Планета "Мечта" от 2 января 1959 года
Jan. 2nd, 2014 08:27 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
don_katalanиз книги Б.Е.Черток "Ракеты и люди", том 2
"Сегодня, 14 сентября, в 00 часов 02 минуты 24 секунды московского времени вторая советская космическая ракета достигла поверхности Луны. Впервые в истории осуществлен космический полет с Земли на другое небесное тело. В ознаменование этого выдающегося события на поверхность Луны доставлены вымпелы с изображением герба Советского Союза и надписью "Союз Советских Социалистических республик. Сентябрь 1959 года"... Достижение Луны советской космической ракетой является выдающимся успехом науки и техники. Открыта новая страница в исследовании космического пространства".
Это сообщение ТАСС, которое успели напечатать утренние газеты 14 сентября 1959 года. В 6 часов утра эту ошеломляющую новость разнесли по миру все радиостанции Советского Союза.
В приведенном выше сообщении ТАСС есть одна неточность, по поводу которой при составлении ночью текста были ожесточенные споры между Королевым, Келдышем и авторами текста. "Вторая космическая ракета достигла поверхности Луны..."
Поверхности Луны достигла только одна ракета. Предыдущая, стартовавшая 2 января 1959 года, промахнулась. Ее третья ступень с лунным контейнером, в котором была научная аппаратура и точно такой же вымпел, пролетела мимо Луны и превратилась в искусственную планету Солнечной системы. Непонятно почему она была названа "Мечтой". Эта "Мечта" должна была попасть в Луну. В официальной истории космонавтики считалось, что 2 января была пущена "Луна-1" – она же "Мечта" – она же искусственная планета – вроде бы так и было задумано. 12 сентября была официально пущена вторая ракета по Луне – "Луна-2". В действительности пуск 12 сентября был первым удачным, но шестым по счету.
....
О первых двух я подробно писал выше. Это были "резонансные" разрушения ракет на участке полета первой ступени. После установки демпферов в кислородные магистрали и подтверждения эффективности этих доработок мы успели 4 декабря 1958 года сделать еще одну, третью, попытку пуска лунной ракеты. Авария произошла на участке второй ступени. Очередная аварийная комиссия установила с высокой степенью достоверности, что на 245-й секунде полета произошло разрушение редуктора-мультипликатора для привода насоса перекиси водорода. Впоследствии была установлена и точная причина: поломка шестерни мультипликатора в связи с нарушением в подаче смазки. Тяга двигателя уменьшилась в четыре раза, рулевые камеры теряли эффективность, ракета потеряла устойчивость и система АВД, после отклонения более семи градусов по углам, выключила двигатель.
Мероприятия, принятые после аварийного лунного пуска в декабре 1958 года, оказались недостаточными. Этот же дефект повторился при пуске штатной ракеты Р-7 № ИЗ-20 31 сентября 1959 года. На этой ракете поломка насоса произошла всего на пять секунд позднее, чем на лунной. Только эта авария заставила двигателистов переделать систему смазки и упрочнить мультипликатор.
Итак, это были те три аварии из пяти, о которых американская разведка могла доложить Никсону.
В последующих наших двух неудачах американские спецслужбы, по-видимому, разобраться не смогли. Теперь есть возможность внести полную ясность в эту историю.
Четвертую неудачу 2 января 1959 года мы с помощью могучего аппарата нашей пропаганды превратили в очередную блестящую победу советской науки и техники.
Надежность попадания в Луну, кроме прочего, зависела от точности, с которой время выключения двигателей второй ступени и, соответственно, запуск третьей ступени будут соответствовать расчетным. Возможные ошибки автономной системы выключения двигателей второй ступени – от интегратора продольных ускорений – превышали допустимые. Поэтому с самого начала, к удовольствию Рязанского, было решено использовать радиосистему управления для выключения двигателя по измерениям скорости и координат. Но радиокоманда опоздала! Потом, конечно, разобрались, что виноваты наземные пункты радиоуправления – РУПы. В Луну третья ступень вместе с лунным контейнером и вымпелом не попала, промах составил 6000 км – примерно полтора поперечника Луны. Ракета вышла на свою самостоятельную орбиту вокруг Солнца, стала спутником, превратившись в первую в мире искусственную планету Солнечной системы.
Вместо ожидаемых разгромов или, по крайней мере, упреков на нас обрушился поток приветствий и поздравлений. 5 января было опубликовано специальное послание ЦК КПСС и Совета Министров СССР, в котором говорилось: "Слава труженикам советской науки и техники, пролагающим новые пути к раскрытию природы и покорению ее сил на благо человечества!"
