Racheta N-1 - „Racheta țarului”
Crearea unei super-rachete grele în URSS a început să fie gândită încă de la sfârșitul anilor 1950. Idei și ipoteze pentru dezvoltarea sa au fost acumulate în OKB-1 regal. Printre opțiuni - trebuia să folosească rezerva de proiectare a rachetei R-7 care a lansat primii sateliți sovietici și chiar dezvoltarea unui sistem de propulsie nucleară. În cele din urmă, până în 1962, comisia de experți, iar mai târziu conducerea țării, a ales un layout cu un design vertical de rachetă care ar putea pune pe orbită o încărcătură cu o greutate de până la 75 de tone (masa încărcăturii aruncate pe Lună este de 23 de tone, pentru Marte - 15 tone). În același timp, a fost posibil să se introducă și să dezvolte un număr mare de tehnologii unice - un computer de bord, noi metode de sudare, aripi cu zăbrele, un sistem de salvare de urgență pentru astronauți și multe altele.
Inițial, racheta a fost destinată să lanseze o stație orbitală grea pe orbita apropiată a Pământului, cu perspectiva ulterioară de a asambla TMK, o navă spațială grea interplanetară pentru zboruri către Marte și Venus. Cu toate acestea, ulterior a fost luată o decizie întârziată de a include URSS în „cursa lunii” cu livrarea unui om la suprafața lunii. Astfel, programul de creare a rachetei N-1 a fost accelerat și s-a transformat de fapt într-un purtător pentru nava expediționară LZ din complexul N-1-LZ.

Înainte de a decide schema finală a vehiculului de lansare, creatorii au trebuit să evalueze cel puțin 60 de opțiuni diferite, de la polibloc la monobloc, atât împărțirea paralelă, cât și secvențială a rachetei în etape. Pentru fiecare dintre aceste opțiuni, au fost efectuate analize cuprinzătoare adecvate atât ale avantajelor, cât și ale dezavantajelor, inclusiv un studiu de fezabilitate pentru proiect.
În cursul studiilor preliminare, creatorii au fost forțați să abandoneze schema multi-bloc cu împărțire paralelă în pași, deși această schemă fusese deja testată pe R-7 și făcea posibilă transportul elementelor finite ale vehiculului de lansare (propulsie sisteme, rezervoare) de la fabrică la cosmodrom pe calea ferată . Racheta a fost asamblată și testată la fața locului. Această schemă a fost respinsă din cauza unei combinații neoptimale de costuri de masă și conexiuni suplimentare hidro-, mecanice, pneumatice și electrice între blocurile de rachete. Ca urmare, a apărut o schemă monobloc, care a implicat utilizarea unui motor de rachetă cu propulsie lichidă cu pre-pompe, ceea ce a făcut posibilă reducerea grosimii peretelui (și, prin urmare, a masei) rezervoarelor, precum și reduce presiunea gazului de supraalimentare.
Proiectul rachetei N-1 a fost neobișnuit în multe privințe, dar principalele sale caracteristici distinctive au fost schema originală cu rezervoare sferice exterioare, precum și o piele exterioară portantă, care era susținută de un set de putere (un semi-monococ). a fost folosită schema de aeronave) și o plasare inelară a unui motor de rachetă cu propulsie lichidă pe fiecare treaptă. Datorită acestei soluții tehnice, în raport cu prima etapă a rachetei în timpul lansării și ascensiunii acesteia, aerul din atmosfera înconjurătoare a fost ejectat de jeturile de evacuare ale motorului rachetei în spațiul interior de sub rezervor. Ca urmare a acestui fapt, a apărut o aparență de motor cu reacție de aer foarte mare, care includea întreaga parte inferioară a structurii primei etape. Chiar și fără arderea ulterioară a aerului a eșapamentului motorului rachetei, această schemă a oferit rachetei o creștere semnificativă a forței, crescând eficiența sa globală.

