«Буран»: история русского шаттла

Прародитель «Бурана»

«Буран» разрабатывался под влиянием опыта заокеанских коллег, создавших легендарные «космические челноки». Многоразовые корабли Space Shuttle проектировались в рамках программы NASA «Космическая транспортная система», и первый старт первый челнок совершил 12 апреля 1981 года – к юбилею полета Гагарина. Именно эту дату можно считать отправной точкой в истории многоразовых космических кораблей. 

Главным недостатком шаттла была его цена. Стоимость одного запуска обходилась американским налогоплательщикам в 450 млн долларов. Для сравнения, цена запуска одноразового «Союза» – 35-40 млн долларов. Так почему же американцы пошли по пути создания именно таких космических кораблей? И почему советское руководство так сильно заинтересовалось американским опытом? Все дело в гонке вооружений. 

Space Shuttle – детище Холодной войны, точнее – амбициозной программы «Стратегическая оборонная инициатива» (СОИ), задачей которой было создание системы противодействия советским межконтинентальным ракетам. Колоссальный размах проекта СОИ привел к тому, что его окрестили «Звездными войнами». 

Разработка шаттла не осталась незамеченной в СССР. В умах советских военных корабль предстал чем-то вроде сверхоружия, способного нанести ядерный удар из космических глубин. На самом деле, многоразовый корабль создавался лишь для доставки на орбиту элементов системы ПРО. Идея использовать шаттл как орбитальный ракетоносец действительно звучала, но американцы отказались от нее еще до первого полета корабля. 

Гибель челнока «Челленджер» стала одним из самых драматичных эпизодов в истории мировой космонавтики. Катастрофа произошла 28 января 1986 года, сразу после взлета корабля. Причиной стало повреждение одного из боковых ускорителей. Драматизма ситуации придал тот факт, что на борту шаттла находилась Криста Маколифф (Christa McAuliffe) – школьная учительница, принимавшая участие в проекте «Учитель в космосе». Поэтому широкое внимание публики было приковано к миссии задолго до катастрофы, и крушение «Челленджера» стало для США национальной трагедией.

Многие в СССР опасались также, что шаттлы могут использоваться для похищения советских космических аппаратов. Опасения были небезосновательны: шаттл имел на борту внушительный манипулятор, а грузовой отсек легко вмещал даже крупные космические спутники. Впрочем, в планы американцев похищение советских кораблей, похоже, не входило. Да и как на международной арене можно было бы объяснить подобный демарш? 

Однако в Стране Советов начали задумываться над альтернативой заокеанскому изобретению. Отечественный корабль должен был служить как военным, так и мирным целям. Он мог использоваться для проведения научных работ, доставки грузов на орбиту и их возвращения на Землю. Но главным назначением «Бурана» было выполнение военных задач. Он виделся главным элементом космической боевой системы, рассчитанной как на противодействие возможной агрессии со стороны США, так и на нанесение контрударов. 

В 1980-е годы разрабатывались боевые орбитальные аппараты «Скиф» и «Каскад». Они во многом были унифицированы. Их вывод на орбиту рассматривался в качестве одной из главных задач программы «Энергия­Буран». Боевые системы должны были уничтожать баллистические ракеты и военные космические аппараты США лазерным или ракетным вооружением. Для уничтожения же целей на Земле предполагали использовать орбитальные головные части ракеты Р-36орб, которые бы размещались на борту «Бурана». Боевой блок имел термоядерный заряд мощностью 5Мт. Всего «Буран» мог взять на борт до пятнадцати таких блоков. Но существовали даже более амбициозные проекты. Например, рассматривался вариант строительства космической станции, боевыми блоками которой были бы модули корабля «Буран». Каждый такой модуль нес в грузовом отсеке поражающие элементы, и в случае войны они должны были обрушиться на голову неприятеля. Элементы были планирующими носителями ядерного оружия, размещавшимися на так называемых револьверных установках внутри грузового отсека. Модуль «Бурана» мог вместить до четырех револьверных установок, каждая из которых несла до пяти поражающих элементов. На момент первого запуска корабля все эти боевые элементы находились на стадии разработки. 

При всех этих планах, ко времени первого полета корабля сколько-нибудь четкого понимания его боевых задач не существовало. Не было единства и у вовлеченных в проект специалистов. Среди руководителей страны находились как сторонники, так и ярые противники создания «Бурана». Но ведущий разработчик «Бурана» Глеб Лозино-Лозинский всегда поддерживал концепцию многоразовых аппаратов. Свою роль в появлении «Бурана» сыграла позиция министра обороны Дмитрия Устинова, видевшего в шаттлах угрозу для СССР и требовавшего достойного ответа на американскую программу. 

Именно страх перед «новым космическим оружием» заставил советское руководство пойти по пути заокеанских конкурентов. Поначалу корабль даже задумывался не столько альтернативой, сколько точной копией шаттла. Чертежи американского корабля разведка СССР добыла еще в середине 1970?х годов, и теперь конструкторы должны были построить свой собственный. Но возникшие трудности вынудили разработчиков искать уникальные решения. 

