Беспилотный корабль Т2К: как СССР готовился к высадке людей на Луну
В разгар лунной гонки советские инженеры стремились преодолевать серьезные технические ограничения, с которыми сталкивалась реализация проекта Н1-Л3 по высадке космонавта на Луну. Одной из важных задач было создать лунный посадочный корабль — его летным прототипом стал беспилотный Т2К, которому предстояло отработать все этапы лунной экспедиции на околоземной орбите. Как он устроен, чем уникален и как прошел его первый полет, рассказывает эксперт Pro Космоса Игорь Афанасьев.
Лунный корабль — ключевой элемент советской пилотируемой лунной программы. Он был предназначен для высадки космонавта на поверхность Луны. Чтобы доказать жизнеспособность технологии, 24 ноября 1970 года СССР вывел на околоземную орбиту беспилотный прототип — Т2К. Рассказываем, каким был замысел советских инженеров и чем все это закончилось.
Схема полета космического комплекса Л3 к Луне
По утвержденным планам, сверхтяжелая ракета-носитель Н-1, стартующая с Байконура, должна была вывести на промежуточную орбиту комплекс Л3. Он состоял из двух отдельных пилотируемых аппаратов — лунного орбитального корабля (ЛОК) и лунного посадочно-взлетного корабля (ЛК), — а также ракетных блоков «Г» (обеспечивал разгон к Луне) и «Д» (доразгон, вывод комплекса на окололунную орбиту и тормозной импульс для посадки лунного корабля).
На окололунной орбите комплекс Л3 разделялся. ЛОК с одним космонавтом продолжал вращаться вокруг Луны, а ЛК с другим космонавтом совершал посадку. Пилот ЛК выходил на лунную поверхность, выполнял короткую программу первоначальных исследований, делал фото и киносъемку окружающих пейзажей, собирал образцы камней и грунта и возвращался в лунный корабль.
Последний совершал взлет и стыковку с ЛОК, в который переходил космонавт из ЛК, после чего орбитальный корабль с полным экипажем и результатами лунной высадки отправлялся назад к Земле.
Для упрощения процедур соединения двух кораблей в конструкции стыковочного агрегата не было внутреннего люка-лаза, и высаживающийся на Луну космонавт переходил из ЛОК в ЛК и обратно через открытый космос в лунном скафандре «Кречет». При этом второй космонавт помогал ему, облачившись в выходной скафандр «Орлан».
Мини-корабль с AR и VR-технологиями: все о скафандре «Орлан-МКС»
Разработка прототипов лунных кораблей ЛОК и ЛК
Учитывая большую сложность и риски пилотируемой экспедиции на Луну, было решено провести полномасштабные испытания элементов комплекса Л3 на околоземной орбите.
В рамках своей программы Apollo американцам удалось испытать на околоземной орбите все элементы своего корабля — и командно-служебный модуль CSM, и лунный модуль LM — причем даже с участием астронавтов. В мае 1969 года гигантский Saturn V запустил в полет вокруг Земли весь лунный комплекс.
Для СССР такой подход был неприемлем. Сверхтяжелая ракета Н-1 выходила на летные испытания с опозданием, а имеющиеся носители типа «Протона» или «Союза» не могли одновременно вывести ЛОК и ЛК на околоземную орбиту.
Чтобы преодолеть эти препятствия, для отработки стыковки и перехода экипажа из одного корабля в другой через открытый космос советские инженеры разработали два экспериментальных аппарата: пилотируемый Т1К, аналог ЛОК, и беспилотный Т2К, аналог ЛК. Первый предполагалось запускать на «Протоне», второй — на модифицированном «Союзе».
Проект Т2К, официально обозначенный как ракетно-космический комплекс 11А511Л-Т2К, представлял собой упрощенный вариант лунного взлетно-посадочного корабля. Поскольку его не нужно было сажать на Луну, у него отсутствовали посадочные опоры, но зато имелись почти все остальные бортовые системы.
