СССР. Высадка на Луну. Инструкция для попаданца. Часть IV. Альтернатива. Детализация.

Продолжение. Предыдущая глава — Часть III. Альтернатива. Общие вопросы.

В связи с тем, что подошли к необходимости более детализированно представить в альтернативе схемы полета на Луну и развернуть планы работ, представляю эту главу.

В основе материал автора — Marsmet, 2007 — http://marsmeta.narod.ru/moonrase.html#_Toc188526702

С его «антимишиным», как сформулировано в его материале. Это краткое изложение его большой работы. Напоминаю, что его «антимишин» — представитель нового поколения технократов, взамен уничтоженных Хрущевым поколения железных сталинских наркомов, в противовес партноменклатуре. Он принимает также некоторые политические решения, необходимые для осуществления этого проекта. К самому Мишину, как к крупному специалисту и организатору работ по космической тематике, претензий нет.
Я конечно не согласен с его выводом о необходимости работ только над Протонами, так как в реальности альтернатива виде Н-11 имела фору в виде более раннего начала работ и в связи с быстрой эволюцией двигателей для Н1 от НК-9 до НК-33 и вопросы дефицита массы должны с ним быстрее решены. Еще немаловажное обстоятельство пара керосин — кислород энергетически и экономически (около 8 раз) выгоднее в двигателях замкнутого цикла — http://epizodyspace.ru/bibl/vetrov/korolev-delo/04-04.html#39

Это вариант был хорош технически, но мало выполним реально. Здесь вступал в дело субъективный фактор. Принято Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О работах по исследованию Луны и космического пространства» № 655-268 3 августа 1964 г. , где был определен порядок работ. Облет Луны уже был запланирован для ракеты УР-500. Антимишину пришлось бы серьезно столкнуться с одним из конкурентов – Челомеем. Фактически в тех условиях шансов у Антимишина не было. Все дело в том, что Н11 практически не намного превышала возможности ракеты «Протон», а про экологию тогда особо не думали. Поэтому у Челомея был весомый аргумент против создания такой ракеты. Зачем дублировать то, что уже есть? Тем более что «Протон» уже летал. Пусть он не идеален, но не было известно, как поведет себя Н11. Точнее мы знаем, что проблем с Н11 было бы поначалу тоже предостаточно. Взять хотя бы те же двигатели. Они тогда были еще одноразовыми. Стендов для полноценной проверки ступеней не было. В тех условиях на них денег не выделили бы. Иначе, жесткое противодействие, слабость аргументации, скорее всего не позволили бы Антимишину это вариант реализовать. Челомей мог предложить свой вариант форсирования «Протона» и получили бы мы почти тоже, что мог предложить Антимишин. Но в отличие от Н11, переделку «Протона» можно было вести параллельно с реализацией проекта УР-500-Л1. Кстати варианты форсирования «Протона» Челомей в начале 70-х таки предложил, но их не подержали в верхах. По перечисленным выше причинам вариант IV-2, мы так же должны отбросить.

Вариант IV-3. Этот вариант предполагает создание гибрида УР-500 и Н1. Очень даже реальный вариант, вот только жаль, что он не был реализован.

Носитель УР-500 в своем первоначальном варианте представлял собой двухступенчатую ракету, на которую потом поставили третью ступень. Однако когда встал вопрос об облете Луны, потребовалась четвертая ступень для разгона к Луне и сам облетный лунный корабль. Королеву удалось объединить работу двух КБ над этим проектом. За Челомеем оставили носитель «Протон», а ОКБ-1 обязалось изготовить облетный корабль Л1 и разгонный блок. В качестве Л1 была взята облеченная модификация корабля «Союз», а разгонный блок это тот самый блок Д из проекта Н1-Л3. Так уже появился гибридный проект.

Однако можно и нужно было пойти дальше. Надо было взять и следующую ступень Г из проекта Н1 и поставить вместо третей ступени «Протон». Получилась бы новая ракета в которой первая и вторая ступень была бы взята от «Протона», а третья и четвертая от Н1.

