Человек всегда отличался невероятной любознательностью. В нашем активе приручение огня, одомашнивание животных, селекция растений, географические и научные открытия. Долгое время человечество не могло подчинить лишь три стихии: небо, глубины мирового океана и звёзды.
Путь в небо начался с воздушных шаров и планеров, а теперь мы двумя ногами вступили в эпоху реактивной авиации. О братьях Райт, совершивших первый подтверждённый полёт на аппарате тяжелее воздуха с двигателем 17 декабря 1903 года, знают все.
Пионерами в водолазном деле стали англичане Джон и Чарльз Дины, которые в 1828 году изобрели водолазный костюм. За возможность длительного пребывания под водой дайверы благодарят французов Жак-Ива Кусто и Эмиля Ганьяна, которые изобрели в 1943 году первый безопасный и эффективный акваланг.
Дорогу к звёздам начали прокладывать писатели-фантасты и философы, но пионерами космического освоения стали советские учёные, инженеры и космонавты. Именно они сделали космос полезным, запустив туда 4 октября 1957 года первый искусственный спутник Земли, и обитаемым для человека, отправив на орбиту Юрия Гагарина.
Теперь дело братьев Райт продолжают авиаторы, трудом Кусто пользуются аквалангисты, а сами изобретатели «живут» там, куда нам ещё нужно долететь — их именами названы гора и уступ на Плутоне. Слово «спутник» и имя Юрия Гагарина навсегда вошли в историю мировой космонавтики.
Этот же текст о том, как излишний оптимизм вредит освоению космоса, почему полёты в космос и колонизация планет начинаются с Земли и что нужно Союзному государству для того, чтобы успешно покинуть свою колыбель.
4 октября 1957 года человечество вступило в эпоху энтузиазма, а 12 апреля 1961 года — в период космической эйфории. Казалось, что ещё немного, буквально десятилетие, и Луна станет надёжным домом, и можно будет выводить новые сорта яблок на Марсе.
Но вскоре космическая гонка сошла на нет, а люди вновь вернулись к обычной земной рутине, привыкнув к тому, что на земной орбите есть космическая станция, а освоение Луны и Марса в очередной раз откладывается. В космическом «форсаже» Земля пробыла меньше 20 лет. Однако космические успехи вместе с литературой и кинематографом создали ощущение того, что полёты в космос — это просто, и единственное, что сдерживает космическую экспансию, — это общество потребления, развратившее всех без исключения, начиная с обывателей и заканчивая политиками.
При этом упускаются причины, по которым первая волна освоения космоса стала возможной и успешной.
Техника и технологии
К первой космической гонке человечество оказалось технически подготовленным для вывода тел тяжелее воздуха на земную орбиту и дальше в космическое пространство. К 1957 году уже вовсю использовались достижения нефтехимии (керосин), металлургии (различные сорта стали), материаловедения (изоляционные материалы, пластики и прочие неметаллы) и машиностроения (ракетные двигатели и тысячи агрегатов).
Без них полёты в космос были невозможны — просто не хватило бы технологий. Однако эти технологии были не у всех: СССР серьёзно отставал в материаловедении и производстве материалов, которые были пригодны для использования в космической промышленности.
Слева немецкая Фау-2. Справа — её советская копия Р-1. В конструкционном плане между ними не было никакой разницы. В Фау-2 использовались 86 марок и сортов стали (мы могли выпускать в 1947 году лишь 32 марки), 59 марок цветных металлов (у нас была лишь 21), 87 видов неметаллов (у нас было только 48). Но уже с 1952 года Р-1 серийно выпускалась на днепропетровском «Южмаше», для чего СССР пришлось совершить настоящий технологический рывок, качественно повысить производственную культуру и за 4 года сократить десятилетнее космическое отставание. Дальше советская ракетная программа развивалась уже самостоятельно.
