«Скиф»: взлет и падение

27 января 1976 года Постановле­нием ЦК КПСС и Совета Министров СССР №132-51 «О разработке МКС «Буран» намечалась постройка мно­горазовой космической транспортной системы (МКТС) небывалых размеров и веса.

Разработка МКТС развернулась после выхода очередного Постановле­ния от 17 февраля 1976 года, но про­ектные исследования начались еще в 1975 году по инициативе В.II. Глушко в НПО «Энергия». Оно и стало голо­вным по проекту.

 

Базировался проект не на идеях экономической целесообразности, а на престижных, научных и военных ин­тересах. И уже поэтому вряд ли можно согласиться с теми, кто не устает пов­торять, что система «Буран»-«Энергия» воплотила лучшие достижения мировой науки и техники. Предоста­точно несуразностей и неграмотных решений воплощено в металле при создании, скромно говоря, отдельных систем и агрегатов.

 

И тем не менее мы гордимся, гор­димся заслуженно, этим творением наших рук, умов. И символично на­звание «Энергия»: ведь столько энер­гии, сил, нервов вложили тысячи тогда еще советских людей в создание этого грандиозного ракетного комплекса.

 

Но «Энергия», получившая индекс 11К25, «умерла», едва научившись ле­тать.

 

Задача создания планера орбиталь­ного корабля (ОК) была возложена на Министерство авиационной промыш­ленности. Для ее реализации на базе трех КБ было образовано специализи­рованное предприятие п/я В-8058 во главе с генеральным директором Гле­бом Евгеньевичем Лозино-Лозинеким, ставшее головным по разработке пла­нера ОК «Буран». Предприятие стало именоваться НПО «Молния».

 

В качестве основной производс­твенной базы для изготовления «Бу­рана» был выбран Тушинский ма­шиностроительный завод (ТМЗ). Директором завода был выпускник ХАИ 1961 года Сурен Григорьевич Арутюнов.

 

 

 

86 министерств и ведомств, 1286 предприятий было задействовано в разработке этой транспортной систе­мы. Почти миллион человек в самых различных сферах деятельности учас­твовало в этом грандиозном проекте. До «либеризации» цен за 10 лет на него потрачено 15,5 миллиардов рублей.

 

Следует заметить, что каждый дви­гатель любой PH должен поступать на космодром для проведения натурных испытаний после автономного прожи­га и в составе PH. Для «Энергии» пос­леднее было неосуществимо. Поэтому для подтверждения правильности функционирования пневмогидравли­ческой, электрической и огневой схе­мы двигательной установки PH 11К25 на космодроме и был создан УКСС (Универсальный комплекс стенд-старт). А вот для оценки правильности собранной ДУ второй ступени (бло­ка «Ц») и ее функционирования был предусмотрен в обязательном порядке кратковременный прожиг двигателей блока «Ц». И 25 апреля 1986 года огневое испытание экспериментального образца №5С открыло дорогу в космос изделию №6СЛ.

 

Еще в ноябре 1984 года главный конструктор по ракете 11К25 Б.И. Гу­банов предложил экспериментальное изделие №6С (стендовое, предназна­ченное для огневых испытаний, для «прожига» всей связки двигателей) сделать в летном варианте. Затем с предложением переделать ракету стен­довую в летную он вышел к Генераль­ному конструктору В.П. Глушко. Такое решение приближало начало летных испытаний ракеты «Энергия» на це­лый год.

 

После длительных споров «добро» на «пробный полет» было получено, и ракете присвоили №6СЛ (стендово­летная).

 

Пуск ракеты УКСС не предусмат­ривал. Но на совещании, когда прини­малось такое кардинальное решение, Министр дал согласие: «Делайте, но УКСС должен остаться целым и не­вредимым». При пуске ракете было необходимо штатно отработать хотя бы 30 секунд: такого времени хватало ей для выхода всех бортовых систем и двигателей на установившийся режим полета (с получением по телеметрии необходимых данных) и ухода ракеты на безопасное расстояние от УКСС.

