…Теплый летний день. Набегающий ветер чуть колышет степной ковыль. Наш автобус останавливается у стартового ракетно-космического комплекса. Все готово к полету.
Представьте, что мы участвуем в этом космическом рейсе. Нам предстоит лететь на новом транспортном космическом корабле. Внешне это большой самолет (длина 31,1 м) с таким же дельтовидным крылом (размах 23,8 м), как у сверхзвукового лайнера Ту-144. Хотя конструктивные особенности налицо: фюзеляж большого диаметра и в хвостовой части три мощных ракетных двигателя.
Значительную часть корабля занимает грузовой отсек. Его длина 18,3 м, диаметр 4,6 м. В нем аккуратно уложено оборудование, в специальных держателях закреплены узлы новой орбитальной станции, которая будет собираться на орбите. Сейчас откидная опора и ферма удерживают корабль в вертикальном положении (рис. 1).
Рис. 1.
Мы садимся в лифт. Он быстро поднимает нас. Из окон лифта хорошо виден огромный (его длина 46,5 м, диаметр 8,1 м), покрытый изморозью топливный бак и два сигарообразных стартовых ускорителя (длина 35,2 м, диаметр 4 м). Они прикреплены к самолету. На высоте почти 12-этажного дома лифт останавливается, и мы по специальному трапу переходим в носовой отсек корабля.
Экипаж — два летчика-космонавта и два оператора — в специальной кабине на своих местах. Налево салон для пассажиров. Шесть удобных кресел, по бокам два иллюминатора. Мы рассаживаемся, пристегиваемся ремнями. Кабина корабля герметична, так что можно совершать полет без скафандров, в обычной одежде, как в рейсовом самолете. Окончена последняя предстартовая проверка.
— Ключ на старт! — подается команда.
— Есть ключ на старт! — отвечает командир.
Мы ощущаем натужное гудение заработавших ракетных двигателей корабля, а также боковых ускорителей и чувствуем легкую вибрацию. Командир, его помощник и операторы еще раз проверяют показания приборов, докладывают руководителю старта.
— Пуск!
— Есть пуск!
Мы плавно отрываемся от земли. Все быстрее и быстрее нарастает скорость, все дальше космодром. Тело вдавливается в мягкие кресла — перегрузка нарастает. Прошли считанные минуты, на высоте около 40 км отстреливаются стартовые ускорители и спускаются на парашютах. Их подберут и используют в следующих стартах.
Ракетные двигатели корабля теперь уже сами, без посторонней помощи, преодолевают земное тяготение. Мы и не заметили, как земля оказалась где-то над головой. Это перед выходом на орбиту командир изменил ориентацию корабля. Нет никаких неприятных ощущений: ведь мы уже в невесомости. Наконец от космического корабля отделяется пустой топливный бак. Некоторое время он летит за нами, затем отстает и исчезает из поля зрения. Пройдет время, и он сгорит в плотных слоях атмосферы. Это единственная часть транспортного корабля, которая утрачивается безвозвратно.
— Космический корабль вышел на околоземную орбиту, — докладывает командир корабля в Центр управления полетом. — Приступаем к выполнению задания.
Наш корабль приблизился к строящейся орбитальной станции. Раскрылись створки грузового отсека, и по команде операторов автоматические манипуляторы достают из него секции орбитальной станции и стыкуют их с уже собранными (рис. 2).
Рис. 2.
Работа в космосе завершена. Включены реактивные двигатели. Возвращаемся на Землю. Перед входом в плотные слои атмосферы пилоты выстреливают вперед несколько ракет, чтобы замедлить скорость. Земля все ближе и ближе. В иллюминаторы видно, как выдвигаются спрятанные в фюзеляж воздушно-реактивные двигатели. С этого момента корабль начнет полет, как обыкновенный реактивный самолет. Показалась знакомая взлетно-посадочная полоса. Наконец колеса мягко коснулись бетона, и многотонная громадина стремительно понеслась вперед. Здравствуй, Земля!
Взлет — ракетный, посадка — самолетная. Таков главный принцип нового транспортно-космического корабля. Ракетомоделисты знакомы с этим принципом по запуску ракетопланов с жестким крылом.
Мы рассказали об американском проекте «Шатл» («Челнок»). Чем вызвано проектирование и строительство такой космической техники, которая будет использоваться так же, как используем мы сейчас рейсовые и транспортные самолеты (то есть многократно)?
