Многоразовый орбитальный самолет одноразового использования

«Буран» мог в полностью беспилотном варианте стартовать, выйти на орбиту, раскрыть створки грузового отсека, манипулятором достать полезную нагрузку и вывести ее на орбиту. Иллюстрация из журнала Soviet Military Power, 1985

Через два дня, 15 ноября, исполнится очередная годовщина триумфального (без всякого пафоса) завершения последнего крупного научно-технического проекта в СССР. Первый и единственный полет орбитального корабля (ОК) «Буран». В этот день в 1988 году, 09.24.42 мск, специально подготовленной взлетно-посадочной полосы (ВПП) на космодроме Байконур, опережая на секунду расчетное время, коснулись шасси многоразового ОК «Буран».

Орбитальный корабль «Буран» коснулся ВПП в расчетной точке при скорости 260 км/ч и остановился, про­бежав всего 1620 м. Впервые в мировой практике орбитальный корабль произвел полностью автоматическую посадку по-самолетному, причем в неблагоприятных условиях, когда порывы ветра у земли достигали 17 м/с.

Гигантский химический бутерброд

«Буран» называли «русским шаттлом». Впрочем, академик Валентин Глушко еще в 1974 году заявлял: «…точно знаю, чего мы делать не будем. Не будем копировать американский «Шаттл». Тут надо пояснить: 5 января 1972 года президент США Ричард Никсон утвердил программу создания многоразовой транспортной космической системы (МТКС) «Спейс Шаттл» (Первый пуск ОК «Колумбия» состоялся 12 апреля 1981 года; общие затраты на разработку – более 12 млрд долл., а стоимость одного пуска – 500 млн долл.)

Попытки создать пилотируемый планирующий космический аппарат (орбитальный возвращаемый самолет) предпринимались в СССР уже в 1960 году. Потом – в 1965-м, 1974-м. Эта долгая цепочка непростых научно-технических и организационных решений и завершилась 15 ноября 1988 года полетом многоразовой космической системы «Энергия-Буран». Орбитальный самолет «Буран» совершил посадку в автоматическом режиме.

«Программа «Энергия-Буран» – одна из самых сложных и масштабных в истории отечественной космонавтики, она потребовала создания крупнейшей кооперации многих научных и производственных коллективов и решения большого числа научно-технических проблем, – рассказывает летчик-космонавт России, член-корреспондент РАН Юрий Батурин. – Мало какие научно-технические разработки могут сравниться с ней по размаху, объемам финан­сирования и количеству участников. Кооперация исполнителей насчитывала более 1200 предприятий и организаций, отраслевых и академических инсти­тутов семи десятков министерств и ведомств Советского Союза. Многие из них благодаря проекту «Энергия-Буран» вышли на качественно новый уровень работы и решаемых задач».

Даже сейчас трудно представить такой уровень системности и кооперации в выполнении научно-технических проектов. «Большой космический проект – это не только про новое качество национальной безопасности, не только про демонстрацию вовне национальной мощи, не только про весомые и наглядные поводы гордиться своей страной и верить в ее будущее, – подчеркивает кандидат технических наук, главный аналитик Ассоциации «Цифровой транспорт и логистика» Андрей Ионин. – Но это еще и мощный рычаг для прорыва страны на новую высоту – в промышленности, технологиях, науке, образовании. Большой космический проект и есть все перечисленное. По определению. Если с умом. Если в сердцевину проекта вложить именно то, что в конкретный исторический период на острие технологического прогресса и национальных приоритетов».

Очень интересные и эмоциональные подробности о выполнении проекта «Энергия-Буран» приводит в своих воспоминаниях Сергей Голубков. Он был ответственным за всю спецхимию – от боевых отравляющих веществ до специальных материалов для космической техники – в должности первого заместителя министра химической промышленности СССР (1977–1992). «По концентрации мысли, идей, усилий, ресурсов, эмоций это был истинный проект века, и мне повезло стать его участником, – пишет он в книге «Пунктир» (2018). – Леонид Аркадьевич (Костандов, министр химической промышленности СССР в 1965–1980 годах. – «НГН») сделал меня ответственным за этот проект от Минхимпрома, и мне предстояло решать все химические проблемы, которые могли возникнуть при создании «Бурана». А их было много.

