Ракета-носитель Н-1

Н-1 (также известная как Н1, 11А52) — советская ракета-носитель сверхтяжёлого класса, разрабатывавшаяся в 1960—1970-х годах в ОКБ-1 (ныне РКК «Энергия») под руководством Сергея Королёва, а после его смерти — Василия Мишина. Предназначалась для выведения на околоземную орбиту тяжёлых грузов (до 90—100 тонн) и обеспечения пилотируемых экспедиций на Луну, а также для сборки на орбите тяжёлых орбитальных станций и межпланетных кораблей. Программа Н-1 включала четыре испытательных пуска, все из которых завершились авариями на разных стадиях полёта, после чего проект был закрыт в 1974 году. Ракета остаётся одной из самых мощных и одновременно самых неудачных в истории космонавтики.

История создания

Предпосылки и начало разработки

В начале 1960-х годов, после успехов советской космической программы (запуск первого спутника, полёт Гагарина), руководство СССР поставило задачу достижения приоритета в лунной гонке с США. Американская программа «Аполлон» предполагала использование сверхтяжёлой ракеты «Сатурн-5», способной выводить на траекторию к Луне до 50 тонн полезной нагрузки. Для ответа требовался носитель аналогичного или большего класса.

Сергей Королёв в 1962 году предложил проект ракеты Н-1 (от слова «носитель»), первоначально рассчитанной на выведение 75 тонн. Позднее, в рамках лунной программы, требования были увеличены до 90—100 тонн. Разработка началась в 1963 году, а в 1964 году вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, официально утвердившее создание Н-1 и лунного корабля Л-3.

Конструктивные особенности и проблемы

Н-1 была трёхступенчатой ракетой с последовательным расположением ступеней. Её главной отличительной чертой стало использование большого количества (30) двигателей на первой ступени — это было вызвано отсутствием в СССР в то время мощных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), аналогичных американскому F-1. Двигатели НК-15 (разработки Кузнецова) работали на керосине и жидком кислороде, но имели относительно небольшую тягу — около 150 тонн каждый. Для достижения необходимой суммарной тяги (около 4500 тонн) потребовалось установить 30 двигателей, что создало серьёзные проблемы с синхронизацией работы, вибрациями и гидродинамикой топливных магистралей.

Вторая ступень оснащалась 8 двигателями НК-15, третья — 4 двигателями НК-15 и одним НК-19. Система управления была аналоговой, без бортового компьютера, что ограничивало возможности коррекции в полёте.

Испытательные пуски

Всего было произведено четыре пуска Н-1 (по некоторым данным, планировалось до 12), все с космодрома Байконур (площадка 110):

1. 21 февраля 1969 года (Н-1 №3Л) — первый пуск. На 68-й секунде полёта из-за пожара в хвостовом отсеке, вызванного разрушением топливопровода и попаданием керосина на горячие элементы двигателя, автоматика отключила все двигатели. Ракета упала в 50 км от старта. Причиной аварии признали конструктивный недостаток системы подачи топлива.

1. 3 июля 1969 года (Н-1 №5Л) — второй пуск. На 23-й секунде полёта из-за попадания постороннего предмета (возможно, болта или куска изоляции) в топливный насос одного из двигателей произошёл взрыв. Ракета рухнула на стартовый стол, полностью разрушив его и вызвав мощный пожар. Погибших не было, но стартовый комплекс был выведен из строя на два года.

1. 26 июня 1971 года (Н-1 №6Л) — третий пуск. Ракета продержалась в воздухе 50 секунд. Из-за нерасчётных гидродинамических нагрузок (возникновение «кавитации» в топливопроводах) начались колебания, приведшие к разрушению конструкции. Двигатели отключились, ракета взорвалась в воздухе.

1. 23 ноября 1972 года (Н-1 №7Л) — четвёртый пуск. Это был самый успешный полёт: ракета проработала 106,93 секунды, все 30 двигателей первой ступени работали штатно. Однако на 104-й секунде из-за разрушения одной из топливных магистралей возник пожар, и на 107-й секунде автоматика отключила двигатели. Ракета упала в 200 км от старта. После этого пуска было принято решение о модернизации двигателей (замена НК-15 на НК-33), но проект был закрыт.

Закрытие программы

В мае 1974 года, после прихода к власти в космической отрасли Валентина Глушко (который был противником Н-1), программа была официально закрыта. Причины: высокая стоимость, отсутствие успешных пусков, снятие приоритета с лунной программы после успеха «Аполлона-11», а также техническая сложность и несовершенство конструкции. Все оставшиеся ракеты и комплектующие были уничтожены или законсервированы. Двигатели НК-33, разработанные для Н-1, впоследствии использовались в других проектах (например, в американской ракете Antares).

Устройство и характеристики

Конструкция

Н-1 имела классическую схему с тремя ступенями, соединёнными последовательно. Первая ступень (блок «А») диаметром 17,1 м и длиной 30 м несла 30 двигателей НК-15, расположенных в два кольца: внешнее (24 двигателя) и внутреннее (6 двигателей). Вторая ступень (блок «Б») — 8 двигателей. Третья ступень (блок «В») — 4 двигателя. Полезная нагрузка размещалась под обтекателем.

Система управления — инерциальная, с гиростабилизированной платформой. Коррекция курса осуществлялась за счёт отклонения части двигателей (на первой ступени — 6 внутренних двигателей имели карданный подвес).

Основные характеристики (проектные)

Программа полёта

После старта первая ступень работала около 110 секунд, затем отделялась. Вторая ступень включалась на высоте около 40 км и работала около 120 секунд. Третья ступень выводила полезную нагрузку на опорную орбиту (НОО) или разгоняла её к Луне. Для лунной экспедиции предполагалось использование дополнительного разгонного блока (блок «Г»).

Критика и наследие

Программа Н-1 подвергалась критике как со стороны современников, так и историков. Основные претензии:

• Чрезмерная сложность: 30 двигателей на первой ступени создавали колоссальные проблемы с синхронизацией и надёжностью. Любой отказ одного двигателя (или его нештатная работа) мог привести к катастрофе.
• Отсутствие наземной отработки: из-за гигантских размеров ракету невозможно было испытать на стенде в полной сборке. Все пуски были фактически испытаниями «в полёте».
• Недостаточное финансирование и управление: программа страдала от бюрократических проволочек, недостатка ресурсов и конкуренции между конструкторскими бюро.
• Альтернативные проекты: существовали предложения по созданию более простых носителей (например, на базе двигателя РД-270 Глушко), но они не были реализованы.

Несмотря на неудачу, Н-1 дала ценный опыт в области сверхтяжёлых ракет, систем управления, двигателестроения и логистики. Разработанные для неё двигатели НК-33 и НК-43 оказались настолько надёжными (после модернизации), что нашли применение в XXI веке. В 2010-х годах в России возобновились работы над сверхтяжёлой ракетой «Енисей», которая частично наследует концепцию Н-1 (использование большого количества двигателей РД-171МВ), но с применением современных технологий и цифрового управления.

Источники

• Черток Б. Е. Ракеты и люди. Том 3. Горячие дни холодной войны. — М.: Машиностроение, 1999.
• Афанасьев И. Б. Неизвестные ракеты-носители. — М.: Эксмо, 2011.
• Глушко В. П. Развитие ракетостроения и космонавтики в СССР. — М.: Машиностроение, 1987.
• Космонавтика: Энциклопедия / Под ред. В. П. Глушко. — М.: Советская энциклопедия, 1985.
• Голованов Я. К. Королёв: Факты и мифы. — М.: Наука, 1994.