Все чаще и чаще в космос отправляются спутники, корабли, целые орбитальные станции и лаборатории. Что происходит после этого с ракетой, точнее с ее ступенями? Они опускаются в атмосферу и сгорают на пути к Земле. При запуске пилотируемого космического корабля с ракетой-носителем происходит то же самое. И космический корабль тоже не весь возвращается на Землю. Единственная часть, которая от всего космического корабля остается целой, это спускаемый аппарат, но и он для повторного использования не пригоден. Выходит, мощные ракетные двигатели, уникальное оборудование, труд тысяч и тысяч людей — рабочих, инженеров, ученых — идут насмарку, используются всего один раз и превращаются в пепел?
Безусловно, такое суждение слишком прямолинейно. Каждый полет в космос обогащает науку, человечество новыми знаниями о вселенной, о других планетах. К тому же космос начинает «верой и правдой» служить нам. Затраты на космические исследования с каждым годом окупаются все больше. Например, подсчеты экономистов показывают, что только точные прогнозы погоды на земном шаре на трое суток вперед, которые можно получить с помощью специально оборудованных спутников, обеспечат экономию в 60 миллиардов долларов ежегодно.
Ученые подсчитали, что к 1985 году частота полетов в космос, на орбиту Земли и к другим планетам солнечной системы возрастет в 10—15 раз. И разовый старт космического корабля станет попросту невыгодным. Корабли многократного использования снизили бы эти расходы в 10 раз.
Сейчас над этой идеей работают ученые и инженеры ведущих космических держав.
Как полагают ученые, воздушно-космический транспортный корабль типа «Челнок» сможет совершать до 100 полетов. На низкую орбиту (высотой около 180 км) он доставит груз 29,5 т, на более высокую — 18,5 т и на самую высокую (500 км) — 11т.
Существуют и другие проекты ракет-носителей многократного использования. Согласно одному из них, разрабатываемому в США, ракета-носитель будет состоять из двух параллельно расположенных пилотируемых крылатых ступеней. На обеих ступенях устанавливаются жидкостные реактивные двигатели. Работать они будут на жидком кислороде и водороде. Длина первой ступени — 30,5 м, второй — 15 м. Угол стреловидности крыльев составит около 16°. Управление ступенями осуществляется за счет подвижных поверхностей крыльев, которые на первой ступени направлены вниз, на второй — вверх.
Обе крылатые ракеты стартуют с рельсовых направляющих, длина которых более 3 км. Разгон ракет-носителей в течение 10—12 с до скорости 900 км/ч произведет тележка с реактивными двигателями. Двигатели обеих ступеней ракеты начинают работать с момента полета. Разделение крылатых ракет-носителей произойдет на высоте около 400 км (рис. 3). По первому варианту начальная ступень отделится с помош,ью пиротехнических разрывных болтов, по второму — вторая ступень сойдет по рельсовым направляющим, смонтированным на первой ступени. Более приемлемым ученые считают второй вариант.
Рис. 3.
После разделения ступеней экипаж первой ступени совершает управляемый полет к месту посадки, а второй, увеличив скорость до первой космической, выводит корабль на заданную орбиту. Предполагаемое время нахождения на орбите 24 часа. Полезный груз, который будет доставлен в космос, составит 2—3 т. После выполнения задания экипаж космического корабля переводит его на режим вхождения в атмосферу и совершает посадку в заданном районе. Обе ступени при заходе на посадку с помощью пиротехнического устройства выпускают шасси и совершают посадку подобно реактивному самолету.
Согласно английскому проекту космический аппарат состоит из трех аналогичных по размерам и конструкции ступеней (рис. 4). Одна из трех ступеней выполняет роль космического корабля и выводится на рабочую орбиту, две другие служат носителями топлива и выполняют функции ускорительных устройств. С помощью этого аппарата многократного использования, по расчетам ученых, можно будет доставлять груз весом 3 т на высоту 600 км. Двигательные установки всех трех ступеней на старте включаются одновременно. Отделение первой ступени произойдет на высоте 250—300 км, второй — 400— 450 км. Все три ступени совершат планирующую посадку на взлетно-посадочную полосу подобно самолету. По возвращении на Землю ступени восстанавливаются и могут совершать следующий полет.
Рис. 4.
Проектируя космические корабли многократного использования, ученые ставят задачу создания таких машин, чтобы их подготовка к очередным полетам по времени и техническому обслуживанию сводилась к подготовке современных пассажирских и транспортных самолетов.
Важность и актуальность проблемы создания ракет-носителей многократного использования, их дешевизна и простота в подготовке к очередным полетам заставляют ученых принимать энергичные меры для ее быстрейшего решения.
Г. РЕЗНИЧЕНКО