 

«Буран» не был готов к полетам в космос, и оказались перед фактом, что пускать 6СЛ не с чем. Тогда поступило предложение руководителю КБ «Са­лют» (предприятие п/я Р-6601) Д.А. Полухину сделать действующий макет космического аппарата (КА) из разра­батываемых в то время и там взялись сделать демонстрационный макет ве­сом почти 100 тонн. В КБ уже несколь­ко лет велась работа над космической станцией — носителем лазерного ору­жия для поражения головных частей баллистических ракет.

 

Когда работы в монтажно-испы­тательном корпусе были завершены, 11 февраля 1987 года огромный уста­новщик массой 3,5 тыс. тонн изделие 6СЛ с помощью четырех синхронизи­рованных мощных тепловозов отправилось в сторону старта, на свой заключительный этан проверок на УКСС. Отсюда был запланирован его пуск.

В качестве полезной нагруз­ки на посадочных местах ОК «Буран» находился КА «Скиф- ДМ» (демонстрационный ма­кет, изделие 17Ф19ДМ), кото­рый представлял собой макет орбитальной станции 17Ф19Д «Полюс» (разработки КБ «Са­лют») массой 80 тонн. На его борту написали еще одно имя — «Мир-2», наверное для солидности. Макет был осна­щен бортовыми приборами из системы 11М831 (СУ транспор­тного корабля снабжения орби­тальной станции «Алмаз»), «Полюс» выглядел несрав­ненно внушительней, чем ба­зовый блок уже действующей станции «Мир», внушитель­ней, чем каждый из ее модулей: «Квант», «Кристалл», «Спектр» или «Природа», разработанные в КБ «Салют».

 

Этим запуском должна была состо­яться демонстрация возможностей так и не состоявшейся станции «Полюс» (изделие 17Ф19Д) — системы анти- СОИ — выпуском бариевого облака и демонстрацией лазерного прицелива­ния: на борту макета находился ими­татор лазерной установки. Но на этапе полной готовности к запуску аппарата «Скиф-ДМ» свыше пришло «Нельзя!», так как к этому времени было под­писано соглашение с Соединенными Штатами о прекращении подобных разработок и, тем более, эксперимен­тов в околоземном космическом про­странстве.

 

 

 

«Энергия» фактически не ракета-носитель, а ускоритель (баллистичес­кая ракета). Она не могла сама выво­дить на орбиту полезные грузы. Для этого нужна еще одна ступень— доразгонный блок для доразгона КА до первой космической скорости.

 

Так, например, на орбиту ОК «Бу­ран» потом доводился до космической (орбитальной) скорости с помощью двух своих кислородно-керосиновых ЖРД системы орбитального маневри­рования тягой по 8,5 тс каждый. Чтобы «добрать» недостающую скорость, еще дважды, в общей сложности на 100 се­кунд, запускались маршевые двигатели (2 шт.), Это двигатели доразгона — они работали только при выводе на орбиту и при торможении перед сходом с ор­биты для возвращения на Землю.

 

Имел собственную двигательную установку и «Скиф-ДМ» — группу корректирующих двигателей и два маршевых ЖРД тягой по 40 тонн, на­значение которых — довыведение на рабочую орбиту самого КА.

 

3 февраля 1987 года «Скиф-ДМ» был состыкован с ракетой-носителем 11К25 и на следующий день комплекс вывезли на УКСС.

По заведенной традиции, под ко­леса двигающегося установщика на рельсы положили несколько медных монеток. Монетки превратились в не­затейливый сувенир.

 

Транспортировка ракеты до УКСС из МИКа длилась около 3,5 ч., около грех часов — установка пакета в вертикальное положение.

 

После закрепления ракеты и отвода установщика начались работы по пристыковке запра­вочно-сливных коммуникаций, электросвязей, площадок, плат. Были проведены первые виды испытаний, контроль исходного состояния всех систем и авто­номные проверки бортовой сис­темы управления ракеты. После двух суток проведения тестовых проверок приступили к комплек­сным испытаниям ракеты, кото­рые, по сути, имитируют ее полет в наземных условиях — произ­водится проверка надежности ее функционирования и реаги­рования на возможные отказы. Проверялись все элементы пневмогидравлической системы, ее функционирование.