К слову, создатель Фау-2 Вернер фон Браун оказался в американской зоне оккупации со всей технической документацией по ракетной программе Третьего рейха и вскоре стал отцом американского ракетостроения. Так что корнями современные ракеты уходят в Третий рейх.
Современная космонавтика так и не смогла уйти от жидкотопливных ракетных двигателей — их пока нечем заменить. Мы продолжаем пользоваться достижениями химической эпохи для вывода космических аппаратов на орбиту.
Космонавтика — это не просто сложно. Это очень сложно.
Справка: ракетные двигатели
Ракетные двигатели могут работать на двух типах топлива: твёрдом (смеси различных взрывчатых веществ) и жидком (от керосина до водорода и гептила). У каждого типа двигателей есть свои особенности и сферы применения. На твердотопливных ракетах в космос не летают (им не хватает мощности), но они используются в стартовых ускорителях и разгонных блоках. В космос летают жидкотопливные ракеты. Первые советские ракеты были исключительно жидкотопливными.
Слева — маршевый твердотопливный ракетный двигатель 15Д305, логичное продолжение изобретения середины XIX века — бризантных взрывчатых веществ, породивших бездымный порох, который тогда позволил перекроить карту мира. Справа — жидкотопливный ракетный двигатель РД-180, корни которого уходят к ракетным двигателям немецких Фау-2.
Ещё одна разновидность двигателей — электроракетные, лучше всего известна их плазменная разновидность. Их особенность в том, что они пригодны для эксплуатации только в космосе, могут долго работать, но отличаются низкой мощностью. Чаще всего их устанавливают на спутники и зонды, которым нужно работать без солнечных панелей, и работают они от батарей. Для дальних пилотируемых космических полётов предполагается использовать ядерные ракетные двигатели и атомные реакторы. Однако их использование сталкивается с массой проблем.
Во-первых, необходимостью рассеивать избыточное тепло (например, в некогда разрабатываемом зонде JIMO планировалось запитать электроракетный двигатель от реактора мощностью 104 кВт (эквивалент 52 электрочайников), а для отвода излишнего тепла нужно было построить радиатор площадью 422 кв. м. Его пришлось бы выводить в космос по частям и собирать на орбите, что крайне трудно и дорого. От самого проекта тогда отказались.
Во-вторых, атомным реактором невозможно маневрировать: он работает на одной мощности, а полёт — это разгон и торможение.
Впрочем, «Роскосмос» и «Росатом» ведут разработку ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса и планируют доделать её до 2025 года. В ней конструкторы намерены обойти перечисленные выше ограничения.
Человек не сразу покорил космос. Путь ввысь был трудным: пришлось решить множество технических проблем.
Перед Юрием Гагариным в космос полетели собаки. На космодроме Капустин Яр сознательно отбирали для полётов в космос короткошёрстных дворняг (они выносливее, живучее и на них нет отпечатка человеческой селекции), которые часто водились у столовых.
Первыми в космос полетели псы Дезик и Цыган на геофизической ракете, построенной на базе Р-1, 22 июля 1951 года. До 1961 года было проведено 29 запусков ракет с животными на борту.
Однажды в космос полетела и абсолютно неподготовленная собака под кличкой ЗИБ (запасной исчезнувшего Бобика). Пса просто поймали у столовой, когда обнаружилось, что Смелый из основного состава оказался не совсем смелым, помыли, подстригли и отправили в космос. Полёт прошёл успешно, ЗИБ вернулся и после жил у академика Анатолия Благонравова вместе с первым псом-космонавтом Цыганом (Дезик погиб во время посадки после повторного запуска).
Первые собаки, поднявшиеся на высоту 101 км (граница Земли и космоса), — Дезик и Цыган, а также Сергей Королёв с собакой на полигоне Капустин Яр в 1951 году.
В США в космос запускали не собак, а обезьян, однако они с трудом переносили полёты, буянили, портили оборудование, потому летали под наркозом, в отличие от советских «космических» псов.
На заре первой космической гонки человечество знало о космосе крайне мало, потому нарабатывать опыт пришлось во многом за счёт жизней собак.
В космосе страшен не столько холод (от него космический аппарат как раз защищён), сколько перегрев: космический аппарат представляет собой термос, внутри которого находятся живые существа и оборудование, излучающие тепло. Собака Лайка погибла 3 ноября 1957 года из-за перегрева в аппарате «Спутник-2». Анализ причин её гибели позволил довести до ума систему терморегуляции космических аппаратов и исключить гибель космонавтов от перегрева.
В центре МКС видны радиаторы для охлаждения станции — без них космонавты повторили бы судьбу собаки Лайки. И именно их практически никогда не учитывают в космической фантастике.
Другая проблема проявилась после полёта Белки и Стрелки — на четвёртом витке вокруг Земли Белку начало тошнить. Чтобы Юрия Гагарина не стошнило во время полёта, было решено сократить время его пребывания на орбите до одного витка.
В дальнейшем программу тренировок космонавтов скорректировали для лучшей подготовки вестибулярного аппарата.
Не знали практически ничего и о влиянии невесомости на опорно-двигательный аппарат с сердечно-сосудистой системой: первые космонавты, длительное время находившиеся на орбите, после приземления не могли самостоятельно передвигаться. Теперь эта проблема решена за счёт физических тренировок и специальных костюмов «Пингвин».
Пингвин для космонавта. Astronauts Penguin.
«Ощущения от выхода в открытый космос непередаваемы: тишина — лишь лёгкий шум от радиосвязи в наушниках — и ощущение того, что ты в центре Вселенной, которая перемещается вслед за твоим взглядом».
Герой России, космонавт Роман Романенко о воздействии радиации на космонавта.
Методом проб и ошибок изучали и воздействие радиации на человека. Теперь за сутки на МКС космонавт получает дозу облучения от 0,1 до 0,8 бэр. Предельная доза для российского космонавта — 66 бэр, американского — 50 бэр.
«Ложишься спать, закрываешь глаза, и у тебя разряды начинаются — в глазах звёзды. Это так называемый «эффект космоса»: когда нет атмосферы, невесомость и частички тяжёлых металлов насквозь нас прошивают. Разряды происходят в глазах, как фотоэффект вспышки. Первый месяц ты это замечаешь, потом привыкаешь к этому. А потом мы прилетаем на Землю, через полгода делают рентген, а мы все «дырявые», и где-то за год это всё восстанавливается».
Герой России, космонавт Роман Романенко о воздействии радиации на космонавта.
Политика и экономика
Покорению космоса сопутствовала политическая и военная обстановка: мир жил в состоянии холодной войны и угрозы ядерного уничтожения.
США к тому времени испепелили Хиросиму и Нагасаки, а также были безусловными лидерами как по количеству ядерных зарядов, так и по средствам их доставки: американцы буквально выжгли Дрезден, а 10 марта 1945 года в ходе авианалёта 334 бомбардировщиков на Токио убили 100 тысяч человек.
Потому основным локомотивом и заказчиком ракетостроения были советские военные, которым нужны были межконтинентальные баллистические ракеты для создания паритета в ядерном оружии с США, и политики, чьей задачей было обеспечение безопасности СССР.
С окончанием Великой Отечественной войны СССР пришлось догонять Америку в ядерной и авиационной гонке. Завод по производству ракет Фау-2 оказался под контролем американцев, к ним же пришёл отец немецкого ракетостроения — Вернер фон Браун, который вскоре со 100 тоннами оборудования, ракет и двигателей отправился в США, где и стал отцом американского ракетостроения.
В поверженную Германию отправилась группа советских военных специалистов, в том числе и Сергей Королёв, а советские инженеры во главе с Андреем Туполевым принялись копировать некогда аварийно севший в СССР американский стратегический бомбардировщик Ту-4, создавая стратегическую авиацию.
