Почему мы не слетали на Луну?

Однако вернемся к Н1-Л3. Уже при подготовке лунного комплекса к летным испытаниям и в процессе их стало очевидным, что для обеспечения высокой надежности такого сложного комплекса следует с самого начала его разработки закладывать в конструкцию специальные требования, отвечающие получению необходимой надежности создаваемого комплекса даже в ущерб его энергетическим характеристикам и массовому совершенству. Необходимо по возможности уходить от напряженных режимов работы двигателей и элементов конструкции изделия, избегать сложных конструкторских и технологических решений, чтобы возможные в производстве ошибки и неблагоприятные условия не имели роковых последствий, или, по крайней мере, снижать вероятность их появления. Другое необходимое условие достижения высокой надежности больших и уникально сложных изделий — обязательная тщательная наземная отработка всех агрегатов, систем, блоков, ступеней, а потом и изделия в целом с работающими двигателями и функционирующей системой управления. И, в конечном счете, — обеспечение возможности по примеру американцев проводить предполетные огневые технологические испытания изделия, т.е. проверять добротность направляемого в полет конкретного изделия, а не его производственного аналога.

Конечно, в этом случае процесс отработки конструкции комплекса требуется строить с учетом возможности предполетных огневых его испытаний, для чего необходимы сооружение сложных стендов, а, стало быть, значительные время и средства. Но как показал американский опыт, такой подход окупает расходы на стенды и в результате экономит материальные затраты и сокращает время решения задачи.

В наших условиях разработки лунного комплекса Н1-Л3 многое получалось как раз наоборот. Вечный дефицит в выводимых на орбиту полезных нагрузках заставлял применять форсированные режимы работы двигателей, перенапряжения силовых конструкций и предъявлять повышенные требования к точности соблюдения технологии изготовления комплекса. Погоня за высокими удельными характеристиками двигателей, вызывавшими у нас чувство законной гордости за технический уровень отечественной космической техники, также не могла не влиять на сложность обеспечения высокой надежности лунного комплекса. Отсутствие из-за ограниченности средств и сжатости сроков некоторых исключительно нужных стендов сыграло свою негативную роль в отработке его надежности.

Впервые ЦНИИмашу официально заниматься вопросами надежности лунного комплекса Н1-Л3 было поручено незадолго до начала его летно-конструкторских испытаний. Институту вменялось в обязанность численное определение этого параметра комплекса перед пуском. Мне как члену государственной комиссии по испытаниям Н1-Л3 поручалось докладывать на комиссии результаты расчетов. Тогда за ЦНИИмашем еще не была закреплена обязанность перед каждым пуском космического комплекса либо пилотируемого объекта давать ответственное заключение о достаточности его наземной отработки, безопасности и безаварийности полета.

Для решения задачи численного расчета показателей надежности лунного комплекса специалисты института провели статистический анализ материалов по пускам всех ракет, носителей и разгонных блоков, рассмотрели и проанализировали причины аварий каждого изделия и предложения по их устранению. По результатам пусков 30 создаваемых объектов построили постфактум кривые набора надежности, начиная с первого. Обработка статистических данных показала, что большая часть аварий связана с простыми конструкторскими, технологическими и эксплуатационными ошибками (несоответствием полярности, ошибками в схемах, засорением магистралей, неправильным подсоединением элементов). Вторую часть причин аварий составляет незнание условий работы объекта, величин нагрузок на него и особенностей взаимодействия систем и агрегатов в процессе их функционирования. Статистические кривые роста надежности каждой ступени ракеты и ракеты-носителя, а также разгонного блока при первом пуске лежат в широких пределах от 0,2 до 0,8. Эти цифры очень хорошо коррелируются с новизной и сложностью конструкции, наличием ее прототипов и уровнем наземной их отработки. К 10-му пуску надежность повышается и достигает уже величин 0,8-0,9, а к 30-му — 0,97-0,98.

