Проработка лунной программы в СССР

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Проработка лунной программы в СССР

Введение

Советский Союз открыл «Космическую эру». В первом ее десятилетии (1957 1967) он был безусловным лидером во всех космических начинаниях и обладал общепризнанными приоритетами в пилотируемых космических программах. Интеллектуальный, промышленный и организационный потенциал Советского Союза позволил в течение первых десяти лет космической эры решить такие сверхзадачи, как создание первой в мире межконтинентальной баллистической ракеты, запуск первых искусственных спутников Земли, доставка на Луну первого земного предмета - вымпела с изображением герба Советского Союза, фотографирование обратной стороны Луны, полет в космическое пространство первого человека Земли Юрия Гагарина, первый полет в космос женщины - Валентины Терешковой, выход в открытый космос Алексея Леонова, мягкая посадка автоматической станции на Луну и видеопередача на Землю панорамы лунной поверхности, первое проникновение в атмосферу Венеры, первая в мире автоматическая стыковка космических аппаратов.

После такого феерического каскада космических прорывов казалось совершенно естественным, что очередной потрясающей воображение землян победой будет высадка советских космонавтов на поверхность Луны и благополучное возвращение на Землю.

1. Проект «Север»

Рис. 1 Трехступенчатая ракета-носитель «Восток»

Рис. 2 Королёв С.П.

2 января 1959 года в СССР был проведен первый успешный запуск трехступенчатой ракеты-носителя «Восток», созданной в рамках семейства ракет Р-7. Ракета вывела на траекторию полета к Луне автоматическую станцию «Луна-1», которая через 34 часа после старта прошла в шести тысячах километров от цели. Связь со станцией поддерживалась более 60 часов.

В марте того же года под руководством Сергея Королёва началась подготовка к созданию нового космического корабля, предназначенного для околоземных полетов и полетов к Луне. Первоначально проект, получивший название «Север», не предусматривал высадки космонавта на поверхность нашего естественного спутника речь шла только о пилотируемом полете вокруг Луны. К лету конструкторы выработали параметры, которые легли в основу конструкции будущего корабля.

Как предварительный этап была задумана программа «Союз 7К-Л1». Космический корабль в рамках этой программы был предназначен для пилотируемого полета вокруг Луны продолжительностью 6-7 дней. Поскольку не предусматривался выход на лунную орбиту, на корабле не устанавливалась мощная двигательная установка, а возвращение на Землю обеспечивалось маневром в гравитационном поле Луны. При точных расчетах и правильном выведении включение двигателя для возвращения не требовалось вообще. Космический корабль «Союз 7К-Л1» весил примерно 5600 килограммов и был создан на базе проекта «Союз». Внешне Л1 напоминал «Союз», но был двухместным и не имел сферического орбитального модуля. Однако уже на первом этапе работ стало ясно, что для реализации проекта необходимо запустить в серийное производство ракетоноситель совершенно нового типа. Поэтому 23 июля 1960 года правительство СССР поставило перед ОКБ-1 задачу по созданию новой ракеты-носителя со стартовой массой более 2000 тонн для вывода на низкую орбиту полезной нагрузки свыше 80 тонн. На ракете предполагалось использовать обычное химическое топливо, а на всю разработку отводилось 7 лет. Программа получила название Н-1 (предположительно - от слова «носитель») и имела спецобозначение -11А52.

28 июля того же года в США было официально объявлено о начале работы над проектом Apollo, который предусматривал пилотируемый облет Луны и высадку человека на ее поверхность. Битва за Луну началась.

2. На Луну по-королевски

Почти сразу же с началом работ над новым носителем между двумя ведущими советскими конструкторами Валентином Глушко (ОКБ-456) и Сергеем Королёвым (ОКБ-1) выявились серьезные разногласия по вопросу дальнейшего развития ракетостроения. Глушко считал, что лучшими топливными компонентами являются азотная кислота и гептил. Технические характеристики при сгорании у этих веществ достаточно высоки, но они крайне ядовиты и опасны в эксплуатации. Королев придерживался подхода, согласно которому на первой ступени мог быть использован традиционный керосин, а для второй и третьей следовало разработать двигатели на водороде.

Американский конструктор Вернер фон Браун при создании носителя для программы Apollo также пошел по пути применения керосина и водорода. На первой ступени ракеты Saturn-V планировалось разместить 5 двигателей F-1 с тягой по 690 тонн. Работа над F-1 началась еще в 1955 году, и уже в августе 1961 года прошли первые огневые испытания.

Поскольку в СССР такой мощности достичь не удалось, Королёв решил использовать двигатели с тягой 150 тонн. Подобные двигатели могли быть созданы в ОКБ-456 (Глушко) или в ОКБ-276 (Николай Кузнецов). Поскольку Королёв и Глушко придерживались различных взглядов на эту проблему, разработка была поручена Кузнецову. В августе 1964 года в ответ на американский план высадки на Луну было принято решение о разработке аналогичной программы на базе ракеты-носителя Н-1 по схеме, предусматривающей наличие орбитального и посадочного модулей.

Программа предусматривала вывод на лунную орбиту двухместного космического орбитального корабля «Союз 7К-ЛОК» и одноместного лунного корабля ЛК-Т2К. Для торможения около Луны предназначался ракетный
блок Д. На орбите один из космонавтов должен был через открытый космос перебраться в лунный корабль и с использованием того же блока Д начать посадку на Луну. Непосредственно перед посадкой блок Д отбрасывался, и корабль, используя собственную двигательную установку (блок Є), плавно опускался на четыре опоры. Космонавт покидал корабль в скафандре «Кречет» и около суток работал на поверхности Луны. По окончании работ на поверхности лунный корабль должен был при помощи блока Е вернуться на орбиту и состыковаться с орбитальным модулем. Космонавт через открытый космос переходил в орбитальный модуль и переносил в него образцы лунного грунта, после чего лунный корабль отделялся. Для возвращения на Землю должна была быть задействована двигательная установка орбитального корабля (блок И). Приземление выполнялось по той же схеме, что и в проекте «Союз 7К-Л1».

Рис 3. Трехместный корабль "Восход"

Рис 4. Экипаж космического корабля «Восход»

Согласно расчетам приблизительная масса заправленного топливом орбитального модуля составляла 20 тонн, взлетно-посадочного модуля - примерно 6 тонн. Суммарная нагрузка, выводимая на траекторию полета к Луне, составляла 30 тонн. Для того чтобы с опорной орбиты разогнаться до второй космической скорости, требовалась дополнительная ступень, весившая вместе с топливом 40-50 тонн. Значит, ракета-носитель должна была доставить на низкую околоземную орбиту 75-100 тонн груза. В сжатые сроки эту задачу могла решить только ракета Н-1. 12 октября 1964 года состоялся первый полет трехместного корабля «Восход», пилотируемого космонавтами Комаровым, Феоктистовым и Егоровым. Корабль выводился на орбиту новой ракетой «Союз». Впервые три космонавта находились на корабле без скафандров. Полеты по программе «Восход» проводились с целью практической отработки систем будущего орбитального корабля для лунной экспедиции. Из-за спешки в проекте не была предусмотрена система аварийного спасения, и риск полетов на «Восходах» был очень высок. К счастью, полет прошел без сбоев, и космонавты благополучно вернулись на Землю.

3. Жертвы космической гонки

баллистический космический ракета лунный

В декабре 1965 года проект облета Луны был полностью передан ОКБ-1 Сергея Королёва. Новый сценарий предусматривал использование единой серии кораблей «Союз» для облета Луны (модификация «Союз 7К-ЛК1») и для высадки на Луну (модификация «Союз 7К-ЛОК»), причем для облета должна была применяться разработанная ведущим конструктором ОКБ-52 Владимиром Челомеем ракета «Протон», а для высадки - королёвская ракета Н-1.

В обоих проектах был задействован разработанный в ОКБ-1 разгонный блок Д. 14 января 1966 года во время хирургической операции умер Сергей Павлович Королёв. Его место занял Василий Мишин, имевший меньше опыта и личных связей. Тем не менее, общее руководство лунной программой осталось за ним.

В феврале проект ракеты Н-1 подвергся переработке. Для осуществления программы потребовалось увеличить выводимый на околоземную орбиту вес с 75 до 95 тонн. Первый запуск был запланирован на март 1968 года.

В ноябре 1966 года начался этап летных испытаний космических кораблей серии «Союз» (модификация 7К-ОК для околоземных полетов). В качестве носителя использовалась ракета «Союз». Первый запуск 28 ноября выявил большое число неполадок. Корабль самопроизвольно израсходовал запас топлива для двигателей системы ориентации и бесконтрольно вращался. Возникли сбои и в системе автоматического спуска. 14 декабря во время старта следующего «Союза» произошел пожар и взрыв ракеты-носителя. Был сильно поврежден стартовый комплекс.

В январе 1967 года начались предстартовые испытания ракеты-носителя «Протон-К» с кораблем серии «Союз», способным совершить облет Луны (двухместная модификация 7К-Л1). После облета Луны спускаемый аппарат корабля должен был совершить двухэтапный вход в атмосферу и мягкую посадку на территории СССР. Предполагалось, что пилотируемый полет этого комплекса состоится уже в июне 1967 года, однако первые беспилотные запуски выявили недоработки систем управления корабля и разгонного блока Д, а также неполадки в ракете «Протон-К».