============================
Только за год, с 23 сентября 1958 года по 4 октября 1959 года, мы предприняли семь пусков по Луне. Из этих семи один был частично удачным – это когда мы объявили о создании искусственной планеты "Мечта" – и только два полностью выполнили положенные им задачи. В последующие годы, вплоть до 1966, только в одном из четырнадцати пусков по Луне мы добились успеха. Итого: за девять лет – 21 пуск по Луне. Из них только в трех полный успех!
Но какая же это была адская, увлекательная и азартная работа! Для достижения Луны автоматическим аппаратом, начиненным аппаратурой, двух ступеней Р-7 уже не хватало. Третья, чисто космическая ступень, была необходима для разгона посылаемого к Луне аппарата до второй космической скорости 11,2 км/с. Эта ступень была названа блок "Е". Требовался двигатель для этой ступени. Мишин, окрыленный успехами по созданию рулевых двигателей для Р-7 силами ОКБ-1 на нашем заводе, уговорил Королева не обращаться за помощью к Глушко. Отдел нашего главного специалиста по двигателям Мельникова обладал неплохой стендовой базой и достаточным кадровым составом для разработки самого двигателя – камеры сгорания с высотным соплом. Но требовался турбонасосный агрегат, опыта создания которого у нас не было. Времени на обучение тоже не было. Выручила авиационная промышленность. Я уже говорил, что она попала в немилость к Хрущеву. Высвобождались не только производственные мощности заводов, но и конструкторские бюро искали интересную работу. Очень энергичный, инициативный и талантливый Семен Ариевич Косберг – главный конструктор Воронежского КБ опытных реактивных авиационных двигателей и агрегатов – предложил свои услуги Королеву. Невысокого роста, полный, но очень подвижный, быстро и выразительно жестикулировавший, всегда пребывавший в оптимистическом настроении Косберг, сын кузнеца, имевший типично еврейскую внешность, с первой же встречи понравился Королеву. Я еще раз убедился в уникальной способности Королева быстро разбираться в людях, чувствовать их внутреннюю сущность с первой встречи.
При создании двигателя третьей ступени блока "Е" с тягой почти пять тонн была еще одна трудная задача. Надо было получить полную уверенность, что зажигание и запуск будут надежно обеспечены в космосе. До сих пор двигатели мы умели запускать только на Земле, и то с осечками, под контролем глаза и всяческой автоматики. На стенде научились надежно запускать первый двигатель блока "Е", но твердой уверенности, что он сразу запустится в космосе, не было.
Систему управления третьей ступенью разрабатывал Пилюгин, используя наши рулевые машинки. Самой трудной была задача "перехвата" управления после отделения от центрального блока. Нельзя было допустить больших отклонений гироскопов. Если они сядут на "упор", управление будет потеряно. Выправить космическую ступень, а затем надежно ею управлять в течение почти шести минут разгона к Луне и точно выключить по набору нужной кажущейся скорости – такой была новая задача.
На участке разгона, пока работают системы управления трех ступеней, последовательно в течение 725 секунд мы должны сформировать последующую траекторию полета так, чтобы попасть в центр видимого диска Луны диаметром всего 3476 км.
Ошибка в определении скорости ракеты при выключении двигателя всего на один метр в секунду, то есть на 0,01% от величины полной скорости, приводит к отклонению точки встречи с Луной на 250 км. Отклонение вектора скорости от расчетного направления на одну угловую минуту приведет к смещению точки встречи на 200 км. Отклонение времени старта с Земли от расчетного на десять секунд вызывает смещение точки встречи на поверхности Луны на 200 км. В то время такие жесткие требования для нас были новыми и трудными.
Не мы, а Келдыш впервые предложил несколько проектов для автоматических лунных аппаратов. Первый имел шифр Е-1 – прямое попадание в Луну. Второй, Е-2, – облет Луны для фотографирования обратной невидимой стороны6. Третий, Е-3, самый экзотический, – доставка на Луну и подрыв на ее поверхности атомной бомбы – был предложен академиком Зельдовичем. Е-4 куда-то провалился в нашей номенклатуре. Е-5 был проектом для фотографирования с большим разрешением, чем Е-2. Наконец, проект Е-6, венец всей нашей лунной деятельности, предусматривал не позднее 1964 года мягкую посадку и передачу на Землю панорамы лунного ландшафта.
