buran, shuttle buran program, energia, space shuttle, launcher energia, launcher, USSR, mriya, polyus, poliyus, energya, maks, bor-4, bor-5, bor-6, energia-buran, soviet rocket, space shuttle, soviet launcher, Буран, Энергия, plans, schematic, soviet, russian shuttle, russian space shuttle, USSRburan, shuttle buran program, energia, space shuttle, launcher energia, launcher, USSR, mriya, polyus, poliyus, energya, maks, bor-4, bor-5, bor-6, energia-buran, soviet rocket, space shuttle, soviet launcher, Буран, Энергия, plans, schematic, soviet, russian shuttle, russian space shuttle, USSR


Share
                                                         
This page was automatically translated,
it may contains errors.
Original version here.

A perspective number{line} of rockets-carriers{-bearers}

In November, 1986, after studying the materials of the commission published in June on investigation of the reasons of destruction of "Challenger", the wave of the critical analysis of own design was stirred up and positions to safety of our systems were formulated.
Developers of the ship approved{confirmed}, that an inattention to an opportunity of occurrence of refusal even in " superreliable system " and absence even the minimal insurance on this case - one of the reasons of tragedy of "Challenger". The position of an identification of concepts of reliability and safety is called by this failure{accident} into question. With 1982 them was brought a attention to the question on necessity of wide introduction of actions on safety in addition to efforts on maintenance of high reliability. Developers of the ship always recognized that there can be something unforeseen - on the average on 27 flights one failure{accident} is necessary.
Developers of the ship "Buran" insisted on realization of a contour of safety with introduction of additional means of its{her} maintenance. These measures in a complex enabled to raise{increase} safety on some not so high size. The scheme{plan} of distribution of these sizes gives full enough representation. These measures basically under a persevering pressure of "shipbuilders" have been realized.
We, "ракетчиками", had been lead the analysis of the report of the presidential commission on failure{accident} " the Space of the Shuttle " with an orbital step "Челенджера". Problems of a safety " the Space of the Shuttle " on a site of deducing{removing} in a view of the occured{happened} tragedy in comparison to the similar problems solved by development "Energia" - "Buran" have been considered{examined}. As " a Space the Shuttle ", and "Energia", - extremely complex{difficult} aerodynamic systems, piloted flights on which are integrally connected with risk even at realization of actions on a safety, recommended Rogers's by commission. The risk of loss of crew is not excluded. The risk and for a booster rocket of "Energia" and the orbital ship "Buran" even is not excluded at realization of the accepted offers on additional means of a safety - ejections of two-four members of crew, emergency branch of the orbital ship. In this connection acceptance of any decision on piloted start-up of "Energia" - "Buran" without cardinal change of the approach for a problem of safety is connected with risk of loss of crew.
Anybody and anywhere convincingly has not shown necessity and expediency of use of crew at transportation of cargoes such potentially dangerous and complex{difficult} systems as a problem{task} of delivery two-four person into an orbit can be solved on others, more simple, smaller after the dimension, enough the fulfilled systems with highly effective means of rescue of crew.
System " Energia " - "Buran" in comparison with the reusable ship " the Space the Shuttle " possesses that advantage, that in its{his} structure there is a universal multi-purpose means of deducing{removing} of payloads - a booster rocket of "Energia". This circumstance allows to carry out essentially new approach to the decision of a problem of safety of flights. Essence of this approach that all goods{freight} traffic into an orbit can be provided by means of pilotless start-up of "Energia". If necessary realization of piloted flights it is necessary to do{make} their cleanly "passenger", solving basically the problems{tasks} of delivery of crews on piloted stations of carrying out assembly, assembly and repair work.
The liberated power of a booster rocket (the order 30 т from 100 in weight of a payload) can be used for creation of highly effective means of rescue of crew of type of a separated cabin and increase of reliability of functioning of rockets-carriers{-bearers}. The such variant pursues the purpose of the confident rescue of crew in any point of a trajectory.
In this connection us it was at that time offered: at the first stage of working off of system the basic attention to concentrate to cargo updating of a rocket of "Energia", start-up of a booster rocket with two orbital ships made at that time, to conduct only in a pilotless variant, it is rational to distribute{allocate} piloted start-up of "Buran" and other piloted complexes, to lead studies by a passenger variant of the orbital ship with the separated cabin of crew providing rescue at all stages of deducing{removing} of the ship and to suspend manufacturing of the additional orbital ships for end of studies.
To understand with my statement it was entrusted to O.N.Shishkinu. As a result of long discussion with V.P.Glushko, Y.A.Mozzhorina's participation to the joint decision do not send{have come}, but it was impossible to bypass this statement. Have agreed, that I should not organize wide discussion of a problem prior to the beginning of flights of tests and, first of all, before start-up of "Energia" N6СЛ.
The problem of safe piloted flight costs{stands} closer{more attentive} analysis and waits for the decision...
During all work during planning and realization of space programs of NASA repeatedly met difficulties. Activity of NASA was characterized by presence of failures which complicated position and put under doubt financing and success of some current and perspective space programs. Among them - failure of the schedule of flights of "Shuttle", a mistake{an error} at manufacturing the main mirror and refusal of one of expensive (from above 2 million dollars) power{force} gyroscopes of an observatory "Hubble", large lacks of the designs of station " Fried " which have caused next, already third under the account{invoice}, revision of its{her} project. In connection with these failures in the USA, the decision of National advice{council} on space had been created the special commission for studying the civil space program of the USA under presidency of vice-president of firm " Martin Marietta " Normana Ogestina.
In December, 1990 the commission after four months of work has presented the report in which the basic lacks of work of NASA were stated and recommendations on the further performance of the civil space program of the USA are given. The basic conclusions of commission N. Огэстина the following: - flights of "Shuttle" should be spent only for performance of those problems{tasks} which cannot be executed without participation of cosmonauts, and manufacturing of new orbital steps should be stopped (last sample of an orbital step "Индевор" - "Aspiration", cost 1,8 billion dollars, has been transferred{transmitted} to NASA on April, 25th, 1991):
- It is necessary to begin immediately designing of new pilotless transport space means with use of existing technologies to reduce dependence on "Shuttle" which one more accident is not excluded in the nearest some years;
- To reconsider a priority of works of NASA on development of a space, laid the basic emphasis on scientific researches of the Earth from space by means of satellites and research of distant space by means of piloted and pilotless space vehicles;
- Completely to reconsider a design of space station " Fried " aside its{her} simplification and reduction of cost (it is considered possible{probable} to choose a modular principle of its{her} construction); a basis of scientific activity onboard station should become biological experiments and reception of new materials in conditions of weightlessness.

NASA has already accepted to execution{performance} many recommendations of the commission of N.Ogestina. For example, according to requirements of the Congress of the USA the project of station " Fried " is reconsidered. In the beginning of March, 1991 the reconsidered project is directed to National advice{council} on space. After the statement National advice{council} on space the project of station " Fried " was provided to be transferred{transmitted} in the Congress of the USA for final consideration and decision-making on its{his} financing.
Performance of the program of researches of a space planned in the USA, and also problems{tasks} in interests of the Air Forces and the departments leading work under the program of strategic defense (the SOYA - " star wars "), demands substantial growth of volume of transport operations between the Earth and circumterraneous orbits already in the beginning of the first decade of following century. Calculations of the American experts show what to satisfy needs{requirements} of these programs, in view of available resources, will be possible{probable} at use of more economic systems. Alongside with this Ministry of Defence the conclusion to various circumterraneous orbits of useful loadings in a wide range of weights is provided. The needs{requirements} of the departments realizing the program calculated for the nearest terms of " star wars ", consisted in deducing{removing} into circumterraneous orbits of cargoes in weight from 45 up to 68 т.
It was supposed to create four groups of updatings of the rockets-carriers{-bearers} covering on carrying capacity a range of weights of useful loadings from 18 up to 180 т. The first group is calculated on useful loadings in weight from 18 and less т up to 36. The second group - from 36 up to 50 т, the third - 45-90 т and the fourth - up to 180 т.
Strategy of NASA and the Ministry of Defence of the USA in the field of space technics{technical equipment} underwent basic changes when began to provide use of disposable rockets-carriers{-bearers} for deducing{removing} in space of all kinds of useful loadings, except for what demanded presence of the person. Before accident with "Challenger" in January, 1986 all arsenal of military and civil space vehicles, including devices of NASA, intended for delivery in space onboard " the Space of the Shuttle ".
"Challenger's" tragical lesson has led strategists of space policy{politics} to a conclusion about an inaccuracy of orientation to reusable systems of space-rocket transport. The weakened{easied} rocket fleet of disposable carriers{bearers} of the USA could not cope with realization of the program of starts of space vehicles - the part of the American satellites has at that time transferred the base on European carrier{bearer} " Ариан ". It was the compelled{forced} measure. There are nevertheless absolutely not clear conclusions from this sad history, except for the main conclusions about necessity of increase of reliability and safety of piloted systems. Why at that time the shadow has hung above reusable systems - a source of failure{accident} became not an element of means of return of the ship, and твердотопливный the accelerator of the first step " the Space of the Shuttle ".
NASA and the Ministry of Defence of the United States have developed for the period up to the end of century plans of use of family of disposable carriers{bearers}, hoping to deduce{remove} in space a plenty of various useful loadings by means of rockets of such types, as "Atlas", "Delta", "Пегас" and "Titan". Development of improved versions of rockets-carriers{-bearers} of these types, however, was considered{examined} as creation of park of carriers{bearers} of "intermediate" generation and basically on the basis of existing technologies.
The booster rocket "Титан-4", possessing approximately the same opportunities, as well as system " the Space the Shuttle ", intended for delivery in space of a great bulk of perspective heavy useful loadings of military purpose{assignment; destination}. Under the power characteristics "Титан-4" without the top step (third) enables to deduce{remove} into a low circumterraneous orbit 17,7 т a payload. The same carrier{bearer}, but with advanced твердотопливными accelerators, deduces{removes} more than 22 т. "Титан-4" with разгонной the third step deduces{removes} into a geostationary orbit of 2359 kg, "Титан-4" - "Centaur" deduces{removes} 4127 kg, and the same complex with at совершенствованными starting accelerators - 6124 kg.
On weight parameters of a deduced{removed} payload into a circumterraneous low orbit last updatings "Титана-4" сравнимы with "Proton". However domestic "Proton" of a present design has no opportunity to deduce{remove} on a geohospital such cargoes what can modern "Титан-4". For achievement of characteristics of the same level deep modernization of "Proton" was required.
In a basis of the disposable carrier{bearer} - твердотопливные starting accelerators, which history of application it is not less instructive. In the spring 1991 on the test bed of base of Air Forces Эдвардз explosion of a pre-production model new твердотопливного accelerator SRMU (SRMU) has caused serious concern of legislators, and at formation of the budget for 1992 originally planned means have been reduced to third and the attention to the question on cessation of work on creation of the new accelerator was brought. Year on end of ground working off of the accelerator under the request of the Air Forces and firm " Martin Marietta " has been given. Upon termination of works with твердотопливными engines scheduled starts have begun... In August, 1993 accelerators have blown up at start-up of a booster rocket "Titan". Searches of decisions of application of liquid accelerators and finishings твердотопливных " up to mind{wit} " have begun.
Start of first of military communication satellites of new generation of type "Милстар" in August, 1994 use of carriers{bearers} " Титан-4 " has renewed. This start-up became the first after the start which has come to the end by an explosion 1993 For the first time the transport system on the basis of "Титана-4", included as the third step a rocket "Centaur" has been started. Work of all engines - two lateral твердотопливных starting accelerators with draft on 730 т, liquid engines of the first step with draft 250 т and the second step with draft 48,2 т - was steady. The rocket in this structure has deduced{removed} the device in weight 5 т on a hospital.
However the history demanded conclusions. In national system existence of vehicles of polytypic structure is expedient. It is connected by that in case of occurrence of an emergency outcome at any start-up the program of flights should not suffer from loss of time for finding-out of a degree of influence of the shown defect on the remained rockets or systems. The program should be carried out by carriers{bearers} of other types if such secure is admissible economically. Thus space vehicles should not be rigidly adhered to one carrier{bearer}.
In 1987 under direction of NASA and the Air Forces of the USA there has been begun development of a universal booster rocket with carrying capacity changeable over a wide range which is carried out under program АЛС (ALS - Advanced Launch System - the advanced transport system). In 1989 has been completed the conceptual analysis of system of rockets-carriers{-bearers} and in the beginning of the ninetieth years works at a stage of preliminary designing were conducted{ordered} so that to the middle of last decade to start full-scale development.
The universal booster rockets developed in the United States, have set of the updatings differing on carrying capacity. All these updatings of rockets are connected among themselves by a uniform principle of the constructive configuration which are carried out on the basis of the two-level scheme{plan} with a longitudinal arrangement of blocks of the first step around of the central block of the second step. Modular configuration enables to carry out a batch production of the same components, creating monotony at variety of variants of rockets-carriers{-bearers}.
The heavy booster rockets, capable to deliver into an orbit payloads of the big weight, invariable were in plans of perspective development of the USA. The first heavy rocket was a booster rocket "Saturn-5". After end of the program of flight of the person on the Moon for the period of system engineering " the Space the Shuttle " some calm in a birth of various projects of heavy carriers{bearers} was formed. The matter is that with the advent of space reusable transport which is capable to put into orbit and return to the Earth satellites of all systems in weight up to 29,5 т, it was supposed to block economically effective transport system all target program of America of starts of space vehicles.
In due time rockets of family of rockets-carriers{-bearers} "Saturn" were capable to carry out the broad audience of transport operations in a circumterraneous and distant space. Starts of the lunar orbital space vehicles, the piloted lunar ships, solar and interplanetary probes and even interplanetary space vehicles with landing{planting} to a surface of a planet were possible{probable}. The transport system " the Shuttle " such ample opportunities has no Space. Since then and till today there is a search of the effective decision of a problem of heavy carriers{bearers}. Developers of present programs do{make} it under the motto " a greater{big} booster rocket is the cheap rocket " means. Believed, that if this principle will be воплощен in a reality in the field of development by the person of space new ample opportunities will open.
There were some directions in the decision of a problem of heavy carriers{bearers} in the USA. One preached returning to classical rockets and, in particular, to powerful rockets "Saturn" as reliability of these devices is checked up. For today they are the most powerful rockets from ever created by the person. It was emphasized by supporters of this direction, that all the infrastructures necessary for creation of rockets "Saturn", it is kept. Monuments of the American space glory can restore again to a life, all over again coexisting with reusable system for deducing{removing} into an orbit of satellites or large cargoes in an automatic mode, and then replacing them for performance of long orbital flights. These two variants, supporters of this direction believed, can coexist within one-two decades, since the end of the twentieth century, will not be put into yet operation the perspective aerospace plane.
The second direction is connected with use of the created powerful industrial and operational space complex of reusable system " the Space the Shuttle ". The program of development of such carrier{bearer} - pilotless updating " the Space of the Shuttle " - "Shuttle-with" is attractive that is faster, than any other directions, solves problems of start and assembly in an orbit of elements of space station " Fried ". Above this program firms " Martins Marietta ", " Рокуэлл интернэшнл " and " Юнайтед текнолоджи корпорейшн " worked. As developers believe, such heavy cargo system could be created to the middle of 90th years.
The booster rocket differs from a regular piloted variant that instead of the orbital ship the cargo container in which into a low orbit from Center Кеннеди the payload in weight 68 т can be deduced{removed} is used. At some improvement твердотопливных accelerators, speeding up of liquid engine SSME deducing{removing} a payload up to 71 т is provided.
The program on the basis of "Shuttle-with" with smaller risk provides early commissioning a rocket at smaller initial expenses for development. However cost of start-up of such rocket, according to the American experts, will be above, than cost of start-up of rockets-carriers{-bearers} of a heavy class of new development.
Development of new rockets-carriers{-bearers} of a heavy class is a third direction in search of rational decisions in the program of creation of transport systems. Several years ago NASA has conceived to create a database by the possible{probable} inquiries connected with use of the future transport space systems. Results of researches have been brought in it{her} under the program of flights on the Moon and Mars. By results of researches, all the payloads necessary for material maintenance of lunar expedition{dispatch}, have been carried in the category of cargoes which should be deduced{removed} into a circumterraneous orbit by means of heavy carriers{bearers} by carrying capacity 68 т, payloads for martian outpost should be deduced{removed} by the carrier{bearer} carrying capacity 136 т. For flights about three start-up were planned for the Moon in a year, since 2002 For simultaneous realization of lunar and martian programs is required to carry out annually 2-4 start-up of a booster rocket by carrying capacity 136 т or up to 10 start-up of the 68-ton carrier{bearer}.
In design development modern requirements on deprecication of delivery of a payload into an orbit, increases of reliability and safety of flights were especially considered. All this meant, that developers should find new technology. Firm such requirements, as elegance of the project, high power characteristics of mid-flight engines any more were not. On the foreground structures and the schemes{plans} providing a minimum of the general{common} expenses for transport system were put forward.
The analysis of results of studies of various variants of rockets-carriers{-bearers} of this class allows to note the general{common} features. It, first of all, parallel, instead of consecutive work of steps of rockets-carriers{-bearers}, partial reusable use. Direct deducing{removing} a payload into a basic orbit without a site довыведения is provided. Are used liquid, instead of твердотопливные accelerators of the first step. Application of hydrogen for mid-flight engines with газогенераторным a cycle, instead of безгазогенераторным or closed by cycles. By way of increase of survivability of a rocket the opportunity of continuation of flight is provided at refusal of one of mid-flight engines.
Simultaneously with works under the program of heavy carriers{bearers} works on mid-flight engines for accelerators and the central block were spent. Within August, 1989 with firms " áÝÓ«ñªÑÔ ", "Pratt-Уитни" and "Рокетдайн" contracts for these purposes have been concluded.
For the central block and the accelerator the oxygen-hydrogen engine STME working on газогенераторному to an open cycle, with pressure in the chamber of combustion 158 атм has been chosen. Draft 263 т in vacuum. Reliability 0,99 at доверительности 0,9. At reusable execution{performance} the working resource will make 15 regular flights. Check of performance of all requirements to the engine it was assumed to lead огневыми tests per 1996
The American experts had a belief, that from three possible{probable} schemes{plans} of work of engines - on the closed cycle, on газогенераторной to the scheme{plan} with the open cycle and on безгазогенераторной to the scheme{plan} - engines with газогенераторным a cycle of the opened scheme{plan} which typical representatives are engines F-1, Джей-2 and Эйч-1 firms " Рокетдайн " are most comprehensible. As a whole in this direction, as well as for everything, incompleteness of design researches on rockets of a heavy class and uncertainty of the situation connected with a level of financing of a long-term plan of works is characteristic.
The heavy carrier{bearer}, named "Shuttle-with" (With - cargo), being a stage of development, is capable to deduce{remove} useful loading in weight nearby 45,4 т into a low circumterraneous orbit. Carrier{bearer} " Shuttle-with " uses such components " the Space of the Shuttle ", as a pendant fuel compartment, твердотопливные accelerators and basic liquid rocket engines SSME. The orbital ship is replaced by a pilotless compartment of useful loading. Carrier{bearer} " Shuttle-with " should make flights with useful loadings of various types, deducing{removing} on orbits or suborbital trajectories interplanetary devices, carrying out expansion in circumterraneous orbits of scientific platforms, providing start of space vehicles into a geostationary orbit with use of the top step "Centaur" or other interorbital transport devices or rocket blocks, assembly and supply of orbital space station. The requirements shown within the limits of this program, include sharp increase in carrying capacity and a freight traffic on a line "Earth-orbit".
Advanced твердотопливные accelerators at use on "Shuttle-with" will allow to increase carrying capacity of the carrier{bearer} on 4,5-5,4 т and to finish it{her} to size approximately 68 т. For satisfaction of requirements on flights to the Moon and Mars two variants of base carrier{bearer} " Shuttle-with " with a compartment of useful loading of the increased volume approach{suit}.
The basic requirements to the project, a configuration of the carrier{bearer}, the minimal cost of development and an opportunity of maintenance of the first flight in 1995 As a result were affected was not supposed to bring in a design of a pendant fuel compartment, starting твердотопливных accelerators and liquid engines SSME:, and also any changes in prestarting operations, except for already used and fulfilled during numerous start-up of a shuttle. Application of the equipment which has been checked up in flights " the Space of the Shuttle ", allows to use available systems of service and means. The requirement on maintenance of high reliability has led to preservation of a configuration with three engines SSME that will provide continuation of flight of the carrier{bearer} on a site of deducing{removing} even at refusal of one engine.
Carrier{Bearer} " Shuttle-with " was considered{examined} as a basic element of new national transport space system. As a result, requirements to the perspective carrier{bearer} have been divided{undressed} into two directions: creation of bases on the Moon and on Mars. The considered{examined} base configuration of carrier{bearer} " Shuttle-with " can satisfy only the most minimal needs{requirements} on weight and diameter of useful loadings which are required for performance of flights to the Moon and Mars. " The Earth - the orbit " under this program was offered to develop three variants of the carrier{bearer} for performance of transport operations of a class with the increased diameter обтекателя a compartment of useful loadings:
- The carrier{bearer} of the increased carrying capacity, up to 81,6 т;
- The carrier{bearer} carrying capacity nearby 68 т;
- The carrier{bearer} carrying capacity 54,4 т.

