В конце 1960-х США и СССР соревновались за то, чей гражданин первым высадится на Луну. Советская лунная программа, утвержденная в 1964 году, требовала разработки мощной ракеты-носителя, сопоставимой по размерам с американской «Сатурн V».
25 ноября 1967 года, менее чем через три недели после первого полета «Сатурн V» с миссией «Аполлон-4», советские инженеры вывели макет ракеты Н1 на недавно построенную стартовую площадку 110Р на космодроме Байконур. Лунная гонка будет проиграна, но Площадка 110 войдет в историю двадцатью годами позже: именно с нее первый и единственный раз стартует на орбиту космический челнок «Буран».
Спор двух конструкторов
Упомянутый макет, обозначенный как 1M1, был разработан лишь для того, чтобы инженеры отработали процесс вывода ракеты на стартовую площадку, установки и последующего возврата в монтажно-испытательный комплекс (МИК). 11 декабря, после проведения различных испытаний, макет Н1 перевезли обратно в сборочное здание. После он еще неоднократно использовался для дополнительных испытаний процесса установки на пусковую площадку.
Несмотря на то, что испытание проводилось в строгом секрете, американский разведывательный спутник сфотографировал Н1 на стартовой площадке незадолго до ее возврата в МИК. Администратор NASA Джеймс Уэбб получил доступ к этим и другим данным, которые свидетельствовали о том, что в СССР активно работают над пилотируемыми лунными миссиями. Эти сведения повлияли на несколько ключевых решений руководителей NASA в последующие месяцы. Спутниковые снимки создавали впечатление, что СССР близок к проведению испытательного запуска Н1, но по ним нельзя было понять, что эта конкретная ракета была лишь макетом и что Советский Союз существенно отстает от США в лунной гонке. Тем не менее, советские специалисты рассчитывали, что смогут провести испытательный запуск Н1 в первой половине 1968 года, но по ряду причин это не удалось.
Конструктор Валентин Глушко, руководивший ОКБ-456, жидкостные ракетные двигатели которого устанавливались практически на все космические ракеты-носители, предложил РД-270, использующий несимметричный диметилгидразин (НДМГ, или гептил) и тетраоксид диазота (N₂O₄) в качестве топлива. Эти компоненты воспламеняются при контакте, что снижает сложность двигателя.
Глушко указывал на то, что американский носитель «Титан II GLV» успешно выводил корабли с экипажем, используя аналогичные компоненты топлива. Королёв же считал, что токсичность создает угрозу безопасности для пилотируемых космических полетов и что керосин с жидким кислородом является лучшим решением. Разногласия между Королёвым и Глушко по этому вопросу в итоге стали серьезной проблемой, затормозившей прогресс.
В 1962 году была даже создана специальная комиссия для разрешения спора, которая поддержала позицию Королёва (вероятно, не в последнюю очередь за счет большого авторитета главного конструктора). Глушко категорически отказался работать над двигателями на жидком кислороде с керосином, а также от сотрудничества с Королёвым вообще. В итоге Сергей Павлович решил обратиться к Николаю Кузнецову, разработчику реактивных двигателей из ОКБ-276, в то время как Глушко объединился с другими конструкторами ракет — и это сотрудничество принесло крайне успешные ракеты «Протон», «Зенит», а затем и «Энергию».
Провал Н1
Площадка 110 первоначально предназначалась для пусков пилотируемых лунных миссий с использованием космического корабля «Союз 7K-Л3» и посадочного модуля «ЛК», которые разрабатывались в ОКБ-1 сначала под руководством Сергея Королева, а после его смерти — Владимира Мишина. Площадка 110 состоит из двух пусковых установок: правой (или восточной), называемой «110/38», или «110П», которая была завершена первой, и левой (или западной), называемой «110/37», или «110Л». Комплекс был построен для запусков ракеты Н1. Однако все ее четыре полета провалились еще до того, как завершилось сгорание топлива первой ступени.
Сложная система трубопроводов, необходимая для подачи топлива и окислителя в двигатели, была хрупкой, и ее поломки стали одной из основных причин двух из четырех неудачных запусков. В отличие от пускового комплекса 39 Космического центра Кеннеди, на космодром Байконур невозможно привезти ракету в собранном состоянии по морю. Для транспортировки по железной дороге все ступени приходилось отправлять в разобранном виде, а затем собирать непосредственно на пусковой площадке. Для этого на Площадке 112 возвели огромный МИК и филиал завода «Прогресс», собиравшего «королёвские» ракеты. Это привело к огромным трудностям при проведении испытаний, что в итоге способствовало неудачам Н1.