Вообще вокруг орбитального транспортного корабля кипели дискуссии еще в начале 70-х. Знаменитый А.Н. Туполев, помнится, сказал, что из металла такой корабль не полетит, а в то, что его можно сделать из каких-то полимеров или подобных материалов, он не верит. Потом возникла дискуссия по поводу «пилотируемый или беспилотный?». Министерство общего машиностроения, которое занималось военной и космической техникой, настаивало на беспилотном варианте. Во-первых, не рискуем людьми, во-вторых, американцы уже сделали пилотируемый «Шаттл», надо их переплюнуть. А Министерство авиационной промышленности считало эту идею вздорной.

Алексей Бородай – последний пилот «Бурана», командир группы космонавтов-испытателей, один из тех, кто готовился к выполнению спецмиссий на орбитальном самолете.  Фото с сайта www.gctc.ru

Самые разогреваемые участки поверхности закрыли плитками из нового углерод-углеродного материала гравимола (название материала образовано из сокращения наименований разработчиков: НИИ «Графит», ВИАМ и НПО «Молния») с противоокислительным покрытием на основе дисилицида молибдена.

Большую же часть поверхности защитили с помощью плиток из теплозащитного материала из особо чистых полых кварцевых волокон с наружным стекловидным покрытием. Плитки состояли на 90% из воздуха, поэтому показатели теплопроводности были минимальны. Плитки приклеивали к корпусу «Бурана» через демпфирующую фетровую подложку, которая, в свою очередь, приклеивалась к плитке с помощью эластичного клея. В общем, «Буран» походил на гигантский химический бутерброд».

Добавим, в процессе работ по этому проекту было создано более 300 совершенно новых материалов. Собственно, «Буран» на 80% и был сделан из этих материалов.

«При полете «Буран» потерял всего лишь шесть теплозащитных плиток, это был своего рода рекорд, и автоматически приземлился с фантастической точностью: 15 м по длине и 3 м – по ширине. При этом он пролетел через две специальные охлаждающие арки, конструктивные элементы которых были заполнены гигантским количеством жидкого азота. Азот производили прямо здесь, в Байконуре, где мы построили ради этого два компактных завода, – добавляет Сергей Голубков. – Когда «Буран» сел, а мы отчетливо видели это на экранах, все почему-то ждали, что сейчас откроется дверь и выйдет пилот. Но никто не вышел, потому что это был беспилотный полет. Впервые в мире!»

Летающий робот

Действительно, все это выглядит как научная фантастика. Даже сегодня. «В чем отличие «Бурана» от «Шаттла»: «Буран» мог в полностью беспилотном варианте стартовать, выйти на орбиту, раскрыть створки грузового отсека, манипулятором достать полезную нагрузку и вывести ее на орбиту… Затем убрать манипулятор, закрыть створки и выполнить автоматическую посадку. «Шаттл» может автоматически только взлететь. Все динамические операции на орбите – только в ручном режиме, в том числе посадка на полосу только в ручном режиме, – пояснил в беседе с «НГ» историк космонавтики, кандидат технических наук Вадим Лукашевич, в 1985–1992 годы конструктор ОКБ им. П.О. Сухого. – Наш «Буран» – фактически летающий робот, который мог выполнять очень сложные задачи. У него было около 50 бортовых систем, они все были закомплексированы. И все они управлялись единым компьютерным мозгом».

И тут надо специально подчеркнуть еще раз: беспрецедентно сложная и точная работа автоматики – а это еще только 1985-й; кибернетика – да, но никакого искусственного интеллекта – не отрицала, а дополняла возможности пилотируемого полета «Бурана». Этого требовал единственный на тот момент заказчик МТКС «Энергия-Буран» – Министерство обороны СССР.

В СССР любой самолет сначала проходил через руки летчиков-испытателей Минавиапрома в подмосковном Летно-исследовательском институте им. М.М. Громова (ЛИИ). И только потом его принимал заказчик. В данном случае – Минобороны в лице летчиков-испытателей Государственного Краснознаменного научно-испытательного института ВВС (ГК НИИ ВВС) (сейчас – Государственный летно-испытательный центр Минобороны РФ им. В.П. Чкалова).