The density cryogenic топлив, both liquid oxygen, and liquid hydrogen, provides average density of a cargo - the order of a compartment of 240 kg/¼3.
Two base variants of transportation of tanks with fuel were developed:
- Assembly from several tanks (for flight on the Moon);
- The uniform fuel tank demanding carrying out of refueling operations in an orbit.
For realization of these offers the increase in carrying capacity of a base variant of the carrier{bearer} on 9-13,6 т was necessary, that could be executed due to use of the advanced engines and the facilitated transport compartment.
However increase of carrying capacity of the carrier{bearer} up to 90,7 т and above and increase in diameter of a compartment of useful loading up to 10 m and lengths over 30 m has led to impossibility of use of the given configuration of the carrier{bearer} with an asymmetric arrangement of a cargo. The further increase in opportunities of the carrier{bearer} has led to necessity of essential change of starting constructions, a mobile starting platform, a building of vertical assembly, the case of preparation and the equipment for the Space center of name Кеннеди.
The third variant of improvement of a design of the carrier{bearer} demanded continuation of increase in diameter of a cargo compartment up to 9,15 m and lengths up to-30,5 m. This volume enabled installations in it{him} of space vehicles with density of configuration below 32 kg/¼3 and weight 54,4 т.
As have shown researches, the average density of payloads calculated on the basis of already meeting designs of devices and preliminary results of the future expeditions{dispatches} on the Moon and Mars, meet the general{common} requirements shown to the new carrier{bearer}.
The cargo on density can be broken on two categories: loadings of small density (48-112 kg/¼3) and loadings of high density (256-1024 kg/¼3). Useful loadings are developed counting upon their deducing{removing} in a cargo compartment " the Space of the Shuttle " by diameter about 4,6 m. Greater{Big} sizes of a compartment allow to deduce{remove} in space cargoes of small density from extralight materials as in this case the weight of aerodynamic brake devices will be rather small. For scoping a cargo compartment the density up to 48 kg/¼3 has been chosen. The greater{big} density of a payload takes place on delivery into an orbit of fuel, cryogenic fuel with the minimal density provide the maximal specific impulse. The maximal density of a cargo has been chosen at a level of 240 kg/¼3.
The density of a deduced{removed} cargo is the basic factor at definition of dimensions of the carrier{bearer}. The base variant of carrier{bearer} " Shuttle-with " provides accommodation in the cargo compartment of loading in density of 160 kg/¼3. Such loading corresponds{meets} to a compartment in length of 25 m. Increase in carrying capacity of the carrier{bearer} without increase in volume of a cargo compartment will not correspond{meet} to requirements on accommodation of the increased useful loading in former volume. The increase in length and volume of a cargo compartment not only raises{increases} inert weight of the carrier{bearer}, but also increases the losses connected with increase of aerodynamic resistance on sites of deducing{removing}. It leads to deterioration of characteristics of the carrier{bearer}.
After the preliminary analysis it has been selected three base variants. The first is the variant of the ship-заправщика, in which 68 т cryogenic fuel. The second variant provides accommodation of cargoes in density of 80 kg/¼3. The third variant is intended for accommodation 59 т loadings.
Carrier{Bearer} " Shuttle-with " can be used also as means of duplication " the Space of the Shuttle " when it is necessary more, than twice, to increase carrying capacity of the carrier{bearer} at creation of new systems of space monitoring the Earth and new platforms in a geostationary orbit. It{this} is promoted by small risk of development and low cost of the perspective carrier{bearer} of the big carrying capacity which the Space will serve as addition to " to the Shuttle " and becomes necessary for satisfaction of any needs{requirements} on transport operations down to the first decade of XXI century.
Management of researches of NASA has drawn a conclusion, that for realization of martian expedition{dispatch} the heavy booster rockets, capable to deduce{remove} into a low circumterraneous orbit objects in weight nearby 140 т are required. Similarly the space vehicle in weight is necessary for realization of lunar expedition{dispatch} up to 67 т which deducing{removing} can be carried out by means of a rocket of type "Shuttle-with". For reduction of scales of assembly works in space carrying capacity in a range 144-150 т is required. This size is " a boundary point " for practical development. For achievement of similar carrying capacity there is no necessity for creation of the new carrier{bearer} as such carriers{bearers} will be used seldom enough, say, some times in a year. Low cost of development can be reached{achieved} by updating of existing carriers{bearers}.
On the basis of "Shuttle" the concept of the new carrier{bearer} which has received the name "Шаттл-Z" has been developed. The new carrier{bearer} can be suitable for realization of expedition{dispatch} to Mars and to other planets, for a conclusion of objects to a geostationary orbit or for performance of other programs demanding for the realization greater{big} power expenses for deducing{removing} into high orbits and having in structure of a space vehicle greater{big} разгонные blocks-steps by means of which demanded speed for moving on the set trajectories is provided.
Full " useful loading " which was put into an orbit by means of a booster rocket, was always considered{examined} as set of a space vehicle and разгонного the block. As the weight "martian" or "lunar" liquid разгонных blocks in 4-5 times more, than weight of the space vehicle, carrying capacity of a booster rocket should be accordingly more, than own weight of a space vehicle.
The concept "Шаттла-Z" concentrates around of double use разгонного the block functioning the same as the third step of system " Shuttle " with replacement of the orbital plane on the container, containing mentioned разгонный the block and a space vehicle. The base package of the carrier{bearer} consists from твердотопливных accelerators, a pendant tank and a sheaf of engines SSME forced so that the carrier{bearer} dispersed object till suborbital speed. After that starts to work "martian" разгонный the block which provides a necessary increment of speed for a conclusion of object to an orbit. As a result the weight which was put into an orbit, considerably surpasses that which could be deduced{removed} by means of one carrier{bearer}, and it is reached{achieved} due to use of fuel which the space vehicle spends for transition from a circumterraneous orbit for the high-energy set trajectory.
The following step carries out start one or several identical "Шаттлов-Z" with fuel tanks as useful loading, their meeting and joining with a space vehicle in a circumterraneous orbit and refuelling of tanks разгонного the block. After that разгонный the block is ready for deducing{removing} a space vehicle on the set trajectory.
In essence, the effect from similar association of a space vehicle and the accelerator is provided with double use разгонного the block which is both a part of a space vehicle, and a part of a booster rocket. As разгонный the block should be put into an orbit as the part of a space vehicle, " the top step " booster rockets as though is absent.
Impressing flights of the characteristic of carriers{bearers} " Шаттл-Z " show preliminary studies.
A little after NASA has developed{unwrapped} works on creation of family of powerful rockets-carriers{-bearers} of the big carrying capacity within the limits of new project НЛС (NLS - National Launch System). The basic attention in it{him} has been concentrated to development of new oxygen-hydrogen engine STME for these rockets-carriers{-bearers} which in the long term are supposed to be improved for carrying out of starts of piloted space vehicles. The first start-up of these rockets-carriers{-bearers} were provided to be carried out in 2002
To the middle 1992 joint researches of NASA and the Ministry of Defence of the USA in volume of 350 projects and design the searches directed on decrease{reduction} of transport charges at deducing{removing} into an orbit of payloads, have formulated base for decision-making on creation of the national transport space system consisting from of some pilotless, however of suitable rockets-carriers{-bearers} for piloted flights.
On the basis of available operating time in view of an opportunity incorporated in structure " Energia " - universality and a modular principle of construction - a perspective number{line} of rockets-carriers{-bearers} has been developed. A number{line} is subdivided into two directions: cargo disposable space-rocket transport systems and systems of reusable application.
For years of a space age the automatic devices sent by the person in various areas of Solar system, have lead huge volume of researches of planets, their satellites, near and far space. Results of these researches have brought the significant contribution to development of sciences about the Universe. Lunar expedition{dispatch} and piloted orbital stations have opened new page in an outer space exploration. However space still more many secrets which wait for the openers.
The modern level of development of space-rocket technics{technical equipment} allows to pass from researches of separate accessible areas of space to regular researches practically any corner of Solar system. Achievements of many countries in the field of creation of means of delivery, space vehicles, electronics do{make} real transition from researches in space to industrial activity in interests of a science, technics{technical equipment}, medicine, commerce.
Our reports on development of the concept of researches of the Moon, planets began with it{this} all. The sun, and also to astrophysical researches with use of new opportunities which have arisen in connection with creation of new heavy universal space-rocket transport system " Energia ". To estimate{appreciate} these new opportunities it is possible proceeding from that "Energia" provide deducing{removing} in space of space vehicles which weight in 5 times more what can be deduced{removed} by most powerful of maintained carriers{bearers} - "Proton" and "Титаном-34Д", and in 3 times more deduced{removed} " the Space the Shuttle ".
The world{global} space-rocket fleet consists basically of disposable ballistic systems. Booster rockets of the USSR were distributed{allocated} depending on programs and plans of the interested departments. Having carriers{bearers} " Spaces ", "Cyclone", "East-lightning-union", "Proton", the country in a condition was to deduce{remove} from 1,5 up to 20 т into a basic orbit and up to 3,2 т into a geostationary orbit. The booster rocket of "Energia" has expanded these opportunities up to 100 т in a low circular orbit and 18 т on a geohospital. A perspective number{line} of rockets-carriers{-bearers} allows to construct family on the basis of a блочно-modular principle, to fill blanks and to make continuous a chain of opportunities on carrying out into a basic orbit of weight of a payload.
A number{line} opens a rocket "Zenith" carrying capacity up to 15,7 т at use in the international programs. It is easy{light} to see, that varied elements in system, in a large way, only two. It is the module of the first step applied practically in all number{line}, except for last scheme{plan}. The second element is a module of the second step which in a number of schemes{plans} essentially varies that speaks preservation of base module " Energia " by carrying capacity 100 т without special changes only in a range of loadings 60-100 т. The weight less than 60 т entails change of the central block: or shortening of tanks before reception of the volumes necessary for reduced refuellings according to loading as in the scheme{plan} "Energy-th", or to reduction of diameter of the block up to 5,6 m. At increase in loading from above 100 т change of the scheme{plan} is connected not only with increase in quantity{amount} of modules of lateral blocks of the first step, but also with increase in length of tanks of the central block (on 15 m at loading 200).
The basic share of starts of space vehicles earlier was spent within the limits of the state programs and programs of the Ministry of Defence. Individual international projects made an insignificant part and were conducted{ordered} on the basis of the state assignments, except for several start-up. The space market for our country in spite of the fact that some time the country was in the lead in development, has been strongly closed from within and blocked from the outside by restrictions of co-ordinating committee (СОСОМ).
By our estimation, "Energia" - the unique booster rocket, not being threat to any program as or to other programs, it should to create a rocket of such carrying capacity if it{she} is necessary American anew or to revive a heroic rocket "Saturn". Then, why to not declare{announce} the program of flight of expedition{dispatch} to Mars or the Moon international? Would be correct to form international " Fund of development of Mars " under aegis of the United Nations and to send on this distant planet of astronauts from a planet the Earth.
" New York Таймс " in July number 1991 paid attention of readers to published researches Стенфордского of university where it is supposed, that at association of efforts and use of carrier{bearer} " Energia " piloted flight to Mars can demand expenses only in 60 billion dollars, instead of 400-500 as believes National space agency. "Energia" are a unique opportunity to reach Mars in foreseeable terms and for the comprehensible price - so conclude research.
In a perspective number{line} as ancestors, are allocated two initial schemes{plans} of rockets-carriers{-bearers}: "Energia" in a cargo variant, or under the early name "Buran-Ô", and in indexation of the program of flights of tests of "Energia" - 6СЛ, and the "Energia-buran" corresponding{meeting} on structure the machine{car} first a flight of the same program.
The cargo variant of "Energia" is known in the world as the carrier{bearer} having an opportunity to deduce{remove} into a basic orbit 100 т of payload. Transformation of "Energia" for a conclusion to an orbit of "Buran" in the carrier{bearer} of a heavy cargo does not represent complexity as it is stipulated and incorporated in a base design. The payload in this variant is placed in the transport container. The container in finally collected kind with the payload placed in it{him} is established{installed} instead of the orbital ship "Buran" on the same units of power{force} communication{connection}. The same are used pneumo-telecommunication which have been stipulated at joining "Buran" with "Energia", and with the starting starting device. The container, except for formation{education} of the power{force} scheme{plan} of fastening of a payload and rocket blocks, protects the space vehicles placed in it{him}, from aerodynamic and thermal influence набегающего a stream in flight. On start and in flight inside of the container the temperature mode demanded for a payload is provided. Manufacturing the container from composite materials in a combination with power{force} металлоконструкциями was provided.