Данный вариант был хорош тем, что ступени Г и Д представляли собой ракету Н111. В случае успешных испытаний эту ракету можно было выделить в отдельный носитель с ПН в 5 т. Но для лунного проекта такой вариант давал намного больше. Масса третьей ступени Протона 50.47 т., сухая масса 4,185 т. Масса блока Г — 61.8 т, а сухая масса 6 т. Из-за меньшей тяговооруженности двигателей ступени Г требовалось уменьшить массу блока Г. Тогда разница с классическим «Протоном» практически была бы только в величине удельного импульса кислородных двигателей блока Г, а удельный импульс у керосиновых двигателей немного больше, чем у тех которые используют высококипящее топливо. Такая модель «Протона» могла поднять на 1 – 2 т. больше. Конечно 1 – 2 т. это не так много, что обычно требуется для большинства задач, но тем не менее в случае проекта Л1, где всячески экономили, лишняя сотня килограмм ПН на отлетной траектории была не лишней.

Однако какая вырисовывалась иная перспектива. Ведь можно было отрабатывать ступени Н1 по частям. В итоге к концу 60-х уже не только блок Д был бы испытан, но и блок Г. Заметим, что сюда автоматически компоновался ЛОК и ЛК, без переделок, т.е. вся верхняя часть Н1, как на приведенном рисунке. Весь комплекс Л3 можно был отрабатывать на околоземной орбите, запуская его «Протоном».

Испытание блоков Д и Г заранее позволило выявить ошибки верхней части Н1 даже без испытания всего комплекса Н1-Л3. В целом могло значительно продвинуть работы. В этом случае верхняя часть такого модернизированного «Протона» могла полностью вписаться проект Н1-Л3. По идее после постановления 1964 г. такое решение выглядит абсолютно логичным. К сожалению, оно не было реализовано. Королеву с трудом удалось протолкнуть проект УР500-Л1, а о том, чтобы соваться в епархию Челомея и переделывать еще и третью ступень «Протон» уже речи не могло идти.

Возможно ли было в принципе достижение Луны на РН класса «Протон», который выводил бы на орбиту 20 т? Упрощенно программа полета могла быть такой. С помощью РН последовательно выводятся на орбиту два блока по 20 т. Один из них блок Д с полной массой в 20 т. и с полной заправкой топливом, второй блок состоит из блока Д уменьшенной массы и лунного корабля ЛК. В сумме то же 20 т. Оба блока после стыковки на орбите Земли отправляются на орбиту Луны, где ожидают прибытия пилотируемой части экспедиции. Так можно доставить на орбиту Луны около 10 т. в составе: лунный посадочный корабль ЛК (~5.6 т) и тормозной блок Д.

Пилотируемая часть экспедиции тоже осуществляется двумя раздельными пусками РН класса «Протон». Выведенные на орбиту Земли блоки, один разгонный блок Д полной массы, а второй пилотируемый корабль ЛОК с уменьшенным разгонным блоком Д после стыковки летят к Луне. На этом этапе на орбиту Луны доставляется только лунный орбитальный корабль (ЛОК) (9.8 т). После стыковки ЛОК и ЛК далее выполнятся программа, которую и планировали в рамках проекта Л3. Переход одного космонавта в ЛК через открытый космос, расстыковка, посадка, пребывание на Луне до суток и потом взлет модуля Е с космонавтом и далее снова стыковка с ЛОК. Наконец старт к Земле.

Интересное отличие обсуждаемой схемы от всех других проектов, таких как Н1-Л3 или «Аполлон» состоит в том, что наиболее энергоемкая задача, связанная с разгоном к Луне решается с помощью двухступенчатой системы. В начале разгона один из блоков массой в 20 т. вырабатывает топливо и отделяется, а доразгон до нужной скорости осуществляет второй разгонный блок, который входит в состав второго модуля. Этот же блок впоследствии тормозит систему для выхода на орбиту Луны. Такая схема позволяет уменьшить общую массу, которую необходимо вывести на орбиту Земли и позволяет в итоге доставить на орбиту Луны порядка 10 т.

Вместо выведения в одном пуске 98-тонн с помощью одной ракеты требовалось вывести на орбиту четыре блока примерно по 20 т. четырьмя пусками ракеты «Протон-К», осуществить две стыковки этих блоков на орбите Земли и затем еще стыковку блоков уже меньшей массы на орбите Луны. Наконец, последняя стыковка при возвращении корабля с Луны, которая и так была запланирована в проекте Л3.