Программа Е-3 была придумана исключительно для бесспорного доказательства нашего попадания в Луну. Предполагалось, что атомный взрыв при ударе о Луну будет сопровождаться такой световой вспышкой, что ее легко зафиксируют все обсерватории, которые будут иметь возможность в этот момент наблюдать Луну. Мы изготовили даже макет лунного контейнера с макетным атомным зарядом. Он, подобно морской мине, весь был утыкан штырями взрывателей, чтобы гарантировать взрыв при любой ориентации контейнера в момент удара о поверхность.
Обсуждение этого варианта велось в очень узком кругу. На одном из таких обсуждений Келдыш сказал, что у него нет желания предупреждать мировую ученую общественность о подготовке нами атомного взрыва на Луне. "Нас не поймут, – заявил он, – а если пустить ракету без предварительного объявления, то нет гарантии, что астрономы увидят вспышку". Кроме того, Келдыш просил Королева, пока мы сами все не обсудили, не докладывать этот вариант Хрущеву.
....
Вскоре идея атомного взрыва на Луне была отвергнута самими атомщиками. Келдыш специально приехал к нам в ОКБ-1. Он был в отличном настроении. Зельдович, по его словам, сам отказался от своего предложения. Подсчитав длительность и яркость вспышки в безвоздушном пространстве, он усомнился в надежности ее фоторегистрации с Земли.
Так был похоронен этот проект, опасный и по существу, и по политическим последствиям.
В этой связи индекс Е-3 был присвоен следующим за Е-2 программам облета Луны с фотографированием с большей разрешающей способностью.
Из 21 ракеты Р-7, затраченной на лунные программы с 1958 по 1966 год, девять (8К72) были трехступенчатыми и двенадцать (8К78) – четырехступенчатыми.
Подобного вида аварии наблюдались впервые. Никаких производственных дефектов, конструкторских ошибок или "разгильдяйства" испытателей при подготовке ракет первый анализ не обнаружил. Возникли подозрения о непознанном принципиальном недостатке пакетной схемы. История поисков первопричины этих аварий очень поучительна.
Качество телеметрических записей было вполне достаточным для пристрастного поиска признаков возникновения отказов в системе управления или агрегатах двигательных установок. Однако многочисленные специализированные группы исследователей аварии 23 сентября явного криминала не обнаружили. Принимать решение о следующем пуске без объяснения причин аварии и проведения каких-либо мероприятий было недопустимо. Но Хрущеву было обещано попадание в Луну, поэтому долго размышлять и рассматривать телеметрические пленки и записи, не принимая решения, времени у нас не было.
Наш опыт за первые двенадцать лет ракетной деятельности, а забегая вперед, могу сказать, что и в последующие годы, показал: если инженеры берут на себя роль частных детективов, то всегда добиваются успеха.
Ни разу ни одна авария не была списана на диверсию.
В конечном счете раскрывались самые загадочные происшествия. Но для этого требовалось время. Наше собственное нетерпение, давление сверху и желание раскрыть тайну с помощью следующего пуска методом натурного "следственного эксперимента" обходилисъ очень дорого, но зато избавляли от обвинений в бездеятельности.
Следующее астрономическое окно для попадания в Луну приходилосъ на первую половину октября. Если пропустить эти "лунные" дни, то упустим случай сделать подарок к 41-й годовщине Октябрьской революции. Но это еще полбеды.
Самой большой неприятностью была угроза со стороны военных. Мрыкин заявлял, что Луна – это в конце концов дело престижа, науки и политики, а вот продолжения летных испытаний боевых Р-7 не будет, пока мы не получим исчерпывающих объяснений причин разрушения ракеты и не дадим достаточных гарантий. "Вы только представьте себе, что такое необъяснимое разрушение всего пакета на 90-й секунде происходит с ракетой, несущей не песок, а настоящий боевой заряд!"
--------------- Когда уже казалось, что лучшие ракетные детективы исчерпали все средства для раскрытия тайны, появилась версия, которая большинству главных сильно не понравилась. Вначале версия казалась чисто теоретической. Но пока она была единственной.
В состав отдела управления нашего ОКБ-1 входила лаборатория динамики, инженеры которой анализировали динамику процессов управления после каждого полета, независимо от его результатов. Возглавлявший эту лабораторию Георгий Дегтяренко и заместитель Пилюгина Михаил Хитрик, анализируя поведение системы РКС – регулирования кажущейся скорости, – обратили внимание на непонятное поведение датчиков давления, которые играли в этой системе роль приборов обратной связи. Эти датчики следили за давлением в камерах сгорания боковых блоков. Датчик системы РКС, обладавший высокой разрешающей способностью, показал, что давление в камерах пульсировало с частотой от 9 до 13 герц. Эта частота совпадала с частотами собственных продольных упругих колебаний ракеты. Амплитуда этих колебаний к моменту прекращения записи достигла ± 4,5 атмосфер.
