Бородай, – продолжает Лукашевич, – заключалась в том, что пилот должен понимать, когда он только еще идет на сверхзвуке к этой ключевой точке, что в контрольную точку он должен прийти на дозвуковой скорости, 500–600 км/ч, ни в коем случае не больше. Летчик должен был научиться понимать: у него избыточная скорость или ее не хватает».

Чтобы такой уникальный орбитальный корабль мог выполнять все эти маневры, специалисты-аэродинамики придумали «Бурану» очень интересную траекторию. Так называемые цилиндры рассеивания энергии, или цилиндры выверки курса: спиралеобразная траектория, на которой пилот должен, находясь в окрестности аэродрома, погасить избыточную скорость. Но погасить так, чтобы ее хватило на посадку. Если погасить больше – из контрольной точки до ВВП не дотянешь.

«Как мне объяснял Бородай, – подчеркивает Вадим Лукашевич, – когда ты идешь по этому цилиндру рассеивания энергии, ты должен четко понимать, что, когда заканчиваешь этот разворот, последний маневр, у машины должна быть именно та траектория, которая тебя приведет в контрольную точку с необходимыми динамическими параметрами».

Другими словами, предполагался полет на корабле, который фактически падает: вертикальная скорость – десятки метров в секунду, а горизонтальная все время падает за счет аэродинамического торможения. И самое важное для человека за штурвалом такой машины – на автомате понимать, насколько надо отвернуть в сторону, чтобы погасить избыточную скорость, но потом вернуться на траекторию.

«Эта задача на порядок сложнее, чем задача, которую решали гражданские космонавты, – считает Вадим Лукашевич. – Не умаляя нисколько мастерство Игоря Волка и его товарищей, которые отрабатывали автоматическую посадку, напомню, что военные космонавты учились сажать «Буран» в случае отказа автоматики. И ошибки у тебя быть не может. Вот в чем мастерство именно военных летчиков. Не говоря уже о том, что они должны были быть готовы вести боевые действия в космосе. Планировалось, что начиная с шестого-седьмого полета «Бурана» на борту должен был быть бортовой комплекс обороны – ракеты «космос–космос». Как современный боевой самолет, только в космосе».

Все же надо отметить, что программой «Энергия-Буран» предусматривалось широкое ее использование для вывода в космос и обслуживания на орбите гражданских космических аппаратов.

Когда закончился «Буран»

Сергей Голубков вспоминал: «Все участники процесса (создания и испытания МТКС «Энергия-Буран». – «НГН») ждали наград. Все помнили, как щедро государство расплачивалось с создателями атомной или водородной бомбы: ордена, дачи, машины, квартиры, деньги... Ничего подобного на сей раз не произошло. Единственной формой выражения благодарности со стороны государства стала премия в размере месячного оклада.

А потом Горбачев повстречался с Рейганом. Рейган намекнул, что проект «Буран» надо закрыть – он плохо влияет на окружающую среду. И Горби взял под козырек. Уникальный проект, давший старт сотням новых супертехнологий, был закрыт росчерком пера... Хотя многое из того, что мы сделали в «Буране», никто в мире до сих пор не смог повторить».

В 1992 году Российское космическое агентство из-за сокращения финансирования вынуждено было принять решение о прекращении всех работ по программе «Энергия-Буран» и консервации созданного задела.

Однако и эта «консервация» оказалась недолгой. Единствен­ный летавший в космос отечественный орбитальный корабль многоразового использования «Буран» был разрушен в 2002 году рухнувшей крышей ангара монтажно-испытательного корпуса на Байконуре…

Всего над созданием МТКС «Энергия-Буран» в течение 18 лет непосредственно трудилось более миллиона человек. Общие расходы на программу по состоянию на 1992 год составили 16,4 млрд руб. 


Читайте также


Премиальным колесам добавили прочности

Премиальным колесам добавили прочности

Ярослав Вилков

Новейший алюминиевый сплав для люксовых машин и автоспорта успешно внедрен в производство

0
1449
Три вариации на тему радио

Три вариации на тему радио

Евгений Стрелков

Сеанс нагрева ионосферы обходится примерно в 10 тысяч рублей

0
2142
Мир на пути к экономике нулевых выбросов

Мир на пути к экономике нулевых выбросов

Михаил Аким

Ольга Румянцева

Без развития технологий улавливания и хранения CO₂ проблемы климата не решить

0
1445
России предстоит нарастить добычу "цифрового золота" для нейросетей

России предстоит нарастить добычу "цифрового золота" для нейросетей

Анастасия Башкатова

Один из сценариев уже предполагает вырождение искусственного интеллекта

0
4980

Другие новости