Rakieta N-1 - „Rakieta carska”
Już pod koniec lat pięćdziesiątych zaczęto myśleć o stworzeniu ciężkiej superrakiety w ZSRR. Pomysły i założenia do jego rozwoju gromadzono w królewskim OKB-1950. Wśród opcji - miał wykorzystać rezerwę projektową z rakiety R-1, która wystrzeliła pierwsze radzieckie satelity, a nawet opracowanie systemu napędu jądrowego. Wreszcie do 7 r. komisja ekspertów, a później przywództwo kraju, wybrała układ z pionową konstrukcją rakiety, która mogła umieścić na orbicie ładunek ważący do 1962 ton (masa ładunku wyrzucanego na Księżyc wynosi 75 tony, aby Mars - 23 ton). Jednocześnie udało się wprowadzić i rozwinąć wiele unikalnych technologii – komputer pokładowy, nowe metody spawania, skrzydła kratowe, system ratownictwa dla astronautów i wiele innych.
Początkowo rakieta miała wystrzelić ciężką stację orbitalną na orbitę okołoziemską, z perspektywą złożenia TMK, ciężkiego międzyplanetarnego statku kosmicznego do lotów na Marsa i Wenus. Jednak później podjęto spóźnioną decyzję o włączeniu ZSRR do „wyścigu księżycowego” z dostarczeniem człowieka na powierzchnię Księżyca. W ten sposób przyspieszono program budowy rakiety N-1 i faktycznie przekształciła się ona w nośnik dla ekspedycyjnego statku kosmicznego LZ w kompleksie N-1-LZ.
Przed podjęciem decyzji o ostatecznym schemacie rakiety twórcy musieli ocenić co najmniej 60 różnych opcji, od polibloku po monoblok, zarówno równoległy, jak i sekwencyjny podział rakiety na etapy. Dla każdej z tych opcji przeprowadzono odpowiednie kompleksowe analizy zarówno zalet, jak i wad, w tym studium wykonalności projektu.
W toku wstępnych badań twórcy zmuszeni byli zrezygnować ze schematu wieloblokowego z równoległym podziałem na etapy, chociaż schemat ten był już testowany na R-7 i umożliwiał transport gotowych elementów wyrzutni (napędu). systemy, zbiorniki) z fabryki do kosmodromu koleją. Rakieta została zmontowana i przetestowana na miejscu. Schemat ten został odrzucony z powodu nieoptymalnego połączenia kosztów masy i dodatkowych połączeń hydro-, mechanicznych, pneumatycznych i elektrycznych między blokami rakietowymi. W rezultacie do głosu doszedł schemat monoblokowy, który polegał na zastosowaniu silnika rakietowego na paliwo ciekłe z pompami wstępnymi, co pozwoliło zmniejszyć grubość ścian (a tym samym masę) zbiorników, a także zmniejszyć ciśnienie gazu doładowania.
Projekt rakiety N-1 był pod wieloma względami nietypowy, ale jej głównymi cechami wyróżniającymi był oryginalny schemat z kulistymi zbiornikami zaburtowymi, a także nośna powłoka zewnętrzna, która została wzmocniona zespołem napędowym (półskorupa). zastosowano schemat samolotu) oraz pierścieniowe umieszczenie silnika rakietowego na paliwo ciekłe na każdym ze stopni. Dzięki takiemu rozwiązaniu technicznemu, w odniesieniu do pierwszego stopnia rakiety podczas startu i jej wznoszenia, powietrze z otaczającej atmosfery było wyrzucane przez dysze wydechowe silnika rakietowego do przestrzeni wewnętrznej pod zbiornikiem. Doprowadziło to do powstania czegoś, co wyglądało na bardzo duży silnik odrzutowy, który obejmował całą spód konstrukcji pierwszego stopnia. Nawet bez dopalania powietrza z silnika rakietowego, schemat ten zapewniał rakiecie znaczny wzrost ciągu, zwiększając jej ogólną wydajność.
Stopnie rakiety N-1 połączono specjalnymi kratownicami przejściowymi, przez które gazy mogły swobodnie przepływać w przypadku gorącego startu silników kolejnych stopni. Sterowanie rakietą przez kanał toczenia odbywało się za pomocą dysz sterujących, do których doprowadzano gaz, odprowadzany tam za jednostkami turbopompy (TNA), wzdłuż kanałów pochylenia i kursu, sterowanie odbywało się za pomocą niedopasowania ciągu przeciwnych silników rakietowych.