Если это не электрические наводки в системе измерений, то такие пульсации давления в камере должны вызвать соответствующие по частоте колебания в системе подачи кислорода и керосина. Действительно, повторный микроанализ подтвердил, что давление окислителя на входе в насосы всех блоков пульсирует в этом диапазоне частот. Датчик осевой перегрузки подтвердил наличие расходящихся колебаний продольной перегрузки, совпадающих по частоте с пульсациями тяги двигателей.
Круг поисков замыкался в контуре: конструкция ракеты – пульсации давления кислорода на входе в насосы – пульсации тяги двигателей боковых блоков. В этом замкнутом контуре могут возникать расходящиеся по амплитуде колебания, если собственная частота, определяемая свойствами конструкции ракеты, совпадает с частотой пульсаций давления в камере сгорания. При этом деформации конструкции и, прежде всего, топливных трубопроводов на входе в насосы двигателей приводят к разрушению, за которым следует пожар, и взрыв.
"Следопыты" вернулись к записям этих параметров на предыдущих пусках и убедились, что пульсации, правда, значительно меньшей амплитуды, были почти на всех ракетах, но этому явлению никто не придавал особого значения. Обычно давление в камерах сгорания двигателей контролировалось по датчикам телеметрической системы. Они были рассчитаны на диапазон от 0 до 50 атмосфер, и поэтому пульсаций на них дешифровщики не заметили.
Здесь следовало бы остановить летные испытания, перейти к тщательному изучению обнаруженных явлений. Но мы были подобны азартным игрокам. Ставки большие, но выигрыш тоже велик – прямое попадание земного предмета в Луну. Впервые в мире! Никому, и больше всего Королеву и Келдышу, не хотелось останавливаться для глубоких длительных исследований и экспериментов.
После первых докладов предложенной версии в узком кругу были придуманы профилактические мероприятия, не приводящие к отмене следующего пуска по Луне. На двигателях первой ступени, начиная с 85-й секунды, снижалась тяга. Это уменьшало нагрузки на все элементы конструкции. Заподозрили, что система синхронизации опорожнения баков может вносить возмущения в процесс подачи кислорода в насосы. Для страховки решили на этом же участке ее выключать, а заодно выключать и систему РКС. Для труб кислородных магистралей боковых блоков придумали и быстро изготовили дополнительные крепления в надежде увеличить жесткость и тем самым повысить собственную частоту. Была надежда, что эта доработка выведет трубопроводы из возможной зоны резонанса.
Эти мероприятия были доложены на Госкомиссии, которая, скрепя сердце, дала добро на следующий пуск.
Второй пуск по Луне 12 октября по картине катастрофического разрушения был подобен предыдущему. Анализ телеметрических записей показал неэффективность мероприятий. Теперь уже никто из специалистов, разбиравшихся в процессах возникновения разрушительных колебаний, не сомневался в достоверности первоначальной версии разрушения.
......
Результатом многодневных исследований без выходных, при неограниченном рабочем дне, явилось предложение о введении специального гидравлического демпфера в магистралях окислителя на входе в насосы. Конструкцией такого демпфера Королев поручил заняться Анатолию Вольциферу, руководившему разработкой всех видов двигательной арматуры. Предлагавшиеся демпферы представляли собой довольно сложное и тяжелое сооружение, которое надлежало врубить в магистраль окислителя. Предстояло еще провести цикл испытаний на огневых стендах у Глушко с имитацией процесса. Следовало проверить эффективность предложений не только на модели, но и на реальном двигателе.
Дальше все пошло в соответствии с той схемой отработки новых систем, которая теперь является общепризнанной и классической.
Наши инженеры вместе с демпферами отправлялись в Химки. Там проводились огневые испытания. На входе в магистраль окислителя учиняли специальным устройством различной интенсивности возмущения и убеждались, что демпфер является прекрасным амортизатором.
Конечно, конструкцию демпфера, его характеристики несколько раз поправляли. Но главное было достигнуто. Огневые стендовые испытания показали, что при наличии демпфера колебания давления в магистралях кислорода на входе в насосы не приводят к пульсациям давления в камерах сгорания. Стало быть, надо срочно устанавливать демпферы на все предназначенные к пускам ракеты.
Опасность разрушения ракет по причине резонансных явлений в контуре конструкция – двигатель была ликвидирована радикально. Это решение распространялось на все создаваемые после Р-7 ракеты.