 

А ракета стояла на старте, красивая и загадочная.

 

Шел неумолимый отсчет вре­мени.

 

 

 

Вот задействованы системы пожаро-взрывопредупреждения.

 

Непрерывно работает система термо-статирования, создающая необходи­мые температурные условия работы приборов бортовых систем.

 

За два часа до старта началась за­правка компонентами топлива. Перед этим была выполнена продувка назем­ных магистралей жидкого водорода и кислорода, затем продувка баков через заправочные магистрали: бак жидкого кислорода — газообразным азотом, а бак водорода — сначала газообразным азотом до полного замещения атмос­ферного воздуха, затем азотная среда была заменена водородной.

Дренажные клапаны на баках от­крыты. Проводится захолаживание баков, затем — медленная заправка до отметки 2% и быстрая заправка до отметки 98%: вначале заправляются кислородные баки блоков Ц и А,. За­правка происходит с расходом 18,925 м3/мин для жидкого водорода и 45,42 м3/мин для жидкого водорода. Полная заправка достигается уменьшенным расходом и далее поддерживается не­большой расход на подпитку баков до закрытия дренажных клапанов.

 

Вот баки заправлены, ведется термостатирование криогенных компо­нентов, корректировка уровней с дозаправкой.

 

Одновременно все сис­темы приводятся в режим «основной работы» — штатный режим подго­товки и пуска ракеты.

Предпусковой наддув бака жидкого кислорода начинается за 2 мин. и 23 с до старта, жидкого во­дорода — за 1 мин. и 20 с. Предпусковой наддув в обоих баках обеспечива­ется гелием из наземных систем до начала подъема ракеты во время старта и расстыковки разделитель­ных соединений.

 

В процессе заправки необходимо было управ­лять более чем четырьмя тысячами исполнитель­ных органов, обеспечивая заправку всех баков раке­ты-носителя и космичес­кого аппарата.

 

При этом учитывалась и выдавалась в команд­ный пункт информация о средней температу­ре жидкого водорода и уровне компонента в каждом баке с точностью до десяти миллиметров. Это требование было связано с очень сложной схемой взаимного механи­ческого воздействия блока Ц, блоков А и корабля — при заправке водород­ный бак по длине уменьшался на 250 мм. Конструкция “дышала”.

 

Легко себе представить, что такого объема информация в режиме прово­димых работ, особенно в режиме по­лета, не может быть переварена даже специалистом.

 

 

 

Обратимся к разъяснениям В.М. Караштина, ответственного за раз­работку смежными организациями системы управления «Энергии»: "Важ­ной особенностью технологического графика подготовки пуска ракетно- космической транспортной системы “Энергия” является наличие большо­го числа протекающих одновременно процессов, а также необходимость их строгой синхронизации по времени. Только высокая степень автомати­зации всего процесса предстартовой подготовки и пуска дала возможность обеспечить это условие. Причем, если в первый период подготовки и на этапе заправки лидирующую роль в синхро­низации играет автоматизированная система управления стартовым ком­плексом, которая имеет некоторую возможность изменять шкалу вре­мени и то во вполне определенных расчетных пределах, то с момента на­чала подготовки к пуску бортовых систем контроля и управления эта роль переходит к системе управления запуском двигателей и полетом. Она включается за несколько десятков ми­нут и работает по жесткой временной программе. Сбой в работе любой сис­темы на этом последнем этапе приво­дит к изменению или времени пуска в зависимости от категории неисправ­ности, или к отмене. Из этого обстоя­тельства вы-текает особо жесткие тре­бования к надежности систем, с одной стороны, и невозможность вмешатель­ства в про-цесс подготовки, с другой».

 

Первый пуск ракеты «Энергия» (со «Скифом» на борту) состоялся 15 мая 1987 года в 21.30.02 московского времени со специального стенда экс­периментальных и испытательных ра­бот УКСС (сооружение 17П31 на 250-й площадке космодрома «Байконур») по трассе с наклонением 64,4°.

