По программе или по команде с Земли двигатели орбитального маневрирования запускаются и отрабатывают заданное время (импульс), или двигатели включает экипаж, и они работают столько, сколько задаст тот, кто управляет этим ЛА. Идёт торможение, потом двигатели выключаются, и аппарат разворачивается носом вперёд тоже по заданной программе, туда, куда летел, и теперь он в нормальном положении для входа в атмосферу. Также убираются углы скольжения относительно вектора скорости.
Всё это осуществляется с помощью двигателей системы управления. На этапе при снижении до 100–120 км высоты работают только они. Ниже, постепенно вступают в работу и аэродинамические рули. Можно это делать по заданной программе или вручную, но только через компьютер. Но так как скорость и центробежная сила уменьшаются, то теперь притяжение Земли преобладает, и он опускается ближе к ней. И на высоте около 120 километров происходит вход в плотные слои атмосферы, аппарат начинает нагреваться за счёт торможения и трения о воздух. Температура передней кромки крыльев и носовой части фюзеляжа доходит до 1 500 градусов по Цельсию. Защитой служат вот эти плиты. Это пассивная защита. Но они не керамическими называются, а просто углерод-углерод. Почему такое название? – Это спецы знают.
Баллистики рассчитывают траекторию попадания аппарата в область возможной посадки (ОВП) на высоте 20 000 м. Эта область потому так и называется, что, влетев в неё, посадка возможна, и экипаж должен выполнить «бездвигательную» посадку, другой возможности нет. Маневрирование для рассеивания избыточной энергии и посадка могут выполняться в автоматическом режиме или в ручном. Советские конструкторы назначили автоматический режим основным. Аппарат, поддерживая связь с системой посадки «Вымпел», корректируется по его данным, определяет своё место в пространстве и сам рассчитывает манёвр захода на посадку с одновременным рассеиванием избыточной энергии и выполнением приземления в расчётной точке от начала ВПП 900 м.
15 ноября 1988 г. в автоматическом режиме всё прошло нормально. Но мы – лётчики-испытатели, часто сталкиваемся в работе с отказами и сбоями автоматики, поэтому и предпочитаем многое делать вручную, понимая, что управляя таким образом, практически сливаешься с аппаратом в единое целое и психологически чувствуешь себя увереннее, а не сидишь и ждёшь, когда автоматика даст сбой.
Использование автоматического режима даже полностью для всего полёта вполне возможно, но в таком варианте управления, когда командир использует автоматику по своему усмотрению, обычно пилотирующий и несущий ответственность за успешное выполнение полёта, чувствует себя ещё более уверенным. Конечно, это вопрос не простой и всё зависит от уровня подготовки и состояния экипажа, надёжности автоматического управления, замысла конструкторов и требований заказчика. Тонкостей разработки автоматической системы управления вплоть до полной остановки на ВПП и подготовки к открытию люка я знать не мог, но намерение создания автоматической системы управления было с самого начала разработки аппарата. Решение об автоматическом управлении кораблём было принято. Экипаж мог взять управление на себя только при отказе автоматической системы. До перехода на ручное управление дело не дошло из-за закрытия программы, хотя к этому мы были готовы по уровню своей профессиональной подготовки и, соответственно, психологически. Система жизнеобеспечения, манипулятор, стыковочный узел и многое другое были впереди.
Внешне «Буран» похож на американский «челнок», потому что законы аэродинамики одинаковы для любой страны, а условия полёта того и другого крылатого корабля тоже одинаковые.
Геометрические характеристики корабля следующие: общая длина – около 37 метров, высота (на стоянке) по хвостовому оперению – 16,45 метров, диаметр фюзеляжа – 5,6 метра, размах крыльев – около 24 метров, а их площадь равна 250 квадратным метрам.
В передней части фюзеляжа, как и у самолёта, обтекаемая герметичная двухпалубная кабина для экипажа, объёмом 73 кубических метра – места для пилотов, бортовая аппаратура, кухня и туалет. Экипаж корабля может состоять из двух – четырёх космонавтов. Предусмотрено также шесть мест для пассажиров. Центральную часть фюзеляжа занимает негерметичный грузовой отсек длиной 18,3 метра и диаметром 4,7 метра. Он предназначен для доставки на орбиту до тридцати тонн различных грузов.
Во время спуска в атмосфере за счёт аэродинамического торможения температура некоторых участков поверхности корабля может превысить 1 500 градусов по Цельсию. Чтобы корабль при входе в атмосферу не сгорел, его внешняя поверхность покрыта специальными теплозащитными плитками на основе супертонкого кварцевого волокна. Этих плиток более 38 тысяч. Нос фюзеляжа, передние кромки крыла и киля защищены углерод-углеродным композиционным материалом.
«Буран» рассчитан на сто рейсов по маршруту Земля – орбита – Земля. Максимальная продолжительность автономного полёта может достигать тридцати суток. Причём «Буран» способен выполнять его без экипажа – в автоматическом режиме. Экипаж в будущих рейсах корабля рассматривается специалистами как дублирующее звено в управлении полётом.