В это время лунная программа США получила тяжелый удар. 27 января в результате возникшего в ходе предстартовых испытаний пожара погиб экипаж первого корабля серии Apollo. Причиной пожара стало короткое замыкание, которое оказалось фатальным в насыщенной кислородом атмосфере корабля. Менее чем за минуту огонь полностью заполнил пространство командного модуля, и, несмотря на попытки экипажа открыть выходной люк, пламя накрыло астронавтов. Расследование инцидента выявило несовершенство многих систем, и последующие доработки корабля привели к задержке в реализации американской программы на 18 месяцев. У СССР появился шанс сократить отставание и выиграть гонку. Ради этого был предпринят рискованный шаг. 23 апреля 1967 года, несмотря на то, что ни один из предшествующих четырех беспилотных полетов корабля «Союз 7К-ОК» не прошел без аварий, в космос отправился «Союз-1» с Владимиром Комаровым на борту. Ракета «Союз» вывела корабль на околоземную орбиту, где он должен был состыковаться со стартующим на следующий день «Союзом-2» (экипаж: Быковский, Хрунов и Елисеев). Два из трех членов экипажа «Союза-2» должны были перейти в «Союз-1», после чего оба корабля возвращались на Землю. Таким образом, отрабатывались основные операции, которые необходимо было проделать на лунной орбите для обеспечения высадки на Луну. Однако сразу же после старта на «Coюзе - 1» не раскрылась одна солнечная батарея, и на проведение операций по сближению и стыковке не хватило энергии. Старт «Союза-2» отменили и было принято решение посадить «Союз-1» досрочно. Из-за отказа автоматики Комаров сажал корабль вручную. Во время спуска в атмосфере не вышел основной тормозной парашют и не раскрылся запасной, в результате чего скорость снижения составляла около 600 км/ч. Владимир Комаров погиб при ударе спускаемого аппарата о землю.

Тем не менее, работы по лунной программе не останавливались, и уже в октябре два беспилотных корабля серии «Союз 7К-ОК» впервые успешно выполнили на орбите автоматическую стыковку.

4. Блеск и нищета лунной программы

В марте 1968 года состоялся запуск комплекса «Протон-К» «Союз 7К-Л1». Разгонный блок Д отработал без замечаний, беспилотный корабль выполнил полет по высокоэллиптической траектории, но из-за отказа системы ориентации вместо плавного двухэтапного входа в атмосферу спускаемый аппарат совершил баллистический спуск в нерасчетную точку и был уничтожен по команде с Земли. В газетах появилось сообщение об успешном полете аппарата «Зонд-4». Впоследствии зондами назывались и другие беспилотные корабли этой серии, совершавшие полеты в 1968-70 годах. Несмотря на произошедшую 22 апреля аварию ракеты-носителя «Протон», первый советский пилотируемый облет Луны был намечен на ноябрь. Такая спешка объяснялась желанием обогнать американский корабль Apollo-8, старт которого к Луне планировался на конец декабря. ЦРУ официально предупредило руководство NASA о готовности СССР к пилотируемому облету Луны. В мае новая сверхтяжелая ракета Н-1 впервые была установлена на старте. Испытательный полет планировался на сентябрь, однако из-за повреждения кислородного бака первой ступени ракету пришлось вернуть в монтажно-испытательный комплекс. 15 сентября был успешно запущен «Союз 7К-Л1», получивший название «Зонд-5». После облета Луны космический корабль не смог осуществить двухэтапный вход в атмосферу и произвел приземление по баллистической траектории далеко от расчетной точки. 26 октября стартовал орбитальный корабль «Союз-3», пилотируемый космонавтом Береговым.

В этом первом после гибели Владимира Комарова полете планировалось осуществить стыковку с беспилотным кораблем «Союз-2», стартовавшим днем ранее. Автоматическая система стыковки сблизила корабли на 200 метров, после чего космонавт перешел на ручное управление. Однако из-за допущенной при этом ошибки и возникшего перерасхода топлива от стыковки пришлось отказаться. Посадка обоих кораблей прошла успешно.

