Ошибки мировой космонавтики
Потом инженеры уже в безопасных условиях пытались воссоздать ситуацию с другой ракетой, когда четырехкилограммовая головка от ключа пробивает бак, но это ни разу не получилось. Другой интересный момент связан с тем, что взорвавшаяся ракета прежде уже пережила один взрыв.
Это случилось на пятнадцать лет раньше в шахте 373–4. Тогда взрыв произошел во время ремонта и модернизации шахты. Лифт и подъемные механизмы используют гидравлическую жидкость, которая хорошо горит, и прямо в двух сантиметрах от насоса для этого вещества строители стали проводить сварочные работы. Сосредоточившись на безопасности по отношению к топливу, специалисты забыли, что опасность могут представлять и горючие вещества других систем.
В итоге пожар распространился по трубопроводу гидравлической жидкости и перекинулся на верхние этажи шахты, отрезав рабочих на нижних этажах. Ракета при этом не пострадала. Ее перевезли, но спустя много лет она оказалась в эпицентре мощнейшего взрыва. Либо это была самая невезучая ракета в истории, либо после первого инцидента ее использовать не следовало.
Несколько раз в этой главе упоминался водород. По мнению Константина Циолковского, кислород и водород – лучшая пара горючего и окислителя для полетов в космос. При их соединении выделяется больше всего энергии. И единственная проблема – взрывоопасность этой смеси. Через два года после смерти основоположника космонавтики дирижабль «Гинденбург» подтвердил эти опасения. 190 000 кубометров водорода за тридцать секунд сожгли 200-тонную конструкцию длиной 250 метров.
На самом деле свойства жидкого водорода очень напоминают свойства жидкого кислорода. Вот только чтобы кислород вспыхнул, нужны горючие вещества, от которых окислитель все же можно изолировать. Водороду для воспламенения достаточно иметь рядом кислород, который в атмосфере повсюду. Избавиться от атмосферного кислорода, как мы понимаем, гораздо сложнее. Страх перед этим фактом был зачастую сильнее, чем реальная угроза. Это позволило сделать системы, которые не подводили, и серьезных аварий, причиной которых стало бы возгорание водорода, не было. А вот эффективность двигателей на самой энергичной паре оказалась не такой большой, как мог представить Циолковский.
Водород – это очень неплотный и легкий газ. Для его хранения требуются в достаточном количестве крупные баки. Материал емкостей для хранения должен быть прочным и иметь хорошие теплоизолирующие свойства, а значит, он будет более тяжелым. Космическая система в таком случае проигрывает в массе. Это можно было бы компенсировать за счет тяги двигателя. Но легкий водород, хотя и выделяет много энергии в ходе горения, не способен создать достаточное давление в двигателе, которое бы увеличило скорость истекающих газов и, соответственно, тягу. Это особенно сильно проявляется при работе на малых высотах, где атмосферное давление велико. В итоге в шаттлах, как и в проекте «Буран», водород использовался в качестве топлива, но на первых этапах полета ему помогают твердотопливные ускорители у американских шаттлов и керосиново-кислородные двигатели ракеты-носителя «Энергия» у советского «Бурана». Но все-таки наш РД-170 остается самым мощным двигателем в мире, а американский двигатель F-1 ракеты-носителя «Сатурн-5» для пилотируемого полета на Луну – вторым по мощности, только оба они используют керосин и кислород, а не водород.
Двигатель РД-170
На самом деле еще одна ошибка связана с тем, что водород и кислород – пара, дающая на выходе не максимально возможную энергию. Больше тепла будет выделяться, если использовать водород и фтор. Валентин Петрович Глушко предложил попробовать сделать двигатель на этой паре, однако сразу возникли проблемы. Дело в том, что фтор и любые его соединения с водородом ядовиты, а способов нейтрализации очень мало. Фтор не только токсичен, но и обладает высококоррозийными свойствами.
