Н-1

Н-1 — советская сверхтяжёлая ракета-носитель, разрабатывавшаяся в 1960—1970-х годах в рамках советской лунной программы для доставки космонавтов на Луну и решения других задач по выводу на орбиту крупногабаритных грузов. Относится к классу ракет-носителей сверхтяжёлого класса, способных выводить на низкую опорную орбиту полезную нагрузку массой до 90–100 тонн. Проект был закрыт в 1974 году после четырёх неудачных пусков, ни один из которых не завершился успешно.

История создания

Предпосылки и начало разработки

В начале 1960-х годов, после успешных полётов первых советских космонавтов, руководство СССР приняло решение о развёртывании программы пилотируемого облёта и высадки на Луну. Для реализации этих задач требовалась ракета-носитель, способная выводить на траекторию полёта к Луне корабль массой около 20–30 тонн. Существовавшие на тот момент носители (Р-7, «Восток», «Восход») не обладали необходимой грузоподъёмностью.

В 1962 году под руководством главного конструктора Сергея Павловича Королёва в ОКБ-1 (ныне РКК «Энергия») начались предварительные проработки сверхтяжёлой ракеты, получившей индекс Н-1 (от «носитель-1»). Первоначально предполагалось, что ракета будет использоваться для вывода на орбиту тяжёлых спутников и межпланетных станций, но в 1964 году, после постановления правительства о лунной программе, Н-1 была переориентирована на пилотируемые полёты к Луне.

Конструкция и особенности

Ракета Н-1 имела трёхступенчатую схему с последовательным расположением ступеней. Все ступени работали на жидком кислороде и керосине. Главной конструктивной особенностью стала первая ступень (блок «А»), оснащённая 30 двигателями НК-15 (впоследствии НК-33), расположенными по кольцевой схеме. Такое количество двигателей было выбрано из-за отсутствия в СССР в то время мощных однокамерных двигателей, способных создать необходимую тягу. Управление полётом на начальном участке осуществлялось за счёт дифференциального изменения тяги двигателей и отклонения сопел.

Вторая ступень (блок «Б») имела 8 двигателей НК-15В, третья ступень (блок «В») — 4 двигателя НК-19. Для разгона к Луне и торможения при посадке на Луну использовались дополнительные блоки: лунный орбитальный корабль (ЛОК) и лунный посадочный корабль (ЛК), которые выводились на орбиту Земли вместе с ракетой.

Испытания и пуски

Всего было произведено четыре пуска ракеты Н-1, все с космодрома Байконур (площадка 110):

1. 21 февраля 1969 года (Н-1 № 3L) — первый пуск. Ракета стартовала, но через 68,7 секунды полёта, на высоте около 12 км, произошло возгорание в хвостовом отсеке из-за разрушения топливного насоса одного из двигателей. Система управления отключила двигатели, ракета упала в 50 км от старта.

1. 3 июля 1969 года (Н-1 № 5L) — второй пуск. Ракета стартовала, но сразу после отрыва от стартового стола, на 10-й секунде полёта, из-за попадания постороннего предмета (болта) в топливный насос одного из двигателей произошёл взрыв. Ракета упала на стартовую площадку, полностью её разрушив. Взрыв был виден за десятки километров. Погибших не было, так как стартовая команда находилась в бункере.

1. 26 июня 1971 года (Н-1 № 6L) — третий пуск. Ракета стартовала и проработала 50,1 секунды. На 48-й секунде начались нештатные колебания (гашение колебаний в системе управления не было предусмотрено), что привело к разрушению конструкции и взрыву на высоте около 1 км.

1. 23 ноября 1972 года (Н-1 № 7L) — четвёртый пуск. Ракета стартовала и проработала 106,93 секунды, что стало рекордом для программы. Однако на 104-й секунде, при переходе на вторую ступень, произошло резкое падение давления в топливных баках, вызванное разрушением одного из двигателей. Ракета взорвалась на высоте около 40 км.