 

Тогда «Энергия» получила индекс 14А02 (изд. 6СЛ/К25), модуль «Скиф- ДМ» — индекс 11С25.

 

Этот пуск был одинаково «завое­ван» и стартовиками, и двигателиста- ми, и управленцами, и заводчанами, и работниками министерства, и руково­дителями, и военными, и граждански­ми, и русскими, и казахами, и рабочи­ми, и инженерами, и академиками, и всеми, кто имел к этому отношение.

 

Вот по громкой линии связи зву­чит: “... готовность 9 минут... готов­ность 8 минут... готовность 7 минут, включились вспомогательные агрегаты питания блоков 10А-40А, готов­ность 6 минут..., готовность 4 минут, протяжка два...”

 

За 80 секунд до прохождения ко­манды «Контакт подъема» (КП) сис­тема управления перешла на бортовое питание.

 

Осталось 65 секунд— начинается предстартовый наддув баков окисли­теля и водорода блока Ц.

 

40 секунд — началась раскрутка бустерного насоса двигателей РД-0120 блока Ц.

 

22 секунды — включены зажига­тельные устройства системы дожига­ния не прореагировавшего водорода.

 

10 секунд — начало работы систе­мы подачи воды первого яруса...

 

9,4 секунды — запуск двигателя РД-0120.

 

 

 

После запуска двигателей часть компонентов топлива, испаряясь в теплообменниках на двигателях, в газообразном состоянии поступала в баки для поддержания давления в га­зовых подушках.

 

5,4 с — двигатель выходит на ре­жим предварительной ступени тяги.

 

3,2 секунды — запускаются двига­тели РД-170 блоков А, РД-0120 вышел на основной режим.

 

1 секунда— начало выхода РД-170 на режим предварительной ступени тяги, осуществляется контроль оборо­тов турбонасосных агрегатов и работы системы аварийной защиты. Сработал контакт подъема...

 

Подается команда на пироклапа­ны и пирозамки связей блока Ц с бло­ком Я, блоков А и Я и связей блока Ц с «Землей». Пиротехнические средства разрывают эти связи.

 

Подъем ракеты начался — возвра­та к исходному положению нет, ра­кета освобождается от всех земных пут. Она выходит из зоны возможных соприкосновений с блоком Я и... на­клоняется в сторону полезного гру­за. Казалось, ракета заваливается. Но наклон ракеты был допустим, даже на гораздо больший угол. Суть этого на­клона в том, что двигатели на момент старта находятся в фиксированном положении, безопасном для контакта с блоком Я. По сути этот участок движе­ния неуправляем до включения авто­мата стабилизации.

 

Через 3 секунды полета двигатели блоков А и Ц переходят в положение полетного режима — включается ав­томат стабилизации.

Через 5 секунд — начался програм­мный разворот ракеты по тангажу.

 

6 секунд полета — начинается про­граммный разворот по крену.

 

«Десять секунд — полет нормаль­ный, двенадцать — полет нормаль­ный...» — уверено звучит голос инфор­матора.

 

Наконец, 30 секунд. После этого ракета, даже при аварии, уже не могла принести никакого ущерба ни стенду- старту, ни другим сооружениям.

 

«50 секунд, полет нормальный, 60 секунд, 70 секунд — нормально» — все, завороженно глядя на экран монитора, видят только эти данные.

 

131-я секунда — начинался перевод двигателей блоков А на режим конеч­ной ступени...

 

144-я секунда— «Есть выключе­ние двигателей блоков 10А и 30А». Че­рез 0,15 секунды — «Есть выключение двигателей блоков 20А и 40А».

 

145,9 с — «Отделение параблоков». Разделение их на отдельные блоки про­шло даже не замеченным — на общий полет это не влияло.

 

Разработчики двигателей блоков А выполнили свою задачу.

 

467,6 секунд — «Есть выключение двигателей РД-0120 1 и 3», еще через 0,2 секунды — «Есть выключение двигате­лей 2 и 4».

 

Отделение в полете центрального блока происходит не позднее чем через 10 с после выключения маршевых дви­гателей второй ступени.

 

Еще пять секунд и ... — «Есть отде­ление модуля 11С25»...