Таким образом, желание обеспечить безопасность страны было первичным мотивом в зарождающейся космической гонке. Военные стали заказчиками ракеты Р-7, на которой полетел в космос Гагарин. Ракета нужна была для доставки ядерной боеголовки в США и обладала по тем временам невероятной грузоподъёмностью.
Кроме того, огромную роль играл фактор престижа: СССР желал догнать и перегнать Америку, а США после советского успеха с запуском спутника — взять реванш и доказать тотальное преимущество капитализма перед социализмом.
Никиту Хрущёва не интересовал космос без политики. Собаки Белка и Стрелка стали знаменитыми, и каждый их щенок был на учёте, первый спутник превратился в политическое оружие, а после полёта Гагарина последовала серия пилотируемых запусков, предназначенных для фиксации рекордов и достижений.
«У них спутник с апельсин, а у нас целых 80 килограммов. СССР обогнал ведущую капиталистическую страну — США — в области научно-технического прогресса».
Никита Хрущёв
Подарок Никиты Хрущёва первой леди США Жаклин Кеннеди — щенок Пушок, чьей матерью была «космическая» собака Стрелка. Один из немногих случаев, когда дворняга ценилась выше породистой собаки.
От сотрудничества с США в космосе, которое поступило от Джона Кеннеди, Хрущёв отказался, впрочем, с большой долей вероятности никакого сотрудничества всё равно бы не вышло, так что о нём остаётся лишь фантазировать. Крайне сложно вдвоём осваивать космос, когда политики и военные из двух противоборствующих лагерей смотрят друг на друга сквозь прорези прицелов.
Пожалуй, единственным советским генсеком, которого действительно интересовал космос, был Леонид Брежнев: он курировал космические разработки, лично присутствовал на испытаниях ракетных двигателей, определял место для строительства космодрома Байконур, и ему первому о полёте доложил Юрий Гагарин. Но в 1966 году советская космонавтика осталась без Королёва и перестала приносить политические дивиденды в противостоянии с США.
Аналогичный подход доминировал и в США: после успеха лунной программы в 1967 году у политиков не осталось аргументов для продолжения космической гонки, а у экономистов — прибыльных космических проектов, которые могли бы перевести космос из политики в экономику. Информационная эпоха началась несколько позднее.
Проще говоря, главным космическим драйвером и в США, и в СССР была не экономика, а политика.
Справка: космическая гонка СССР и США
Стартовые позиции США и СССР в космической гонке были неравными. Когда советские специалисты выискивали в разрушенной Германии уцелевшие Фау-2 и собирали тех, кто был причастен к немецкой ракетной программе, США достался сам Вернер фон Браун и масса технической документации.
Однако СССР вырвался вперёд, Королёв разработал ракету Р-7 — «великолепную семёрку» — и начал записывать себе в актив победы и рекорды:
- 4 октября 1957 года запущен первый искусственный спутник Земли (США на вывод спутника реагируют рефлексией и создают НАСА);
- 3 ноября 1957 года в космос отправилось первое в мире животное — собака Лайка;
- В 1959 году «Луна-1» достигает второй космической скорости и пролетает около Луны, «Луна-2» достигает поверхности Луны, а «Луна-3» передаёт первые снимки обратной стороны Луны;
- 19 августа 1960 года из космоса на аппарате «Спутник-5» впервые возвращаются собаки Белка и Стрелка;
- 12 февраля 1961 года к Венере отправляется аппарат «Венера-1»;
- 12 апреля 1961 года первым космонавтом становится Юрий Гагарин, в том же году с длительным полётом в космос отправляется Герман Титов;
5 мая 1961 года Алан Шепард совершает первый суборбитальный полёт, а в 1962 году на орбиту выходит «Меркурий-6» с Джоном Гленном.