The case of the transport container conditionally паказан translucent
Transition to the detailed design-layout scheme{plan} of Buran Zoom In to size 1900x1208, 690Kb
Diameter of the container got out at the rate of opportunities of development in rocket branch of new diameter. Base diameter of the central block of 7,7 m for the container has been overestimated - dimensions of the volume intended for accommodation of a cargo, became переразмеренными even at its{his} small density. Introduction of new diameter entailed necessity of additional technological equipment of manufacture. Therefore the choice of diameter became a problem{task} of an establishment of new value which should become base for other designs, for example, various variants of "Energia". As a result of the analysis it was defined{determined} two sizes: 6,7 and 5,5 m. For "Energia" of a cargo variant optimum there was diameter of 6,7 m. This size satisfied to design studies and from the point of view of configuration of a rocket package, both configuration of a cargo, and an aerodynamic estimation, and dynamics{changes} of flight.

Length of the container of 42 m. the Container two-folding with a power{force} beam of fastening of a cargo. In flight, after decrease{reduction} in action of an atmospheric stream on a rocket and the container, shutters of the container are dumped{reset}, naking{exposing} its{his} contents. The container is sated{saturated} by systems serving a payload. Besides in it{him} means of safe withdrawal of shutters from the central block and a cargo settle down at their dump in flight. Shutters are equipped with systems of aim decrease{reduction} with the purpose of reduction of the sizes of alienated fields in a zone of their falling. It is complex{difficult} enough unit.
Three variants of accommodation of a payload in the container were provided.
The first variant - accommodation of a large-sized cargo of the big weight and its{his} conclusion to rather low orbits. To this category with own impellent installations for the further movement space vehicles of greater{big} weights concern to a settlement trajectory. Impellent installation for any cargo is obligatory. The matter is that the ballistic scheme{plan} of deducing{removing} of space vehicles into an orbit "Energia" has, as is known, feature. For exception of a contamination of circumterraneous space by fragments of rocket designs, blocks and, including the most second step of the "Energia", the second step finishes the work, not having finished a conclusion of a cargo to an orbit, and falls in антиподную a point. The problem{task} довыведения is assigned to a special tow which in this case becomes the block довыведения, or on own impellent installation of a cargo, or, in other variants, on target разгонные blocks.
For deducing{removing} passive heavy large-sized space vehicles into orbits of the artificial satellite of the Earth in height of 600 km, and also for realization of maneuvers and braking at flights on the Moon, Mars and other planets on the basis of one of serial разгонных blocks of type of the DM which are being now in operation, in structure of "Energia" the tow with the increased weight of filled fuel till 11-15 т was developed. Depending on application the tow carries out of a problem{task} of the block довыведения or the braking unit and correction of a trajectory. As components of fuel hydrocarbonic fuel and liquid oxygen are used. In case of use of a tow in distant flights as braking unit and correction it{he} is equipped with a refrigerating machinery for maintenance of a temperature mode of components of fuel during all term of active existence (till 1 year). The refrigerating machinery was created on the basis of similar installation of "Buran". Overall dimensions of a tow: Diameter of 3,7 m, length of 5,56,3 m. the Mid-flight rocket engine develops draft up to 8,5 т. The design of impellent installation allows to make For performance of interorbital maneuvers up to 7 inclusions.
At use доразгонного the block of such type probably довыведение into an orbit of the order of space vehicles of 200 km in weight up to 88 т and 81,5 т - into orbits up to 600 km. The useful volume for a cargo is limited by diameter 5,5 m and in the length 35 m are more than 80 m.
The second variant. With the purpose of delivery of space vehicles into high orbits of the artificial satellite of the Earth, including geostationary, to the Moon, in structure of a booster rocket of "Energia" it was developed oxygen-hydrogen space разгонный the block 14С40 which is as though the third step of a booster rocket. Разгонный the block has diameter of 5,5 m and length of 16 m. As components of fuel in it{him} liquid oxygen and hydrogen, that is the same components, as well as in the block of the second step of a booster rocket of "Energia" are used. Tanks разгонного fuel contain up to 70 т fuel. The mid-flight rocket engine of the block develops draft up to 10 т. For performance of interorbital maneuvers the design of impellent installation allows to carry out up to 10 inclusions in space that causes an opportunity of delivery of payloads into any orbits and отлетные trajectories. Management of the block in flight is carried out качанием the mid-flight engine established{installed} in карданном подвесе, and small engines of independent system of orientation. Разгонный the block 14С40 is known under the name "Tornado" in a statement of the events connected with its{his} development.
For deducing{removing} payloads into a geostationary orbit maneuver is necessary for rockets, стартующих from Baikonur. High-energy maneuver with change of characteristic speed on 4500 km/s. Thus some maneuvers for change of a plane of an orbit at greater{big} heights are required even. Depending on the purposes of flights starting weights of rockets are optimized also.


The case of the transport container is conditionally shown translucent

In a composition with hydrogen block " Tornado " into a geostationary orbit the cargo in weight 18-19 т, in либрационные points of system the Earth - the Moon - by weight 23-29 т, into an orbit of the artificial satellite of the Moon - 21,5-23 т was deduced{removed}. Thus under a payload the place in diameter of 5,5 m and by length 23,5 m - more than 550 м3 was allocated{removed}.
The third variant. If necessary deliveries of space vehicles to the Moon, flights to Mars, the Floodlight, the Sun more complex{difficult} composition разгонных blocks - two-level is used. The first step - разгонный block " Tornado ", the second - type "DM". Blocks are packed{assemblied} consistently, one above another, and function consistently.
The cargo in weight 910 т (so under the text of the book, прим.webмастера), on отлетную a trajectory to Mars 26-28 т, into a daily orbit of the artificial satellite of Mars 15 т and on отлетную a trajectory to the Sun with flight of the Floodlight 5-6 т was supposed to inform up to a surface of the Moon. Useful volume - the cylinder in diameter of 5,5 m, length 19,5 m - nearby 460 м3.
Apparently from the project, the problem of creation of a cargo variant of "Energia" consist only in development of the container and, the main thing, разгонного block " Tornado ". This block was necessary from the very beginning. It{he} was a basis of all отлетных programs. Doubtful compilation of acrobatic variants of configuration малоэнергетических blocks, and the completed design of perspective application for transport systems of interplanetary flights was required not. Any understating of power, including application of imperfect engines, destroys the program of distant flights. Therefore acceptance of a design on a retro-decisions and refusal from разгонного block " Tornado " became a crushing blow: "Energia" remained without the program.
The created space means should be used for expansion of researches of the Moon, planets and the Sun, delivery of a cargo from planets, asteroids and comets and for astrophysical researches.

Researches of a planet Mars. At stages of preparation for piloted flight to Mars with use of "Energia" by automatic devices can be solved:
- Large-scale researches of a planet from an orbit of the artificial satellite of Mars and on its{her} surface, including detailed mapping, long-term studying of physical characteristics of a planet, its{her} atmosphere and surrounding space. Materials of these researches can be delivered to the Earth by special returnable rockets;
- Delivery of a martian ground to the Earth from several points, with an opportunity of carrying out of deep drilling;
- Working off of elements of a piloted martian complex with their delivery to an orbit of the artificial satellite of Mars or to a surface of Mars.
Feature of "Energia" is the opportunity of delivery of greater{big} weights of space vehicles that allows to simplify essentially schemes{plans} of flight, that is to refuse the most complicated operations of assembly of various parts of a martian complex in an orbit or on a surface of Mars, and also from application of braking in an atmosphere of a planet at an output{exit} into an orbit of the artificial satellite of Mars. Therefore so-called "direct" schemes{plans} of flight can be used.
Our estimations show, that under these schemes{plans} into a daily orbit of the artificial satellite of Mars of "Energia" will deliver nearby 15т, or to a surface of Mars nearby 14-15 т, with a preliminary output{exit} into a daily orbit, or up to 25 т at landing{planting} to a planet from hyperbolic trajectories. Having such opportunities, "Energia" can provide at one start-up delivery to Mars several devices with the subsequent return of a martian ground from various areas of a planet. There can be also a task in view of deep drilling with the purpose of achievement криолитосферы, search of water and a mineral life.

Researches of a planet Venus. Studying of a planet Venus with use of a booster rocket of "Energia" has been directed on the further development before the executed programs and focused on large-scale and long-term researches of this planet:
- From an orbit of the artificial satellite of Venus global studying of its{her} ionosphere, a surface of a planet can be realized, gravitational and magnetic water, detailed mapping;
- In an atmosphere of Venus by means of аэростатных stations studying of a chemical compound at different heights, a climate and carrying out of small-scale shooting of a surface;
- On a surface of a planet by means of the long-living mobile device (венерохода) studying of a chemical compound of a ground from a surface and depths, with use of drilling, physical and chemical properties and microstructures of a surface, a structure of a planet, meteorological researches.
For carrying out of these researches of "Energia" can deduce{remove} into a daily orbit of the artificial satellite of Venus weight nearby 16 т, deliver to a surface of Venus 15-16 т, with a preliminary output{exit} into a daily orbit of the artificial satellite of Venus, or up to 26 т at landing{planting} to Venus from hyperbolic trajectories.

Researches of the Sun and Floodlight. For carrying out of the effective program of supervision of the Sun from midget distances and direct measurements of physical parameters of the circumsolar environment by the most effective flight in close circumsolar space with passage by a space vehicle through a crown of the Sun on distance of several radiuses from its{his} center is. Thus can be solved following problems{tasks}:
- Research of a solar atmosphere, circumsolar space and a heliosphere;
- Experimental check of some positions of the general{common} theory of a relativity with carrying out of registration of changes of parameters of electromagnetic waves and orbital parameters under action of a gravitational field;
- Research внеэклиптического a space.
As with the least expenses of an Energia осуществимо only by means of пертурбационного maneuver at the Floodlight, it is expedient to include achievement of close vicinities of the Sun in the scientific program of flight of research and this planet-giant. With use of "Energia" deducing{removing} to the Sun of a space vehicle in weight of 5-6 tons is possible{probable}, thus it is simultaneously possible to deliver to the Floodlight the lowered device for research of an atmosphere of a planet. Flight the Floodlight - the Sun can be carried out with an output{exit} from a plane эклиптики.
Realization on one expedition{dispatch} of two various on character of scientific programs - researches of the Sun and research of the Floodlight - will have huge scientific value.

Researches of the Moon. Executed by the present{true} time by means of automatic devices, with landing to its{her} surface of short-term expeditions{dispatches} in structure of two person; researches of the Moon have yielded essential results from the point of view of knowledge actually the Moon and the some people планетологических problems. However these researches have not received wide and deep development by virtue of, first of all, limited opportunities of use of means and short duration of stay of the person on the Moon. Therefore the Moon still represents doubtless and big interest as object of researches. Its{her} further fundamental studying will allow to answer many questions of planetology remaining till now problem in understanding of an origin and evolution of Solar system, the nature and evolution of the Earth, distribution of terrestrial natural resources.
Creation on the Moon of corresponding{meeting} means will allow to solve the important economic problems{tasks}, will promote development and perfection of space-rocket systems for distant space flights.
The concept of development of the Moon provided the following.
The first stage (1992-2000) development of the Moon, apparently, рекогносцировочный a stage - detailed shooting of a lunar surface from a board of the space vehicles deduced{removed} into orbits of the artificial satellite of the Moon, close to polar and, probably, subsequent research work of moon rovers in perspective areas.
At the same stage it is expedient to lead accommodation space радиоинтерферометра on a surface of the Moon or in либрационных points of system the Earth-moon. Радиоинтерферометр together with ground telescopes can be means which will provide break in the decision of the broad audience of the astronomical problems{tasks} connected with specification of the metrics of the Universe, its{her} evolution, search of new astrophysical objects.
At the second stage (2001-2010) - creation of modular base on the visible party{side} of the Moon which, as a rule, should work in an automatic mode, with carrying out of short-term expeditions{dispatches} of visiting with the purpose of studying of an opportunity of industrial use of the Moon, carrying out of astrophysical and biomedical researches.
At the third stage, after 2010, - creation of manned lunar base, with gradual escalating the equipment and its{her} transformation into a lunar industrial complex for reception of substances and materials both for use on the Earth, and for supply of space vehicles.
New estimations show, that "Energia" - the Moon 23-29 т, the Earth can deliver to an orbit of the artificial satellite of the Moon 11-23 т, and on a surface of the Moon 9-10 т a payload in либрационные points of system. "Energia" and developed space means - space разгонный the block and a tow - open opportunities on delivery of heavy space vehicles to orbits of the artificial satellite of the Earth, to Mars, Venus, the Moon, the Sun and carrying out of large-scale researches of a space and planets of Solar system in interests of a science and mankind.
In 3-4 years could be created энергопоезд ("Energia", space разгонный the block and a tow) which can provide with one start-up deducing{removing} in space of space vehicles in weight in 5 times more, than the most powerful maintained carriers{bearers}. This concept of researches, which realization demands greater{big} material inputs, becomes more real, and its{her} separate problems{tasks} can be solved on the basis of the international cooperation. People of the Earth will come to understanding of that global researches of planets and a space can be carried out joint efforts already presently.