 

Полет ракеты «Энергия» осущест­вился по заданной траектории.

 

 

 

КА «Скиф-ДМ» был выведен в рас­четную точку и отделился от ракеты-носителя на высоте 110 км.

 

Было бурное ликование. Принято в этих случаях объяснять это состояние бессонными ночами, напряженной ра­ботой, в конце концов — гордостью. Хотя бессонные ночи, напряженная работа были нормальным трудом со­здателей такой сложной техники.

 

Но работа продолжалась. Все взо­ры обратились к Д.А. Полухину.

Падение центрального блока пре­дусматривалось в Тихий океан, чтобы не засорять космическое пространство крупногабаритными фрагментами ра­кеты и не создавать дополнительных проблем.

 

«Скиф-ДМ» по компоновочным со­ображениям уходил в полет двигате­лями вперед, требовался его разворот на 180° вокруг поперечной оси, чтобы его можно было доразогнать для выхо­да на рабочую орбиту.

 

На 925-й секунде полета на высоте 155 км планировалось первое включе­ние четырех двигателей коррекции и стабилизации.

 

На 3605-й секунде полета на высо­те 280 км. должно было завершиться выведение «Скифа-ДМ» на круговую орбиту высотой 280 км.

 

 

 

Однако в программу полета «Ски­фа» закралась... досадная ошибка, была она связана с заимствованием двигательных установок с другой раз­работки. Полет воспроизводился в точном соответствии с той програм­мой. Ошибка крылась в одной, не за­меченной разработчиками, команде, которая «Скифу» была не нужна. При­чем при всех проверках в его наземной подготовке, автономных и комплекс­ных испытаниях эта ошибка не могла быть обнаружена. Ведь все проверки осуществлялись на соответствие фун­кционирования машинного организма заложенной программе. Можно было бы искать все, что угодно, но ошибка проявила себя тогда, когда что-то ис­править уже стало невозможно. Дви­гатели стабилизации и ориентации не остановили вращение аппарата после его разворота на 180°. «Перевертон» продолжался, и, не набрав нужной орбитальной скорости, «Скиф-ДМ» (демонстрационный макет станции «Полюс») на пару с блоком Ц «благопо­лучно» вернулся на Землю, не выпол­нив поставленной перед ним задачи.

 

Из сообщения ТАСС: «Однако из-за нештатной работы его бортовых систем макет на задан­ную орбиту не вышел и приводнился в акватории Тихого океана...».

 

Случилось это по причине «конс­труктивного дефекта, приведшего к выдаче «жестким» программно-вре­менным устройством системы управ­ления команды на запрет включения двигателей стабилизации и ориента­ции, что не позволило стабилизиро­вать космический аппарат в нужном положении перед выдачей доразгонного импульса». Так было сказано в официальном заявлении.

 

Но это была штатная работа систе­мы 11М831 (заказ 38 — по обозначению КБЭ), но в составе ТКС орбитальной станции «Алмаз». Ее приборы приме­нили для СУ изделия 17Ф19ДМ, «за­быв» доработать логику. «Скиф-ДМ» перед стартом прошел все проверки. А вот наличие ошибки в его системе управления обнаружить оказалось не­возможным.

 

Дело в том, что в СУ ТКС имелись программы М1, М2, М3.

 

В наследство от аппаратуры заказа 38 досталось снятие шины при подго­товке М3 — корректирующий импульс двигателей коррекции.

 

После программ М1 и М2 зарабо­тали доразгонные двигатели, а кор­рекции не произошло: при раскрытии солнечных батарей на ТКС выключа­лись даже двигатели коррекции.

 

 

 

Не было учтено и то, что на ТКС маршевый двигатель выполнял роль тормозного. Поэтому он «Скифа» не доразогнал. И объект упал следом за второй ступенью ракеты 11К25, в воды Тихого океана на расстоянии пример­но 19500 км от места старта.

 

А ведь «Скиф-ДМ» должен был в дальнейшем послужить основой для космического завода по производству особо чистых материалов...

 

Статья была опубликована в июньском номере журнала "Наука и техника" за 2007 год