Etapele rachetei N-1 au fost interconectate prin ferme speciale de tranziție, prin care gazele puteau curge absolut liber în cazul pornirii la cald a motoarelor din etapele următoare. Racheta a fost controlată prin canalul de rulare folosind duze de control, în care a fost alimentat cu gaz, descărcat acolo după unitățile de turbopompe (TNA), de-a lungul canalelor de pas și de curs, controlul a fost efectuat folosind nepotrivirea de tracțiune a motoarelor rachete opuse.
Din cauza imposibilității de a transporta etapele unei rachete super-grele pe calea ferată, creatorii au propus ca carcasa exterioară a N-1 să fie detașabilă, iar rezervoarele de combustibil să fie făcute din semifabricate („petale”) direct la cosmodromul însuși. Această idee nu s-a încadrat inițial în fruntea membrilor comisiei de experți. Prin urmare, după ce au adoptat proiectul preliminar al rachetei N-1962 în iulie 1, membrii comisiei au recomandat lucrări suplimentare privind livrarea etajelor de rachetă în formă asamblată, de exemplu, folosind o navă.
În timpul apărării designului conceptual al rachetei, comisia a prezentat 2 variante de rachetă: utilizarea AT sau oxigen lichid ca oxidant. În acest caz, opțiunea cu oxigen lichid a fost considerată ca principală, deoarece racheta, folosind combustibil AT-UDMH, ar avea caracteristici mai scăzute. Din punct de vedere al costurilor, crearea unui motor pe oxigen lichid părea a fi mai economică. În același timp, potrivit reprezentanților OKB-1, în cazul unei urgențe la bordul rachetei, opțiunea de oxigen părea mai sigură decât opțiunea folosind un oxidant pe bază de AT. Creatorii rachetei și-au amintit de dezastrul R-16, care a avut loc în octombrie 1960 și au lucrat la componente toxice cu autoaprindere.

Când a creat o versiune cu mai multe motoare a rachetei N-1, Serghei Korolev s-a bazat în primul rând pe conceptul de creștere a fiabilității întregului sistem de propulsie, eventual prin oprirea motoarelor de rachetă defecte în timpul zborului. Acest principiu și-a găsit aplicarea în sistemul de control al motorului - KORD, care a fost conceput pentru a detecta și opri motoarele defecte.
Korolev a insistat asupra instalării motoarelor LRE. Lipsit de infrastructură și capacități tehnologice pentru crearea costisitoare și riscantă a motoarelor avansate cu oxigen-hidrogen de mare energie și susținând utilizarea unor motoare heptil-amil mai toxice și mai puternice, biroul principal de proiectare a clădirilor de motoare Glushko nu s-a ocupat de motoare pentru H1, după pe care dezvoltarea lor a fost încredințată Biroului de Proiectare Kuznetsov. De menționat că specialiștii acestui birou de proiectare au reușit să atingă cea mai mare perfecțiune în resurse și energie pentru motoarele de tip oxigen-kerosen. În toate etapele vehiculului de lansare, combustibilul a fost amplasat în rezervoarele originale cu bile, care erau suspendate pe carcasa transportorului. În același timp, motoarele biroului de proiectare Kuznetsov nu erau suficient de puternice, ceea ce a dus la faptul că trebuiau instalate în cantități mari, ceea ce a dus în cele din urmă la o serie de efecte negative.
Un set de documentație de proiectare pentru N-1 a fost gata până în martie 1964, lucrul la testele de proiectare a zborului (LKI) era planificat să înceapă în 1965, dar din cauza lipsei de finanțare și resurse pentru proiect, acest lucru nu s-a întâmplat. A existat o lipsă de interes pentru acest proiect - Ministerul Apărării al URSS, deoarece sarcina utilă a rachetei și gama de sarcini nu au fost desemnate în mod specific. Apoi Serghei Korolev a încercat să intereseze conducerea politică a statului în rachetă, oferindu-se să folosească racheta într-o misiune lunară. Această propunere a fost acceptată. La 3 august 1964, a fost emis un decret guvernamental corespunzător, data de începere a LCI pe rachetă a fost mutată în 1967-1968.