"Thunder-storm". The following group of carriers{bearers} concerns to the rockets created on the basis of a cargo variant "Energia" by of almost simple subtraction of two blocks And from the first step of a under construction rocket. These are the rockets presented in a number{line} with starting weights 1060, 1080 and 1600 т. History of development of these carriers{bearers} uneasy. The whole group of rockets has appeared in the center of competitive struggle of designers of branch. On the values of carrying capacity of a rocket got in a zone тридцатитонной loadings. "Proton" moved to this zone with its{his} modernization and the hydrogen block, into the same zone took root 11К37 development КБ "Southern".
And the history of development of such type of rockets began in June 1976 г, when developers of "Buran" - НПО "Energia", КБ "Southern"., scientific research institute of aviation devices and НПО radio sets - send{have left} with the offer to begin flights of test of a space-rocket complex with two blocks And for reduction of expenses by development of this system. With this purpose technical offers on the rocket which has received index РЛА-125 have been developed.
In 1976 scheme{plan} РЛА-125 with an arrangement of useful loading sideways on block TS, under the scheme{plan} of accommodation of the orbital ship was created. Useful loading should be placed inside of the transport container. The weight of components of fuel on block TS made 790 т. Four engines RD-0120. Weight of useful loading 45-50 т.
In 1978 the scheme{plan} with the top arrangement of useful loading, with use of the truncated variant бакового a compartment of block TS was developed. Truncated баковый the compartment was borrowed from четырехбаковой schemes{plans} of "Energia" of that time. The central block with баковым a compartment and обтекателем a payload on a contour coincided with block TS четырехбаковой designs of a rocket of "Energia". The starting weight of a rocket, depending on an inclination of an orbit and presence разгонного the block, was from 1260 up to 1280 т. Weight of the payload deduced{removed} into a basic orbit in height up to 200 km, from 45 up to 59,5 т. The weight of a payload in a stationary orbit made 5,5-6 т, on a trajectory to the Moon - 14,5-15 т, to Venus - 12-12,5 т, in view of that blocks And in this case are not equipped with means of rescue and return. At the first step application of engines RD-170, at the second step - three engines RD-0120, on разгонном the block (block " In ") - the engine 11Д57М, with draft 42 т in emptiness and a specific impulse 460 was provided with. Refuelling by components of fuel of block TS decreased up to 460 т with 700 for "Energia".
1978 was prolific on variants. Variant РЛА-131 in structure of four blocks And and truncated block TS on two tanks from четырехбаковой designs of the regular block was projected{designed}. РЛА-132 there was also with truncated block TS, a topmost arrangement of a payload and A.Prorabatyvalsya's eight blocks also variant РЛА-133 with восемью blocks And, but the refuelling increased by 50 % and truncated block TS. The lateral arrangement of a payload was considered{examined} in a variant of the State Customs Committee-4, with four blocks And and with six blocks And - in a variant of the State Customs Committee-6. Last indexes "State Customs Committee" meant - a cargo transport complex, and "РЛА" - the rocket flying device. The further works in this direction have been suspended, all attention has been concentrated on development of a base variant of "Energia".
In 1984 works on search of a rational variant of a booster rocket in a range 30-40 т useful loading have renewed. Necessity of creation of such carrier{bearer} was considered{examined} as immediate prospects of domestic rockets for the decision of a problem of start into a geostationary orbit of cargoes of greater{big}, than starts "Proton", and even with its{his} modernization. Three directions in the decision of this problem{task} were defined{determined}: modernization of "Proton", development of a rocket 11К37 and booster rockets "Thunder-storm" is a new name of modified rocket РЛА-125.
In December, 1984 the decision was a target date of release of outline sketches - 1985 - and is certain the order of the further works and volume of financing by results of consideration of the outline sketch in 1986 the Outline sketch on a space rocket complex "Thunder-storm" has been developed in December, 1985
The main lack of a booster rocket "Proton" - its{his} not unreasonably criticized ecology of components. Developers intended even a little to improve ecological characteristics. Use of work of steps before full burning out of fuel was provided, means of reburning of dangerous components for trajectories were provided. But the problem of an emergency outcome of start-up when components are scattered by explosion was not solved and infect territory practically in any point of a line where the emergency cargo will fall.
Other problem for this modernization was necessity of completion of a ground complex under maintenance of refuelling new разгонного the block hydrogen. It is a question about разгонном block " Storm " which should be in one unified number{line} with разгонными blocks " Whirlwinds ". It is that block which, as a result of "deep" studies with our ministry, КБ "Salute" suggested to accept for "Energia", dispute has begun with it{this} and. Restrictions on a design of a rocket "Proton" did not give an opportunity to apply a radical design of the hydrogen engine.
The booster rocket 11К37 was under construction on the basis of three blocks of type And the "Energia", almost one to one, and the block of the second step increased on length which made the center of this composition in a package. The central block had three engines 11Д18 plus steering engines. Components oxygen-kerosene. The rocket deduced{removed} into a basic orbit 40 т, 35 т - on polar and into a geostationary orbit - nearby 5 т. By compilation of blocks of the first step of "Zenith" it was possible to create the quite good scheme{plan}, but it{she} had no start. The монтажно-test case and start were necessary for this rocket new. One output{exit} appeared: to take root into a ground complex of "Energia".
In 1985, using practically all regular blocks of a booster rocket of "Energia" as the two-level design has been developed РЛА-125 (under the new name "Thunder-storm"). The rocket was formed by a simple detachment of two blocks And from a rocket of "Energia". Refuelling of block TS made 703 т. Again the транспортно-cargo compartment under useful loading which, on a plan, was a part of a compartment of the container developed for "Energia" in a cargo variant was developed. The weight of a payload, выносимого into a basic orbit, made 60 т. The outline sketch which proved an opportunity универсализации perspective of some rockets-carriers{-bearers} on the basis of "Energia" has been created. In this scheme{plan} actual durability of blocks was critical And at wind нагружении on start. The problem was solved by means of special starting means in the form of additional support or hardening of the block And. Including it was offered to lower in the technical project restriction on wind loading, that is to not start up a rocket in "storm" weather. In this variant for a rocket nothing was required. Working off - it{she} was used from "Energia", new start - it{he} was used completely, even стартово-стыковочный the block was from "Energia".
In July, 1987 Scientific and technical advice{council} of the ministry has made a decision to form a commission of experts for an estimation of development of rockets-carriers{-bearers} РЛА-125 and 11К37, recommended to finish works on outline designing, including regarding reusable blocks And, operational characteristics, time of preparation for start-up, an interval of start-up, annual production rate of a starting complex, decrease{reduction} in expenses for deducing{removing} of useful loading. Outline sketches should be presented in the fourth quarter 1987
Joint session секций N1 and N3 Scientific and technical advice{council} Minobshchemasha in July, 1989 has approved results of development of addition to the outline sketch on a space rocket complex 11К37. Considering available financial restrictions, have found{considered} expedient in addition to work opportunities of use for preparation for start-up of a booster rocket of a universal complex the stand-start, cases of dynamic tests and other constructions of "Energia".
We had to react the reference{manipulation} to minister with the request to finish work of the commission appointed{nominated} in August, 1988 which on the basis of the complex analysis and researches should define{determine} the basic directions in work on creation of perspective means of deducing{removing} in branch and not suppose private{individual} decisions on any complex.
Has floated conversation on an inelegant design of "Thunder-storm". At discussion of projects lowered{omitted} one of principal causes of this "неизящности". The presented variant pursued the purpose to recover works in industrial and operational sphere of a rocket of "Energia" additional loading on manufacturing, even for the period of carrying out of flights of tests of this rocket. Development of graceful decisions for this series of heavy carriers{bearers} have begun.
In 1989 variants РЛА-125 with reduced block TS on diameter were studied. Diameters of 4,1 and 5,5 m. by the Most preferable by results of the analysis 5,5 m and one engine RD-0120 were considered{examined} has appeared the carrier{bearer} with diameter of block TS. Refuelling by components of fuel made, depending on diameter, from 200 up to 450 т. This variant also is presented in a perspective number{line}. However this graceful variant which enabled to put into orbit the order 35 т and on a geohospital up to - 6,3 т, as they say, without pressure{voltage}, was a variant which is passing{is taking place} through the basic industrial base, through "Progress", development of the new central block. The block, the truth, entered into a number{line} of unified diameters, but base remained without application. Less graceful variant, but not bypassed a base design has been born. This development has received the name "Energy-th".


"Vulkan". On a space rocket "Vulkan" the technical offer according to the five years' plan of the research and developmental works, the approved{confirmed} governmental order in July, 1981 and the technical project of the central administrative board which has been given out in July, 1982 has been developed


Transition to the detailed design-layout scheme{plan} of a booster rocket of the ENERGIA


The booster rocket "Vulkan" of a superheavy class enters into a number{line} of the unified rockets of type "Zenith", РЛА-125, "Energia" - the "Buran-Ô", using uniform mid-flight engines and the unified rocket blocks with their basic systems. Into structure of a rocket of space purpose{assignment; destination} enter: eight rocket blocks of the first step - blocks And, executed on the basis of blocks And a booster rocket of "Energia", the rocket block of the second step - block TS - corresponds{meets} to the central block of a rocket of "Energia", стартово-стыковочный the block - the block I of new development and a space head part in various complete sets and variants.
Starting weight of a booster rocket "Vulkan" 4747 т. Carrying capacity at deducing{removing} into a basic orbit in height of 200 km with an inclination 50,7 hailstones. Makes 200 т, an inclination 97 hailstones. - 172 т, into a geostationary orbit, with use разгонного space block " Vesuvius "-36 т, into an orbit of the artificial satellite of the Moon - up to 43 т, on a trajectory of flight to Mars - up to 52 т.
Blocks And are united in pairs in four параблока. Blocks And booster rockets "Vulkan" are not equipped with means of returning and the elements connected with them. It is increased, in comparison with blocks And rockets of "Energia", volume of fuel tanks due to cylindrical inserts in length of 7 m. At parking a rocket on a starting complex blocks And lean{base} on the block I on two basic platforms everyone, unlike blocks And rockets of "Energia" which lean{base} on the block I on four points that leads to necessity of change of a design of a tail compartment of the block of A.Vse blocks And share on two groups; completely identical blocks - left and right in everyone параблоке. Differences of these groups consist in accommodation of means of branch параблоков in the end of flight and elements of power{force} communications{connections} with block TS. Starting weight of the block And 449,2 т, weight of a design 573 т, a working stock of fuel 386 т, from them 278,8 т an oxidizer and 107,2 т fuel. Length of the block of 46,5 m.
Engine RD-179 (14Д20, the note of the web-master) with speeding up of draft at the Earth up to 860 т, in emptiness - 937 т. A specific impulse 308,5 with and 336,2 with on the Earth and in emptiness accordingly.
The central block of a booster rocket "Vulkan" differs from block TS of a rocket of "Energia" increase in a cylindrical part of tanks in the sum on 15 m with change of the form of the top bottom of the oxygen tank, a new transitive compartment, a cylindrical skirt instead of обтекателей engine RD-0120, a symmetric arrangement внутрибаковых devices, including tunnel pipeline.
Starting weight of block TS 934 т, weight of a design 89,7 т, a working stock of fuel 832 т, including oxygen 713 т, hydrogen 119 т. The engine forced РД-0120 with draft at the ground 175 т, in emptiness - 200 т; specific draft at the ground, with сопловой an insert, 396 with, in emptiness - 454,9 with. Length бакового a compartment of block TS of 63 m.
Industrial complex including on Baikonur, it was kept completely, with accommodation in сборочно-test flights corresponding{meeting} стапельного the equipment by the same principle, as for "Energia". Under construction in Kuibyshev at a factory "Progress" the assembly case provided manufacturing on this base of all lateral and other dimensional elements of the central block. Manufacturing of the block And the extended design was planned to conduct in Omsk in association "Flight".
For start the universal complex stand-start approached{suited} only. At its{his} construction key parameters of "Vulkan" on dimensions, and including on термо-газонапряженности a gas stream were considered at work of mid-flight engines.


Original version of the text


Перспективный ряд ракет-носителей

В ноябре 1986 г., после изучения опубликованных в июне материалов комиссии по расследованию причин гибели "Челленджера", всколыхнулась волна критического анализа собственной конструкции и сформулировались позиции к безопасности наших систем.
Разработчики корабля утверждали, что невнимание к возможности появления отказа даже в "сверхнадежной системе" и отсутствие хотя бы минимальной страховки на этот случай - одна из причин трагедии "Челленджера". Позиция отождествления понятий надежности и безопасности поставлена этой аварией под сомнение. С 1982 г. ими ставился вопрос о необходимости широкого внедрения мероприятий по безопасности в дополнение к усилиям по обеспечению высокой надежности. Разработчики корабля всегда исходили из того, что может случиться нечто непредвиденное - в среднем на 27 полетов приходится одна авария.
Разработчики корабля "Буран" настаивали на реализации контура безопасности с внедрением дополнительных средств ее обеспечения. Эти меры в комплексе давали возможность повысить безопасность на некоторую не очень высокую величину. Схема распределения этих величин дает достаточно полное представление. Эти меры в основном под настойчивым напором "корабелов" были реализованы.
Нами, "ракетчиками", был проведен анализ доклада президентской комиссии по аварии "Спейс Шаттла" с орбитальной ступенью "Челенджера". Были рассмотрены проблемы обеспечения безопасности "Спейс Шаттла" на участке выведения в свете произошедшей трагедии в сопоставлении с аналогичными проблемами, решаемыми при разработке "Энергии" - "Буран". Как "Спейс Шаттл", так и "Энергия", - чрезвычайно сложные аэродинамические системы, пилотируемые полеты на которых органически связаны с риском даже при реализации мероприятий по обеспечению безопасности, рекомендованных комиссией Роджерса. Риск потери экипажа не исключается. Не исключен риск и для ракеты-носителя "Энергия" и орбитального корабля "Буран" даже при реализации принятых предложений по дополнительным средствам обеспечения безопасности - катапультирования двух-четырех членов экипажа, экстренного отделения орбитального корабля. В связи с этим принятие любого решения о пилотируемых пусках "Энергии"-"Бурана" без кардинального изменения подхода к проблеме безопасности связано с риском потери экипажа.
Никто и нигде убедительно не показал необходимость и целесообразность использования экипажа при транспортировке грузов на таких потенциально опасных и сложных системах, тем более что задача доставки двух-четырех человек на орбиту может быть решена на других, более простых, меньших по размерности, достаточно отработанных системах с высокоэффективными средствами спасения экипажа.
Система "Энергия" - "Буран" по сравнению с многоразовым кораблем "Спейс Шаттл" обладает тем преимуществом, что в его составе находится универсальное многоцелевое средство выведения полезных грузов - ракета-носитель "Энергия". Это обстоятельство позволяет осуществить принципиально новый подход к решению проблемы безопасности полетов. Сущность этого подхода в том, что весь грузопоток на орбиту может быть обеспечен с помощью беспилотных пусков "Энергии". При необходимости осуществления пилотируемых полетов следует делать их чисто "пассажирскими", решающими в основном задачи доставки экипажей на пилотируемые станции проведения сборочных, монтажных и ремонтных работ.
Высвободившаяся энергетика ракеты-носителя (порядка 30 т от 100 в массе полезного груза) может быть использована для создания высокоэффективных средств спасения экипажа типа отделяемой кабины и повышения надежности функционирования ракет-носителей. Такого рода вариант преследует цель уверенного спасения экипажа в любой точке траектории.
В этой связи нами в то время было предложено: на первом этапе отработки системы основное внимание сосредоточить на грузовой модификации ракеты "Энергия", пуски ракеты-носителя с двумя орбитальными кораблями, изготавливаемыми в то время, вести только в беспилотном варианте, рационально распределить пилотируемые пуски "Бурана" и других пилотируемых комплексов, провести проработки по пассажирскому варианту орбитального корабля с отделяемой кабиной экипажа, обеспечивающей спасение на всех этапах выведения корабля и приостановить изготовление дополнительных орбитальных кораблей для завершения проработок.
Разобраться с моей постановкой было поручено О.Н.Шишкину. В результате длительного обсуждения с участием В.П.Глушко, Ю.А.Мозжорина к совместному решению не пришли, но обойти эту постановку было нельзя. Договорились, что я не должен организовывать широкого обсуждения проблемы до начала летных испытаний и, прежде всего, до пуска "Энергии" N6СЛ.
Проблема безопасного пилотируемого полета стоит более внимательного анализа и ждет своего решения...
На протяжении всей работы в ходе планирования и осуществления космических программ НАСА неоднократно сталкивалось с трудностями. Деятельность НАСА характеризовалась наличием неудач, которые осложняли положение и ставили под сомнение финансирование и успешность ряда текущих и перспективных космических программ. Среди них - срыв графика полетов "Шаттла", ошибка при изготовлении главного зеркала и отказ одного из дорогостоящих (свыше 2 млн. долл.) силовых гироскопов обсерватории "Хаббл", крупные недостатки в конструкции станции "Фридом", вызвавшие очередной, уже третий по счету, пересмотр ее проекта. В связи с этими неудачами в США, решением Национального совета по космосу была создана специальная комиссия для изучения гражданской космической программы США под председательством вице-президента фирмы "Мартин Мариетта" Нормана Огэстина.
В декабре 1990 г. комиссия после четырех месяцев работы представила отчет, в котором излагались основные недостатки в работе НАСА и даются рекомендации по дальнейшему выполнению гражданской космической программы США. Основные выводы комиссии Н. Огэстина следующие: - полеты "Шаттла" должны проводиться только для выполнения тех задач, которые не могут быть выполнены без участия космонавтов, а изготовление новых орбитальных ступеней должно быть прекращено (последний образец орбитальной ступени "Индевор" - "Стремление", стоимостью 1,8 млрд. долл., был передан НАСА 25 апреля 1991 г.):
- следует немедленно начать проектирование новых беспилотных транспортных космических средств с использованием существующих технологий, чтобы уменьшить зависимость от "Шаттла", еще одна катастрофа которого не исключена в ближайшие несколько лет;
- пересмотреть приоритет работ НАСА по освоению космического пространства, сделав основной упор на научных исследованиях Земли из космоса с помощью спутников и исследования дальнего космоса с помощью пилотируемых и беспилотных космических аппаратов;
- полностью пересмотреть конструкцию космической станции "Фридом" в сторону ее упрощения и уменьшения стоимости (считается возможным выбрать модульный принцип ее построения); основой научной деятельности на борту станции должны стать биологические эксперименты и получение новых материалов в условиях невесомости.

НАСА уже приняло к исполнению многие рекомендации комиссии Н.Огэстина. Например, в соответствии с требованиями Конгресса США пересмотрен проект станции "Фридом". В начале марта 1991 г. пересмотренный проект направлен в Национальный совет по космосу. После утверждения Национальным советом по космосу проект станции "Фридом" предусматривалось передать в Конгресс США для окончательного рассмотрения и принятия решения о его финансировании.
Выполнение намеченной в США программы исследований космического пространства, а также задач в интересах ВВС и ведомств, ведущих работу по программе стратегической обороны (СОИ - "звездные войны"), требует значительного увеличения объема транспортных операций между Землей и околоземными орбитами уже в начале первого десятилетия следующего столетия. Расчеты американских специалистов показывают, что удовлетворить потребности этих программ, с учетом имеющихся ресурсов, будет возможным при использовании более экономичных систем. Наряду с этим Министерством обороны предусматривается вывод на различные околоземные орбиты полезных нагрузок в широком диапазоне масс. Рассчитанные на ближайшие сроки потребности ведомств, реализующих программу "звездных войн", состояли в выведении на околоземные орбиты грузов массой от 45 до 68 т.
Предполагалось создать четыре группы модификаций ракет-носителей, охватывающих по грузоподъемности диапазон масс полезных нагрузок от 18 до 180 т. Первая группа рассчитана на полезные нагрузки массой от 18 и менее т до 36. Вторая группа - от 36 до 50 т, третья - 45-90 т и четвертая - до 180 т.
Стратегия НАСА и Министерства обороны США в области космической техники претерпевала коренные изменения, когда стали предусматривать использование одноразовых ракет-носителей для выведения в космос всех видов полезных нагрузок, за исключением тех, которые требовали присутствия человека. До катастрофы с "Челленджером" в январе 1986 г. фактически весь арсенал военных и гражданских космических аппаратов, включая аппараты НАСА, предназначался для доставки в космос на борту "Спейс Шаттла".
Трагический урок "Челленджера" привел стратегов космической политики к выводу об ошибочности ориентации на многоразовые системы ракетно-космического транспорта. Ослабленный ракетный флот одноразовых носителей США не смог справиться с реализацией программы запусков космических аппаратов - часть американских спутников в то время перебазировалась на европейский носитель "Ариан". Это была вынужденная мера. Остаются все же совершенно неясными выводы из этой печальной истории, кроме главных выводов о необходимости повышения надежности и безопасности пилотируемых систем. Почему в то время тень нависла над многоразовыми системами - источником аварии стал не элемент средств возврата корабля, а твердотопливный ускоритель первой ступени "Спейс Шаттла".
НАСА и Министерство обороны Соединенных Штатов разработали на период до конца столетия планы использования семейства одноразовых носителей, надеясь вывести в космос большое количество различных полезных нагрузок с помощью ракет таких типов, как "Атлас", "Дельта", "Пегас" и "Титан". Разработка усовершенствованных вариантов ракет-носителей этих типов, однако, рассматривалась как создание парка носителей "промежуточного" поколения и в основном на базе существующих технологий.
Ракета-носитель "Титан-4", обладающая примерно такими же возможностями, как и система "Спейс Шаттл", предназначалась для доставки в космос основной массы перспективных тяжелых полезных нагрузок военного назначения. По своим энергетическим характеристикам "Титан-4" без верхней ступени (третьей) дает возможность выводить на низкую околоземную орбиту 17,7 т полезного груза. Тот же носитель, но с усовершенствованными твердотопливными ускорителями, выводит более 22 т. "Титан-4" с разгонной третьей ступенью выводит на геостационарную орбиту 2359 кг, "Титан-4" - "Центавр" выводит 4127 кг, а тот же комплекс с у совершенствованными стартовыми ускорителями - 6124 кг.
По весовым параметрам выводимого полезного груза на околоземную низкую орбиту последние модификации "Титана-4" сравнимы с "Протоном". Однако отечественный "Протон" нынешней конструкции не имеет возможности выводить на геостационар такие грузы, какие может современный "Титан-4". Для достижения характеристик такого же уровня требовалась глубокая модернизация "Протона".
В основе одноразового носителя - твердотопливные стартовые ускорители, история применения которых не менее поучительна. Весной 1991 г. на испытательном стенде базы ВВС Эдвардз взрыв опытного образца нового твердотопливного ускорителя СРМУ (SRMU) вызвал серьезную озабоченность законодателей, и при формировании бюджета на 1992 финансовый год первоначально намеченные средства были сокращены на треть и ставился вопрос о прекращении работ по созданию нового ускорителя. Был предоставлен год на завершение наземной отработки ускорителя по просьбе ВВС и фирмы "Мартин Мариетта". По окончании работ с твердотопливными двигателями начались плановые запуски... В августе 1993 г. ускорители взорвались при пуске ракеты-носителя "Титан". Начались поиски решений применения жидкостных ускорителей и доведения твердотопливных "до ума".
Запуском первого из военных спутников связи нового поколения типа "Милстар" в августе 1994 г. возобновилось использование носителей "Титан-4". Этот пуск стал первым после завершившегося взрывом запуска 1993 г. Впервые была запущена транспортная система на базе "Титана-4", включавшая в качестве третьей ступени ракету "Центавр". Работа всех двигателей - двух боковых твердотопливных стартовых ускорителей с тягой по 730 т, жидкостных двигателей первой ступени с тягой 250 т и второй ступени с тягой 48,2 т - была устойчивой. Ракета в этой структуре вывела аппарат массой 5 т на стационар.
Однако история требовала выводов. В национальной системе целесообразно существование транспортных средств разнотипной структуры. Это связано с тем, что в случае возникновения аварийного исхода при любом пуске программа полетов не должна страдать от потери времени на выяснение степени влияния проявившегося дефекта на оставшиеся ракеты или системы. Программа должна выполняться носителями других типов, если такая подстраховка допустима экономически. При этом космические аппараты не должны быть жестко привязаны к одному носителю.
В 1987 г. под руководством НАСА и ВВС США была начата разработка универсальной ракеты-носителя с изменяемой в широких пределах грузоподъемностью, которая осуществляется по программе АЛС (ALS - Advanced Launch System - передовая транспортная система). В 1989 г. был завершен концептуальный анализ системы ракет-носителей и в начале девяностых годов велись работы на этапе предварительного проектирования с таким расчетом, чтобы к середине последнего десятилетия приступить к полномасштабной разработке.
Универсальные ракеты-носители, разрабатываемые в Соединенных Штатах, имеют множество модификаций, различающихся по грузоподъемности. Все эти модификации ракет связаны между собой единым принципом конструктивной компоновки, осуществляемой на основе двухступенчатой схемы с продольным расположением блоков первой ступени вокруг центрального блока второй ступени. Модульная компоновка дает возможность осуществить серийное производство однотипных компонентов, создавая монотонность при многообразии вариантов ракет-носителей.
Тяжелые ракеты-носители, способные доставлять на орбиту полезные грузы большой массы, неизменно находились в планах перспективных разработок США. Первой тяжелой ракетой была ракета-носитель "Сатурн-5". После завершения программы полета человека на Луну на время разработки системы "Спейс Шаттл" образовалось некоторое затишье в рождении различных проектов тяжелых носителей. Дело в том, что с появлением космического многоразового транспорта, который способен выводить на орбиту и возвращать на Землю спутники всех систем массой до 29,5 т, предполагалось перекрыть экономически эффективной транспортной системой всю целевую программу Америки запусков космических аппаратов.
В свое время ракеты семейства ракет-носителей "Сатурн" были способны осуществлять широкий круг транспортных операций в околоземном и дальнем космическом пространстве. Возможны были запуски лунных орбитальных космических аппаратов, пилотируемых лунных кораблей, солнечных и межпланетных зондов и даже межпланетных космических аппаратов с посадкой на поверхность планеты. Транспортная система "Спейс Шаттл" такой широкой возможности не имеет. С тех пор и по сегодняшний день идет поиск эффективного решения проблемы тяжелых носителей. Разработчики теперешних программ это делают под девизом "большая ракета-носитель - это значит дешевая ракета". Полагали, что если этот принцип будет воплощен в реальность, то в области освоения человеком космоса откроются новые широкие возможности.
Существовало несколько направлений в решении проблемы тяжелых носителей в США. Одни проповедовали возвращение к классическим ракетам и, в частности, к мощным ракетам "Сатурн", так как надежность этих аппаратов проверена. На сегодня они являются самыми мощными ракетами из когда-либо созданных человеком. Подчеркивалось сторонниками этого направления, что все инфраструктуры, необходимые для создания ракет "Сатурн", сохранена. Монументы американской космической славы могут вновь возродиться к жизни, сначала сосуществуя с многоразовой системой для выведения на орбиту спутников или крупных грузов в автоматическом режиме, а затем заменяя их для выполнения длительных орбитальных полетов. Эти два варианта, полагали сторонники этого направления, смогут сосуществовать в течение одного-двух десятилетий, начиная с конца двадцатого века, пока не будет введен в эксплуатацию перспективный воздушно-космический самолет.
Второе направление связано с использованием созданного мощного производственного и эксплуатационного космического комплекса многоразовой системы "Спейс Шаттл". Программа разработки такого носителя - беспилотной модификации "Спейс Шаттла" - "Шаттл-С" привлекательна тем, что быстрее, чем любые другие направления, решает проблемы запуска и сборки на орбите элементов космической станции "Фридом". Над этой программой работали фирмы "Мартин Мариетта", "Рокуэлл интернэшнл" и "Юнайтед текнолоджи корпорейшн". Как полагают разработчики, такая тяжелая грузовая система могла быть создана к середине 90-х годов.
Ракета-носитель отличается от штатного пилотируемого варианта тем, что вместо орбитального корабля используется грузовой контейнер, в котором на низкую орбиту из Центра Кеннеди может быть выведен полезный груз массой 68 т. При некотором усовершенствовании твердотопливных ускорителей, форсировании жидкостного двигателя ССМЕ обеспечивается выведение полезного груза до 71 т.
Программа на основе "Шаттла-С" с меньшим риском обеспечивает ранний ввод в эксплуатацию ракеты при меньших начальных затратах на разработку. Однако стоимость пуска такой ракеты, по оценке американских специалистов, будет выше, чем стоимость пуска ракет-носителей тяжелого класса новой разработки.
Разработка новых ракет-носителей тяжелого класса - это третье направление в поиске рациональных решений в программе создания транспортных систем. Несколько лет назад НАСА задумало создать базу данных по возможным запросам, связанным с использованием будущих транспортных космических систем. В нее были внесены результаты исследований по программе полетов на Луну и Марс. По результатам исследований, все полезные грузы, необходимые для материального обеспечения лунной экспедиции, были отнесены в разряд грузов, которые должны выводиться на околоземную орбиту с помощью тяжелых носителей грузоподъемностью 68 т, полезные грузы для марсианского аванпоста должны выводиться носителем грузоподъемностью 136 т. Для полетов на Луну планировалось до трех пусков в год, начиная с 2002 г. Для одновременной реализации лунной и марсианской программ потребуется осуществлять ежегодно 2-4 пуска ракеты-носителя грузоподъемностью 136 т или до 10 пусков 68-тонного носителя.
В проектных разработках особо учитывались современные требования по снижению стоимости доставки полезного груза на орбиту, повышения надежности и безопасности полетов. Все это означало, что разработчикам придется изыскивать новую технологию. Уже не являлись незыблемыми такие требования, как изящность проекта, высокие энергетические характеристики маршевых двигателей. На первый план выдвигались структуры и схемы, обеспечивающие минимум общих затрат на транспортную систему.
Анализ результатов проработок различных вариантов ракет-носителей этого класса позволяет отметить общие черты. Это, прежде всего, параллельная, а не последовательная работа ступеней ракет-носителей, частичное многоразовое использование. Предусматривается прямое выведение полезного груза на опорную орбиту без участка довыведения. Используются жидкостные, а не твердотопливные ускорители первой ступени. Применение водорода для маршевых двигателей с газогенераторным циклом, а не безгазогенераторным или замкнутым циклами. В плане повышения живучести ракеты обеспечивается возможность продолжения полета при отказе одного из маршевых двигателей.
Одновременно с работами по программе тяжелых носителей проводились работы по маршевым двигателям для ускорителей и центрального блока. В течение августа 1989 г. с фирмами "Аэроджет", "Пратт-Уитни" и "Рокетдайн" были заключены контракты для этих целей.
Для центрального блока и ускорителя был выбран кислородно-водородный двигатель СТМЕ, работающий по газогенераторному открытому циклу, с давлением в камере сгорания 158 атм. Тяга 263 т в вакууме. Надежность 0,99 при доверительности 0,9. При многоразовом исполнении рабочий ресурс составит 15 штатных полетов. Проверку выполнения всех требований к двигателю предполагалась провести огневыми испытаниями в 1996 г.
У американских специалистов сложилось убеждение, что из трех возможных схем работы двигателей - по замкнутому циклу, по газогенераторной схеме с открытым циклом и по безгазогенераторной схеме - наиболее приемлемы двигатели с газогенераторным циклом разомкнутой схемы, типичными представителями которой являются двигатели Ф-1, Джей-2 и Эйч-1 фирмы "Рокетдайн". В целом по этому направлению, как и для всех, характерна незавершенность проектных исследований по ракетам тяжелого класса и неопределенность ситуации, связанной с уровнем финансирования перспективного плана работ.
Тяжелый носитель, названный "Шаттл-С" (С - грузовой), находящийся в стадии разработки, способен вывести полезную нагрузку массой около 45,4 т на низкую околоземную орбиту. Носитель "Шаттл-С" использует такие компоненты "Спейс Шаттла", как подвесной топливный отсек, твердотопливные ускорители и основные жидкостные ракетные двигатели ССМЕ. Орбитальный корабль заменен беспилотным отсеком полезной нагрузки. Носитель "Шаттл-С" должен совершать полеты с полезными нагрузками различных типов, выводя на орбиты или суборбитальные траектории межпланетные аппараты, осуществляя развертывание на околоземных орбитах научных платформ, обеспечивая запуск космических аппаратов на геостационарную орбиту с использованием верхней ступени "Центавр" или других межорбитальных транспортных аппаратов или ракетных блоков, сборку и снабжение орбитальной космической станции. Требования, предъявляемые в рамках этой программы, включают резкое увеличение грузоподъемности и грузопотока по трассе "Земля-орбита".
Усовершенствованные твердотопливные ускорители при использовании на "Шаттле-С" позволят увеличить грузоподъемность носителя на 4,5-5,4 т и довести ее до величины приблизительно 68 т. Для удовлетворения требований по полетам к Луне и Марсу подходят два варианта базового носителя "Шаттл-С" с отсеком полезной нагрузки увеличенного объема.
Основными требованиями к проекту, повлиявшими на конфигурацию носителя, были минимальная стоимость разработки и возможность обеспечения первого полета в 1995 г. В результате не предполагалось вносить в конструкцию подвесного топливного отсека, стартовых твердотопливных ускорителей и жидкостных двигателей ССМЕ:, а также никаких изменений в предстартовые операции, кроме уже используемых и отработанных в процессе многочисленных пусков челнока. Применение оборудования, проверенного в полетах "Спейс Шаттла", позволяет использовать имеющиеся системы обслуживания и технические средства. Требование по обеспечению высокой надежности привело к сохранению конфигурации с тремя двигателями ССМЕ, что обеспечит продолжение полета носителя на участке выведения даже при отказе одного двигателя.
Носитель "Шаттл-С" рассматривался как основной элемент новой национальной транспортной космической системы. В результате, требования к перспективному носителю были разделены на два направления: создание баз на Луне и на Марсе. Рассматриваемая базовая конфигурация носителя "Шаттл-С" сможет удовлетворить только самые минимальные потребности по массе и диаметру полезных нагрузок, которые требуются для выполнения полетов к Луне и Марсу. Для выполнения транспортных операций класса "Земля - орбита" по этой программе предлагалось разработать три варианта носителя с увеличенным диаметром обтекателя отсека полезных нагрузок:
- носитель увеличенной грузоподъемности, до 81,6 т;
- носитель грузоподъемностью около 68 т;
- носитель грузоподъемностью 54,4 т.

Плотность криогенных топлив, как жидкого кислорода, так и жидкого водорода, обеспечивает среднюю плотность груза - порядка 240 кг/м3 отсека.
Разрабатывались два базовых варианта транспортировки баков с топливом:
- сборка из нескольких баков (для полета на Луну);
- единый топливный бак, требующий проведения заправочных операций на орбите.
Для реализации этих предложений необходимо было увеличение грузоподъемности базового варианта носителя на 9-13,6 т, что могло быть выполнено за счет использования усовершенствованных двигателей и облегченного транспортного отсека.
Однако повышение грузоподъемности носителя до 90,7 т и выше и увеличение диаметра отсека полезной нагрузки до 10 м и длины свыше 30 м привело к невозможности использования данной конфигурации носителя с асимметричным расположением груза. Дальнейшее увеличение возможностей носителя привело к необходимости существенного изменения пусковых сооружений, мобильной пусковой платформы, здания вертикальной сборки, корпуса подготовки и оборудования в Космическом центре имени Кеннеди.
Третий вариант усовершенствования конструкции носителя требовал продолжения увеличения диаметра грузового отсека до 9,15 м и длины до-30,5 м. Этот объем давал возможность установки в нем космических аппаратов с плотностью компоновки ниже 32 кг/м3 и массой 54,4 т.
Как показали исследования, средняя плотность полезных грузов, рассчитанная на базе уже встречающихся конструкций аппаратов и предварительных результатов будущих экспедиций на Луну и Марс, удовлетворяют общим требованиям, предъявляемым к новому носителю.
Груз по плотности можно разбить на две категории: нагрузки малой плотности (48-112 кг/м3) и нагрузки высокой плотности (256-1024 кг/м3). Полезные нагрузки разрабатываются в расчете на их выведение в грузовом отсеке "Спейс Шаттла" диаметром около 4,6 м. Большие размеры отсека позволяют выводить в космос грузы малой плотности из сверхлегких материалов, поскольку в этом случае масса аэродинамических тормозных устройств будет сравнительно небольшой. Для определения объема грузового отсека была выбрана плотность до 48 кг/м3. Большая плотность полезного груза имеет место при доставке на орбиту топлива, криогенные же топлива с минимальной плотностью обеспечивают максимальный удельный импульс. Максимальная плотность груза была выбрана на уровне 240 кг/м3.
Плотность выводимого груза является основополагающим фактором при определении габаритов носителя. Базовый вариант носителя "Шаттл-С" обеспечивает размещение в своем грузовом отсеке нагрузки плотностью 160 кг/м3. Такая нагрузка соответствует отсеку длиной 25 м. Увеличение грузоподъемности носителя без увеличения объема грузового отсека не будет соответствовать требованиям по размещению увеличенной полезной нагрузки в прежнем объеме. Увеличение длины и объема грузового отсека не только повышает инертную массу носителя, но также увеличивает потери, связанные с возрастанием аэродинамического сопротивления на участки выведения. Это приводит к ухудшению характеристик носителя.
После предварительного анализа было отобрано три базовых варианта. Первым является вариант корабля-заправщика, в котором 68 т криогенного топлива. Второй вариант обеспечивает размещение грузов плотностью 80 кг/м3. Третий вариант предназначен для размещения 59 т нагрузки.
Носитель "Шаттл-С" может быть также использован в качестве средства дублирования "Спейс Шаттла" в тех случаях, когда необходимо более, чем вдвое, увеличить грузоподъемность носителя при создании новых систем космического мониторинга Земли и новых платформ на геостационарной орбите. Этому способствует малый риск разработки и низкая стоимость перспективного носителя большой грузоподъемности, который будет служить дополнением к "Спейс Шаттлу" и станет необходимым для удовлетворения любых потребностей по транспортным операциям вплоть до первого десятилетия XXI века.
Управление исследований НАСА сделало вывод, что для осуществления марсианской экспедиции требуются тяжелые ракеты-носители, способные вывести на низкую околоземную орбиту объекты массой около 140 т. Аналогично для осуществления лунной экспедиции необходим космический аппарат массой до 67 т, выведение которого можно осуществить с помощью ракеты типа "Шаттл-С". Для уменьшения масштабов сборочных работ в космосе требуется грузоподъемность в диапазоне 144-150 т. Эта величина является "граничной точкой" для практических разработок. Для достижения подобной грузоподъемности нет необходимости в создании нового носителя, так как такие носители будут использоваться достаточно редко, скажем, несколько раз в год. Низкая стоимость разработки может быть достигнута модификацией существующих носителей.
На базе "Шаттла" была разработана концепция нового носителя, получившего название "Шаттл-Z". Новый носитель может быть пригоден для осуществления экспедиции на Марс и к другим планетам, для вывода объектов на геостационарную орбиту или для выполнения других программ, требующих для своего осуществления больших энергетических затрат для выведения на высокие орбиты и имеющих в составе космического аппарата большие разгонные блоки-ступени, с помощью которых обеспечивается требуемая скорость для перемещения по заданным траекториям.
Полная "полезная нагрузка", которая выводилась на орбиту с помощью ракеты-носителя, всегда рассматривалась как совокупность космического аппарата и разгонного блока. Так как масса "марсианских" или "лунных" жидкостных разгонных блоков в 4-5 раз больше, чем масса самого космического аппарата, грузоподъемность ракеты-носителя должна быть соответственно больше, чем собственная масса космического аппарата.
Концепция "Шаттла-Z" концентрируется вокруг двойного использования разгонного блока, функционирующего так же, как третья ступень системы "Шаттл" с заменой орбитального самолета на контейнер, содержащий упомянутый разгонный блок и космический аппарат. Базовый пакет носителя состоит из твердотопливных ускорителей, подвесного бака и связки двигателей ССМЕ, форсированных таким образом, чтобы носитель разгонял объект до суборбитальной скорости. После этого начинает работать "марсианский" разгонный блок, который обеспечивает необходимое приращение скорости для вывода объекта на орбиту. В результате масса, выведенная на орбиту, значительно превосходит ту, которая могла бы быть выведена с помощью одного носителя, и это достигается за счет использования топлива, которое космический аппарат расходует для перехода с околоземной орбиты на высокоэнергетическую заданную траекторию.
Следующим шагом осуществляется запуск одного или нескольких одинаковых "Шаттлов-Z" с топливными баками в качестве полезной нагрузки, их встреча и стыковка с космическим аппаратом на околоземной орбите и дозаправка баков разгонного блока. После этого разгонный блок готов для выведения космического аппарата на заданную траекторию.
По существу, эффект от подобного объединения космического аппарата и ускорителя обеспечивается двойным использованием разгонного блока, который является как частью космического аппарата, так и частью ракеты-носителя. Так как разгонный блок должен быть выведен на орбиту как часть космического аппарата, "верхняя ступень" ракеты-носителя как бы отсутствует.
Предварительные проработки показывают впечатляющие летные характеристики носителей "Шаттл-Z".
Несколько позднее НАСА развернуло работы по созданию семейства мощных ракет-носителей большой грузоподъемности в рамках нового проекта НЛС (NLS - National Launch System). Основное внимание в нем было сосредоточено на разработке нового кислородно-водородного двигателя СТМЭ для этих ракет-носителей, которые в перспективе предполагается усовершенствовать для проведения запусков пилотируемых космических аппаратов. Первые пуски этих ракет-носителей предусматривалось осуществить в 2002 г.
К середине 1992 г. совместные исследования НАСА и Министерства обороны США в объеме 350 проектов и проектные поисков, направленных на снижение транспортных расходов при выведении на орбиту полезных грузов, сформулировали базу для принятия решения о создании национальной транспортной космической системы, состоящей из ряда беспилотных, однако пригодных для пилотируемых полетов ракет-носителей.
На базе имеющихся наработок с учетом возможности, заложенной в структуре "Энергии" - универсальности и модульного принципа построения - был разработан перспективный ряд ракет-носителей. Ряд подразделяется на два направления: грузовые одноразовые ракетно-космические транспортные системы и системы многоразового применения.
За годы космической эры автоматические аппараты, посланные человеком в различные области Солнечной системы, провели огромный объем исследований планет, их спутников, ближнего и дальнего космоса. Результаты этих исследований внесли значительный вклад в развитие наук о Вселенной. Лунная экспедиция и пилотируемые орбитальные станции открыли новую страницу в освоении космоса. Однако космос хранит еще много тайн, которые ждут своих открывателей.
Современный уровень развития ракетно-космической техники позволяет перейти от исследований отдельных доступных областей космоса к систематическим исследованиям практически любого уголка Солнечной системы. Достижения многих стран в области создания средств доставки, космических аппаратов, электроники делают реальным переход от исследований в космосе к промышленной деятельности в интересах науки, техники, медицины, коммерции.
С этого начинались все наши доклады о развитии концепции исследований Луны, планет. Солнца, а также астрофизическим исследованиям с использованием новых возможностей, которые возникли в связи с созданием новой тяжелой универсальной ракетно-космической транспортной системы "Энергия". Оценить эти новые возможности можно исходя из того, что "Энергия" обеспечивает выведение в космос космических аппаратов, масса которых в 5 раз больше тех, которые могут быть выведены самыми мощными из эксплуатируемых носителей - "Протоном" и "Титаном-34Д", и в 3 раза больше выводимых "Спейс Шаттлом".
Мировой ракетно-космический флот состоит в основном из одноразовых баллистических систем. Ракеты-носители СССР распределились в зависимости от программ и планов заинтересованных ведомств. Располагая носителями "Космос", "Циклон", "Восток-Молния-Союз", "Протон", страна в состоянии была вывести от 1,5 до 20 т на опорную орбиту и до 3,2 т на геостационарную орбиту. Ракета-носитель "Энергия" расширила эти возможности до 100 т на низкой круговой орбите и 18 т на геостационаре. Перспективный ряд ракет-носителей позволяет на основе блочно-модульного принципа построить семейство, заполнить пробелы и сделать непрерывной цепочку возможностей по выносу на опорную орбиту массы полезного груза.
Ряд открывается ракетой "Зенит" грузоподъемностью до 15,7 т при использовании в международных программах. Легко видеть, что варьируемых элементов в системе, по-крупному, всего два. Это модуль первой ступени, применяемой практически во всем ряду, кроме последней схемы. Второй элемент - это модуль второй ступени, который в ряде схем существенно меняется, что объясняется сохранением базового модуля "Энергии" грузоподъемностью 100 т без особых изменений только в диапазоне нагрузок 60-100 т. Масса менее 60 т влечет за собой изменение центрального блока: или укорочение баков до получения объемов, необходимых для уменьшенных заправок соответственно нагрузке, как в схеме "Энергия-М", или уменьшению диаметра блока до 5,6 м. При увеличении нагрузки свыше 100 т изменение схемы связано не только с увеличением количества модулей боковых блоков первой ступени, но и с увеличением длины баков центрального блока (на 15 м при нагрузке 200 т).
Основная доля запусков космических аппаратов ранее проводилась в рамках государственных программ и программ Министерства обороны. Единичные международные проекты составляли незначительную часть и велись на основе государственных ассигнований, за исключением нескольких пусков. Космический рынок для нашей страны, несмотря на то, что некоторое время страна лидировала в разработках, был прочно закрыт изнутри и блокирован извне ограничениями координационного Комитета (СОСОМ).
По нашей оценке, "Энергия" - единственная ракета-носитель, не являющаяся угрозой любой программе, так как ракету такой грузоподъемности, если она необходима американской или другим программам, пришлось бы создавать заново или возрождать героическую ракету "Сатурн". Потом, почему не объявить программу полета экспедиции на Марс или Луну международной? Было бы правильным образовать международный "Фонд освоения Марса" под эгидой ООН и отправлять на эту дальнюю планету астронавтов от планеты Земля.
"Нью-Йорк Таймс" в июльском номере 1991 г. обращал внимание читателей на опубликованные исследования Стенфордского университета, где предполагается, что при объединении усилий и использовании носителя "Энергия" пилотируемый полет на Марс может потребовать затрат только в 60 млрд. долл., а не 400-500, как полагает Национальное космическое агентство. "Энергия" - это единственная возможность добраться до Марса в обозримые сроки и за приемлемую цену - так заключает исследование.
В перспективном ряду, как родоначальники, выделяются две исходные схемы ракет-носителей: "Энергия" в грузовом варианте, или по раннему наименованию "Буран-Т", а в индексации программы летных испытаний "Энергии" - 6СЛ, и "Энергия-Буран", соответствующая по структуре первой летной машине той же программы.
Грузовой вариант "Энергии" известен в мире как носитель, имеющий возможность выводить на опорную орбиту 100 т полезного груза. Превращение "Энергии" для вывода на орбиту "Бурана" в носитель тяжелого груза не представляет сложности, поскольку это предусмотрено и заложено в базовой конструкции. Полезный груз в этом варианте размещается в транспортном контейнере. Контейнер в окончательно собранном виде с размещенным в нем полезным грузом устанавливается вместо орбитального корабля "Буран" на те же узлы силовой связи. Используются те же пневмо-электросвязи, которые были предусмотрены при стыковке "Бурана" с "Энергией", и со стартовым пусковым устройством. Контейнер, кроме образования силовой схемы крепления полезного груза и ракетных блоков, защищает космические аппараты, размещенные в нем, от аэродинамического и теплового воздействия набегающего потока в полете. На старте и в полете внутри контейнера обеспечивается требуемый для полезного груза температурный режим. Предусматривалось изготовление контейнера из композиционных материалов в сочетании с силовыми металлоконструкциями.