Выводится на орбиту «Буран» с помощью универсальной ракеты-носителя «Энергия». Суммарная полезная мощность её восьмидвигательных установок – 170-миллионов лошадиных сил.
Стартует «Энергия» с «Бураном» вертикально. Запуск двигателей первой и второй ступеней ракеты производится почти одновременно. Ракета-носитель выводит «Буран» на высоту 150–160 километров. Затем включается двигательная установка корабля, которая доразгоняет «Буран» до космической скорости, и он выходит на орбиту.
Выполнив программу полёта, «Буран» в заданной точке орбиты ориентируется хвостом вперёд.
Двигательная установка выдаёт тормозной импульс, корабль сходит с орбиты и, пропланировав в атмосфере, совершает посадку на специально подготовленную полосу космодрома Байконур. Эта полоса построена в 12 километрах от места старта. Её длина – 4 500 метров, ширина – 84 метра. Посадочная скорость корабля около 340 километров в час, длина пробега 1 100-2 000 метров. Чтобы сократить при посадке пробег, «Буран» снабжён трёхкупольным тормозным парашютом, площадью 75 квадратных метров.
Создание корабля многоразового использования открывает новые возможности в обслуживании орбитальных станций и автоматических спутников. Это позволит не только выводить на орбиты полезные грузы, но и возвращать многие тонны их на Землю.
Так считает Г. Садовников, научный обозреватель «Вечерней Москвы»[41].
Внешнее сходство нашего челнока с его американским «собратом» – ни для кого не секрет. По словам специалистов, это объясняется, прежде всего, тем, что корабль такого размера иную форму иметь просто не может, она продиктована законами аэродинамики. Физика как нельзя лучше дополняла политику: всё-таки «адекватный ответ». Как утверждает президент «Энергии», разработчиков даже какое-то время критиковали «сверху» за то, что порой «делают не так, как у американцев».
А отличия действительно были. В США корабль, имея громадный подвесной бак и две ракеты-ускорителя, выходит на орбиту сам. В нашей же конструкции присутствует, как известно, ракета «Энергия» и именно она выводит 75-тонный «Буран» с 30 тоннами полезной нагрузки на орбиту. Двигатели «Бурана» предназначены исключительно для маневрирования.
Юрий Семёнов считает, что такой подход оказался более эффективным: «Мы смогли решить ту же самую задачу – создать многоразовый корабль. И в то же время мы могли вместо корабля вывести полезный груз массой 100 тонн. Такого США и сегодня не могут сделать».
Помимо всего прочего, наш летавший в космос челнок имел в отличие от американских аналогов автоматическую систему управления.
«С самого начала нам была поставлена задача: обеспечить беспилотный пуск, – рассказал «Итогам» Леонид Богдан, – а это, естественно, упрощает задачу, поскольку можно не отрабатывать в полном объёме систему терморегулирования, не нужна система аварийного спасения, система обеспечения жизнедеятельности экипажа». Экипаж, кстати, набран был. Ещё в 1978 году семь пилотов во главе со знаменитым Игорем Волком приступили к подготовке и тренировкам. Однако лететь им было не суждено»[42].
Журнал «Техника – молодёжи» в апреле 1989 года задался вопросом: Зачем «Бурану» крылья?[43]
На этот вопрос отвечает Эдуард Николаевич Дудар, к.т.н. член – корреспондент РИА, начальник проектного отделения НПО «Молния»: «…Старт Гагарина куда более походил на выстрел из пушки, чем на плавный взлёт. А врезающийся в атмосферу шарик приземляющегося модуля – скорее болид, чем летательный аппарат. Правильнее было бы назвать это не полётом, а управляемым падением… Но с появлением многоразовых орбитальных кораблей у космических аппаратов отросли крылья!».
Космоплан, космический самолёт, планер с ракетным двигателем – как только не называют «Буран». Треугольное крыло, шасси, остекление пилотской кабины – явные признаки аэроплана. И всё-таки «Буран» – не самолёт, поскольку не может ни оторваться от земли самостоятельно, ни совершить горизонтальный полёт. Его удел – монотонное снижение, потеря высоты. Хотя машина, сухой вес которой более 60 т, возвращаясь из космоса, для маневра в плотных слоях атмосферы использует аэродинамические поверхности и, прежде всего, крылья. В это время двигатели управления прекращают свою работу – они нужны для ориентации корабля только на очень больших высотах, где плотность атмосферы ещё мала и аэродинамические рули направления и глубины бездействуют. Маршевые же двигатели – принадлежность именно космического аппарата – используются только в космосе при изменении орбиты и при переходе с траектории взлёта на круговую орбиту, а потом обратно на траекторию спуска.
Чтобы сойти с орбиты, корабль разворачивается маршевым двигателем против движения, включает его и притормаживает. Затем снова разворачивается по ходу полёта, а перед тем, как врезаться в атмосферу, принимает строго определённое положение, несколько «задрав» нос.