Под руководством Глушко был создан и начал проходить испытания двигатель РД-301. Первая проблема оказалась в подаче топлива. Фтор вступал в реакцию с материалом двигателя, и продукты этой реакции забивали форсунки для впрыска. Тогда разработали механизмы защиты и изменили геометрию форсунок, так что контакт фтора с ними был минимален. Работу проделали колоссальную. Изготовленный двигатель прекрасно себя показал, но в производство не пошел. Работа с фтором требовала невероятной дисциплины, а инструкция занимала несколько томов. Вероятность ошибки была слишком высока, и от проекта отказались.
Другая умопомрачительная идея Глушко – ядерный ракетный двигатель. В качестве рабочего тела используется водород, но он не вступает в химическую реакцию, а нагревается за счет работы ядерного реактора. Проект под названием РД-0410 был создан, и двигатель начал работу, но он был радиоактивный. К тому же достаточно тяжелый, хотя его тяга меньше, чем у РД-170, в разы. В США ядерный двигатель тоже был сделан. Он получил имя NERVA. Его еще до изготовления планировали использовать для пилотируемого полета на Марс или для переоборудования лунной ракеты-носителя «Сатурн-5». Когда NERVA построили, он оказался мощнее всех химических двигателей, но его размер был сопоставим с размерами трехэтажного здания. Чтобы вывести его на орбиту, требовалась отдельная ракета-носитель «Сатурн-5». Проект оказался невероятно дорогим и не востребованным правительством США.
Глава 9
Луна
На самом деле нет никакой темной стороны Луны – вообще-то она вся темная.
Как только первый в мире спутник 4 октября 1957 года оказался на околоземной орбите, сразу же начались работы по реализации более амбициозной задачи – осуществления полета на Луну. Официально о цели достижения Луны в СССР заявили 30 декабря 1957 года. Конструкторам еще 25 сентября поступила задача разработать двигатель для новой ступени ракеты-носителя. Это был звоночек, вещавший о начале работ над более мощной и быстрой ракетой.
Чтобы достигнуть Луны, нужна скорость более 11,2 км/с. Для такого разгона обязательно требуется третья ступень ракеты-носителя. С этим этапом была огромная проблема, о которой мы рассказывали в других главах, а сейчас сосредоточимся на Луне. Сразу оговоримся: ошибок в лунных программах наберется на отдельную полноценную книгу, а здесь мы остановимся лишь на некоторых из них.
Одной из задач до запуска первого лунника была его стерилизация. Земные бактерии не должны были попасть на естественный спутник нашей планеты. Снаружи на аппарате никто бы не выжил, а вот внутри? Ведь в герметичном корпусе есть и воздух для охлаждения, и температура комфортная. Решение было простым – положить внутрь аппарата хрупкий контейнер с формалином. Станция ударится о Луну, упаковка разорвется, и освободившаяся жидкость отравит все белковые организмы. Контейнер был сделан из резиновых груш-спиртовок для клизм.
Правда, уже на стартовой площадке клизмы заменили на флакон из-под одеколона «Кармен». На самом деле ничего из этого не требовалось в принципе. Энергии удара от столкновения с Луной со скоростью 3 км/с достаточно, чтобы испарять металлы, не говоря уже о микробах. Тем не менее для спокойствия ученых все эти операции были проведены при запуске первого лунного зонда.
Для отслеживания траекторий полета было решено использовать два метода: радио- и оптический. Второй предполагал распыление по траектории движения ракеты вещества, которое было бы заметно с Земли. Этот метод получил название «искусственная комета». Удивительно, но яркое облако можно было создать, используя всего 300 граммов натрия. Солнечный свет заставляет натрий светиться. Такой эффект возникает у любого щелочного металла. У элементов первой группы периодической системы электрон находится далеко от ядра, поэтому его проще возбудить и, соответственно, проще вызвать свечение. Среди щелочных металлов первым в таблице Менделеева идет литий. Если использовать его, то свечение будет в 40 раз ярче, чем от натрия. Правда, литий излучает в инфракрасном спектре, так что его свечение не видно глазом. Хотя специализированные инструменты прекрасно могли отслеживать след ракеты, обыватели не имели бы такой возможности. Был выбран натрий, который светится желтым. Любой любитель астрономии мог даже в средний телескоп наблюдать искусственную комету, летящую к Луне. Но когда наступило время выпустить натрий, над большинством обсерваторий сгустились облака. Наблюдать получилось только в одной обсерватории.