- 12 августа 1962 года состоялся первый в мире групповой полёт: «Восток-3» и «Восток-4» были в космосе на расстоянии 6,5 км;
- 16 июня 1963 года первой женщиной-космонавтом становится Валентина Терешкова, одновременно с ней на отдельном космическом аппарате 5 суток в космосе пробыл Валерий Быковский.
Далее программу «Восток» сменяет «Восход», и 18 марта 1965 года в открытый космос выходит Алексей Леонов.
На полёт Гагарина отвечают программой «Джемини», в ходе которой начинают брать реванш:
- 23 марта 1965 года — первый орбитальный манёвр пилотируемого аппарата;
- 15 декабря 1965 года — первое сближение двух космических аппаратов, а 16 марта 1966 года состоялась первая стыковка двух космических аппаратов;
- 12 сентября 1966 года провели эксперимент по созданию искусственной силы тяжести.
Дальше началась программа «Аполлон», увенчавшаяся высадкой на Луне.
Программа Apollo: как это было
СССР же концентрируется на беспилотной космонавтике и орбитальных станциях, и первую в мире станцию выводит на орбиту 6 июня 1971 года. В космосе же заканчиваются пригодные для освоения на тогдашнем уровне науки и техники цели.
А 14 мая 1973 года США вывели на орбиту орбитальную станцию Skylab, которая сгорела в атмосфере в 1979 году. В дальнейшем США в качестве замены орбитальным станциям использовали шаттлы.
СССР вывел базовый блок станции «Мир» в 1986 году. В 90-х «Мир» спасали американцы, которые вложили в станцию миллионы долларов в то время, когда Россия не могла себе позволить космос.
Как только политики достигли своих целей (СССР утёр нос американцам, а США взяли реванш на Луне), космическая гонка завершилась.
Далее освоение космоса становилось исключительно экономическим предприятием, а с космической экономикой дела тогда обстояли сложно: технологий для спутников дистанционного зондирования Земли, телекоммуникационных спутников (интернета не было), систем навигации не было. Так что космос был интересен лишь учёным, военным и романтикам.
Космическая гонка проходила во времена послевоенного восстановления и благоприятной экономической конъюнктуры, которая продолжалась вплоть до нефтяного кризиса 1973 года. Данный кризис сильно ударил по США: космические программы сократили, а бюджет НАСА урезали. Следствием сокращения бюджета НАСА в 1970-х и стала программа «Спейс Шаттл».
В конце эры шаттлов по бюджету NASA они обходились дороже, чем МКС, расходы на шаттлы приближались к трём миллиардам долларов в финансовый год при 3-5 полётах, что повышало стоимость одного полёта с официальных 450 миллионов долларов до почти миллиарда. Суммарная же стоимость проекта оказалась заниженной в три с половиной раза: вместо 54 млрд долларов шаттл обошёлся в 209. А стоимость одного полёта, посчитанная как частное от деления суммарной стоимости на количество полётов, составила полтора миллиарда долларов в ценах 2011 года.
Потому последний запуск «Аполлон-17» состоялся в 1972 году, а с 1973 года, с началом нефтяного шока, программу свернули.
Космос не терпит экономии и безденежья. Американские шаттлы в целях экономии решили делать не из жаропрочного титана (+80 млн долларов за единицу), а из алюминиевого сплава и обклеивать его керамической теплоизоляцией. Её отвалившиеся куски и прожиг корпуса стали причиной потери «Челленджера» в 1986 году, а также «Колумбии» в 2003 году и гибели 14 космонавтов. Советский «Буран» тоже сгубило безденежье: распад СССР посадил космическую отрасль на голодный паёк.
Кадры и организация
Огромное значение имела роль личности в истории, в первую очередь личность великого инженера, учёного и организатора Сергея Королёва, который до своей смерти в 1966 году тянул на себе космическую программу СССР, не позволяя ей превратиться в простой придаток ВПК. Королёв лоббировал запуск первого спутника, предложил запустить в космос человека, поддержал Михаила Тихонравова, чью идею собирать ракеты в пакет подвергли ожесточённой критике.
