Однако следующий, четвертый, полет (1 декабря 1960 г.) опять привел к неудаче: из-за отказа тормозной двигательной установки спускаемый аппарат вошел в атмосферу с чрезмерно большой скоростью и сгорел. Вместе с ним погибли подопытные собаки Пчелка и Мушка.
Во время пятого старта 22 декабря 1960 г. произошла авария последней ступени. Правда, доказала свою надежность система аварийного спасения, и спускаемый аппарат приземлился без повреждений.
Только шестой (9 марта 1961 г.) и седьмой (25 марта 1961 г.) старты прошли вполне благополучно. Совершив по одному обороту вокруг Земли, оба корабля вернулись на Землю вместе с подопытными животными. Правда, один из спускаемых аппаратов промахнул мимо запланированного района посадки. И его пришлось искать в сибирской тайге…
Оба аппарата полностью моделировали будущий полет человека – даже в кресле находился специальный манекен.
А затем полетел Гагарин.
Американцы запоздали со своим запуском более чем на полгода. Лишь 20 февраля 1962 г. американский астронавт Джон Глен на «Меркурии-6» совершил первый орбитальный полет вокруг Земли.
Космический самолет
Как выглядит сегодня космический старт, видели многие. Громада в сотни, а то и тысячи тонн с ревом и грохотом натужно отрывается от земли, чтобы через 8–9 мин оказаться на орбите. Однако в космос поднимается значительно меньшая масса, чем стартовала. А возвращается на Землю и вообще мизерная часть первоначальной конструкции – всего лишь спускаемый аппарат около тонны весом.
Такое положение вещей давно уже не устраивает конструкторов. Они хотели бы, чтобы в космос можно было бы летать точно так же, как ныне из пункта А в пункт В. Сел в самолет, взлетел, сделал свои дела и на нем же вернулся на обычный аэродром.
Первой попыткой осуществления такой мечты и стал МТКК – многоразовый транспортный космический корабль. В США он называется «Спейс Шаттл», в нашей стране – «Буран».
Кстати, английское название в переводе означает «космический челнок». Так космический самолет окрестили за способность сновать туда-сюда, на орбиту и обратно.
Обе конструкции – отечественная и американская – весьма похожи друг на друга. Отчасти это произошло потому, что одинаковые исходные условия предполагают и одинаковое решение задачи. Отчасти – чего уж греха таить – разведка тоже не дремала. И оригинальные технические решения одной страны тут же становились известны специалистам другой.
А потому хотя «шаттлы» начали летать раньше «Бурана», здесь мы постараемся рассказать преимущественно об отечественной конструкции.
Итак, «Буран» – советский крылатый орбитальный корабль многоразового использования. Предназначался для вывода на околоземную орбиту различных космических объектов – спутников, частей орбитальных станций и межпланетных комплексов. Кроме того, с его помощью планировалось возвращать на Землю неисправные или выработавшие свой ресурс космические объекты для их ремонта.
По своему внешнему виду «Буран» похож на обычный самолет с низко расположенным треугольным крылом двойной стреловидности, килем и двигателями, расположенными в хвостовой части конструкции. Длина его 36,4 м, размах крыла около 24 м, ширина фюзеляжа – 5,6 м, размеры грузового отсека 4,6 × 18 м. Стартовая масса корабля 105 т, полезная нагрузка – до 30 т. Максимальный запас топлива – 14 т.
В носовой части корабля расположены герметичная кабина объемом 73 куб. м для экипажа (2–4 чел.) и пассажиров (до 6 чел.), отсеки бортового оборудования и носовой блок двигателей управления. Среднюю часть занимает грузовой отсек с открывающимися вверх створками, в котором размещаются манипуляторы для выполнения погрузочно-разгрузочных и монтажно-сборочных работ и различных операций по обслуживанию космических объектов.
Под грузовым отсеком расположены агрегаты систем энергоснабжения и обеспечения температурного режима. В хвостовом отсеке установлены агрегаты двигательной установки, топливные баки, агрегаты гидросистемы.
В конструкции космического самолета использованы алюминиевые сплавы, титан, сталь… Чтобы противостоять аэродинамическому нагреву при спуске с орбиты, внешняя поверхность корабля имеет теплозащитное покрытие, рассчитанное на многоразовое использование и способное выдерживать температуры 1300–160 °C.
Садится «челнок» по-самолетному на обычное трехколесное шасси. А вот взлет осуществляется с помощью супермощной ракеты-носителя (у нас это «Энергия»). Космический самолет крепится к ракете сбоку, и она стартует вертикально вверх.
Причем двигатели 1-й и 2-й ступеней ракеты-носителя запускаются практически одновременно и развивают суммарную тягу 34 840 кН при стартовой массе всего комплекса около 2400 т (из них около 90 % составляет топливо).
В первом (и единственном) испытательном запуске беспилотного варианта «Бурана», состоявшемся на космодроме Байконур 15 ноября 1988 г., «Энергия» вывела корабль на орбиту за 476 с.
Расчетная высота орбиты «Бурана» составила 250 км (при грузе 30 т и заправке топливом 8 т).
При отказе на этапе выведения одного из маршевых двигателей компьютер управления мог выбрать, в зависимости от уже набранной высоты, один из вариантов спасения «челнока»: он мог быть либо выведен в космос на низкую орбиту, или, отделившись от ракеты-носителя, сразу самостоятельно произвести посадку на запасный аэродром.
При нормальном запуске для схода с орбиты «челнок» разворачивается хвостом вперед, после чего на непродолжительное время включаются основные двигатели. Получив необходимый тормозной импульс, космический самолет переходит на траекторию спуска, разворачивается уже носом вперед и планирует на аэродром.
Посадочная скорость – 300–360 км/ч. Длина пробега составляет 1100–1900 м с использованием тормозного парашюта.
Для расширения эксплуатационных возможностей «Бурана» предусматривалось использование трех штатных аэродромов посадки. Один из них находится на Байконуре, второй – в Крыму, третий – в Подмосковье, в районе города Жуковский.
Однако на практике был лишь однажды использован аэродром Байконура. Второй и последующие полеты «Бурана» были отменены, а сама программа ныне свернута.
Почему? Ведь американские «шаттлы» и по сей день исправно летают; даже катастрофа одного из кораблей, приведшая к гибели 7 астронавтов, не привела к закрытию программы.
А все дело – в экономике. На практике оказалось, что запуск «Энергии» стоит настолько дорого, что проще на те же деньги запустить несколько обычных кораблей типа «Союз» и решить с их помощью все проблемы.
Американцы же опрометчиво закрыли свою программу одноразовых носителей раньше, чем поняли свою ошибку. И теперь вынуждены решать все космические проблемы лишь с помощью «шаттла», тратя на это огромные средства.
Впрочем, специалисты обеих стран, так же как и инженеры Франции, Великобритании и ФРГ, ныне стараются построить действительно космические самолеты меньших размеров, которые смогли бы базироваться на обычных аэродромах. Однако из-за технических трудностей (прежде всего из-за отсутствия двигателей, которые смогли бы одинаково хорошо работать как в воздухе, так и в космическом пространстве) разработки эти так пока и не вышли за пределы лабораторий и полигонов. (Подробнее об этом см. также в статье «Воздушный старт».)
Летающие субмарины
Еще Жюль Верн в своем «Робуре-завоевателе» угадал мечту некоторых инженеров – создать комбинированный аппарат, который смог бы с одинаковым успехом передвигаться по суше, воздуху, воде и под водой. С той поры прошло немало времени, но мечта эта так и не осуществлена в полной мере. Но это вовсе не значит, что таких попыток не предпринималось. Мы познакомим вас хотя бы с некоторыми из них.
Началось все, пожалуй, с аппарата известного немецкого авиаконструктора Э. Хейнкеля. В 1916 г. он спроектировал, а фирма «Ганза Бранденбург» изготовила маленький биплан W-200 с мотором в 80 л. с. Его главное отличие от других конструкций состояло в том, что он мог быстро разбираться и прятаться в специальный ангар на борту подводной лодки.
Испытания показали, что это была еще далеко не та машина, о которой мечтали морские и воздушные асы. Скорость самолета составляла всего лишь 120 км/ч, радиус полета – не более 40 км. Поэтому уже через два года другая немецкая фирма, «Ролланд», построила более совершенный поплавковый моноплан, опять-таки предназначенный для базирования на подводной лодке и ведения воздушной разведки. Однако поражение Германии в Первой мировой войне заставило прекратить дальнейшие разработки.
Тем временем необычными машинами заинтересовались американцы. Они заказали оказавшемуся не у дел Хейнкелю два небольших самолета V-1, весивших всего 525 кг каждый. Они были настолько компактны, что их при желании можно было хранить даже внутри подлодки.
Интерес к подобным машинам стали проявлять в Англии, Италии, Франции, Японии… Весть об оригинальных работах дошла и до нас. В начале 30-х гг. известный конструктор «летающих лодок» И. Четвериков предложил свой вариант самолета для подводных лодок. Конструкция понравилась морякам, и в 1933 г. было решено приступить к постройке сразу двух машин нового типа. Год спустя одна из них была отправлена в Севастополь для испытаний. Летчик А. Кржижевский совершил несколько полетов, показавших, что машина хорошо держится и в воздухе, и на воде. Пилот даже установил на этой машине рекорд мира на дистанции 100 км. В 1937 г. он развил скорость 170,2 км/ч.
Самолет демонстрировался на международной выставке в Милане, но все-таки специалисты посчитали его непригодным для серийного производства и использования в военно-морских силах СССР. Возможно, потому, что в обстановке строжайшей секретности в стране велись работы по созданию «летающей подлодки».
Еще в 1934 г. курсант Высшего морского инженерного училища им. Дзержинского Б. Ушаков представил схематический проект такого аппарата в качестве курсового задания. Идея показалась интересной, и в июле 1936 г. полуэскизный проект был рассмотрен в научно-исследовательском военном комитете, получил положительный отзыв и был рекомендован для дальнейшего совершенствования, чтобы «выявить реальность его осуществления путем производства соответствующих расчетов и необходимых лабораторных испытаний». Год спустя тема была включена в план одного из отделов комитета, но… вскоре от нее отказались. Один из мотивов – нет подобных аналогов в зарубежной практике.