То есть стыковка — это одна из главных задач, которые должен был решать корабль «Союз». В 1967 г. в СССР уже могли состыковать в автоматическом режиме корабли «Союз» с массой примерно 6.7 т. Вмае 1966 г. начинаются испытания макета корабля «Союз». Но уже через месяц, когда программа испытаний не была выполнена из-за большого количества технических проблем,работа приостанавливается для доводки и устранения неисправностей.

После двух в целом успешных первых полетов на кораблях «Восход» планировались полеты «Восхода 3 — 7». По программе полета «Восхода-3» намечался длительный полет. Однако система СЖО рассчитанная на 20-суточный полет к концу 1966 г. была не готова. 22 февраля 1966 года в процессе подготовки к полету «Восхода-3» был запущен беспилотный корабль «Восход», получивший после выхода на орбиту название «Космос-110». На его борту находились собаки Ветерок и Уголек. Совершив 22-суточный полет, корабль 16 марта благополучно возвратился на Землю.

По мнению, Мишина «Восход», созданный на основе корабля «Восток», морально устарел и не соответствовал растущим потребностям пилотируемой космонавтики. Он добился у руководства военно-промышленного комплекса страны разрешения прекратить изготовление «Восходов» и закрыть эту программу исследований с тем, чтобы создать новый универсальный пилотируемый космический корабль «Союз». К тому времени кроме «Восхода-3» в ОКБ-1 были изготовлены корпуса еще нескольких аппаратов этой серии. Здесь Мишин, как говориться, с «водой выплеснул и ребенка». Уже летом 1966 было ясно, что «Союз» быстро не полетит. А программу полетов на «Восходах» уже прикрыли. Тогда как американцы, начиная с середины 1965 и весь 1966 год, летали с завидной регулярностью. Так Мишин и себя, и советскую космонавтику загнал в тупик. Выход он видел только в том, чтобы как можно скорее запустить «Союз» и таким образом оправдаться за поспешное закрытие программы полетов на кораблях «Восход». В итоге «сырой» корабль «Союз-1» запущенный без достаточной программы испытаний угробил космонавта Комарова.

Однако вернемся к кораблям «Восход». «Восход-3» так и не был выведен на орбиту, а готовившиеся экипажи расформированы. С прекращением программы были отменены и другие полеты. Так, на конец 1966 — начало 1967 года намечался запуск «Восхода-4» с женским экипажем, при этом предусматривался первый в мире выход женщины в открытый космос. На 1967 год планировался запуск «Восхода-5» с медицинской программой полета длительностью в пять суток. Предусматривалось, что полетят космонавт ВВС и врач — представитель Института медико-биологических проблем (ИМБП). На «Восходе-6» планировалось испытывать установку для автономного передвижения космонавта в открытом космосе. Она уже была создана специалистами «Звезды» под руководством Гая Ильича Северина. «Восход-7» должен был завершить программу. Здесь планировали тросовый эксперимент с созданием искусственной силы тяжести.

Вся эта программа полетов мало годилась для лунного проекта и в чем-то Мишин конечно прав, когда закрыл проект «Восход», но он не подумал, что можно воспользоваться кораблем «Восход» для отработки элементов лунной программы. В этой поспешности принимаемых решений просматривается недостаточный опыт Мишина, как руководителя на столь ответственном посту.

Поскольку на 1966 год «Восход» был единственным пилотируемым кораблем в составе советского «звездного флота», то на него и нужно было перенести часть работ по лунному проекту. По указанию Антимишина с июня-июля 1966 года составляется новая программа полетов кораблей «Восход» основной целью, становится испытания систем сближения, а потом и систем стыковки в космосе. Причем разрабатываются варианты как автоматической, так и стыковки в пилотируемом режиме. Совместно с Каманиным, руководившим центром подготовки космонавтов, прорабатываются новые планы подготовки космонавтов для полетов на кораблях «Восход». Экипажи уже есть, они прошли начальную подготовку. Требовалось обучить их новой программе, создать новые стенды и тренажеры. Чтобы заполнить политический «вакуум» полетов в середине или осенью 1966 г. следовало все же отправить в чисто пропагандистский полет уже подготовленный женский экипаж.