Корпус транспортного контейнера условно паказан полупрозрачным
Переход к детальной конструктивно-компоновочной схеме Бурана Zoom In to size 1900x1208, 690Kb
Диаметр контейнера выбирался из расчета возможности освоения в ракетной отрасли нового диаметра. Базовый диаметр 7,7 м центрального блока был для контейнера завышен - габариты объема, предназначенного для размещения груза, становились переразмеренными даже при его малой плотности. Введение нового диаметра влекло за собой необходимость дополнительного технологического оснащения производства. Поэтому выбор диаметра становился задачей установления нового значения, которое должно было стать базовым для других конструкций, например, различных вариантов "Энергии". В результате анализа определилось два размера: 6,7 и 5,5 м. Для "Энергии" грузового варианта оптимальным оказался диаметр 6,7 м. Этот размер удовлетворял проектным проработкам и с точки зрения компоновки ракетного пакета, и компоновки груза, и аэродинамической оценки, и динамики полета.

Длина контейнера 42 м. Контейнер двухстворчатый с силовой балкой крепления груза. В полете, после снижения действия атмосферного потока на ракету и контейнер, створки контейнера сбрасываются, обнажая его содержимое. Контейнер насыщен обслуживающими полезный груз системами. Кроме того, в нем располагаются средства безопасного увода створок от центрального блока и груза при их сбросе в полете. Створки оснащаются системами прицельного снижения с целью уменьшения размеров отчуждаемых полей в зоне их падения. Это достаточно сложный агрегат.
Предусматривались три варианта размещения полезного груза в контейнере.
Первый вариант - размещение крупногабаритного груза большой массы и вывод его на относительно низкие орбиты. К этой категории относятся космические аппараты больших масс с собственными двигательными установками для дальнейшего движения к расчетной траектории. Двигательная установка для любого груза обязательна. Дело в том, что баллистическая схема выведения космических аппаратов на орбиту "Энергией" имеет, как известно, особенность. Для исключения засорения околоземного космоса фрагментами ракетных конструкций, блоков и, в том числе самой второй ступенью "Энергии", вторая ступень заканчивает свою работу, не завершив вывод груза на орбиту, и падает в антиподную точку. Задача довыведения возлагается на специальный буксир, который в этом случае становится блоком довыведения, или на собственную двигательную установку груза, или, в других вариантах, на целевые разгонные блоки.
Для выведения пассивных тяжелых крупногабаритных космических аппаратов на орбиты искусственного спутника Земли высотой 600 км, а также для осуществления маневров и торможения при полетах на Луну, Марс и другие планеты на базе одного из серийных разгонных блоков типа ДМ, находящегося в настоящее время в эксплуатации, в составе "Энергии" разрабатывался буксир с увеличенной массой заправляемого топлива до 11-15 т. В зависимости от применения буксир выполняет задачи блока довыведения или блока торможения и коррекции траектории. В качестве компонентов топлива используются углеводородное горючее и жидкий кислород. В случае использования буксира в дальних полетах как блока торможения и коррекции он оснащается холодильной установкой для обеспечения температурного режима компонентов топлива в течение всего срока активного существования (до 1 года). Холодильная установка создавалась на базе аналогичной установки "Бурана". Габаритные размеры буксира: диаметр 3,7 м, длина 5,56,3 м. Маршевый ракетный двигатель развивает тягу до 8,5 т. Для выполнения межорбитальных маневров конструкция двигательной установки позволяет производить до 7 включений.
При использовании доразгонного блока такого типа возможно довыведение на орбиту порядка 200 км космических аппаратов массой до 88 т и 81,5 т - на орбиты до 600 км. Полезный объем для груза ограничен диаметром 5,5 м и длиной 35 м - это более 80 м.
Второй вариант. С целью доставки космических аппаратов на высокие орбиты искусственного спутника Земли, включая геостационарную, к Луне, в составе ракеты-носителя "Энергия" разрабатывался кислородно-водородный космический разгонный блок 14С40, который является как бы третьей ступенью ракеты-носителя. Разгонный блок имеет диаметр 5,5 м и длину 16 м. В качестве компонентов топлива в нем используются жидкие кислород и водород, то есть такие же компоненты, как и в блоке второй ступени ракеты-носителя "Энергия". Баки разгонного топлива вмещают до 70 т топлива. Маршевый ракетный двигатель блока развивает тягу до 10 т. Для выполнения межорбитальных маневров конструкция двигательной установки позволяет осуществлять до 10 включений в космосе, что обусловливает возможность доставки полезных грузов на любые орбиты и отлетные траектории. Управление блоком в полете осуществляется качанием маршевого двигателя, установленного в карданном подвесе, и малыми двигателями автономной системы ориентации. Разгонный блок 14С40 известен под наименованием "Смерч" в изложении событий, связанных с его разработкой.
Для выведения полезных грузов на геостационарную орбиту необходим маневр для ракет, стартующих с Байконура. Высокоэнергетический маневр с изменением характеристической скорости на 4500 м/с. При этом требуются даже несколько маневров для изменения плоскости орбиты на больших высотах. В зависимости от целей полетов оптимизируются и стартовые массы ракет.


Корпус транспортного контейнера условно показан полупрозрачным

В композиции с водородным блоком "Смерч" на геостационарную орбиту выводился груз весом 18-19 т, в либрационные точки системы Земля - Луна - весом 23-29 т, на орбиту искусственного спутника Луны - 21,5-23 т. При этом под полезный груз отводилось место диаметром 5,5 м и длиной 23,5 м - более 550 м3.
Третий вариант. При необходимости доставки космических аппаратов на Луну, полетов к Марсу, Юпитеру, Солнцу используется более сложная композиция разгонных блоков - двухступенчатая. Первая ступень - разгонный блок "Смерч", вторая - типа "ДМ". Блоки компонуются последовательно, один над другим, и функционируют последовательно.
Предполагалось донести до поверхности Луны груз массой 910 т (так по тексту книги, прим.webмастера), на отлетную траекторию к Марсу 26-28 т, на суточную орбиту искусственного спутника Марса 15 т и на отлетную траекторию к Солнцу с облетом Юпитера 5-6 т. Полезный объем - цилиндр диаметром 5,5 м, длиной 19,5 м - около 460 м3.
Как видно из проекта, проблема создания грузового варианта "Энергии" заключалась только в разработке контейнера и, главное, разгонного блока "Смерч". Этот блок нужен был с самого начала. Он был основой всех отлетных программ. Требовалась не сомнительная компиляция акробатических вариантов компоновки малоэнергетических блоков, а завершенная конструкция перспективного применения для транспортных систем межпланетных полетов. Любое занижение энергетики, в том числе применение несовершенных двигателей, разрушает программу дальних полетов. Поэтому принятие конструкции на ретро-решениях и отказ от разгонного блока "Смерч" стало сокрушительным ударом: "Энергия" оставалась без программы.
Созданные космические средства должны были быть использованы для расширения исследований Луны, планет и Солнца, доставки груза с планет, астероидов и комет и для астрофизических исследований.

Исследования планеты Марс. На этапах подготовки к пилотируемому полету на Марс с использованием "Энергии" автоматическими аппаратами могут быть решены:
- широкомасштабные исследования планеты с орбиты искусственного спутника Марса и на ее поверхности, включая детальное картографирование, долговременное изучение физических характеристик планеты, ее атмосферы и окружающего пространства. Материалы этих исследований могут доставляться на Землю специальными возвратными ракетами;
- доставка марсианского грунта на Землю из нескольких точек, с возможностью проведения глубокого бурения;
- отработка элементов пилотируемого марсианского комплекса с доставкой их на орбиту искусственного спутника Марса или на поверхность Марса.
Особенностью "Энергии" является возможность доставки больших масс космических аппаратов, что позволяет существенно упростить схемы полета, то есть отказаться от сложнейших операций сборки различных частей марсианского комплекса на орбите или на поверхности Марса, а также от применения торможения в атмосфере планеты при выходе на орбиту искусственного спутника Марса. Поэтому могут использоваться так называемые "прямые" схемы полета.
Наши оценки показывают, что по этим схемам на суточную орбиту искусственного спутника Марса "Энергия" доставит около 15т, или на поверхность Марса около 14-15 т, с предварительным выходом на суточную орбиту, или до 25 т при посадке на планету с гиперболических траекторий. Располагая такими возможностями, "Энергия" может обеспечить при одном пуске доставку на Марс нескольких аппаратов с последующим возвратом марсианского грунта из различных районов планеты. Может быть также поставлена задача глубокого бурения с целью достижения криолитосферы, поиска воды и ископаемой жизни.

Исследования планеты Венера. Изучение планеты Венера с использованием ракеты-носителя "Энергия" было направлено на дальнейшее развитие ранее выполненных программ и ориентировано на крупномасштабные и долговременные исследования этой планеты:
- с орбиты искусственного спутника Венеры может быть реализовано глобальное изучение ее ионосферы, поверхности планеты, гравитационного и магнитного полей, детальное картографирование;
- в атмосфере Венеры с помощью аэростатных станций изучение химического состава на разных высотах, климата и проведение мелкомасштабной съемки поверхности;
- на поверхности планеты с помощью долгоживущего подвижного аппарата (венерохода) изучение химического состава грунта с поверхности и глубины, с использованием бурения, физико-химических свойств и микроструктуры поверхности, строение планеты, метеорологические исследования.
Для проведения этих исследований "Энергия" может вывести на суточную орбиту искусственного спутника Венеры массу около 16 т, доставить на поверхность Венеры 15-16 т, с предварительным выходом на суточную орбиту искусственного спутника Венеры, или до 26 т при посадке на Венеру с гиперболических траекторий.

Исследования Солнца и Юпитера. Для проведения эффективной программы наблюдений Солнца со сверхмалых расстояний и непосредственных измерений физических параметров околосолнечной среды наиболее эффективным является полет в близкое околосолнечное пространство с прохождением космическим аппаратом через корону Солнца на расстоянии нескольких радиусов от его центра. При этом могут быть решены следующие задачи:
- исследование солнечной атмосферы, околосолнечного пространства и гелиосферы;
- экспериментальная проверка ряда положений общей теории относительности с проведением регистрации изменений параметров электромагнитных волн и орбитальных параметров под действием гравитационного поля;
- исследование внеэклиптического космического пространства.
Поскольку достижение близких окрестностей Солнца с наименьшими затратами энергии осуществимо лишь с помощью пертурбационного маневра у Юпитера, целесообразно включить в научную программу полета исследования и этой планеты-гиганта. С использованием "Энергии" возможно выведение к Солнцу космического аппарата массой 5-6 тонн, при этом одновременно можно доставить к Юпитеру спускаемый аппарат для исследования атмосферы планеты. Перелет Юпитер - Солнце может быть осуществлен с выходом из плоскости эклиптики.
Реализация в одной экспедиции двух различных по характеру научных программ - исследования Солнца и исследования Юпитера - будет иметь огромное научное значение.