Pentru a îndeplini misiunea de a livra 2 cosmonauți pe orbita lunară cu aterizarea unuia dintre ei la suprafață, a fost necesară creșterea capacității de transport a rachetei la 90-100 de tone. Acest lucru a necesitat soluții care să nu conducă la schimbări fundamentale în proiectarea preliminară. Au fost găsite astfel de soluții - instalarea a 6 motoare LRE suplimentare în partea centrală a fundului blocului "A", o modificare a azimutului de lansare, o scădere a înălțimii orbitei de referință, o creștere a realimentării rezervoarelor de combustibil cu suprarăcirea combustibilului și a oxidantului. Datorită acestui fapt, capacitatea de transport a H-1 a fost crescută la 95 de tone, iar greutatea de lansare a crescut la 2800-2900 de tone. Proiectul preliminar al rachetei N-1-LZ pentru programul lunar a fost semnat de Korolev la 25 decembrie 1964.
În anul următor, schema rachetei a suferit modificări, s-a decis abandonarea ejectării. Fluxul de aer a fost închis prin introducerea unei secțiuni speciale de coadă. O trăsătură distinctivă a rachetei a fost reculul masiv al sarcinii utile, care era unică pentru rachetele sovietice. Întreaga schemă de transport a funcționat pentru aceasta, în care cadrul și rezervoarele nu formau un singur întreg. În același timp, o zonă destul de mică de dispunere datorită utilizării rezervoarelor sferice mari a condus la o scădere a sarcinii utile, iar pe de altă parte, performanța extrem de ridicată a motorului, o greutate specifică excepțional de scăzută a rezervoarelor și soluțiile unice de proiectare au crescut-o. .
Toate etapele rachetei au fost numite blocuri „A”, „B”, „C” (în versiunea lunară au fost folosite pentru a lansa nava pe orbita joasă a Pământului), blocurile „G” și „D” erau destinate să accelereze navă de pe Pământ și deceleră la Lună. Schema unică a rachetei N-1, toate etapele fiind similare din punct de vedere structural, a făcut posibilă transferarea rezultatelor testelor din a doua etapă a rachetei la prima. Posibilele situații de urgență care nu puteau fi „prinse” la sol trebuiau verificate în zbor.

Pe 21 februarie 1969 a avut loc prima lansare de rachetă, urmată de încă 3 lansări. Toate nu au avut succes. Deși în timpul unor teste pe banc motoarele NK-33 s-au dovedit a fi foarte fiabile, majoritatea problemelor apărute au fost asociate cu acestea. Problemele H-1 au fost asociate cu momentul de întoarcere, vibrații puternice, șoc hidrodinamic (în timpul pornirii motoarelor), zgomot electric și alte efecte nesocotite care au fost cauzate de funcționarea simultană a unui număr atât de mare de motoare ( la prima etapă - 30) și dimensiunea mare a purtătorului în sine .
Aceste dificultăți nu au putut fi stabilite înainte de începerea zborurilor, deoarece, pentru a economisi bani, nu au fost produse standuri scumpe la sol pentru a efectua teste de foc și dinamice ale întregului transportator, sau cel puțin asamblarea sa în prima etapă. Rezultatul a fost testarea unui produs complex direct în zbor. Această abordare destul de controversată a dus în cele din urmă la o serie de accidente de lansare.
Unii atribuie eșecul proiectului faptului că statul de la bun început nu a avut o poziție clară definitivă, precum pariul strategic al lui Kennedy pe misiunea lunară. Este documentată timiditatea conducerii Hrușciov și apoi Brejnev în ceea ce privește strategiile și sarcinile eficiente ale astronauticii. Așa că unul dintre dezvoltatorii rachetei țarului, Serghei Kryukov, a remarcat că complexul N-1 a murit nu atât din cauza dificultăților tehnice, cât pentru că devenise o monedă de schimb în jocul ambițiilor personale și politice.
Un alt veteran al industriei, Vyacheslav Galyaev, consideră că factorul determinant pentru eșecuri, pe lângă lipsa unei atenții adecvate din partea statului, a fost banala incapacitate de a lucra cu astfel de obiecte complexe, obținând în același timp aprobarea criteriilor de calitate și fiabilitate, precum și ca nepregătirea științei sovietice la acea vreme la un program atât de ambițios. Într-un fel sau altul, în iunie 1974, lucrările la complexul N1-LZ au fost oprite. Restul disponibil în cadrul acestui program a fost distrus, iar costurile (în valoare de 4-6 miliarde de ruble la prețurile din 1970) au fost pur și simplu anulate.
Surse de informații:
-http://ria.ru/analytics/20090220/162721270.html
-http://www.buran.ru/htm/gud%2019.htm
-http://www.astronaut.ru/bookcase/article/article04.htm?reload_coolmenus
-http://ru.wikipedia.org/wiki/%CD-1#cite_note-3
informații