"Сегодня, 14 сентября, в 00 часов 02 минуты 24 секунды московского времени вторая советская космическая ракета достигла поверхности Луны. Впервые в истории осуществлен космический полет с Земли на другое небесное тело. В ознаменование этого выдающегося события на поверхность Луны доставлены вымпелы с изображением герба Советского Союза и надписью "Союз Советских Социалистических республик. Сентябрь 1959 года"... Достижение Луны советской космической ракетой является выдающимся успехом науки и техники. Открыта новая страница в исследовании космического пространства".
Это сообщение ТАСС, которое успели напечатать утренние газеты 14 сентября 1959 года. В 6 часов утра эту ошеломляющую новость разнесли по миру все радиостанции Советского Союза.
В приведенном выше сообщении ТАСС есть одна неточность, по поводу которой при составлении ночью текста были ожесточенные споры между Королевым, Келдышем и авторами текста. "Вторая космическая ракета достигла поверхности Луны..."
Поверхности Луны достигла только одна ракета. Предыдущая, стартовавшая 2 января 1959 года, промахнулась. Ее третья ступень с лунным контейнером, в котором была научная аппаратура и точно такой же вымпел, пролетела мимо Луны и превратилась в искусственную планету Солнечной системы. Непонятно почему она была названа "Мечтой". Эта "Мечта" должна была попасть в Луну. В официальной истории космонавтики считалось, что 2 января была пущена "Луна-1" – она же "Мечта" – она же искусственная планета – вроде бы так и было задумано. 12 сентября была официально пущена вторая ракета по Луне – "Луна-2". В действительности пуск 12 сентября был первым удачным, но шестым по счету.
....
О первых двух я подробно писал выше. Это были "резонансные" разрушения ракет на участке полета первой ступени. После установки демпферов в кислородные магистрали и подтверждения эффективности этих доработок мы успели 4 декабря 1958 года сделать еще одну, третью, попытку пуска лунной ракеты. Авария произошла на участке второй ступени. Очередная аварийная комиссия установила с высокой степенью достоверности, что на 245-й секунде полета произошло разрушение редуктора-мультипликатора для привода насоса перекиси водорода. Впоследствии была установлена и точная причина: поломка шестерни мультипликатора в связи с нарушением в подаче смазки. Тяга двигателя уменьшилась в четыре раза, рулевые камеры теряли эффективность, ракета потеряла устойчивость и система АВД, после отклонения более семи градусов по углам, выключила двигатель.
Мероприятия, принятые после аварийного лунного пуска в декабре 1958 года, оказались недостаточными. Этот же дефект повторился при пуске штатной ракеты Р-7 № ИЗ-20 31 сентября 1959 года. На этой ракете поломка насоса произошла всего на пять секунд позднее, чем на лунной. Только эта авария заставила двигателистов переделать систему смазки и упрочнить мультипликатор.
Итак, это были те три аварии из пяти, о которых американская разведка могла доложить Никсону.
В последующих наших двух неудачах американские спецслужбы, по-видимому, разобраться не смогли. Теперь есть возможность внести полную ясность в эту историю.
Четвертую неудачу 2 января 1959 года мы с помощью могучего аппарата нашей пропаганды превратили в очередную блестящую победу советской науки и техники.
Надежность попадания в Луну, кроме прочего, зависела от точности, с которой время выключения двигателей второй ступени и, соответственно, запуск третьей ступени будут соответствовать расчетным. Возможные ошибки автономной системы выключения двигателей второй ступени – от интегратора продольных ускорений – превышали допустимые. Поэтому с самого начала, к удовольствию Рязанского, было решено использовать радиосистему управления для выключения двигателя по измерениям скорости и координат. Но радиокоманда опоздала! Потом, конечно, разобрались, что виноваты наземные пункты радиоуправления – РУПы. В Луну третья ступень вместе с лунным контейнером и вымпелом не попала, промах составил 6000 км – примерно полтора поперечника Луны. Ракета вышла на свою самостоятельную орбиту вокруг Солнца, стала спутником, превратившись в первую в мире искусственную планету Солнечной системы.
Вместо ожидаемых разгромов или, по крайней мере, упреков на нас обрушился поток приветствий и поздравлений. 5 января было опубликовано специальное послание ЦК КПСС и Совета Министров СССР, в котором говорилось: "Слава труженикам советской науки и техники, пролагающим новые пути к раскрытию природы и покорению ее сил на благо человечества!"
============================
Только за год, с 23 сентября 1958 года по 4 октября 1959 года, мы предприняли семь пусков по Луне. Из этих семи один был частично удачным – это когда мы объявили о создании искусственной планеты "Мечта" – и только два полностью выполнили положенные им задачи. В последующие годы, вплоть до 1966, только в одном из четырнадцати пусков по Луне мы добились успеха. Итого: за девять лет – 21 пуск по Луне. Из них только в трех полный успех!
