Битва за звезды-2. Космическое противостояние (часть I)

Планирующий космический аппарат Цыбина («Лапоток»)

В 1957 году авиаконструктор Павел Цыбин, возглавлявший ОКБ-256 Госкомитета авиационной техники при Совете Министров СССР, получил задание на разработку проекта воздушно-космического аппарата в противовес американской программе «Дайна-Сор». В то время Сергей Королев еще считал парашютную посадку бесперспективной, явно отдавая предпочтение схеме планирующего спуска, а потому, по его заказу, Цыбин инициировал проект планирующего космического аппарата «ПКА». Эскизный проект «ПКА» был подписан Цыбиным 17 мая 1959 года.

Согласно этому проекту пилотируемый «ПКА» выводился на орбиту высотой 300 километров ракетой-носителем «Восток». После орбитального полета в течение 24–27 часов «ПКА» должен был сойти с орбиты и возвратиться на Землю, планируя в плотных слоях атмосферы. В начале спуска, в зоне интенсивного теплового нагрева «ПКА» использовал подъемную силу несущего корпуса оригинальной формы (Сергей Королев дал ему название «Лапоток»), а потом, снизив скорость до 500–600 м/с, с высоты 20 километров планировал с помощью раскрывающихся крыльев, сложенных при старте почти вертикально.

Время спуска «ПКА» с орбиты искусственного спутника Земли могло составить до полутора часов. Посадку предполагалось выполнить на специально выполненную грунтовую площадку с использованием лыжного шасси «велосипедного» типа — сначала на заднюю лыжу, а потом на переднюю.

Фюзеляж «ПКА» имел стальную обшивку, прикрепленную сваркой к силовому набору. От нагрева фюзеляж был защищен металлическим донным экраном, установленным с зазором в 100 миллиметров. Носок фюзеляжа и передние кромки аэродинамических поверхностей, изготовленных из стали, предполагалось охлаждать; причем рассматривалась возможность применения для этого жидкого лития. Согласно расчетам максимальная температура передней части теплозащитного экрана и кромок рулей могла достичь 1200 °C в отличие от верхней части фюзеляжа, где ожидаемая температура не превышала бы 400 °C. Сложенные стальные консоли крыла, находящиеся в аэродинамической «тени» фюзеляжа, при планировании «ПКА» не должны были подвергаться большому нагреву.

Внутри фюзеляжа размещались герметизированные кабина космонавта и приборный отсек, выполненные из алюминиевого сплава и защищенные теплоизоляцией. Космонавт располагался перед приборной доской в катапультном кресле, имеющем три положения — стартовое, рабочее, для отдыха. Кабина имела систему жизнеобеспечения, два боковых иллюминатора и прибор для астроориентации.

В приборном отсеке и непосредственно в фюзеляже размещалось оборудование, необходимое для осуществления орбитального полета и спуска.

Для маневрирования на орбите «ПКА» имел навесную двигательную установку, примыкающую к донному щиту фюзеляжа и закрытую обтекателем. ДУ включала топливные баки, систему подачи топлива и два жидкостных ракетных двигателя — тормозной и корректирующий. ДУ отделялась от аппарата на высоте 90 километров после выдачи тормозного импульса для схода сорбиты.

Для ориентации «ПКА» на орбите и при входе в плотные слои атмосферы применялись реактивные сопла, работающие на продуктах разложения перекиси водорода.

В случае аварии ракеты-носителя на высотах до 10 километров космонавт мог катапультироваться из кабины «ПКА». На больших высотах производилось аварийное отделение аппарата от ракеты, раскрытие консолей крыла и спуск на Землю.

Сергей Королев старался быть в курсе всех работ, проводившихся по «Лапотку» в ОКБ-256. От его собственного бюро в этих работах участвовали проектанты по космическим аппаратам и ракетам-носителям. Кроме того, к проекту были подключены коллективы ЦАГИ и ВИАМ.