Видимо уже в конце 1966 г. можно было начать полеты кораблей «Восход» по новой программе. Требовалось оснастить корабль радиосистемами поиска и установить на корабле дополнительные двигатели для маневрирования в космосе. Поскольку стыковка на этом этапе не предусматривалась, а предусматривалась только испытания систем и маневрирование, то комплект таких двигателей и запасы топлива могли быть минимальные. Надо заметить, что работы над дооснащением «Восхода» системами маневрирования и стыковки думал еще Королев, но потом отказался от этих планов в пользу разработки более совершенного корабля «Союз». Сейчас можно было частично вернуться к этим планам. Если полномасштабная переделка «Восхода» была слишком сложным делом, то можно было ограничиться упрощенным вариантом, только летающего космического стенда для испытания систем корабля «Союз». Отрабатываемые в ходе этих полетов системы сближения и стыковки потом можно было перенести на проектируемый корабль «Союз».

Таким образом, если бы был осуществлен полет двух кораблей «Восход» с задачей отработки систем ручного управления, дальнего обнаружения и отработки экономичных методов сближения в конце 1966 г. и с учетом полета женского экипажа, то СССР не провалился бы в такую глубокую яму по пилотируемым полетам. В таком случае спешка с подготовкой корабля «Союз» уже была не нужна.

Как уже упоминалось корабль «Союз» был поставлен на отработку систем в мае 1966 г. и вместо месяца, простоял там аж четыре месяца. При испытаниях было выявлено свыше 2000 замечаний. Потом попытались кое-как исправленный корабль запустить, но пуск в целом оказался неудачным и корабль при снижении был потерян.

Есть широкий спектр задач, которые можно было решать на и на кораблях «Восход». Вот некоторые из них. Можно было 1967 г. совершить полет двух кораблей типа «Восход» и отработать сближение и маневрирование. В ходе полета следующей пары кораблей можно было планировать стыковку на орбите без перехода космонавтов. При этом испытать систему стыковки «Контакт», которая была проще, чем система «Игла» с точки зрения решения механической части. Лететь на Луну без таких испытаний было никак нельзя.

Другая важная тема. Полет корабля «Восход» со шлюзовой камерой в модификации «Восход-2» и проведение испытаний в космосе автономного скафандра, предназначенного для высадки на Луне. Требовалось довести работу в скафандре до 2-3 часов, как это и планировалось при лунной экспедиции. Испытания скафандра было важным этапом. Например, испытания ресурса систем СЖО, оценка работоспособности космонавта, проверка на разного рода неожиданные эффекты. Так в ходе первого выхода в открытый космос А.Леонов с трудом протиснулся обратно в корабль. Выяснилось, что жить в отрытом космосе в таком скафандре можно, но работать очень трудно. Таким эффектом могло быть запотевание стекла скафандра, что имело место в одном из американских полетов.

Так же важным было испытание системы СЖО корабля в течение двухнедельного полета. До этого самым длительным был полет «Востока-5» почти 5 суток. Для лунного проекта требовался вдвое более длительный полет.

Следующим этапом могло быть проведение стыковки двух кораблей «Восход» со шлюзовыми камерами и в случае удачной стыковки можно было постараться осуществить переход одно из космонавтов из корабля в корабль. В сущности, то же что делал Леонов в ходе полета корабля «Восход-2», только выйдя их одного шлюза, космонавту пришлось бы заходить в другой корабль через другой шлюз. В корабле «Восход» можно было параллельно с восходовскими системами установить пульты управления будущего лунного орбитального и лунного посадочного корабля. Например, можно было без риска имитировать не только сближение, но и расхождение кораблей на разные орбиты, а потом их повторное сближение, что могли быть полезным для отработки систем управления при взаимном поиске и сближении на орбите Луны. Надо было отработать выполнение так называемой «фразировки» орбит. Если масса полезной нагрузки «Восхода» не позволяла разместить там большое количество дополнительного оборудования, некоторые полеты можно было производить и с одним космонавтом, а для выведения воспользоваться форсированной ракетой, которую готовили для «Союза. Вся эта программа полетов на кораблях серии «Восход» могла быть завершена к октябрю 1967 г. . Рассуждения, что для этого потребуется коренная переделка корабля, а это потребует много времени, мало убедительны. В конце концов, смогли же, начав с нуля оснастить «Восход-2» со шлюзовой камерой в короткие сроки и осуществить выход в открытый космос.

Поскольку в 1965 г. велись работы по изготовлению еще как минимум 5 кораблей «Восход», ниже приведена примерная программа полетов.