Но какая же это была адская, увлекательная и азартная работа! Для достижения Луны автоматическим аппаратом, начиненным аппаратурой, двух ступеней Р-7 уже не хватало. Третья, чисто космическая ступень, была необходима для разгона посылаемого к Луне аппарата до второй космической скорости 11,2 км/с. Эта ступень была названа блок "Е". Требовался двигатель для этой ступени. Мишин, окрыленный успехами по созданию рулевых двигателей для Р-7 силами ОКБ-1 на нашем заводе, уговорил Королева не обращаться за помощью к Глушко. Отдел нашего главного специалиста по двигателям Мельникова обладал неплохой стендовой базой и достаточным кадровым составом для разработки самого двигателя – камеры сгорания с высотным соплом. Но требовался турбонасосный агрегат, опыта создания которого у нас не было. Времени на обучение тоже не было. Выручила авиационная промышленность. Я уже говорил, что она попала в немилость к Хрущеву. Высвобождались не только производственные мощности заводов, но и конструкторские бюро искали интересную работу. Очень энергичный, инициативный и талантливый Семен Ариевич Косберг – главный конструктор Воронежского КБ опытных реактивных авиационных двигателей и агрегатов – предложил свои услуги Королеву. Невысокого роста, полный, но очень подвижный, быстро и выразительно жестикулировавший, всегда пребывавший в оптимистическом настроении Косберг, сын кузнеца, имевший типично еврейскую внешность, с первой же встречи понравился Королеву. Я еще раз убедился в уникальной способности Королева быстро разбираться в людях, чувствовать их внутреннюю сущность с первой встречи.
При создании двигателя третьей ступени блока "Е" с тягой почти пять тонн была еще одна трудная задача. Надо было получить полную уверенность, что зажигание и запуск будут надежно обеспечены в космосе. До сих пор двигатели мы умели запускать только на Земле, и то с осечками, под контролем глаза и всяческой автоматики. На стенде научились надежно запускать первый двигатель блока "Е", но твердой уверенности, что он сразу запустится в космосе, не было.
Систему управления третьей ступенью разрабатывал Пилюгин, используя наши рулевые машинки. Самой трудной была задача "перехвата" управления после отделения от центрального блока. Нельзя было допустить больших отклонений гироскопов. Если они сядут на "упор", управление будет потеряно. Выправить космическую ступень, а затем надежно ею управлять в течение почти шести минут разгона к Луне и точно выключить по набору нужной кажущейся скорости – такой была новая задача.
На участке разгона, пока работают системы управления трех ступеней, последовательно в течение 725 секунд мы должны сформировать последующую траекторию полета так, чтобы попасть в центр видимого диска Луны диаметром всего 3476 км.
Ошибка в определении скорости ракеты при выключении двигателя всего на один метр в секунду, то есть на 0,01% от величины полной скорости, приводит к отклонению точки встречи с Луной на 250 км. Отклонение вектора скорости от расчетного направления на одну угловую минуту приведет к смещению точки встречи на 200 км. Отклонение времени старта с Земли от расчетного на десять секунд вызывает смещение точки встречи на поверхности Луны на 200 км. В то время такие жесткие требования для нас были новыми и трудными.
Не мы, а Келдыш впервые предложил несколько проектов для автоматических лунных аппаратов. Первый имел шифр Е-1 – прямое попадание в Луну. Второй, Е-2, – облет Луны для фотографирования обратной невидимой стороны6. Третий, Е-3, самый экзотический, – доставка на Луну и подрыв на ее поверхности атомной бомбы – был предложен академиком Зельдовичем. Е-4 куда-то провалился в нашей номенклатуре. Е-5 был проектом для фотографирования с большим разрешением, чем Е-2. Наконец, проект Е-6, венец всей нашей лунной деятельности, предусматривал не позднее 1964 года мягкую посадку и передачу на Землю панорамы лунного ландшафта.
Программа Е-3 была придумана исключительно для бесспорного доказательства нашего попадания в Луну. Предполагалось, что атомный взрыв при ударе о Луну будет сопровождаться такой световой вспышкой, что ее легко зафиксируют все обсерватории, которые будут иметь возможность в этот момент наблюдать Луну. Мы изготовили даже макет лунного контейнера с макетным атомным зарядом. Он, подобно морской мине, весь был утыкан штырями взрывателей, чтобы гарантировать взрыв при любой ориентации контейнера в момент удара о поверхность.
