Ракета-носитель «Энергия

Ракета-носитель «Энергия» — это советская сверхтяжёлая ракета-носитель (РН) модульного типа, разработанная в 1970–1980-х годах в НПО «Энергия» (ныне РКК «Энергия» имени С. П. Королёва) под руководством главного конструктора Валентина Глушко. Предназначалась для выведения на орбиту крупногабаритных космических аппаратов, в том числе многоразового корабля «Буран», а также для использования в пилотируемых экспедициях на Луну и Марс. «Энергия» стала самой мощной ракетой-носителем в истории советской и российской космонавтики: её грузоподъёмность на низкую опорную орбиту составляла до 100 тонн, на геостационарную орбиту — до 20 тонн. Всего было произведено два пуска: первый — 15 мая 1987 года с полезной нагрузкой «Полюс», второй — 15 ноября 1988 года с кораблём «Буран». После распада СССР программа была свёрнута, и дальнейшие пуски не проводились.

История создания

Предпосылки и начало разработки

В середине 1970-х годов СССР столкнулся с необходимостью создания ракеты-носителя, способной выводить на орбиту крупные модули для орбитальных станций, а также обеспечивать доставку на орбиту многоразового космического корабля, который должен был стать ответом на американскую программу Space Shuttle. В 1974 году было принято решение о разработке универсальной ракетно-космической системы (УРКС), которая включала бы сверхтяжёлую ракету-носитель и многоразовый орбитальный корабль. Главным конструктором проекта был назначен Валентин Глушко, ранее занимавшийся разработкой жидкостных ракетных двигателей.

Конструкторские решения

Проектирование «Энергии» велось с учётом опыта, полученного при создании ракет-носителей «Протон» и «Н-1». В отличие от «Н-1», которая использовала схему с последовательным расположением ступеней, «Энергия» была выполнена по модульной схеме: центральный блок (вторая ступень) окружали четыре боковых ускорителя (первая ступень). Такая конфигурация позволяла варьировать количество боковых блоков в зависимости от требуемой грузоподъёмности. Для первой ступени применялись кислородно-керосиновые двигатели РД-170, разработанные в НПО «Энергомаш» под руководством Валентина Глушко. Эти двигатели до настоящего времени считаются одними из самых мощных в мире: тяга одного РД-170 на уровне моря достигала 7400 кН. Вторая ступень оснащалась четырьмя кислородно-водородными двигателями РД-0120, созданными в КБХА (Конструкторское бюро химавтоматики) под руководством А. Д. Конопатова. Использование водорода в качестве горючего обеспечивало высокий удельный импульс, что было необходимо для выведения тяжёлых грузов на высокие орбиты.

Испытания и первый пуск

Первый пуск ракеты-носителя «Энергия» состоялся 15 мая 1987 года с космодрома Байконур. В качестве полезной нагрузки выступал экспериментальный аппарат «Полюс» (изделие 17Ф19ДМ), разработанный в НПО «Энергия» и предназначенный для отработки элементов лазерного оружия. Пуск прошёл успешно, однако из-за ошибки в программном обеспечении «Полюс» не смог выйти на расчётную орбиту и упал в Тихий океан. Несмотря на это, сама ракета-носитель отработала штатно, подтвердив заявленные характеристики.

Второй пуск с «Бураном»

Второй и последний пуск «Энергии» состоялся 15 ноября 1988 года. Ракета вывела на орбиту многоразовый корабль «Буран», который совершил автоматический полёт и приземлился на посадочную полосу Байконура. Этот пуск стал единственным в истории случаем, когда сверхтяжёлая ракета-носитель успешно вывела на орбиту многоразовый космический аппарат в автоматическом режиме. После завершения полёта программа «Энергия-Буран» была заморожена, а в 1993 году официально закрыта из-за экономических трудностей и изменения приоритетов космической программы России.

Конструкция

Модульная схема

Ракета-носитель «Энергия» состояла из двух основных частей: центрального блока (вторая ступень) и четырёх боковых ускорителей (первая ступень). Боковые блоки крепились к центральному с помощью пиротехнических замков и отделялись после выработки топлива. Центральный блок включал в себя баки для жидкого водорода и жидкого кислорода, а также маршевые двигатели. В головной части ракеты располагался отсек полезной нагрузки, который мог быть выполнен в различных вариантах: для корабля «Буран», для беспилотных модулей, для разгонных блоков.