Закрытие программы

После четырёх неудач, в 1974 году, после отстранения Василия Мишина (преемника Королёва) и назначения Валентина Глушко главным конструктором, программа Н-1 была официально закрыта. К тому моменту США уже успешно высадили астронавтов на Луну (1969), и политическая целесообразность лунной гонки для СССР снизилась. Кроме того, были выявлены фундаментальные проблемы с системой управления и надёжностью двигателей при большом их количестве. Все оставшиеся ракеты и комплектующие были уничтожены или законсервированы.

Классификация и модификации

По назначению

• Н-1 — базовый вариант для лунной программы (пилотируемый облёт и высадка).
• Н-1Ф — модификация с увеличенной грузоподъёмностью, предполагавшаяся для вывода на орбиту тяжёлых орбитальных станций и межпланетных кораблей. Отличалась формой головного обтекателя и составом полезной нагрузки.
• Н-1М — проект модернизированной ракеты с использованием двигателей НК-33 (усовершенствованная версия НК-15) и новой системой управления. Не был реализован.

По типу полезной нагрузки

• Лунная — с кораблями ЛОК и ЛК.
• Орбитальная — для вывода на орбиту Земли крупных модулей орбитальных станций (например, модуля «Заря» для станции «Мир»).
• Межпланетная — для отправки автоматических станций к Марсу, Венере и другим планетам.

Устройство и характеристики

Основные технические параметры (по проекту)

Двигатели

• Первая ступень (блок «А») — 30 двигателей НК-15 (НК-33 в модификации). Суммарная тяга у земли — около 4500–5000 тонн-сил.
• Вторая ступень (блок «Б») — 8 двигателей НК-15В. Суммарная тяга в вакууме — около 1000 тонн-сил.
• Третья ступень (блок «В») — 4 двигателя НК-19. Суммарная тяга в вакууме — около 500 тонн-сил.

Проблемы и недостатки

Основной проблемой программы Н-1 была низкая надёжность системы управления при большом количестве двигателей первой ступени. Отказ одного двигателя приводил к несимметричной тяге, которую система управления не всегда успевала компенсировать. Кроме того, отсутствовала система аварийной защиты, которая могла бы отключить неисправный двигатель до того, как он вызовет взрыв. Также выявились проблемы с гидравликой, топливными насосами и вибрацией.

Применение и значение

Несмотря на неудачные пуски, программа Н-1 имела большое значение для развития советской космонавтики. В ходе работ были созданы уникальные двигатели НК-33, которые впоследствии, после модернизации, использовались в американских ракетах-носителях «Антарес» (Antares) и российских «Союз-2.1в». Также были разработаны технологии крупногабаритных конструкций, системы управления с бортовыми ЭВМ, методы испытаний и сборки.

После закрытия программы Н-1 все работы по сверхтяжёлым носителям в СССР были свёрнуты, и советская лунная программа была прекращена. Впоследствии, в 1980-х годах, была создана ракета «Энергия», которая по своим характеристикам превосходила Н-1, но также не была полностью реализована.

Интересные факты

• Ракета Н-1 была самой большой ракетой, когда-либо построенной в СССР, по стартовой массе и длине.
• Двигатели НК-33, созданные для Н-1, считаются одними из самых надёжных жидкостных ракетных двигателей в истории — после модернизации они продемонстрировали высокую надёжность в полётах.
• В 1970-х годах часть оборудования и документации по Н-1 была использована при создании ракеты-носителя «Зенит».
• Остатки стартового комплекса для Н-1 на Байконуре были законсервированы и частично использовались для испытаний ракеты «Энергия».

Источники

• Черток Б. Е. «Ракеты и люди. Лунная гонка» (том 3).
• Афанасьев И. Б. «Неизвестные ракеты-носители».
• Глушко В. П. «Развитие ракетной техники в СССР».
• Материалы РКК «Энергия» им. С. П. Королёва.
• Данные NASA и Роскосмоса по истории лунных программ.