«Восход-3» осуществляет полет по уже принятой ранее программе. Женский экипаж это скорее для пропаганды, и немного для науки.

Программа остальных полетов. Первым выводится на орбиту корабль «Восход-4» здесь установлена СЖО для длительного полета и шлюз, как на корабле «Восход-2». Через 2-4 дня стартует корабль «Восход-5» На корабле «Восход-5» ставится активная система поиска и сближения и есть дополнительный запас топлива, После работ по сближению, где предполагается сближение скажем до 100 м и активные маневры корабля «Восход-5». Экипаж корабля «Восход-4» осуществляет выход в открытый космос, испытания автономного скафандра, съемка выхода со стороны корабля «Восход-5». Затем посадка корабля «Восход-5», а корабль «Восход-4 остается на орбите для медицинских экспериментов еще как минимум неделю. На кораблях «Восход-6» и «Восход-7» ставится стыковочные узлы «Контакт» и два надувных шлюза. Задача – осуществить стыковку и переход одного из космонавтов из корабля в корабль. Продолжительность полета 3 — 4 дня.

В случае успеха, как развитие можно было достроить несколько кораблей с целью выполнения дополнительной программы.

«Восход-8» — продолжение экспериментов по обеспечению длительных полетов начатых в ходе полета корабля «Восход-4», это нужно для марсианского проекта и военных программ для орбитальных станций. Остальные полеты выполняются так, как их и планировали изначально. Однако эти эксперименты менее важны и не обязательны для выполнения. Таким образом потребность в корабле «Союз» возникает только к 1968 г. и только в версии ЛОК и Л1. На доводку «Союза» в ходе беспилотных полетов появляется еще примерно 1.5 года. Как и в реальной истории уже после лета 1967 г. можно было в беспилотном варианте провести автоматическую стыковку двух кораблей «Союз».

Одновременно разработанный корабль Л1 (см. рис.), как часть корабля ЛОК можно было испытывать в полетах к Луне по той же самой программе полетов кораблей серии «Зонд», что и реализовывалась на самом деле. Полет к Луне, навигация в окрестностях Луны, связь на большом расстоянии, возвращение к Земле и очень сложная часть программы – посадка.

Но главное можно было сконцентрировать усилия на доведения до высокой степени надежности ракеты «Протон-К». Для этой ракеты можно было построить и полномасштабный стенд, если бы такая необходимость возникла. В итоге частые, но без спешки и суеты запуски «Протона-К» могли довести её до высокой степени надежности уже за 2-3 года или как раз к тому времени, когда она и стала бы остро необходимой.

А по началу надежность «Протона-К» была ниже всяких возможностей. Так из 25 пусков, выполненных к концу 1970 г., только 11 были успешными (44%). При такой надежности осуществление программы потребовало бы вдвое больше ракет и полезных нагрузок. «Недоброжелатели говорили, что надо прекратить пуски из-за низкой надежности и токсичности компонентов топлива. Испытатели смотрели на события проще: носитель «набирает статистику», а «детские болезни» преодолеваются с помощью мероприятий, направленных на увеличение надежности. К 1970 г. была существенно повышена надежность двигателей первой ступени и улучшена технология их изготовления. К 1971 г. соответствующие работы проведены с двигателями второй и третьей ступеней. К 1973 г. прошла волна мероприятий по повышению надежности системы управления»[Афанасьев].

Параллельно должны бы вестись работы по программе лунных роботов. Тогда уже к тому моменту, когда УР500 — «Протон» будет доведен до необходимой степени надежности, можно было начать программу изучения Луны автоматами. В реальной истории спешка и отсутствие надежности ракеты «Протон» привели к тому, что много автоматов было потеряно по причине неполадок или в самой ракете или в разгонном блоке Д. Перенос работ над Н1 позволил бы выделить средства и ресурсы на проект исследования Луны автоматами и успеха можно было достичь не в начале 70-х, а еще в конце 60-х. Как раз тогда когда американская программа выходила на финишную прямую. Так что в любом случае ничья нам была бы обеспечена.