Обсуждение этого варианта велось в очень узком кругу. На одном из таких обсуждений Келдыш сказал, что у него нет желания предупреждать мировую ученую общественность о подготовке нами атомного взрыва на Луне. "Нас не поймут, – заявил он, – а если пустить ракету без предварительного объявления, то нет гарантии, что астрономы увидят вспышку". Кроме того, Келдыш просил Королева, пока мы сами все не обсудили, не докладывать этот вариант Хрущеву.
....
Вскоре идея атомного взрыва на Луне была отвергнута самими атомщиками. Келдыш специально приехал к нам в ОКБ-1. Он был в отличном настроении. Зельдович, по его словам, сам отказался от своего предложения. Подсчитав длительность и яркость вспышки в безвоздушном пространстве, он усомнился в надежности ее фоторегистрации с Земли.
Так был похоронен этот проект, опасный и по существу, и по политическим последствиям.
В этой связи индекс Е-3 был присвоен следующим за Е-2 программам облета Луны с фотографированием с большей разрешающей способностью.
Из 21 ракеты Р-7, затраченной на лунные программы с 1958 по 1966 год, девять (8К72) были трехступенчатыми и двенадцать (8К78) – четырехступенчатыми.
ПЕРВЫЕ ЛУННЫЕ АВАРИИ
23 сентября и 12 октября 1958 года были проведены первые пуски ракет Р-7 в лунном варианте. Оба пуска закончились однотипными авариями – разрушением пакета на конечном участке полета первой ступени.Подобного вида аварии наблюдались впервые. Никаких производственных дефектов, конструкторских ошибок или "разгильдяйства" испытателей при подготовке ракет первый анализ не обнаружил. Возникли подозрения о непознанном принципиальном недостатке пакетной схемы. История поисков первопричины этих аварий очень поучительна.
Качество телеметрических записей было вполне достаточным для пристрастного поиска признаков возникновения отказов в системе управления или агрегатах двигательных установок. Однако многочисленные специализированные группы исследователей аварии 23 сентября явного криминала не обнаружили. Принимать решение о следующем пуске без объяснения причин аварии и проведения каких-либо мероприятий было недопустимо. Но Хрущеву было обещано попадание в Луну, поэтому долго размышлять и рассматривать телеметрические пленки и записи, не принимая решения, времени у нас не было.
Наш опыт за первые двенадцать лет ракетной деятельности, а забегая вперед, могу сказать, что и в последующие годы, показал: если инженеры берут на себя роль частных детективов, то всегда добиваются успеха.
Ни разу ни одна авария не была списана на диверсию.
В конечном счете раскрывались самые загадочные происшествия. Но для этого требовалось время. Наше собственное нетерпение, давление сверху и желание раскрыть тайну с помощью следующего пуска методом натурного "следственного эксперимента" обходилисъ очень дорого, но зато избавляли от обвинений в бездеятельности.
Следующее астрономическое окно для попадания в Луну приходилосъ на первую половину октября. Если пропустить эти "лунные" дни, то упустим случай сделать подарок к 41-й годовщине Октябрьской революции. Но это еще полбеды.
Самой большой неприятностью была угроза со стороны военных. Мрыкин заявлял, что Луна – это в конце концов дело престижа, науки и политики, а вот продолжения летных испытаний боевых Р-7 не будет, пока мы не получим исчерпывающих объяснений причин разрушения ракеты и не дадим достаточных гарантий. "Вы только представьте себе, что такое необъяснимое разрушение всего пакета на 90-й секунде происходит с ракетой, несущей не песок, а настоящий боевой заряд!"
--------------- Когда уже казалось, что лучшие ракетные детективы исчерпали все средства для раскрытия тайны, появилась версия, которая большинству главных сильно не понравилась. Вначале версия казалась чисто теоретической. Но пока она была единственной.
В состав отдела управления нашего ОКБ-1 входила лаборатория динамики, инженеры которой анализировали динамику процессов управления после каждого полета, независимо от его результатов. Возглавлявший эту лабораторию Георгий Дегтяренко и заместитель Пилюгина Михаил Хитрик, анализируя поведение системы РКС – регулирования кажущейся скорости, – обратили внимание на непонятное поведение датчиков давления, которые играли в этой системе роль приборов обратной связи. Эти датчики следили за давлением в камерах сгорания боковых блоков. Датчик системы РКС, обладавший высокой разрешающей способностью, показал, что давление в камерах пульсировало с частотой от 9 до 13 герц. Эта частота совпадала с частотами собственных продольных упругих колебаний ракеты. Амплитуда этих колебаний к моменту прекращения записи достигла ± 4,5 атмосфер.