В «Великолепной семёрке» были использованы две, говоря современным языком, инновации: Михаил Тихонравов предложил собрать несколько ракет в «пакет», а Валентин Глушко решил проблему с маломощным двигателем ЭД-140, объединив 4 двигателя в один блок с единым турбоагрегатом. Без этих конструкторских решений и первый спутник, и Гагарин остались бы на Земле.
Сергей Королёв, Михаил Янгель, Валентин Глушко, Мстислав Келдыш и десятки других конструкторов не взялись из ниоткуда: они были логичным итогом советской системы образования, прекрасно работающих социальных лифтов и того энтузиазма, который охватил детей крестьян, рабочих и интеллигентов, получивших возможность благодаря разрушению классового общества стать учёными, инженерами и главными конструкторами.
Космодром Байконур строили ветераны-фронтовики, для которых стройка была таким же фронтом, как и поля сражений Великой Отечественной.
Космос — это вопрос организации. Важны работа промышленности, культура производства, слаженность работы сотен предприятий-смежников, и, главное, работа структуры, которая отвечает за целеполагание и координацию всего наземного космического механизма.
Справка: технические проблемы советской космонавтики
Технические проблемы преследовали советскую космонавтику порой в самые ответственные моменты. Например, первый спутник мог бы так и не заработать. Во время его приёмки членами госкомиссии отказалась работать батарея. При вскрытии выяснилось, что провода были плохо припаянными.
«Луна-1» из-за ошибки в расчётах (не учли время прохождения сигнала от Земли к Луне) приземлилась не на Луну, а прошла в 6000 км от неё.
24 октября 1960 года на космодроме Байконур произошла так называемая Неделинская катастрофа — на стартовом столе за полчаса до запланированного запуска сработали двигатели второй ступени ракеты Р-16. Это привело к гибели 74 человек, в том числе и главкома РВСН, Главного маршала артиллерии Михаила Неделина.
Главой комиссии, прибывшей на космодром, был Леонид Брежнев. Виновные в катастрофе погибли, Королёв заступился за конструктора Янгеля, а причиной трагедии была небрежность при сборке.
Были проблемы и с самым надёжным теперь кораблём «Союз»: «Союз-1» с Владимиром Комаровым разбился при посадке, а сам космонавт погиб.
Однако все катастрофы и аварии советская космонавтика переживала, а из происшествий делались выводы.
В СССР такой структурой был Совет главных конструкторов: неформальный совет под руководством Сергея Королёва, в состав которого входили главные конструкторы в различных сферах советского ракетостроения. В США подобным органом стало агентство НАСА, созданное в 1958 году после того, как американцы начали исправлять организационные ошибки, которые привели к их отставанию в космической гонке. Но если НАСА было очень даже формальным органом, то неформальный советский Совет прекратил своё существование после смерти Королёва.
Что значит неправильное решение, показывает пример советского «Бурана» и ракетоносителя «Энергия», которые создавались с 1975 по 1987 год. В итоге их создали, но с какой целью – неясно. Американские шаттлы создавались из вопросов экономии, а советский «Буран» — как подражание американцам. Итого 16,4 млрд советских рублей были потрачены на высокотехнологичное, но непрактичное изделие.
К слову, шаттлы в итоге оказались куда дороже, чем предполагалось первоначально, а целей в космосе для них оказалось меньше.
***
Итак, космос — это технологии, организация и целеполагание, а также благоприятное соотношение политики и экономики.
И лидерство СССР потерял как раз в тот момент, когда увлечённо запускал корабли «Восток» и «Восход» для установления новых космических рекордов, а США, сделав работу над ошибками, упрямо двигались к намеченной цели — американскому вымпелу на Луне.
Советско-американская космическая гонка доказывает, что не так уж важно, страна с какой экономической системой осваивает космос — социалистической или капиталистической. Важно, какие цели ставят политики перед инженерами и конструкторами.