Опираясь на такую формальную, мертвую, статистику, с целью оценки общей опасности в начале летных испытаний мы положили, что, несмотря на новизну и сложность всех ступеней комплекса, а их в нем восемь последовательно работающих, вероятность нормального функционирования каждой из ступеней при первом пуске не превышает 0,5. При этом мы считали, что уникальность и отсутствие прототипа компенсируется особой ответственностью разработчика. В указанном случае вероятность выполнения целевой задачи при первом пуске комплекса Н1-Л3 оценивалась величиной, чуть большей 1%. Даже в случае выбора максимальной вероятности нормальной работы каждой ступени, равной 0,8, вероятность решения целевой задачи при первом пуске не превышает 16%.

Полученная оценка показывает, что для отработки надежности такого сложного лунного комплекса необходим новый подход, а его, увы, нет. Мы, хотя и осознавали реалии полученных цифр, тем не менее, выходить на госкомиссию с ними не могли. Пришлось изменить методологию оценки надежности и учитывать исходя из опытных данных только сложные ошибки нашего незнания, отбросив грубые ошибки производства и эксплуатации. Это мы могли и обязаны были сделать. Результаты, с нашей точки зрения, получились удовлетворительные. Так, математическое ожидание решения лунным комплексом целевой задачи при первом пуске (с возвращением корабля с Луны на Землю) получилось равным 67% с доверительным интервалом от 38 до 92% при вероятности 90%.

Перед первым пуском комплекса Н1-Л3, состоявшимся в 1969 году, на заседании государственной комиссии по летным испытаниям, на котором принималось решение о запуске комплекса, я доложил результаты о численной оценке его надежности по второй методологии, т.е. о 67%, ненавязчиво предупредив, что при этом разработчики и лица, обслуживающие пуск, не должны допустить ни одной простой и грубой ошибки или промаха. Я ожидал одобрения представленных результатов. Однако мое сообщение было встречено гробовым молчанием. Каждый член госкомиссии был озадачен приведенными цифрами, ведь допускалась авария, и обдумывал свою позицию. Первым выступил Н.А. Пилюгин. Со свойственной ему оригинальностью и мудростью заявил:

— Мы не можем заранее планировать себе аварии, как тут нам предлагают. С такими цифрами надежности мы не имеем права принимать решение о пуске лунного комплекса. Учитывая то, что исходные данные, используемые для определения надежности, недостоверны, предлагаю вообще исключить из нашей практики численные ее расчеты. При принятии решения о пуске комплекса мы должны исходить из абсолютной надежности каждой системы, каждого агрегата, каждого прибора и изделия в целом, что должны гарантировать их разработчики при докладах о готовности к пуску.

Все без обсуждения единодушно согласились с такой постановкой вопроса. Каждый надеялся, что это будут не его система, агрегат, изделие, а если и его, то по обстановке можно будет найти себе объективное оправдание. Я тоже был доволен принятым решением. Оно освобождало институт и меня от необходимости постоянных объяснений несоответствия цифр реальной картине испытаний, которая в плане надежности первых пусков складывалась более чем мрачно.

Первый пуск лунного комплекса Н1-Л3 был произведен 21 февраля 1969 года при полной абсолютной гарантии главных конструкторов надежности разработанных ими изделий и комплекса в целом. Носитель Н1 нормально стартовал, начало полета было штатным и устойчивым. Но из-за возникших высокочастотных колебаний в двигателе №2 первой ступени РН разрушилась трубка отбора горячего газа из камеры сгорания к датчику. В результате на 54-й секунде полета возник пожар в хвостовом отсеке ракеты, а на 70-й — она взорвалась вследствие развившегося пожара. Однако все признали начало очень удачным. Носитель нормально стартует и летит. Особенно был доволен В.П. Мишин. Он считал пожар случайным, легко устранимым, фактором. Как мне передали, Василий Павлович даже сказал: