В 1973 году ракета «Сатурн V» в последний раз стартовала с мыса Канаверал: она вывела в космос орбитальную станцию «Скайлэб». После этого рекордсмен-тяжеловес оказался не у дел. Программа «Аполлон» была закрыта, а других рекордных грузов для нее не нашлось. Плюс большая ставка была сделана на программу космических шаттлов, которая должна была сильно удешевить доставку на орбиту. Пока инженеры NASA пытаются наладить SLS и все-таки запустить ее в космос, разбираемся, почему ее предшественница в ближайшее время останется самой мощной ракетой в истории человечества.
Гонка на Луну
К началу 1960-х СССР выиграл у США уже два соревнования в космосе: запустил первый искусственный спутник Земли и первого космонавта. Из осязаемых целей оставалась только Луна — и уж здесь-то допустить счета 3:0 в пользу Советов было никак нельзя. Поэтому NASA, а точнее его подразделение Центр космических полетов имени Маршалла, принялось в срочном порядке разрабатывать схему полета к Луне. Разумеется, без мощной ракеты-носителя такую миссию осуществить невозможно. Однако предварительные изыскания показали, что масса лунного корабля составит от 140 до 300 тонн. Это и по нынешним временам невероятно много, а уж на заре космонавтики и подавно было фантастическим значением.
Но упустить Луну было нельзя, и за конструирование ракеты взялся Вернер фон Браун — если кому-то и под силу было решить подобную задачу, то его инженерному гению. Кроме того, денег на космические проекты стали жалеть десятилетие спустя, а пока можно было развернуться.
Центр имени Маршалла рассматривал несколько вариантов носителей серии «Сатурн С». «С-1» впоследствии стал ракетой «Сатурн-1» — первой, предназначенной для вывода грузов на околоземную орбиту. А вот «С-2», «С-3» и «С-4» разрабатывались именно для полета к Луне. Использование каждой из них предполагало сборку лунного корабля на орбите, полет к спутнику, прилунение и возвращение на Землю. Чтобы собрать аппарат в космосе, понадобилось бы 15 запусков «С-2», четыре-пять — «С-3» и всего два «С-4».
Но реализовать сборку в космосе — задача не из легких, поэтому в итоге в начале 1963 года NASA остановилось на схеме запуска с Земли аппарата, включающего в себя лунный посадочный модуль. В качестве носителя была выбрана разработка «С-5», которую позже назвали «Сатурн V». Предполагалось, что она сможет вывести на орбиту Луны полезную нагрузку массой 47 тонн.
Распределение обязанностей
«Сатурн V» — трехступенчатая ракета. Первая ступень в качестве горючего использует керосин, две другие — жидкий водород. Во всех трех ступенях в качестве окислителя выступает жидкий кислород.
Строительство каждой ступени поручили собственному подрядчику. Во-первых, это позволяло минимизировать время строительства. Во-вторых, если бы у кого-то из подрядчиков начались проблемы, это не повлияло бы на строительство остальных ступеней. В-третьих, миллиардные контракты не концентрировались в руках одной корпорации.
Первую ступень поручили компании Boeing. Пять двигателей F-1 производства Rocketdyne обеспечивали тягу в 34 тысячи килоньютонов и разгон до 2,7 километров в секунду. За 160 секунд работы ступень поднимала ракету на высоту 70 километров и отделялась.
Уже не существующая North American Aviation, впоследствии слившаяся с Boeing, собирала вторую ступень. За шесть минут она разгоняла ракету до 6,84 километров в секунду, поднимая ее на высоту 185 километров. На этой ступени использовались самые мощные на тот момент двигатели, работавшие на паре водород-кислород, — J-2 производства той же Rocketdyne.
Третья ступень производилась компанией McDonnell Douglas (которая сейчас уже тоже не существует — и она слилась с Boeing). На нее устанавливался один двигатель J-2 с тягой более тысячи килоньютонов. Во время лунных миссий ступень включалась дважды: сначала она выводила «Аполлон» на околоземную орбиту, а затем корректировала траекторию по направлению к Луне.
В результате совместной работы (а всего над ней трудились порядка 20 тысяч подрядчиков и субподрядчиков) получилась ракета, которая могла выводить на низкую околоземную орбиту 140 тонн груза, а к Луне — 43, тонны (например масса полезной нагрузки для тяжелой ракеты «Ангара» — 24 тонны; возможно, SLS в максимальной комплектации сможет выводить на низкую околоземную орбиту больше груза — до 150 тонн, но это не точно). За секунду «Сатурн V» сжигал фантастические 20 тонн топлива.
Быстро и качественно
Пожалуй, самый удивительный факт, который породил вокруг «Сатурна V» теории заговоров, — это ее фантастическая надежность. Хотя от проектирования до первого испытательного запуска прошло всего пять лет, все 13 стартов прошли в целом успешно. Ракета пережила даже прямое попадание молнии во время запуска «Аполлона-12». Сторонники конспирологии утверждают, что такое в принципе невозможно, поэтому «Сатурна V» никогда не существовало, а лунная высадка — фикция.
Впрочем, скорость и высокое качество разработки вполне можно объяснить тем, сколько денег было потрачено на «Сатурн V». Только разработка ракеты в нынешних ценах обошлась в 57 миллиардов долларов. Каждый запуск к Луне стоил NASA 10 миллиардов долларов. В 1966 году бюджет NASA составил 0,5 процента всего американского ВВП. Неудивительно, что такие расходы не потянула даже столь крупная экономика. Программу «Аполлон» свернули досрочно, и «Сатурну V» стало просто нечего «возить» в космос — ведь никакого использования кроме «Аполлонов» (не считает доставки на орбиту станции «Скайлэб» не было). Да и сама она была слишком дорогая для того, чтобы быть «рабочей лошадкой» — ей на смену пришли шаттлы (хотя, как покажет будущее, и они оказались чересчур дорогостоящими).