Если это не электрические наводки в системе измерений, то такие пульсации давления в камере должны вызвать соответствующие по частоте колебания в системе подачи кислорода и керосина. Действительно, повторный микроанализ подтвердил, что давление окислителя на входе в насосы всех блоков пульсирует в этом диапазоне частот. Датчик осевой перегрузки подтвердил наличие расходящихся колебаний продольной перегрузки, совпадающих по частоте с пульсациями тяги двигателей.
Круг поисков замыкался в контуре: конструкция ракеты – пульсации давления кислорода на входе в насосы – пульсации тяги двигателей боковых блоков. В этом замкнутом контуре могут возникать расходящиеся по амплитуде колебания, если собственная частота, определяемая свойствами конструкции ракеты, совпадает с частотой пульсаций давления в камере сгорания. При этом деформации конструкции и, прежде всего, топливных трубопроводов на входе в насосы двигателей приводят к разрушению, за которым следует пожар, и взрыв.
"Следопыты" вернулись к записям этих параметров на предыдущих пусках и убедились, что пульсации, правда, значительно меньшей амплитуды, были почти на всех ракетах, но этому явлению никто не придавал особого значения. Обычно давление в камерах сгорания двигателей контролировалось по датчикам телеметрической системы. Они были рассчитаны на диапазон от 0 до 50 атмосфер, и поэтому пульсаций на них дешифровщики не заметили.
Здесь следовало бы остановить летные испытания, перейти к тщательному изучению обнаруженных явлений. Но мы были подобны азартным игрокам. Ставки большие, но выигрыш тоже велик – прямое попадание земного предмета в Луну. Впервые в мире! Никому, и больше всего Королеву и Келдышу, не хотелось останавливаться для глубоких длительных исследований и экспериментов.
После первых докладов предложенной версии в узком кругу были придуманы профилактические мероприятия, не приводящие к отмене следующего пуска по Луне. На двигателях первой ступени, начиная с 85-й секунды, снижалась тяга. Это уменьшало нагрузки на все элементы конструкции. Заподозрили, что система синхронизации опорожнения баков может вносить возмущения в процесс подачи кислорода в насосы. Для страховки решили на этом же участке ее выключать, а заодно выключать и систему РКС. Для труб кислородных магистралей боковых блоков придумали и быстро изготовили дополнительные крепления в надежде увеличить жесткость и тем самым повысить собственную частоту. Была надежда, что эта доработка выведет трубопроводы из возможной зоны резонанса.
Эти мероприятия были доложены на Госкомиссии, которая, скрепя сердце, дала добро на следующий пуск.
Второй пуск по Луне 12 октября по картине катастрофического разрушения был подобен предыдущему. Анализ телеметрических записей показал неэффективность мероприятий. Теперь уже никто из специалистов, разбиравшихся в процессах возникновения разрушительных колебаний, не сомневался в достоверности первоначальной версии разрушения.
......
Результатом многодневных исследований без выходных, при неограниченном рабочем дне, явилось предложение о введении специального гидравлического демпфера в магистралях окислителя на входе в насосы. Конструкцией такого демпфера Королев поручил заняться Анатолию Вольциферу, руководившему разработкой всех видов двигательной арматуры. Предлагавшиеся демпферы представляли собой довольно сложное и тяжелое сооружение, которое надлежало врубить в магистраль окислителя. Предстояло еще провести цикл испытаний на огневых стендах у Глушко с имитацией процесса. Следовало проверить эффективность предложений не только на модели, но и на реальном двигателе.
Дальше все пошло в соответствии с той схемой отработки новых систем, которая теперь является общепризнанной и классической.
Наши инженеры вместе с демпферами отправлялись в Химки. Там проводились огневые испытания. На входе в магистраль окислителя учиняли специальным устройством различной интенсивности возмущения и убеждались, что демпфер является прекрасным амортизатором.
Конечно, конструкцию демпфера, его характеристики несколько раз поправляли. Но главное было достигнуто. Огневые стендовые испытания показали, что при наличии демпфера колебания давления в магистралях кислорода на входе в насосы не приводят к пульсациям давления в камерах сгорания. Стало быть, надо срочно устанавливать демпферы на все предназначенные к пускам ракеты.
Опасность разрушения ракет по причине резонансных явлений в контуре конструкция – двигатель была ликвидирована радикально. Это решение распространялось на все создаваемые после Р-7 ракеты.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2014-01-02 09:11 pm (UTC)no subject
Date: 2014-01-02 10:22 pm (UTC)no subject
Date: 2014-01-03 12:57 am (UTC)