«Буран» тоже создавал Минавиапром по заказу Минобороны, и поэтому для космических полетов на нем готовились два отряда космонавтов, – поясняет Вадим Лукашевич. – Первый состоял из гражданских летчиков-испытателей ЛИИ – эту группу будущих космонавтов возглавлял Игорь Волк. Именно они поднимали в воздух самолет-аналог «Бурана» – БТС-02 ОК-ГЛИ, на котором отрабатывали автоматическую посадку. Два члена этого отряда – Игорь Волк и Анатолий Левченко даже успели слетать в космос на «Союзах» – ведь именно им предстояло пилотировать «Буран» в первом космическом полете».

О тщательности и даже, если можно так сказать, изощренности методов подготовки космонавтов Волка и Левченко к пилотируемому полету на «Буране» говорит такой факт: «С целью оценки управляющих реакций летчиков после воздействия невесомости И.П. Волк, а затем и А.С. Левченко выполнили краткосрочные полеты на орбитальную станцию «Мир». Непосредственно после приземле­ния на корабле «Союз» они садились за штурвал самолета Ту-154 и выпол­няли полет на аэродром базирования. По их оценкам, невесомость незначи­тельно влияла на операторские навыки» («25 лет полету многоразовой космической системы «Энергия-Буран». Сб. архивных документов». Звездный городок, 2014).

Всего через эту систему подготовки к полету на орбитальном самолете «Буран» прошли 52 человека. А вот о военном отряде пилотов «Бурана», которые должны были летать в космос на многоразовых кораблях много и долго, мало что известно широкой публике.

Космонавт Игорь Волк возглавлял группу гражданских летчиков-испытателей, которые отрабатывали автоматическую посадку «Бурана».  Фото РИА «Новости»

Сегодня часто можно слышать утверждение, что «Буран» оказался не нужен – под него, мол, не было полезных нагрузок и задач. Вот и генсек КПСС Михаил Горбачев во время посещения космодрома Байконур в мае 1987 года., обронил: «Ну… видимо, кораблю мы навряд ли найдем применение…»

Эксперт «НГ» Вадим Лукашевич подчеркивает: «Реальное назначение «Бурана» знал крайне ограниченный круг лиц, допущенных до высшего уровня государственных секретов СССР… Скажу лишь, что под «Буран» разрабатывалось 28 военно-стратегических систем космического базирования (в том числе 8 ударных), и собирать их на орбите, обслуживать и вести боевые действия в космосе и из космоса по Земле должны были именно космонавты-испытатели ГК НИИ ВВС».

Одним из тех, кто готовился к выполнению подобных миссий, был Алексей Сергеевич Бородай. Он ушел из жизни 10 августа 2024 года – последний пилот «Бурана», командир группы космонавтов-испытателей ГК НИИ ВВС.

Вадиму Лукашевичу довелось несколько раз встречаться и беседовать с Алексеем Сергеевичем: «Бородай был летчиком от бога. Его подготовка, как и подготовка его товарищей по военному отряду космонавтов, кардинально отличалась от подготовки космонавтов ЛИИ. Если гражданские испытатели «учили летать» корабль в штатных ситуациях, то военные космонавты учились спасать «Буран» в любых нештатных ситуациях. Они готовились на нем не просто летать, а воевать».

Как там ни было, все это подразумевало, что люди, входившие в отряд военных летчиков, должны были наработать летный опыт. Притом что они должны были уметь сажать «Буран» в ручном режиме на случай отказа автоматики, из очень неудобного положения, из любой сложной ситуации – посадить летательный аппарат, который, грубо говоря, летает немного лучше утюга – ведь у «Бурана» нет двигателей.

«Вот эта вся сложная посадка именно при отказе автоматики в ручном режиме – это как раз должны были уметь военные космонавты. Та самая группа, которую возглавлял Иван Бачурин, а Бородай был у него замом, – рассказывает Вадим Лукашевич. – Для того чтобы корабль гарантированно мог сесть на полосу, «Буран» должен был войти в так называемую ключевую точку, около 24 км от ВВП, со строго фиксированным вектором скорости. В этом все мастерство военных космонавтов и заключалось: привести корабль в эту точку со строго определенным вектором скорости. Они отрабатывали все эти маневры в Ахтубе на различного типах самолетах – об этом мало говорят. Гражданские летчики отрабатывали алгоритм на специально переоборудованном самолете Ту-154, у которого аэродинамика специально была загрублена до бурановской. Сначала гражданские отрабатывали этот маневр в ЛИИ им. Громова, а потом – на посадочном комплексе «Бурана» на Байконуре.