10 ноября к Луне отправился «Зонд-6». В случае успешного завершения этого полета следующий корабль должен был бы стартовать с экипажем на борту. После облета Луны и двухэтапного входа в атмосферу корабль начал снижение в расчетной точке СССР, однако из-за преждевременного отделения парашюта разбился. Позднее выяснилось, что еще в космосе произошла разгерметизация спускаемого аппарата. Невзирая на риск, связанный с эксплуатацией кораблей класса «Союз», космонавты, прошедшие подготовку по лунной программе, обратились с письмом в политбюро, в котором просили разрешения на проведение в декабре пилотируемого полета к Луне. Они мотивировали это тем, что присутствие на борту космонавта повысит вероятность успеха. За несколько дней до старта Saturn-V Apollo-8 на Байконуре был подготовлен к запуску комплекс «Протон-К» - «Союз 7К-Л1», и 8 декабря космонавты были готовы к полету, однако высокая вероятность катастрофы не позволила руководству принять решение о запуске раньше американцев. 21 декабря 1968 года астронавты Борман, Ловелл и Андерсон стартовали к Луне на борту корабля Apollo-8. Впервые люди покинули околоземное пространство. Впервые они не наблюдали закатов и восходов Солнца и впервые своими глазами увидели обратную сторону Луны. Сделав несколько витков на лунной орбите, космический корабль успешно вернулся на Землю. США выиграли первый этап битвы за Луну.

5. Последний рывок

После осуществления миссии Apollo-8 актуальность пилотируемого облета Луны в рамках программы «Союз7К-Л1» пропала, и очередной запуск в январе был беспилотным. На этапе выведения произошла авария ракеты «Протон-К», причем не сработала система аварийного спасения. Это окончательно охладило интерес к программе, которая отошла на второй план. У СССР оставался еще шанс обойти США с первой высадкой человека на поверхность Луны. 21 февраля 1969 года состоялся первый запуск ракеты Н-1. Целью полета являлся вывод на лунную орбиту беспилотного корабля «Союз 7К-Л1А» (модификация 7К-Л1). Однако из-за возникших высокочастотных колебаний произошло разрушение трубопроводов в первой ступени. После начала пожара, повредившего систему управления, двигатели первой ступени были выключены на 69-й секунде полета, и ракета упала в 52 километрах от старта.

3 июля состоялся второй запуск ракеты Н-1. Внесенные в конструкцию первой ступени изменения не помогли. Сразу после старта в топливный насос одного из двигателей попал посторонний металлический предмет, после чего насос разрушился и возник пожар. Через 23 секунды после старта полностью заправленная ракета обрушилась на стартовый комплекс и практически уничтожила его. Была немного повреждена находившаяся поблизости вторая стартовая площадка. На восстановление разрушенного и внесение новых изменений в конструкцию ракеты ушло два года. 13 июля предпринимается последняя попытка хоть в чем-то обогнать американцев. С помощью ракеты-носителя «Протон-К» к Луне стартовала автоматическая станция нового поколения «Луна-15», которая должна была впервые доставить образцы лунного грунта на Землю. После выхода на лунную орбиту обнаружились неполадки, тем не менее, было решено произвести посадку. Но уже 16 июля начался полет американского корабля Apollo-11 с экипажем, состоящим из астронавтов Армстронга, Коллинза и Олдрина. В программе полета значилась первая высадка человека на Луну.

20 июля 1969 года почти одновременно началась посадка автоматической станции «Луна-15» и лунного модуля, пилотируемого Армстронгом и Олдрином. И здесь удача снова была на стороне американцев: «Луна-15» разбилась, а лунный модуль совершил успешную посадку. Астронавт Нейл Армстронг стал первым человеком, ступившим на поверхность Луны. Таким образом, США по всем статьям выиграли восьмилетнюю гонку и восстановили свой престиж. Однако работы по советской лунной программе на этом не остановились. 7 августа успешно стартовал и через 5 дней, совершив облет и фотографирование Луны, приземлился в районе Кустаная беспилотный «Зонд-7». Это был первый и единственный полет по программе «Союз 7К-Л1», прошедший без замечаний.

Заключение

Советская лунная программа хоть и имела долгую историю, но так и не была доведена до конца. Это было обусловлено многими причинами. Первые успехи СССР в космосе вселяли надежду в отечественных конструкторов и заставляли нервничать американцев, которые вдруг оказались вторыми. Но удача от нас отвернулась, и с начала 60-х годов всё пошло не так гладко, как планировалось. В результате СССР вообще не отправил ни одного космонавта на Луну, проиграв эту очередную гонку. Но, тем не менее, советские лунные проекты были весьма интересными, а работы советских инженеров-конструкторов внесли большой вклад в развитие науки и техники СССР.

Список литературы

1. «Земля - космос - Луна», С.Н. Минчин, А.Т. Улубеков, Машиностроение. М.1972

2. «Подготовка экспедиции на Луну», В.Г. Пшеничнер, В.И. Резникова, Знание. М.1966

3. «Первые космонавты на Луне», К.А. Куликов, Наука. М.1965

4. «Ракетой к Луне», В.И. Левантовский, ФМ. М.1960.

Размещено на Allbest.ru