Из-за технических недостатков и нехватки финансирования для проведения комплексной испытательной кампании Н1 так и не совершила ни одного полноценного испытательного полета. Было запланировано 12 испытательных запусков, из которых выполнено только четыре. Два испытательных запуска состоялись в 1969 году, один — в 1971 году и последний — в 1972 году. Все они закончились неудачей до отделения первой ступени. Самый продолжительный полет длился 107 секунд и завершился аварией непосредственно перед отделением первой ступени.
Первый запуск состоялся с площадки 110/38 21 февраля 1969 года, за которым последовал еще один старт с нее же 3 июля 1969 года. Во время второго двигатель № 8 взорвался через четверть секунды после старта, что вызвало пожар у основания ракеты. Ракета смогла преодолеть высоту обслуживающей башни, однако через 12 секунд после старта пожар привел к отказу всех оставшихся двигателей, кроме одного, и ракета упала обратно на пусковую площадку. Взрыв уничтожил правую площадку, на расстоянии шести километров от нее в зданиях выбило окна, а зарево видели на расстоянии 35 километров в самом Ленинске. Полное восстановление площадки заняло более восемнадцати месяцев.
Запуски Н1 возобновились 26 июня 1971 года на левой площадке. Но после провала 23 ноября 1972 года разработка Н1 была прекращена. В 1974 году объекты площадки 112 были переоборудованы для программы «Энергия — Буран». Именно здесь орбитальный самолет 1К, единственный побывавший на орбите Земли, хранился после завершения программы, пока не был уничтожен.
Обе пусковые установки носителя Н1 на площадке 110 были перестроены для запусков ракет «Энергия». Две поворотные обслуживающие башни на обеих установках были уменьшены в высоту на 60 метров, чтобы соответствовать более низкой высоте «Энергии». Третья стартовая установка была построена с нуля по соседству, на площадке 250, для испытаний и беспилотных запусков. Однако ракеты-носители «Энергия» были запущены всего два раза: первый («Энергия‑Полюс») — 15 мая 1987 года с площадки 250. Единственный запуск «Энергии» с площадки 110 состоялся 15 ноября 1988 года, когда в рамках беспилотного испытательного полета был запущен первый шаттл «Буран».
К слову, точно так же NASA переоборудовало для космического шаттла инфраструктуру носителя «Сатурн V».
Ответ США
Программа орбитального аппарата «Буран» появилась в ответ на американскую программу многоразового корабля «Космическая транспортная система» (более известную как «Спейс шаттл»). Официально орбитальный аппарат «Буран» был предназначен для доставки на орбиту и возвращения на Землю космических кораблей, космонавтов и грузов. Однако и Черток, и Глеб Лозино-Лозинский (главный конструктор и генеральный директор НПО «Молния», которое создавало планер «Бурана») утверждают, что с самого начала программа носила военный характер. Академик Борис Черток в книге «Ракеты и люди» рассказывает, что советские военные заподозрили, что шаттл может быть использован в оборонных целях благодаря его огромной полезной нагрузке, которая в несколько раз превышала возможности предыдущих американских ракет-носителей.
По мнению министерства обороны, возможность выводить на орбиту до 30 тонн полезной нагрузки (и, что более важно, возвращать до 15 тонн) ясно свидетельствовала о том, что одной из главных его задач станет размещение массивных экспериментальных лазерных оружейных систем на орбите, способных уничтожать вражеские ракеты с расстояния в несколько тысяч километров. Предполагалось, что такие системы можно будет эффективно испытать только в реальных космических условиях, а для сокращения времени разработки и экономии затрат необходимо было регулярно возвращать их на Землю для внесения модификаций и настройки. Также высказывались опасения, что американский шаттл может внезапно на большой скорости войти в атмосферу, чтобы сбросить ядерные бомбы на Москву.
Как и его американский аналог, орбитальный аппарат «Буран» транспортировался с посадочных площадок обратно к пусковому комплексу на борту большого реактивного самолета — транспортника Ан-225 «Мрия» КБ Антонова, — который был разработан специально для этой задачи и являлся самым большим самолетом в мире, способным совершать многократные полеты. Хотя разработчики даже рассматривали возможность использования пары вертолетов Ми-26 для перемещения «Бурана», однако испытания на макете показали, насколько это рискованно и непрактично.
В 1974 году НПО «Энергия» под руководством Валентина Глушко предложило новое семейство тяжелых ракет-носителей РЛА («Ракетные Летательные Аппараты»). Их концепция предполагала использование керосина и жидкого водорода в качестве топлива, а жидкого кислорода — в качестве окислителя. При этом орбитальный корабль типа шаттла являлся лишь одной из возможных полезных нагрузок.
Пока НПО «Молния» под руководством Глеба Лозино-Лозинского занималось предварительными работами над будущим «Бураном», Военно-промышленный комитет СССР поставил задачу собрать все доступные данные о американском шаттле. Поскольку американская программа челноков не была засекречена, добыть документацию оказалось не сложно. КГБ добыло множество данных университетских исследовательских проектов, включая документы Калтеха, MIT, Принстона и Стэнфорда. Советские конструкторы получили сведения о фюзеляже, материалах, программном обеспечении, бортовых компьютерах, двигателях и многом другом.
К 1975 году НПО «Энергия» разработало два проекта орбитального корабля: МТКВП («Многоразовый транспортный корабль вертикальной посадки») и ОС-120 («Орбитальный Самолет» массой 120 тонн). Последний был точной копией американского шаттла, основанной на документации и конструктивных решениях, полученных через КГБ.
Компромиссом между этими двумя вариантами стал ОК-92 («Орбитальный Корабль» массой 92 тонны). Это был космоплан с дельтовидными крыльями, оснащенный двумя турбовентиляторными двигателями Д-30 для автономных полетов в атмосфере. К 1978 году проект ОК-92 был доработан, а его окончательную конфигурацию определили к июню 1979-го.
Изначально советские инженеры неохотно воспринимали идею создания космического аппарата, имеющего столь много сходств с американским шаттлом. Хотя в аэродинамических испытаниях отмечалось, что дизайн NASA был оптимальным, требования к форме советского аппарата были продиктованы в первую очередь его потенциальными военными возможностями по транспортировке больших полезных нагрузок на низкую околоземную орбиту.
Первый суборбитальный испытательный полет масштабной модели состоялся уже в июле 1983 года. По мере продвижения проекта было выполнено еще пять полетов масштабных моделей. Был создан испытательный аппарат с четырьмя реактивными двигателями, установленными в хвостовой части, который обычно называют «аэродинамическим аналогом» «Бурана». Двигатели использовались для взлета с обычной ВПП, а после достижения заданной точки их отключали, и аппарат планировал, скользя по воздуху. Такая схема позволила получить важную информацию об управляемости «Бурана». Летно-исследовательский институт имени Громова провел 24 испытательных полета аппарат, после чего он пришел в негодность.
Отдельную сложность представляло создание программного обеспечения, поскольку «Буран» должен был взлетать и садиться в полностью беспилотном режиме. Оценка 1983 года предполагала, что это потребует работы нескольких тысяч программистов при использовании существующей методологии. Поэтому конструкторы обратились за помощью в Прикладной математический институт имени Келдыша. Там предложили разработать новый высокоуровневый «ориентированный на задачи» язык программирования. В результате создали два языка: ПРОЛ2 (используемый для программирования бортовых систем в реальном времени) и ДИПОЛ (предназначенный для наземных испытательных систем), а также среду разработки и отладки САПО-ПРОЛОГ. Работа продолжалась и после завершения программы «Буран»: в итоге все три языка эволюционировали в ДРАКОН, который до сих пор используется в российской космической индустрии.
Аэродром «Юбилейный»
Программа «Буран» потребовала строительства отдельного аэродрома, который мог бы принимать как сам космический шаттл после возвращения на Землю, так и огромны АН-225 с самолетом на «спине». Так на Байконуре появилась Площадка 251 — аэродром Юбилейный. В 1979 году бригады 130-го инженерного отдела начали строительство взлетно-посадочной полосы размером 4500 × 84 метра. Для нее использовался монолитный высокопрочный бетон марки М-600 толщиной 26–32 см, уложенный на песчано-цементном основании толщиной от 18 до 22 см. Первые объекты были введены в эксплуатацию в ноябре 1981 года.
Возле полосы построили специальное устройство для подъема «Бурана» с транспортного самолета и его погрузки на транспортер, который перевозил шаттл в МИК на Площадке 254, предназначенный для межполетного обслуживания. После отмены программы «Буран» эта площадка была реконструирована для предполетных операций космических кораблей «Союз» и «Прогресс».
Первая посадка была совершена в феврале 1980 года вертолетом Ми-8 из авиационного полка космодрома Байконур. 29 января 1982 года приземлился самолет Ан-26. Первая транспортировка элементов многоразовой космической системы «Энергия – Буран» на Байконур воздушным путем состоялась 8 апреля 1982 года. С 1982 по 1990 год было выполнено 59 полетов самолетов для доставки крупных элементов космических комплексов «Энергия» и «Буран».
В советское время аэродром принадлежал министерству обороны. После 1992 года он был заброшен и частично разграблен. Однако в 1995-м возникла необходимость обслуживать тяжелые самолеты из США, которые привозили на Байконур космические аппараты для запуска в рамках международных программ. Аэродром Юбилейный снова открыли; теперь он стал частью Космического центра имени Хруничева, производителя тяжелых ракет-носителей «Протон». Радионавигационное, радиокоммуникационное, осветительное, метеорологическое и другое оборудование были модернизированы, а взлетно-посадочная полоса прошла капитальный ремонт. В 1997 году работы были завершены, и аэродром снова введен в эксплуатацию.
С 1997 по 2011 год на аэродроме выполнялись и пассажирские рейсы, перевозившие административный и технический персонал.
В 2017 году аэродром был передан ФГУП «ЦЭНКИ», однако в 2020-м «Юбилейный» исключили из реестра аэродромов экспериментальной авиации России, и его работа прекратилась. Парламентарии Казахстана предлагали вывести его из аренды с тем, чтобы сделать из него авиационный хаб. Однако правительство сочло идею экономически не целесообразной. «Юбилейный» требует серьезного ремонта: все здания и оборудование изношено, а взлетно-посадочная полоса покрыта трещинами. Самое главное, что эти вложения вряд ли окупятся: возить в казахстанскую степь нечего.
Единственный полет
Первый испытательный запуск «Энергии» состоялся 15 мая 1987 года, а в качестве полезной нагрузки использовался космический аппарат «Полюс» — макет боевой лазерной платформы «Скиф». В верхнюю ступень носителя, предназначенную для вывода полезной нагрузки на орбиту, была интегрирована секция двигателей функционального грузового блока, изначально созданная в рамках проекта модуля для станции «Мира», который был отменен. Спутник планировалось вывести на орбиту высотой 280 километров.
Советские власти первоначально заявили, что запуск был успешным суборбитальным испытанием нового ускорителя «Энергия» с макетом полезной нагрузки, однако вскоре стало известно, что полет на самом деле был предназначен для вывода военного спутника на орбиту. Обе ступени ракеты-носителя сработали согласно проекту, но из-за ошибки в программном обеспечении системы управления ориентацией «Полюс» не смог выйти на заданную орбиту и сгорел в атмосфере над Тихим океаном.
15 ноября 1988 года ракета-носитель «Энергия» с челноком «Буран 1К» стартовала с площадки 110/37 космодрома Байконур. Шаттл дважды облетел Землю, преодолев 83 707 километров за 3 часа 25 минут. При возвращении он совершил автоматическую посадку на взлетно-посадочной полосе аэродрома «Юбилейный»
На 1991 год планировался первый беспилотный полет второго орбитального аппарата 2К продолжительностью 1–2 дня. Спустя год во время второго беспилотного полета продолжительностью 7–8 дней шаттл должен был совершить орбитальные маневры, отработать сближение со станцией «Мир» и автоматическую стыковку с модулем «Кристалл». После этого «Буран» должен был отстыковаться и дождаться на орбите корабля «Союз». После стыковки с ним экипаж «Союза» перешел бы в шаттл и провел бы сутки на его борту. Затем космонавты вернулись бы в «Союз», а «Буран» приземлился бы в беспилотном режиме.
Первая пилотируемая тестовая миссия орбитального аппарата 3К продолжительностью 24 часа должна была состояться в 1994 году. В состав основного экипажа вошли командир Игорь Волк и второй пилот Римантас Станкявичюс. Их дублерами назначили Анатолия Левченко и Александра Щукина.
Однако после первого полета проект был приостановлен из-за нехватки средств и политической нестабильности в Советском Союзе. Программа была официально прекращена в 1993 году. На момент отмены на нее было израсходовано 20 миллиардов рублей (в зависимости от методики подсчета это 5–6 триллионов российских). Космонавт Олег Котов в интервью New Scientist считает, что «у нас не было гражданских задач для „Бурана“, а военные уже не были нужны». Стоимость запуска «Бурана» с полезной нагрузкой в 20 тонн оценивалась в 270 миллионов рублей, по сравнению с 5,5 миллионами рублей для ракеты-носителя «Протон».
Из-за прекращения программы «Буран» программа «Энергия» также была закрыта после всего двух запусков. «В наследство» она оставила космонавтике семейство ракетных двигателей РД-170 и носитель «Зенит», первая ступень которой по своей конфигурации примерно соответствует ускорителю первой ступени «Энергии».
12 мая 2002 года крыша МИКа, в котором стоял единственный побывавший в космосе «Буран», обрушилась во время ремонтных работ. Погибли восемь рабочих, а челнок был сильно поврежден и позже разрезан на металлолом. От огромного проекта остались только заброшенные площадки и макет в натуральную величину, который использовался для испытаний. Он пользуется огромной популярностью у посетителей музея космодрома Байконур.