Исследования Луны. Выполненные к настоящему времени с помощью автоматических аппаратов, с высадкой на ее поверхность кратковременных экспедиций в составе двух человек; исследования Луны дали существенные результаты с точки зрения познания собственно Луны и некоторых планетологических проблем. Однако эти исследования не получили широкого и глубокого развития в силу, прежде всего, ограниченных возможностей использования технических средств и кратковременности пребывания человека на Луне. Поэтому Луна по-прежнему представляет несомненный и большой интерес как объект исследований. Ее дальнейшее фундаментальное изучение позволит ответить на многие вопросы планетологии, остающиеся до сих пор проблемными в понимании происхождения и эволюции Солнечной системы, природы и эволюции Земли, распределения земных природных ресурсов.
Создание на Луне соответствующих технических средств позволит решать важные народнохозяйственные задачи, будет способствовать развитию и совершенствованию ракетно-космических систем для дальних космических полетов.
Концепция освоения Луны предусматривала следующее.
Первый этап (1992-2000 гг.) освоения Луны, по-видимому, рекогносцировочный этап - детальная съемка лунной поверхности с борта космических аппаратов, выведенных на орбиты искусственного спутника Луны, близкие к полярным и, возможно, последующая исследовательская работа луноходов в перспективных районах.
На этом же этапе целесообразно провести размещение космического радиоинтерферометра на поверхности Луны или в либрационных точках системы Земля-Луна. Радиоинтерферометр вместе с наземными телескопами может явиться средством, которое обеспечит прорыв в решении широкого круга астрономических задач, связанных с уточнением метрики Вселенной, ее эволюции, поиска новых астрофизических объектов.
На втором этапе (2001-2010 гг.) - создание модульной базы на видимой стороне Луны, которая, как правило, должна работать в автоматическом режиме, с проведением кратковременных экспедиций посещения с целью изучения возможности промышленного использования Луны, проведения астрофизических и биомедицинских исследований.
На третьем этапе, после 2010 г., - создание обитаемой лунной базы, с постепенным наращиванием оборудования и превращением ее в лунный промышленный комплекс для получения веществ и материалов как для использования на Земле, так и для снабжения космических аппаратов.
Новые оценки показывают, что "Энергия" может доставить в либрационные точки системы Земля - Луна 23-29 т, на орбиту искусственного спутника Луны 11-23 т, а на поверхность Луны 9-10 т полезного груза. "Энергия" и разрабатываемые космические средства - космический разгонный блок и буксир - открывают возможности по доставке тяжелых космических аппаратов на орбиты искусственного спутника Земли, к Марсу, Венере, Луне, Солнцу и проведению крупномасштабных исследований космического пространства и планет Солнечной системы в интересах науки и человечества.
Через 3-4 года мог быть создан энергопоезд ("Энергия", космический разгонный блок и буксир), который одним пуском может обеспечить выведение в космос космических аппаратов массой в 5 раз больше, чем самые мощные эксплуатируемые носители. Эта концепция исследований, реализация которой требует больших материальных затрат, станет более реальной, а отдельные ее задачи могут быть решены на основе международного сотрудничества. Народы Земли придут к пониманию того, что глобальные исследования планет и космического пространства можно осуществить совместными усилиями уже в наше время.

"Гроза". Следующая группа носителей относится к ракетам, создаваемым на основе грузового варианта "Энергии" путем почти простого вычитания двух блоков А из первой ступени строящейся ракеты. Это - ракеты, представленные в ряду со стартовыми массами 1060, 1080 и 1600 т. История разработки этих носителей непростая. Целая группа ракет оказалась в центре конкурентной борьбы конструкторов отрасли. По своим значениям грузоподъемности ракеты попадали в зону тридцатитонной нагрузки. В эту зону перемещался "Протон" с его модернизацией и водородным блоком, в эту же зону внедрялась 11К37 разработки КБ "Южное".
А история разработки такого типа ракет начиналась в июне 1976 г, когда разработчики "Бурана" - НПО "Энергия", КБ "Южное"., НИИ авиационных приборов и НПО радиоприборов - вышли с предложением начать летные испытания ракетно-космического комплекса с двумя блоками А для уменьшения затрат на разработку этой системы. С этой целью были разработаны технические предложения по ракете, получившей индекс РЛА-125.
В 1976 г. создавалась схема РЛА-125 с расположением полезной нагрузки сбоку на блоке Ц, по схеме размещения орбитального корабля. Полезная нагрузка должна была размещаться внутри транспортного контейнера. Вес компонентов топлива на блоке Ц составлял 790 т. Четыре двигателя РД-0120. Вес полезной нагрузки 45-50 т.
В 1978 г. разрабатывалась схема с верхним расположением полезной нагрузки, с использованием укороченного варианта бакового отсека блока Ц. Укороченный баковый отсек заимствовался из четырехбаковой схемы "Энергии" того времени. Центральный блок с баковым отсеком и обтекателем полезного груза по контуру совпадал с блоком Ц четырехбаковой конструкции ракеты "Энергия". Стартовая масса ракеты, в зависимости от наклонения орбиты и наличия разгонного блока, была от 1260 до 1280 т. Масса полезного груза, выводимого на опорную орбиту высотой до 200 км, от 45 до 59,5 т. Масса полезного груза на стационарной орбите составляла 5,5-6 т, на траектории к Луне - 14,5-15 т, к Венере - 12-12,5 т, с учетом того, что блоки А в этом случае не оснащаются средствами спасения и возврата. На первой ступени предусматривалось применение двигателей РД-170, на второй ступени - три двигателя РД-0120, на разгонном блоке (блок "В") - двигатель 11Д57М, с тягой 42 т в пустоте и удельным импульсом 460 с. Заправка компонентами топлива блока Ц уменьшалась до 460 т с 700 для "Энергии".
1978 г. был плодовитым на варианты. Проектировался вариант РЛА-131 в составе четырех блоков А и укороченного блока Ц на два бака из четырехбаковой конструкции штатного блока. РЛА-132 был также с укороченным блоком Ц, вершинным расположением полезного груза и восьми блоков А. Прорабатывался также вариант РЛА-133 с восемью блоками А, но увеличенной на 50 % заправкой и укороченным блоком Ц. Боковое расположение полезного груза рассматривалось в варианте ГТК-4, с четырьмя блоками А и с шестью блоками А - в варианте ГТК-6. Последние индексы "ГТК" означали - грузовой транспортный комплекс, а "РЛА" - ракетный летательный аппарат. Дальнейшие работы в этом направлении были приостановлены, все внимание было сконцентрировано на разработке базового варианта "Энергии".
В 1984 г. возобновились работы по поиску рационального варианта ракеты-носителя в диапазоне 30-40 т полезной нагрузки. Необходимость создания такого носителя рассматривалась как ближайшая перспектива отечественных ракет для решения проблемы запуска на геостационарную орбиту грузов больших, чем запускает "Протон", и даже с его модернизацией. Определились три направления в решении этой задачи: модернизация "Протона", разработка ракеты 11К37 и ракеты-носителя "Гроза" - это новое наименование модифицированной ракеты РЛА-125.
В декабре 1984 г. постановлением был установлен срок выпуска эскизных проектов - 1985 г. - и определен порядок дальнейших работ и объем финансирования по результатам рассмотрения эскизного проекта в 1986 г. Эскизный проект на космический ракетный комплекс "Гроза" был разработан в декабре 1985 г.
Главный недостаток ракеты-носителя "Протон" - его небезосновательно критикуемая экология компонентов. Разработчики намеревались хотя бы несколько улучшить экологические характеристики. Предусматривалось использование работы ступеней до полного выгорания топлива, предусматривались средства дожигания опасных компонентов на траектории. Но не решалась проблема аварийного исхода пуска, когда компоненты разбрасываются взрывом и заражают территорию практически в любой точке трассы, где упадет аварийный груз.
Другой проблемой для этой модернизации была необходимость доработки наземного комплекса под обеспечение заправки нового разгонного блока водородом. Речь идет о разгонном блоке "Шторм", который должен был быть в одном унифицированном ряду с разгонными блоками "Вихрь". Это тот блок, который, в результате "глубоких" проработок с нашим министерством, КБ "Салют" предлагало принять для "Энергии", с этого и начался спор. Ограничения по конструкции ракеты "Протон" не давали возможности применить радикальную конструкцию водородного двигателя.
Ракета-носитель 11К37 строилась на базе трех блоков типа А "Энергии", почти один к одному, и увеличенного по длине блока второй ступени, который составлял центр этой композиции в пакете. Центральный блок имел три двигателя 11Д18 плюс рулевые двигатели. Компоненты кислород-керосин. Ракета выводила на опорную орбиту 40 т, 35 т - на полярную и на геостационарную орбиту - около 5 т. Путем компиляции блоков первой ступени "Зенита" можно было создать неплохую схему, но она не имела старта. Для этой ракеты были необходимы новые монтажно-испытательный корпус и старт. Вырисовывался один выход: внедриться в наземный комплекс "Энергии".
В 1985 г., используя практически все штатные блоки ракеты-носителя "Энергия", как двухступенчатая конструкция был разработан РЛА-125 (по новому наименованию "Гроза"). Ракета образовывалась простым отсоединением двух блоков А от ракеты "Энергия". Заправка блока Ц составляла 703 т. Вновь разрабатывался транспортно-грузовой отсек под полезную нагрузку, который, по замыслу, был частью отсека контейнера, разрабатывавшегося для "Энергии" в грузовом варианте. Масса полезного груза, выносимого на опорную орбиту, составляла 60 т. Был создан эскизный проект, который доказывал возможность универсализации перспективного ряда ракет-носителей на базе "Энергии". Критичным в этой схеме была фактическая прочность блоков А при ветровом нагружении на старте. Проблема решалась с помощью специальных стартовых средств в виде дополнительных опор или упрочнения блока А. В том числе предлагалось в техническом задании снизить ограничение по ветровой нагрузке, то есть не пускать ракету в "штормовую" погоду. В этом варианте для ракеты ничего не требовалось. Ни отработки - она использовалась от "Энергии", ни нового старта - он использовался полностью, даже стартово-стыковочный блок был от "Энергии".
В июле 1987 г. Научно-технический совет министерства принял решение образовать экспертную комиссию для оценки разработки ракет-носителей РЛА-125 и 11К37, рекомендовал завершить работы по эскизному проектированию, в том числе в части многоразовых блоков А, эксплуатационных характеристик, времени подготовки к пуску, интервала пусков, годовой производительности стартового комплекса, снижения затрат на выведение полезной нагрузки. Эскизные проекты должны были быть представлены в четвертом квартале 1987 г.
Совместное заседание секций N1 и N3 Научно-технического совета Минобщемаша в июле 1989 г. одобрило результаты разработки дополнения к эскизному проекту по космическому ракетному комплексу 11К37. Принимая во внимание имеющиеся финансовые ограничения, сочли целесообразным дополнительно проработать возможности использования для подготовки к пуску ракеты-носителя универсального комплекса стенд-старт, корпуса динамических испытаний и других сооружений "Энергии".
Нам пришлось реагировать обращением к министру с просьбой завершить работу комиссии, назначенной в августе 1988 г., которая на основе комплексного анализа и исследований должна была определить основные направления в работе по созданию перспективных средств выведения в отрасли и не допускать частных решений по любому комплексу.
Поплыл разговор о неизящной конструкции "Грозы". При обсуждении проектов опускали одну из основных причин этой "неизящности". Представленный вариант преследовал цель оживить работы в производственной и эксплуатационной сфере ракеты "Энергия" дополнительной нагрузкой по изготовлению, хотя бы на период проведения летных испытаний этой ракеты. Начались разработки изящных решений для этой серии тяжелых носителей.
В 1989 г. прорабатывались варианты РЛА-125 с уменьшенным блоком Ц по диаметру. Рассматривались диаметры 4,1 и 5,5 м. Наиболее предпочтительными по результатам анализа оказался носитель с диаметром блока Ц 5,5 м и одним двигателем РД-0120. Заправка компонентами топлива составляла, в зависимости от диаметра, от 200 до 450 т. Этот вариант и представлен в перспективном ряду. Однако этот изящный вариант, который давал возможность выводить на орбиту порядка 35 т и на геостационар до - 6,3 т, как говорится, без напряжений, был вариантом, проходящим через основную производственную базу, через "Прогресс", разработкой нового центрального блока. Блок, правда, входил в ряд унифицированных диаметров, но базовый оставался без применения. Был рожден менее изящный вариант, но не обходивший базовую конструкцию. Эта разработка получила наименование "Энергия-М".


"Вулкан". По космической ракете "Вулкан" было разработано техническое предложение в соответствии с пятилетним планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, утвержденным постановлением правительства в июле 1981 г. и техническим заданием главного управления, выданным в июле 1982 г.


Переход к детальной конструктивно-компоновочной схеме ракеты-носителя ЭНЕРГИЯ


Ракета-носитель "Вулкан" сверхтяжелого класса входит в ряд унифицированных ракет типа "Зенит", РЛА-125, "Энергия" - "Буран-Т", использующих единые маршевые двигатели и унифицированные ракетные блоки с их основными системами. В состав ракеты космического назначения входят: восемь ракетных блоков первой ступени - блоков А, выполненных на базе блоков А ракеты-носителя "Энергия", ракетный блок второй ступени - блок Ц - соответствует центральному блоку ракеты "Энергия", стартово-стыковочный блок - блок Я новой разработки и космическая головная часть в различных комплектациях и вариантах.
Стартовая масса ракеты-носителя "Вулкан" 4747 т. Грузоподъемность при выведении на опорную орбиту высотой 200 км с наклонением 50,7 град. составляет 200 т, наклонением 97 град. - 172 т, на геостационарную орбиту, с использованием разгонного космического блока "Везувий" -36 т, на орбиту искусственного спутника Луны - до 43 т, на траекторию полета к Марсу - до 52 т.
Блоки А объединяются попарно в четыре параблока. Блоки А ракеты-носителя "Вулкан" не оснащаются средствами возвращения и связанными с ними элементами. Увеличен, по сравнению с блоками А ракеты "Энергия", объем топливных баков за счет цилиндрических вставок длиной 7 м. При стоянке ракеты на стартовом комплексе блоки А опираются на блок Я по двум опорным площадкам каждый, в отличие от блоков А ракеты "Энергия", который опираются на блок Я на четыре точки, что приводит к необходимости изменения конструкции хвостового отсека блока А. Все блоки А делятся на две группы; полностью идентичных блоков - левые и правые в каждом параблоке. Отличия этих групп состоят в размещении средств отделения параблоков в конце полета и элементов силовых связей с блоком Ц. Стартовая масса блока А 449,2 т, масса конструкции 573 т, рабочий запас топлива 386 т, из них 278,8 т окислителя и 107,2 т горючего. Длина блока 46,5 м.
Двигатель РД-179 (14Д20, примечание web-мастера) с форсированием тяги у Земли до 860 т, в пустоте - 937 т. Удельный импульс 308,5 с и 336,2 с на Земле и в пустоте соответственно.
Центральный блок ракеты-носителя "Вулкан" отличается от блока Ц ракеты "Энергия" увеличением цилиндрической части баков в сумме на 15 м с изменением формы верхнего днища кислородного бака, новым переходным отсеком, цилиндрической юбкой вместо обтекателей двигателя РД-0120, симметричным расположением внутрибаковых устройств, в том числе и тоннельного трубопровода.
Стартовая масса блока Ц 934 т, масса конструкции 89,7 т, рабочий запас топлива 832 т, в том числе кислорода 713 т, водорода 119 т. Двигатель форсированный РД-0120 с тягой у земли 175 т, в пустоте - 200 т; удельная тяга у земли, с сопловой вставкой, 396 с, в пустоте - 454,9 с. Длина бакового отсека блока Ц 63 м.
Производственный комплекс, в том числе и на Байконуре, сохранялся полностью, с размещением в сборочно-испытательных пролетах соответствующего стапельного оборудования по тому же принципу, что и для "Энергии". Строившийся в Куйбышеве на заводе "Прогресс" сборочный корпус предусматривал изготовление на этой базе всех боковых и других габаритных элементов центрального блока. Изготовление блока А удлиненной конструкции планировалось вести в Омске в объединении "Полет".
Для старта подходил только универсальный комплексный стенд-старт. При его строительстве учитывались основные параметры "Вулкана" по габаритам, и в том числе по термо-газонапряженности газового потока при работе маршевых двигателей.