Ze względu na niemożność przetransportowania koleją etapów superciężkiej rakiety, twórcy zaproponowali zdejmowanie zewnętrznej powłoki N-1, a zbiorniki na paliwo należy wykonać z blach („płatków”) bezpośrednio na sam kosmodrom. Ten pomysł początkowo nie pasował do głowy członków komisji eksperckiej. Dlatego po przyjęciu wstępnego projektu rakiety N-1962 w lipcu 1 r. członkowie komisji zalecili dalsze prace nad dostawą zmontowanych stopni rakietowych, np. przy użyciu sterowca.
Podczas obrony projektu koncepcyjnego rakiety komisja przedstawiła 2 wersje rakiety: wykorzystującą AT lub ciekły tlen jako utleniacz. W tym przypadku za główną uznano opcję z ciekłym tlenem, ponieważ rakieta, wykorzystująca paliwo AT-UDMH, miałaby niższe właściwości. Pod względem kosztów stworzenie silnika na ciekły tlen wydawało się bardziej ekonomiczne. Jednocześnie, zdaniem przedstawicieli OKB-1, w sytuacji awaryjnej na pokładzie rakiety opcja tlenowa wydawała się bezpieczniejsza niż opcja z utleniaczem na bazie AT. Twórcy rakiety przypomnieli sobie katastrofę R-16, która miała miejsce w październiku 1960 roku i pracowali nad samozapalnymi toksycznymi składnikami.
Tworząc wielosilnikową wersję rakiety N-1, Siergiej Korolow opierał się przede wszystkim na koncepcji zwiększenia niezawodności całego układu napędowego, prawdopodobnie poprzez wyłączenie uszkodzonych silników rakietowych podczas lotu. Zasada ta znalazła zastosowanie w systemie sterowania silnikiem – KORD, który został zaprojektowany do wykrywania i wyłączania uszkodzonych silników.
Korolev nalegał na instalację silników LRE. Ze względu na brak możliwości infrastrukturalnych i technologicznych do kosztownego i ryzykownego tworzenia zaawansowanych wysokoenergetycznych silników tlenowo-wodorowych oraz opowiadanie się za stosowaniem bardziej toksycznych i mocniejszych silników heptylo-amylowych, wiodące biuro konstrukcyjne silników Głuszko nie zajmowało się silnikami na H1. po czym ich rozwój powierzono Biuru Projektowemu Kuzniecowa. Należy zauważyć, że specjalistom tego biura projektowego udało się osiągnąć najwyższą doskonałość zasobów i energii dla silników typu tlen-nafta. Na wszystkich etapach wyrzutni paliwo znajdowało się w oryginalnych zbiornikach kulowych, które zawieszono na powłoce nośnej. Jednocześnie silniki biura projektowego Kuzniecowa nie były wystarczająco mocne, co doprowadziło do tego, że musiały być instalowane w dużych ilościach, co ostatecznie doprowadziło do szeregu negatywnych skutków.
Komplet dokumentacji projektowej dla N-1 był gotowy do marca 1964 r., rozpoczęcie prac nad próbnymi projektami w locie (LKI) planowano rozpocząć w 1965 r., ale z powodu braku funduszy i środków na projekt tak się nie stało. Brakowało zainteresowania tym projektem - Ministerstwo Obrony ZSRR, ponieważ ładunek rakiety i zakres zadań nie zostały konkretnie wyznaczone. Następnie Siergiej Korolow próbował zainteresować przywództwo polityczne państwa rakietą, proponując użycie rakiety w misji księżycowej. Ta propozycja została przyjęta. 3 sierpnia 1964 r. Wydano odpowiedni dekret rządowy, datę rozpoczęcia LCI na rakiecie przesunięto na lata 1967-1968.
Aby wykonać misję dostarczenia 2 kosmonautów na orbitę księżycową z lądowaniem jednego z nich na powierzchni, konieczne było zwiększenie nośności rakiety do 90-100 ton. Wymagało to rozwiązań, które nie prowadziłyby do zasadniczych zmian w projekcie wstępnym. Stwierdzono takie rozwiązania – montaż dodatkowych 6 silników LRE w środkowej części dna bloku „A”, zmiana azymutu startu, zmniejszenie wysokości orbity odniesienia, zwiększenie tankowania zbiorników paliwa o przechłodzenie paliwa i utleniacza. Dzięki temu nośność H-1 została zwiększona do 95 ton, a masa startowa wzrosła do 2800-2900 ton. Wstępny projekt rakiety N-1-LZ do programu księżycowego został podpisany przez Korolowa 25 grudnia 1964 r.