План экспедиции

В самом деле, на конец 60-х годов реально существующей в металле или находящейся на завершающей стадии проектирования космической техники блоки ЛОК, ЛК, блок Д (рис.) и существующей на тот момент ракеты УР500 «Протон-К» было достаточно для полета на Луну по четырехпусковому варианту. Надо было закончить работы над этими объектами. Требовалось разработать блок Д в двух вариантах с разной массой топлива. Требовалось так же обеспечить большой (до нескольких месяцев) ресурс блока Д. А значит перевести его на высококипящее топливо. Большой ресурс был необходим для обеспечения работоспособности блока после нескольких месяцев ожидания на орбите. В частности для обеспечения электроэнергией в длительном полете на блоке Д надо было предусмотреть установку солнечных батарей как на корабле «Союз». Так же на одной из модификаций блока Д следовало установить систему стыковки. Для обеспечения запасов и повышения надежности требовалось увеличить ПН выводимую «Протоном» на 2-5 т. Проект было логично назвать УР500-Л3.

Разобьем программу работ на отдельные подпрограммы.

* Разработка электронных систем сближения и стыковки.

— Отработкам электронных систем корабля ЛОК и ЛК на кораблях «Восход».

— Отработка систем сближения и стыковки на корабле «Восток».

* Отработка систем сближения и стыковки на корабле «Союз».

* Разработка корабля Л1, как части корабля «Союз».

* Разработка корабля ЛОК – «Союз».

* Разработка корабля ЛК

* Испытания корабля ЛОК и ЛК.

* Испытания корабля Л1 (Зонд) на трассе Земля – Луна – Земля, отработка систем посадки.

* Разработка вспомогательных систем: скафандры, альтернативные источники питания, цифровые системы управления.

— Испытание вспомогательных систем: скафандры, альтернативные источники питания, цифровые системы управления в космосе

* Разработка автоматов для исследования Луны (луноход, луночерпалка (Луна-16), лунный спутник)

— Отработка надежности УР500-Протон, стендовые испытания.

* Отработка УР500-Протон, пусковые испытания.

— Разработка блока Д в двух модификациях.

— Отработка разгонных блоков Д с целью достижения надежности и длительного ресурса.

— Модернизация носителя «Протон» с целью повышения ПН до 22 — 25 т.

— Отработка автоматической стыковки блоков большой массы.

— Разработка комбинированной системы роботов: луноход – луночерпалка.

В реальной истории, выполнялись все программы отмеченные звездочкой (*). Программы, которые не выполнялись, отмечены – тире. Сюда же отнесены и испытания носителя и блока Д, поскольку в реальной истории специальной программы таких испытаний не было, а в блок пытались отработать в ходе реальных запусков. До начала 70-х г. было и разработок по увеличению мощности ракеты «Протон» и работ по стыковке блоков большой массы.

Технические подробности проекта

Оценочные параметры проекта полета на Луну на основе четырехпусковой схемы. Масса ЛОК по проекту Л3 составляла 9850 кг, в том числе запас топлива 3152 кг. Расчет показывает, что ΔV составит порядка 1 км/с, что достаточно для старта с орбиты Луны к Земле. Однако топливо будет использовано практически полностью. Так как ЛОК должен был совершить коррекции орбиты и маневрирование для стыковки, то требовался дополнительный запас топлива. Именно по этой причине масса корабля перед стартом к Земле уменьшалась более чем на одну тонну за счет сброса орбитального отсека. Тогда для старта Земле уже требовалось меньше топлива.

Для выведения корабля ЛОК на орбиту Луны требуется тормозной блок с таким же примерно значением ΔV. В качестве разгонно-тормозных блоков примем разные модификации блока Д. Исходный блок Д проекта Л3 имел массу 13.36 т, из них сухая масса 1.8 т. Корабль ЛОК и тормозной блок на основе блока Д будут иметь «сухую» массу около 12 т. С учетом адаптера 12.5 т. Для выведения такой массы на орбиту Луны требуется запас топлива порядка 4.2 т. Возьмем запас 10% получаем примерно 4.6 т. Суммарная масса на подлете к Луне должна составить 18.5 т.

Массу, которую мог вывести «Протон» на орбиту в те времена была около 20 т. Мы считаем, что «Протон» был слегка модернизирован и мог вывести на орбиту 22 т. Тогда в блоке Д можно оставить дополнительный запас топлива примерно 3.5 т. Это топливо можно использовать для доразгона на трассе Земля – Луна. Такой запас позволяет получить прибавку скорости 0.58 км/с. Всего же для перелета по трассе Земля – Луна требуется сообщить приращение скорости чуть больше чем 3 км/с.