А вот военные космонавты отрабатывали это на разного типа самолетах, включая советский дальний тяжелый сверхзвуковой бомбардировщик Ту-22. То есть в Ахтубе они оттачивали мастерство по безмоторной посадке на тяжелых военных самолетах. Об этом вообще никто никогда не писал».

«Особенность, как мне рассказывал Бородай, – продолжает Лукашевич, – заключалась в том, что пилот должен понимать, когда он только еще идет на сверхзвуке к этой ключевой точке, что в контрольную точку он должен прийти на дозвуковой скорости, 500–600 км/ч, ни в коем случае не больше. Летчик должен был научиться понимать: у него избыточная скорость или ее не хватает».

Чтобы такой уникальный орбитальный корабль мог выполнять все эти маневры, специалисты-аэродинамики придумали «Бурану» очень интересную траекторию. Так называемые цилиндры рассеивания энергии, или цилиндры выверки курса: спиралеобразная траектория, на которой пилот должен, находясь в окрестности аэродрома, погасить избыточную скорость. Но погасить так, чтобы ее хватило на посадку. Если погасить больше – из контрольной точки до ВВП не дотянешь.

«Как мне объяснял Бородай, – подчеркивает Вадим Лукашевич, – когда ты идешь по этому цилиндру рассеивания энергии, ты должен четко понимать, что, когда заканчиваешь этот разворот, последний маневр, у машины должна быть именно та траектория, которая тебя приведет в контрольную точку с необходимыми динамическими параметрами».

Другими словами, предполагался полет на корабле, который фактически падает: вертикальная скорость – десятки метров в секунду, а горизонтальная все время падает за счет аэродинамического торможения. И самое важное для человека за штурвалом такой машины – на автомате понимать, насколько надо отвернуть в сторону, чтобы погасить избыточную скорость, но потом вернуться на траекторию.

«Эта задача на порядок сложнее, чем задача, которую решали гражданские космонавты, – считает Вадим Лукашевич. – Не умаляя нисколько мастерство Игоря Волка и его товарищей, которые отрабатывали автоматическую посадку, напомню, что военные космонавты учились сажать «Буран» в случае отказа автоматики. И ошибки у тебя быть не может. Вот в чем мастерство именно военных летчиков. Не говоря уже о том, что они должны были быть готовы вести боевые действия в космосе. Планировалось, что начиная с шестого-седьмого полета «Бурана» на борту должен был быть бортовой комплекс обороны – ракеты «космос–космос». Как современный боевой самолет, только в космосе».

Все же надо отметить, что программой «Энергия-Буран» предусматривалось широкое ее использование для вывода в космос и обслуживания на орбите гражданских космических аппаратов.

Когда закончился «Буран»

Сергей Голубков вспоминал: «Все участники процесса (создания и испытания МТКС «Энергия-Буран». – «НГН») ждали наград. Все помнили, как щедро государство расплачивалось с создателями атомной или водородной бомбы: ордена, дачи, машины, квартиры, деньги... Ничего подобного на сей раз не произошло. Единственной формой выражения благодарности со стороны государства стала премия в размере месячного оклада.

А потом Горбачев повстречался с Рейганом. Рейган намекнул, что проект «Буран» надо закрыть – он плохо влияет на окружающую среду. И Горби взял под козырек. Уникальный проект, давший старт сотням новых супертехнологий, был закрыт росчерком пера... Хотя многое из того, что мы сделали в «Буране», никто в мире до сих пор не смог повторить».

В 1992 году Российское космическое агентство из-за сокращения финансирования вынуждено было принять решение о прекращении всех работ по программе «Энергия-Буран» и консервации созданного задела.

Однако и эта «консервация» оказалась недолгой. Единствен­ный летавший в космос отечественный орбитальный корабль многоразового использования «Буран» был разрушен в 2002 году рухнувшей крышей ангара монтажно-испытательного корпуса на Байконуре…

Всего над созданием МТКС «Энергия-Буран» в течение 18 лет непосредственно трудилось более миллиона человек. Общие расходы на программу по состоянию на 1992 год составили 16,4 млрд руб.