Что предусматривала лунная программа Н1-Л3
В марте 1968 года была утверждена «Программа подготовки экипажей комплекса Н1-Л3». Документ подписали министр общего машиностроения Сергей Афанасьев, председатель Межведомственного научно-технического совета по космическим исследованиям при Академии наук СССР Мстислав Келдыш, министр здравоохранения Борис Петровский, главком ВВС Константин Вершинин.
Программа предусматривала подготовку экипажей для нескольких пилотируемых кораблей. Среди них:
Т1К (летные корабли № 2 и 3) с экипажем из двух человек. Эти корабли предназначались для отработки ЛОК и ЛК в совместном полете по орбите искусственного спутника Земли;
ЛОК (летные корабли № 7, 8, 9) также с экипажем из двух человек. Эти корабли должны были отработать комплекс Л3 в полете по траектории Земля-Луна-Земля и на орбите искусственного спутника Луны, совместно с ЛК;
ЛОК (летный корабль № 10) и ЛК, также с экипажем из двух человек, предназначались для первой экспедиции на Луну.
Из программы следовало, что испытания Т1К и Т2К первоначально планировались с участием космонавтов. Однако вскоре от пилотируемых полетов на Т1К отказались.
Задержки в сертификации ракеты-носителя «Протон» для полетов человека привели к невозможности вовремя запустить корабль 7К-Л1 («Зонд») с экипажем на борту. Поскольку Т1К планировалось запускать на той же ракете, этот проект также был отложен.
Беспилотная отработка лунного корабля
Кроме того, изготовление кораблей Т1К и Т2К постоянно задерживалось из-за срыва сроков поставки приборов и оборудования, а также периодических изменений в технической документации.
Как вспоминал один из разработчиков комплекса Л3 Вячеслав Филин, «со временем наши руководители в целях экономии средств и времени пересмотрели программу отработки и под давлением нашего министерства стали сокращать экспериментальные изделия. Засомневались и в кораблях Т1К и Т2К. Т1К уберечь не удалось, а Т2К с большим трудом отстояли. В те времена принятие решений зависело больше от авторитета личности, чем от технической необходимости. У нас такая личность была — академик Янгель, который требовал отработку ракетного блока в невесомости при штатной работе всех систем ЛК. Наши руководители согласились».
В итоге от запусков Т1К решили полностью отказаться, полагаясь на то, что стыковку элементов комплекса Л3 возможно будет отработать в ходе полетов пилотируемого корабля 7К-ОК «Союз». Однако оставались задачи по испытаниям основного и резервного двигателей ракетного блока «Е», разработанного под руководством главного конструктора Михаила Янгеля. На тот момент это была очень сложная двигательная установка, от надежности которой зависел успех лунной экспедиции.
На околоземной орбите блок «Е» должен был выполнить серию включений, имитирующих финальное торможение ЛК перед посадкой на Луну, а также взлет с лунной поверхности для стыковки с предполагаемым лунным орбитальным кораблем.
Как выглядел лунный корабль СССР
Т2К, представляющий собой точную имитацию лунного посадочно-взлетного корабля ЛК, отличался уникальным и функциональным дизайном, и не напоминал ни один из пилотируемых аппаратов, разработанных к тому времени в стране.
Исходный корабль ЛК был создан с единственной целью — обеспечить высадку космонавта на поверхность Луны и его последующее возвращение на окололунную орбиту. Конструкция аппарата была строго ограничена по весу, что накладывало определенные требования на его дизайн и функциональность.
В предпосадочной конфигурации ЛК напоминал паука или насекомое: он был оснащен четырьмя тонкими и длинными опорами, которые должны были обеспечить устойчивость при посадке на неровной лунной поверхности.
Основная конструкция корабля, включающая ракетный блок «Е» и герметичную кабину для космонавта, была компактна и функциональна. Она напоминала оболочку сложной формы, приближенной к сферической, установленную на основании из нескольких конусов, к которому крепились посадочные опоры.
Советский ЛК, в отличие от громоздкого американского лунного модуля LM, который иногда сравнивали с «жуком» или «фольгированной консервной банкой», воплощал инженерный минимализм и легкость. Его внешний вид был хрупким и ажурным.
Одной из заметных особенностей ЛК являлся стыковочный узел, который из-за своей формы шутливо называли «пельменницей». Он был предназначен для захвата «кошкой» при сближении с орбитальным кораблем ЛОК. Между «пельменницей» и верхней частью кабины космонавта располагался блок двигателей ориентации с собственной системой баков.
Устройство и особенности космического корабля Т2К
Аппарат Т2К массой 5412 кг (после отделения посадочного агрегата — 4700 кг) имел длину 4482 мм и максимальный диаметр 3800 мм. Он состоял из лунного взлетного аппарата (ЛВА) с ракетным блоком «Е», кабиной, блоком двигателей ориентации с пневмосистемой и радиатором терморегулирования, плюс двумя навесными отсеками для расширенной телеметрии. Лунный посадочный агрегат (ЛПА) корабля Т2К включал все, кроме посадочной кинематики и опор.
По сравнению со штатным ЛК, на Т2К добавили систему ионной ориентации, автономное управление, радиоконтроль орбиты, блок контроля вибраций и перегрузок, расширенную телеметрическую систему. При этом на корабле отсутствовала система регенерации воздуха, штатная телеметрия, посадочный радиолокатор, пульты космонавтов, система сближения и стыковки «Контакт», остронаправленная антенна и световые маяки. Передача данных шла по дециметровому каналу системы дальней радиосвязи (ДРС) и передатчикам, применяющимся для околоземных полетов, управление — по ДРС.
Основные цели запуска включали проверку работы в условиях невесомости: двукратное включение и выключение двигательной установки блока «Е» в различных режимах (включая работу резервного двигателя) и температурный контроль. Также проверялась герметичность отсеков, функционирование механизмов раскрытия антенн, отвод кабель-мачты ЛВА-ЛПА и система разделения.
Оценивалась работа двигателей ориентации в условиях вибрации и перегрузок от блока «Е», а также тепловой режим управляющих двигателей. Исследовалась эффективность системы терморегулирования, включая оценку КПД испарительного блока и гидроконтуров. Важным аспектом была проверка надежности радиокомплекса, его взаимодействие с наземными командными пунктами, функционирование антенной системы и энергетические возможности аппаратуры связи.
Наземные испытания космического корабля Т2К
Разработку космического аппарата Т2К вело головное предприятие, отвечающее за всю советскую лунную программу — Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ), бывшее королёвское ОКБ-1, которым на тот момент руководил главный конструктор Василий Мишин.
Для запусков крупногабаритного Т2К Куйбышевский филиал ЦКБЭМ под руководством Дмитрия Козлова изготовил специализированную модификацию ракеты-носителя «Союз-Л» (11А511Л): ее головной обтекатель был надкалиберным, что позволило учесть увеличенные поперечные размеры космического аппарата.
Вячеслав Филин вспоминал, что в секторе Юрия Фрумкина, который отвечал за Т2К, сложилась творческая атмосфера. Руководитель подразделения умело разрешал споры и помогал инженерам самостоятельно находить решения. Евгений Рязанов, который в свое время был заместителем Сергея Королёва по беспилотным аппаратам, уделял особое внимание точности в документации, и письма переписывались по 5–10 раз. Юрий Лабутин, специалист по прочности, теплопередаче и управлению, распределял функции между примерно 20 системами и боролся с партнерами, которые стремились минимизировать нагрузку.
Условия эксплуатации были унифицированы: от перегрузок до вибраций, тепла и радиации. Эдуард Родмай и его команда разрабатывали программу полета, учитывая энергию (ампер-часы), связь, баллистику и наземные средства, включая научно-измерительные пункты, суда связи и будущий ЦУП. Программа имитировала как штатные, так и аварийные режимы работы двигательной установки, с изменением орбиты после каждого включения.
Подготовка к запуску на полигоне включала все необходимые тесты. Барокамера выявила микротрещины в крышке навесного отсека (более 10 штук), после чего ее заменили. При заправке первого Т2К незатянутый игольчатый клапан привёл к утечке давления наддува за сутки, что привело к ужесточению требований к документации.
Аппарат укрыли экранно-вакуумной теплоизоляцией, установили на переходную ферму ракеты-носителя 11А511Л и заправили окислителем, горючим и сжатыми газами. Все было готово к пуску.