Таким образом, требуется разогнать массу равную массе пилотируемого модуля (22 т.) и массе сухого блока Д со стыковочным узлом (2.3 т.), всего 24.3 т. до скорости 2.5 км/с. Расчет показывает, что запаса топлива хватит для достижения скорости ΔV = 2.54 км/с. Полная масса модернизированного блока Д составит 22 т. Назовем его Д-м. Общий вид связки на орбите Земли перед стартом приведен на рис.

Связка блока Д-м, ЛОК и блока Д перед стартом к Луне (40- 44 т).

Схема такая. В начале на орбиту Земли выводится блок Д-м, потом корабль ЛОК с блоком Д. Оба блока стыкуются. Для разгона к Луне в начале блок Д-м разгоняет комплекс до скорости 2.54 км/с, и отделяется. Корабль с блоком Д разворачивается на 180 градусов. Потом включается блок Д и он работает примерно 2 минуты и доразгоняет комплекс до необходимой скорости. При подлете к Луне блок Д включается еще раз примерно на 3 минуты и выводит корабль на орбиту Луны. Поскольку топливо блока Д к этому моменту израсходовано, он отделяется. Корабль ЛОК совершает автономный полет на лунной орбите. После выполнения программы полета включаются двигатели корабля ЛОК, которые переводят его на траекторию полета к Земле. Так можно было осуществить полет на орбиту Луны продолжительность до 2-3 дней.

Для высадки на Луну требовалось заранее доставить на лунную орбиту посадочный корабль ЛК с блоком Д. Здесь все модули взяты полностью из проекта Л3. Поскольку по данной схеме возможно было вывести на орбиту Луны примерно 10 т, то можно было рассчитывать на осуществление высадки одного космонавта как и в проекте Л3. Масса корабля ЛК составляла 5.56 т. Сухая масса блока Д — 1.8 т, можно обойтись без адаптера, так как это соединение блоков предусматривалось в проекте Л3. В сумме масса будет 7.36 т. Это меньше чем масса ЛОК, а значит можно было увеличить или массу топлива или массу ЛК. Общий вид связки блоков на орбите Земли после стыковки с блоком Д-м приведен на рис.

Реально на подлете к Луне масса должна была составить 18.5 т. Для выхода на орбиту Луны требовалось 4.6 т. Таким образом, запас топлива в блоке Д составлял порядка 6.5 т. Для посадки ЛК нужно погасить орбитальную скорость, которая порядка 1.6 км/с. В проекте Л3 большую часть этой скорости гасил блок Д. Для снижения скорости на 1.3 км/с было достаточно 3.5 т топлива. Оставшиеся 0.3-0.4 км/с гасились самим посадочным модулем. Значит эту часть экспедиции можно был осуществить с помощью обычных ракет «Протон» или увеличить массу посадочного модуля как минимум на 1 т, что позволяло уже мечтать о высадке двух космонавтов.

Рассмотрим последний вариант подробнее. Если воспользоваться двумя блоками по 20 т, что мог вывести не модернизированный «Протон», то получим. Масса первого модуля – 20 т, это разгонный блок Д-м (2.3 т сухой и 17.7 т топливо). Масса второго модуля 20 т, это комплекс ЛК (5.56 т) и разгонный блок Д (14.4 т). Первый блок Д-м разгоняет комплекс полной массы 40 т до скорости 1.9 км/с. После чего блок Д-м отделяется и включается второй блок Д, который увеличивает скорость еще 1.2 км/с. К Луне подлетает комплекс массой 14 т. На орбиту вокруг Луны выводится 10.5 т.

Оба блока ЛОК и ЛК с блоком Д стыкуются на орбите Луны:

Далее переход космонавта из блока ЛОК в блок ЛК и расстыковка. Для снижения скорости перед посадкой расходуется остаток топлива порядка 3 т. в блоке Д, что позволяет орбитальную снизить скорость на 1.1 км/с. Блок Д отделяется. Оставшиеся 0.5 км/с гасятся уже самим посадочным модулем непосредственно в процессе посадки.