После начала работ по «ПКА» в ЦАГИ выяснилось, что проблемы, встающие перед создателями крылатых космических аппаратов, гораздо серьезнее, чем было принято до этого считать. В частности, после продувок в аэродинамических трубах стало ясно, что тепловые нагрузки на теплозащитный экран значительно превосходят расчетные и материал экрана надо будет менять, а узел шарнира поворота консолей крыла на самом напряженном участке спуска находится в «застойной» зоне с повышенным подводом тепла и практически полным отсутствием теплоотвода. Требовались более детальные проработки проекта с моделированием реальных условий полета на аппаратах-аналогах.

Ракетчики, узнав о результатах, заметно охладели к идее планирующих крылатых аппаратов. Для первого космического корабля Королев выбрал схему с баллистическим спускаемым аппаратом как более простую, надежную и требующую наименьших затрат при экспериментальной отработке. Кроме того, начатая в те годы кампания против военных самолетов в пользу баллистических ракет затронула многие авиационные ОКБ. В октябре 1959 года ОКБ-256 было закрыто.

Штат перевели сначала в ОКБ-23 Владимира Мясищева, а осенью 1960 года вместе с расформированным ОКБ-23 — в филиал № 1 ОКБ-52 Владимира Челомея. Здесь под руководством Сергея Хрущева, сына Никиты Сергеевича, инженеры-конструкторы двух закрытых ОКБ продолжили работу над ракетопланом «Р». Главный конструктор Павел Цыбин перешел на работу в ОКБ-1 заместителем Королева, а все материалы по «ПКА» были переданы в ОКБ Артема Микояна, где в это время начинались работы по воздушнокосмической системе «Спираль».

Самолет-снаряд «М-44»

Еще один проект Павла Цыбина — крылатая ракета «РСС» — получил развитие в ОКБ-23 Владимира Мясищева. Здесь этот аппарат, являющийся по сути прототипом космоплана, проходил как самолет-снаряд «Изделие 44» («М-44»).

Беспилотный самолет «М-44», предназначавшийся как оружие дальнего действия для стратегических систем «М-52», «М-56К» и «ЗМ», должен был обладать меньшими габаритами и гораздо лучшими летно-техническими характеристиками, чем американский ракетоплан «Х-20».

Габариты «М-44»: длина корпуса — 14 метров, размах крыла — 5,725 метра, диаметр корпуса — 1,38 метра, площадь крыла 18,1 м2, стартовая масса — 11 000 килограммов, масса топлива — 4400 килограммов, масса боевой части — 2700 килограммов.

«М-44» оснащался инерциальной системой наведения и двумя турбореактивными двигателями «КР-5-25» (или «РЗ-45Ф») с тягой на форсаже в 5650 килограммов. Согласно расчетным данным дальность действия «М-44» должна была составить от 2000 до 2300 километров. Максимальная скорость снаряда — 3200 км/ч, потолок — 21 километр.

Компоновка и аэродинамика «М-44» увязывались в процессе проектирования с самолетом-носителем с целью получения минимального сопротивления в полете.

Воздушно-космические аппараты Мясищева

С поручением оценить перспективы создания воздушно-космического аппарата, способного обеспечить планирующий спуск, Сергей Королев обратился не только к Цыбину, но и к Владимиру Мясищеву.

С 1958 года в ОКБ-23 начались работы по эскизному проектированию пилотируемой ракеты с круговой дальностью полета (так она обозначалась в официальных документах).

Этот аппарат, получивший название «М-46», представлял собой небольшой звездообразный одноместный исследовательский аппарат, отличавшийся весьма скромными массово-геометрическими характеристиками: длина — 3,5 метра, ширина фюзеляжа — 1 метр, стартовая масса — 1000 килограммов.

«М-46» должен был выводиться ракетой «Р-7» на высоту полета, не превышавшую 120–130 километров.

В рамках проекта «46» также прорабатывался воздушно-космический аппарат по схеме «фара», по форме очень напоминавший спускаемый аппарат появившегося позднее космического корабля «Союз».

Принципиальная разница между этим вариантом «М-46» и спускаемой капсулой «Союза» состоит в том, что заключительный этап снижения планировалось осуществлять с помощью авторотирующего винта вместо парашюта. В это же время подразделение конструктора Селякова предложило крылатый космический аппарат, использующий аэродинамическую подъемную силу при полете в атмосфере.