W następnym roku schemat rakietowy przeszedł zmiany, postanowiono zrezygnować z wyrzutu. Przepływ powietrza został zamknięty przez wprowadzenie specjalnej komory ogonowej. Charakterystyczną cechą rakiety był jej ogromny odrzut ładunku, co było unikalne dla radzieckich rakiet. Działał na to cały schemat przewoźnika, w którym rama i czołgi nie tworzyły jednej całości. Jednocześnie dość mała powierzchnia rozmieszczenia ze względu na zastosowanie dużych kulistych zbiorników doprowadziła do zmniejszenia ładowności, a z drugiej strony niezwykle wysokie osiągi silnika, wyjątkowo niski ciężar właściwy zbiorników i unikalne rozwiązania konstrukcyjne zwiększył to.
Wszystkie stopnie rakiety nazwano blokami „A”, „B”, „C” (w wersji księżycowej służyły do wprowadzenia statku na niską orbitę okołoziemską), bloki „G” i „D” miały na celu przyspieszenie statek z Ziemi i zwalniaj na Księżycu. Unikalny schemat rakiety N-1, której wszystkie stopnie były strukturalnie podobne, umożliwił przeniesienie wyników testów z II stopnia rakiety na I. Ewentualne sytuacje awaryjne, których nie można było „złapać” na ziemi, miały być sprawdzane w locie.
21 lutego 1969 r. miał miejsce pierwszy start rakiety, a następnie 3 kolejne starty. Wszystkie z nich zakończyły się niepowodzeniem. Chociaż podczas niektórych testów stanowiskowych silniki NK-33 okazały się bardzo niezawodne, większość powstałych problemów była z nimi związana. Problemy H-1 wiązały się z momentem skrętu, silnymi drganiami, wstrząsem hydrodynamicznym (podczas rozruchu silników), szumem elektrycznym i innymi niewyjaśnionymi skutkami, które były spowodowane jednoczesną pracą tak dużej liczby silników ( na pierwszym etapie - 30) i duży rozmiar samego nośnika .
Trudności tych nie udało się ustalić przed rozpoczęciem lotów, gdyż w celu zaoszczędzenia pieniędzy nie produkowano drogich stanowisk naziemnych do przeprowadzenia prób ogniowych i dynamicznych całego lotniskowca, a przynajmniej jego I etapu montażu. Efektem tego było przetestowanie złożonego produktu bezpośrednio w locie. To dość kontrowersyjne podejście doprowadziło ostatecznie do serii wypadków z pojazdami startowymi.
Niektórzy przypisują fiasko projektu temu, że państwo od samego początku nie miało jasno sprecyzowanego stanowiska, tak jak strategiczny zakład Kennedy'ego na misję księżycową. Udokumentowana jest nieśmiałość kierownictwa Chruszczowa, a następnie Breżniewa w odniesieniu do skutecznych strategii i zadań astronautyki. Tak więc jeden z twórców Car Rocket, Siergiej Kryukow, zauważył, że kompleks N-1 zmarł nie tyle z powodu trudności technicznych, ale dlatego, że stał się kartą przetargową w grze o osobiste i polityczne ambicje.
Inny weteran branży Wiaczesław Galiajew uważa, że czynnikiem decydującym o niepowodzeniach, oprócz braku należytej uwagi ze strony państwa, była banalna niemożność pracy z tak złożonymi obiektami, przy jednoczesnym uzyskaniu akceptacji kryteriów jakości i niezawodności, jako nieprzygotowanie ówczesnej nauki radzieckiej do tak ambitnego programu. Tak czy inaczej, w czerwcu 1974 roku wstrzymano prace nad kompleksem N1-LZ. Zaległości dostępne w ramach tego programu zostały zniszczone, a koszty (w wysokości 4-6 mld rubli w cenach z 1970 r.) po prostu odpisane.
Źródła informacji:
- http://ria.ru/analytics/20090220/162721270.html
-http://www.buran.ru/htm/gud%2019.htm
-http://www.astronaut.ru/bookcase/article/article04.htm?reload_coolmenus
-http://ru.wikipedia.org/wiki/%CD-1#cite_note-3
informacja