Двигатели

• Первая ступень: четыре боковых блока, каждый оснащён одним двигателем РД-170. Двигатель работал на керосине и жидком кислороде, имел четырёхкамерную конструкцию и обеспечивал тягу 7400 кН на уровне моря. РД-170 до сих пор остаётся самым мощным жидкостным ракетным двигателем в мире.
• Вторая ступень: центральный блок с четырьмя двигателями РД-0120. Они работали на жидком водороде и жидком кислороде, имели тягу 1960 кН каждый в вакууме. Удельный импульс составлял 455 секунд в вакууме, что было выдающимся показателем для своего времени.

Система управления

Система управления «Энергии» была разработана в НИИ автоматики и приборостроения (ныне НПО автоматики). Она включала бортовой компьютер, гироскопические платформы и исполнительные органы. Для коррекции траектории использовались рулевые двигатели, установленные на боковых блоках. Впервые в советской практике была применена цифровая система управления, обеспечивавшая высокую точность выведения полезной нагрузки.

Характеристики

Применение и значение

Космическая программа «Буран»

Основным предназначением «Энергии» было выведение на орбиту многоразового корабля «Буран». Второй пуск ракеты продемонстрировал возможность создания полностью автоматической системы «ракета-корабль», что было уникальным достижением для своего времени. В дальнейшем планировалось использовать «Энергию» для доставки на орбиту модулей орбитальной станции «Мир-2», а также для пилотируемых экспедиций на Луну и Марс.

Военные проекты

Ракета-носитель «Энергия» рассматривалась как средство для выведения на орбиту крупных военных спутников, в том числе аппаратов системы предупреждения о ракетном нападении и спутников-разведчиков. Однако из-за закрытия программы эти планы не были реализованы. Первый пуск с аппаратом «Полюс» был связан с отработкой элементов космического оружия, но официально эта информация долгое время оставалась засекреченной.

Коммерческий потенциал

В конце 1980-х годов рассматривалась возможность коммерческого использования «Энергии» для вывода на орбиту спутников связи и других полезных нагрузок. Однако высокая стоимость пуска (по разным оценкам, от 200 до 500 миллионов долларов в ценах 1990 года) и политическая нестабильность в СССР не позволили реализовать эти планы.

Современное состояние

После закрытия программы «Энергия-Буран» в 1993 году производство ракет было прекращено. На Байконуре остались два недостроенных экземпляра: один из них был разобран, другой частично сохранился в монтажно-испытательном корпусе. В 2000-х годах предпринимались попытки возродить проект на базе «Энергии» (например, проект «Энергия-М» с уменьшенным числом боковых блоков), но они не получили финансирования. В настоящее время технологии, разработанные для «Энергии», используются в ракетах-носителях «Ангара» (в частности, двигатели РД-191, являющиеся модификацией РД-170) и в разгонных блоках на водородном топливе.

Критика и ограничения

Основными недостатками «Энергии» считались её высокая стоимость и сложность эксплуатации. Для запуска требовалась специальная инфраструктура, включая уникальный стартовый комплекс, который не был приспособлен для других типов ракет. Кроме того, использование водорода в качестве топлива на второй ступени создавало дополнительные риски, связанные с его хранением и заправкой. Критики также отмечали, что программа «Энергия-Буран» была чрезмерно дорогой и не имела чёткого научного или экономического обоснования, что в конечном итоге привело к её закрытию.

Интересные факты

• Двигатели РД-170, установленные на боковых блоках «Энергии», до сих пор остаются самыми мощными жидкостными ракетными двигателями в мире. Их модификация РД-171 используется в американских ракетах-носителях Atlas V (через совместное предприятие RD AMROSS).
• Второй пуск «Энергии» с «Бураном» стал единственным в истории случаем, когда сверхтяжёлая ракета-носитель вывела на орбиту многоразовый космический аппарат в полностью автоматическом режиме.
• Стартовый комплекс для «Энергии» на Байконуре был построен с использованием технологий, разработанных для ракеты «Н-1», но был значительно модернизирован. После закрытия программы комплекс был законсервирован, а в 2010-х годах частично демонтирован.
• В 1987 году, после первого пуска, «Энергия» была занесена в Книгу рекордов Гиннесса как самая мощная ракета-носитель в мире.