Как мы видим, гипотетически можно было даже обойтись и обычными носителями «Протон» с массой полезной нагрузки 20 т. Однако все здесь достигается с минимальными запасами, а может и вообще без запаса. Поэтому лучше все же было воспользоваться модернизированным «Протоном». Тогда появлялась возможность обеспечить запасы и выиграть в массе доставляемой на поверхность Луны. Поскольку система из двух 20 т. модулей позволяла вывести на орбиту Луны 10 т, то возникает интересный вопрос. А можно ли было разработать корабль ЛК сразу массой в 10.5 т и разместить там уже двух космонавтов? Времени не хватило бы на такую разработку. Однако высадить двух человек на корабле ЛК теоретически можно было, такие наработки были, но все убивал дефицит полезной нагрузки Н1.

Таким образом, в рамках данного проекта отрываются достаточно широкие перспективы для исследования Луны. Ведь в случае модернизации «Протона» можно было обеспечить более комфортный и безопасный вариант экспедиции, с высадкой двух человек, с доставкой луномобиля и т.п. Параллельно можно было вывести на орбиту Луны постоянную орбитальную станцию массой в 10 т. всего двумя пусками «Протона». На этой станции можно было организовать перевалочную базу для лунных экспедиций. Снабжение этой базы можно было организовать уже отдельными пусками «Протона», так же как выводились на орбиту Луны лунные спутники. Данная схема при четырех пусках позволяет отдельно доставить на поверхность Луны не только запасной ЛК, но и временный жилой модуль для двух космонавтов массой в 5.5 т. Где можно было в объеме 4-8 м3 обеспечить достаточно комфортные условия для проживания экипажа из 2 человек в течение одной недели. С другой стороны в 5.5 тонном модуле можно доставить на Луну и небольшой ядерный источник энергии или запасы топлива, воды, воздуха, пищи для более продолжительных экспедиций. Здесь возможна такая схема, когда экипаж работает на Луне в течение лунного дня (10-12 дней), а потом взлетает, стыкуется с лунной орбитальной базой, где в течение лунной ночи проводить изучение Луны с орбиты. С наступлением лунного дня снова возвращается на Луну. Для таких вахтовых посадок требовалось доставить на орбиту Луны, дополнительные блоки Д и топливо для корабля ЛК. Для посадки и последующего взлета требовалось примерно 6 т. с запасом 7 т, а двумя пусками «Протона» (20 т) на орбиту Луны доставлялось примерно 10.5 т ПН или как раз блок Д с 7 т топлива и примерно 1.5 т вспомогательных материалов. Получается два пуска «Протона» в месяц. Требовалось только обеспечить лунную орбитальную станцию несколькими стыковочными узлами с внутренним переходом и системой для перекачки топлива. Все это было сделано уже во второй половине 70-х на орбитальных станциях.

Подведем итого. Для высадки на Луне одного космонавта требовалось иметь: носитель «Протон» (Н-11) с ПН 20 – 22 т, блок Д-м и блок Д массой 22 т, корабли ЛОК и ЛК из проекта Л3. Ну и требовались системы стыковки. Требовалось добиться надежности носителя и всех кораблей. Никакой нужды гонки за амами с их суперракетой не было. Естественное, логическое развитие космонавтики решало бы все проблемы и не было бы непосильных трат для экономики страны.

Если бы в руководстве СССР и в руководстве советской космонавтике не произошли столь радикальные перемены в негативном направлении, то СССР мог раньше американцев высадить человека на Луне. Для этого заделов было более чем достаточно. Был научно-технический потенциал, было желание, был энтузиазм. Но были объективные и субъективные причины. Самыми важными оказались именно субъективные причины. Отсутствие политической воли, неопределенность планов, смерть в расцвете творческих сил С.П. Королева, неудачный выбор приемника, борьба амбиций, вот только некоторые причины, которые мешали быстрому развертыванию лунной программы. Однако даже в этих условиях была реальная возможность достичь паритета в лунной гонке, и при особо благоприятном стечении обстоятельств теоретически была возможность высадить советского человека на Луне.

Автор выражает признательность авторам публикаций, указанных по ссылкам, а также тех, которые своим интересом к данной теме, мотивировали на данные размышления.

PS. Этот цикл публикаций посвящается Татьяне Леонидовне Злобиной (Имя Татьяна в переводе с древнегреческого языка означает «устроительница», «учредительница»), как покровительнице и устроительнице космических запусков и учредительнице новых начинаний.