Так, одной из главных проблем стали двигатели. СССР не имел силовой установки, равной по своим характеристикам американскому SSME. Советские двигатели оказались больше, тяжелее и имели меньшую тягу. А ведь географические условия космодрома «Байконур» требовали, наоборот, большей тяги, в сравнении с условиями мыса Канаверал. Дело в том, что чем ближе стартовая площадка находится к экватору, тем большую полезную массу может вывести на орбиту один и тот же тип ракеты-носителя. Преимущество американского космодрома перед «Байконуром» оценивалось примерно в 15%. Все это привело к тому, что конструкцию советского корабля пришлось изменить в сторону уменьшения массы. 

Всего над созданием «Бурана» работали 1200 предприятий страны, и за время его разработки было получено 230 уникальных технологий.

До разработки «Бурана» Лозино-Лозинский руководил работами по проекту «Спираль», одному из самых амбициозных в истории космонавтики. Программа подразумевала создание «космического истребителя» и была ответом на американский проект X-20 Dyna Soar. Как Dyna Soar, так и «Спираль» были свернуты ради других, более реалистичных разработок. В наше время многие упрекают руководителей СССР за то, что они пожертвовали перспективной «Спиралью» ради корабля «Буран».

Первый полет

Свое имя «Буран» корабль получил буквально перед первым – и, как оказалось, последним – стартом, который состоялся 15 ноября 1988 года. «Буран» был запущен с космодрома «Байконур» и 205 минут спустя, дважды облетев планету, там же совершил посадку. Лишь два человека в мире могли видеть взлет советского корабля своими глазами – летчик истребителя МиГ-25 и борт­оператор космодрома: «Буран» летел без экипажа, и с момента взлета до касания с землей им управлял бортовой компьютер. 

Полет корабля стал уникальным событием. Впервые за все время космических полетов многоразовый аппарат смог самостоятельно вернуться на Землю. При этом отклонение корабля от осевой линии составило всего лишь три метра. По словам очевидцев, некоторые высокопоставленные лица не верили в успех миссии, полагая, что корабль разобьется при посадке. Действительно, когда аппарат вошел в атмосферу, его скорость составляла 30 тыс. км/ч, так что «Бурану» пришлось маневрировать, чтобы замедлиться – но в итоге полет прошел на ура. 

Советским специалистам было чем гордиться. И хотя у американцев имелся гораздо больший опыт в этой области, садиться самостоятельно их шаттлы не могли. Впрочем, летчики и космонавты далеко не всегда готовы доверить свою жизнь автопилоту, и впоследствии к программному обеспечению «Бурана», все же, добавили возможность ручной посадки.

Особенности

«Буран» был построен по аэро­динамичес­кой схеме «бесхвостка» и имел треугольное крыло. Как и его заокеанские собратья, он был довольно велик: 36,4 м в длину, размах крыльев – 24 м, стартовая масса – 105 т. Просторная цельносварная кабина вмещала до десяти человек. 

Одним из важнейших элементов конструкции «Бурана» была теплозащита. В некоторых местах аппарата при взлете и посадке температура могла достигать 1430 оС. Для защиты корабля и экипажа использовались углерод-углеродные композиты, кварцевое волокно и войлочные материалы. Общий вес теплозащитных материалов превышал 7 т. 

Большой грузовой отсек позволял взять на борт крупные грузы, например, космические спутники. Для вывода в космос таких аппаратов «Буран» мог использовать огромный манипулятор, аналогичный тому, который имелся на борту шаттла. Общая грузоподъемность «Бурана» составляла 30 т. 

В запуске корабля участвовали две ступени. На начальном этапе полета от «Бурана» отстыковывались четыре ракеты с жидкостными двигателями РД-170 – самыми мощными из всех когда-либо созданных жидкотопливных двигателей. Тяга РД-170 составляла 806,2 тс, а его время работы – 150 с. Каждый такой двигатель имел четыре сопла. Вторая ступень корабля – четыре жидкостных кислородно-водородных двигателя РД-0120, установленных на центральном топливном баке. Время работы этих двигателей доходило до 500 с. После того как топливо было выработано, корабль отстыковывался от огромного бака и самостоятельно продолжал полет. Сам челнок можно считать третьей ступенью космического комплекса. Вообще ракета-носитель «Энергия» была одной из самых мощных в мире, и имела очень большой потенциал. 

Едва ли не главным требованием к программе «Энергия – Буран» была максимальная многоразовость. И действительно: единственной одноразовой частью этого комплекса должен был стать гигантский топливный бак. Однако в отличие от двигателей американских шаттлов, которые мягко приводнялись в океане, советские ускорители приземлялись в степи рядом с Байконуром, так что использовать их повторно было довольно проблематично. 