Первый полет космического корабля Т2К
24 ноября 1970 года состоялся первый запуск космического аппарата Т2К. Старт ракеты и выведение прошли без отклонений от плана. Начальные параметры орбиты оказались очень близки к расчетным. Системы телеметрии и радиоконтроля орбиты начали работать сразу после запуска.
Программа полета аппарата, получившего официальное название «Космос-379», включала ряд операций, распределенных по времени. В первый день были проверены каналы связи и антенны, а также система терморегулирования.
На следующий день, 25 ноября, был осуществлен первый запуск двигательной установки блока «Е», имитирующий спуск корабля на Луну. Двигатель работал в разных режимах, в результате чего аппарат перешел на новую, более высокую орбиту, которая также соответствовала запланированным показателям.
26 ноября после отделения лунного посадочного агрегата ЛПА был произведен второй запуск двигательной установки, имитирующий взлет корабля с Луны. Основной и резервный двигатели отработали до полного израсходования топлива, что привело к значительному увеличению скорости и переходу на еще более высокую эллиптическую орбиту.
В целом, полет проходил успешно: давление и температура в кабине оставались в пределах нормы, расход топлива на ориентацию был ниже ожидаемого, а все системы, от терморегулирования до радиокомплекса, функционировали исправно. Активная фаза полета продлилась около недели до момента истощения бортовых аккумуляторов. Предполагалось, что аппарат просуществует на высокой орбите еще несколько лет, а затем войдет в атмосферу и разрушится.
Несмотря на общий успех, некоторые эксперименты не удались. Например, бортовая телекамера так и не смогла передать изображение, а оборудование связи работало с перебоями из-за отказа модулятора. Однако эти недочеты не помешали председателю Госкомиссии генералу Александру Максимову оценить миссию как полностью успешную.
Документальное наследие проекта космического корабля Т2К
После того, как 24 ноября 1970 года на околоземную орбиту был выведен Т2К № 1, получивший официальное название «Космос-379», последовали еще два полета беспилотных аналогов лунного корабля ЛК. 21 февраля 1971 года был запущен Т2К № 2 («Космос-398»), а 12 августа 1971 года — Т2К № 3 («Космос-434»). Все полеты прошли успешно, подтвердив готовность корабля. Однако, несмотря на успехи, программа Н1-Л3 была закрыта в 1974 году после четырех неудачных пусков ракеты Н-1.
Фонды Российского государственного архива научно-технической документации (РГАНТД), благодаря которому был подготовлен данный материал, хранят огромный массив документов, посвященных советской лунной программе. В коллекции по теме Т2К насчитывается около 300 документов. Здесь можно найти чертежи всех составных частей и элементов космического аппарата, инструкции по установке и монтажу оборудования, а также справочники и отчеты о летно-конструкторских испытаниях беспилотного корабля Т2К.
Документ под названием «Справочные материалы по летно-конструкторским испытаниям беспилотного космического корабля Т2К № 1» хранится в фондах Центра подготовки космонавтов (ЦПК) имени Ю.А. Гагарина. Этот источник детально освещает ход и особенности первого запуска корабля Т2К.
На первой и последней страницах документа стоит подпись Валерия Быковского, летчика-космонавта СССР, полковника и начальника 3-го отдела ЦПК. В те годы 3-й отдел отвечал за подготовку космонавтов по лунной программе Н1-Л3, а также по программе облета Луны на борту корабля 7К-Л1.
В справочных материалах, предназначенных для изучения космонавтами и сотрудниками 3-го отдела, изложены ключевые задачи запуска Т2К № 1. Также представлены общие сведения о ракетно-космическом комплексе, программа полета и этапы ее реализации.
Редакция Pro Космоса выражает благодарность коллективу РГАНТД за содействие в подготовке данного материала.
Ранее мы рассказывали о «Луноходе-1», ставшем первым космическим аппаратом, который оставил свой след на другом небесном теле. Он преодолел свыше 10 тысяч метров по Луне и сделал более 20000 снимков ее поверхности. Подробнее о его устройстве и задачах — здесь.
Вас может заинтересовать