Еще одна особенность «Бурана» заключалась в том, что его маршевые двигатели были не частью самого аппарата, а находились на ракете-носителе – а точнее, на топливном баке. Иными словами, все четыре двигателя РД-0120 сгорали в атмосфере, в то время как двигатели шаттла возвращались вместе с ним. В перспективе советские конструкторы хотели сделать РД-0120 многоразовыми, и это значительно бы удешевило программу «Энергия-Буран». Помимо этого, корабль должен был получить два встроенных реактивных двигателя для маневров и посадки, но к своему первому полету аппарат ими оборудован не был и фактически представлял собой «голый» планер. Как и его американский собрат, «Буран» мог зайти на посадку только один раз – в случае ошибки второго шанса не было. 

Большим плюсом было то, что советская концепция поз­воляла вывести на орбиту не только корабль, но и дополнительные грузы массой до 100 т. Отечественный челнок имел некоторые преимущества перед шаттлами. Например, он мог брать на борт до десяти человек (против семи членов экипажа у шаттла) и был способен провести на орбите больше времени – около 30 суток, в то время как самый продолжительный полет шаттла составил только 17. 

В отличие от шаттла, имел «Буран» и систему спасения экипажа. На малой высоте пилоты могли катапультироваться, а случись непредвиденная ситуация выше, корабль отделился бы от ракеты-носителя и совершил посадку на манер самолета.

Что в итоге?

Судьба «Бурана» с самого рождения была непростой, а развал СССР только усугубил сложности. К началу 1990-х на программу «Энергия-Буран» было потрачено 16,4 млрд советских рублей (около 24 млрд долларов), притом что дальнейшие ее перспективы оказались весьма туманны. Поэтому в 1993 году руководство России приняло решение отказаться от проекта. К тому моменту успели построить два космических корабля, еще один находился в производстве, а четвертый и пятый – лишь закладывались. 

В 2002 году совершивший первый и единственный космический полет «Буран» погиб при обрушении крыши одного из корпусов космодрома «Байконур». Второй корабль остался в музее космодрома и является собственностью Казахстана. Наполовину покрашенный третий образец можно было видеть на выставке авиасалона МАКС-2011. Четвертый и пятый аппарат достраивать уже не стали. 

«Говоря об американском шаттле и нашем «Буране», нужно, прежде всего, понимать, что эти программы были военными, и та, и другая, – говорит специалист в аэрокосмической области, кандидат физических наук Павел Булат. – Схема у «Бурана» была более прогрессивная. Отдельно ракета, отдельно – полезная нагрузка. Говорить о какой-то экономической эффективности не приходилось, но в техническом плане комплекс «Буран-Энергия» был значительно лучше. В том, что советские инженеры отказались от размещения двигателей на корабле, нет ничего вынужденного. Мы спроектировали отдельную ракету, у которой полезная нагрузка навешивалась сбоку. Ракета имела удельные характеристики, непревзойденные ни до, ни после. Она могла быть спасаемой. Зачем в таких условиях ставить двигатель на корабль?… Это прост­о удорожание и снижение весовой отдачи. Да и организационно: ракету делала РКК «Энергия», планер – НПО «Молния». Наоборот, у США это было вынужденным решением, только не техническим, а политическим. Ускорители сделали с твердотопливным ракетным двигателем, чтобы загрузить производителей. «Буран» же, хоть и делался по прямому распоряжению Устинова, «как шаттл», но был выверен с технической точки зрения. Он действительно получился намного совершеннее. Программу закрыли – жаль, но, объективно, не было полезной нагрузки ни для ракеты, ни для самолета. К первому пуску готовились год. Поэтому разорились бы на таких запусках. Чтобы было понятно, стоимость одного пуска примерно равнялась стоимости ракетного крейсера класса «Слава». 

Конечно, «Буран» перенял многие черты своего американского прародителя. Но конструктивно шаттл и «Буран» сильно отличались. Оба корабля имели как неоспоримые достоинства, так и объективные недостатки. Несмотря на прогрессивную концепцию «Бурана», одноразовые корабли были, есть и в обозримом будущем останутся гораздо более дешевыми кораблями. Поэтому закрытие проекта «Буран», как и отказ от шаттлов, видится решением правильным. 

История создания шаттла и «Бурана» заставляет лишний раз задуматься о том, сколь обманчивыми бывают выгодные, на первый взгляд, перспективные технологии. Конечно, новые многоразовые аппараты рано или поздно увидят свет, но что это будут за корабли – вопрос иной. 

Есть и другая сторона вопроса. Во время создания «Бурана» космическая отрасль получила бесценный опыт, который в будущем можно было применить для создания других многоразовых кораблей. Сам факт успешной разработки «Бурана» говорит о высочайшем технологическом уровне СССР.   

Наш эксперт: Павел Булат, специалист в аэрокосмической области, кандидат физических наук.