25 мая 1961 года президент США Джон Ф. Кеннеди выступил перед специальной совместной сессией Конгресса и объявил амбициозную цель — высадить американца на Луну до конца десятилетия. В том же месяце Советский Союз начал разрабатывать планы создания сверхтяжелой ракеты-носителя, способной доставлять грузы за пределы низкой околоземной орбиты. Хотя аппарат задумывался для транспортировки сверхтяжелых ядерных боеприпасов, его вскоре переключили на альтернативную лунную программу, в рамках соперничества по холодной войне.
Итогом стал Н1 — одна из самых больших и мощных ракет, когда-либо созданных, предназначенная для замены ракет-носителей, разработанных на основе межконтинентальных баллистических ракет (МБР). Помимо военных целей, Н1 должен был запускать советских космонавтов на Луну, Марс и на огромные орбитальные космические станции.
Однако, в отличие от американской ракеты «Сатурн V», советский проект стартовал с опозданием, страдал от хронического недофинансирования и был омрачен политическими и техническими разногласиями между ведущими конструкторами — Сергеем Королевым, Валентином Глушко и Владимиром Челомеем.
Когда Королев неожиданно умер в 1966 году, программа лишилась своего лидера. Руководство перешло к Василию Мишину, который, хотя и был технически компетентен, не обладал авторитетом и политическими связями Королева. Под его руководством Н1 столкнулся с постоянными техническими сбоями и бесконечными задержками. В период с 1969 по 1972 годы все четыре попытки запуска закончились катастрофами. К 1974 году, всего через пять лет после триумфа «Аполлона-11», проект был полностью отменен. Советская мечта о высадке на Луну так и не осуществилась, и многие годы официальные лица отрицали существование столь масштабной программы.
Н1 вместе с лунным модулем Л3 достигал внушительных 105 метров в высоту — немного меньше, чем 110 метров у «Сатурна V». Полная система Н1-Л3 состояла из пяти ступеней: первые три (собственно Н1) выводили аппарат на низкую околоземную орбиту, а две дополнительные (комплекс Л3) отправляли груз к Луне и обеспечивали его выход на лунную орбиту. В полностью заправленном состоянии ракета весила 2750 тонн. Ее нижние ступени формировали характерный конический профиль, обусловленный расположением топливных баков, с основанием диаметром 17 метров. По своим возможностям Н1 был рассчитан на доставку около 95 метрических тонн на низкую околоземную орбиту — впечатляющая цифра, хотя и значительно уступающая 140,6 тоннам «Сатурна V».
Сердцем ракеты была ее массивная первая ступень, Блок А. С 30 двигателями НК-15, работающими одновременно, она создавала тягу в 45 400 килоньютонов на старте, что делало ее самой мощной ракетной ступенью, когда-либо запущенной на тот момент, превосходя даже 33 700 килоньютонов «Сатурна V». Этот рекорд продержался более полувека, пока в 2023 году ускоритель Super Heavy от SpaceX не превзошел его.
Первая готовая к полету Н1, под названием 3Л, была выведена на стартовую площадку в мае 1968 года и, после нескольких месяцев подготовки, запланирована к запуску 21 февраля 1969 года. Проблемы начались почти сразу после старта. Несколько из тридцати двигателей вышли из строя, что вызвало утечки топлива и пожар. Менее чем через минуту после взлета вся первая ступень отключилась, и ракета рухнула на Землю и взорвалась.
Вторая попытка, 5Л, несла макет космического корабля, полностью функциональные четвертую и пятую ступени и систему спасения для модуля экипажа. Миссия была задумана как репетиция облета Луны. Однако ракета едва оторвалась от стартовой площадки, как произошел взрыв, после после чего аппарат рухнул обратно на стартовый комплекс. Взрыв разрушил окна по всему космодрому и разбросал обломки на расстояние до десяти километров.
Следующий запуск, Н1 6Л, состоялся почти через два года. На этот раз ракета поднялась плавно, но вскоре начала неконтролируемо вращаться. В считанные секунды нагрузка разорвала аппарат в воздухе.
Последний полет, 7Л, состоялся 23 ноября 1972 года. Старт и взлет прошли успешно, и Н1 7Л пролетела выше и дольше, чем предыдущие три миссии. Однако, как и в предыдущих случаях, технические проблемы привели к взрыву ракеты, положив конец долгожданной пилотируемой миссии на Луну. К тому времени американцы уже высадили двенадцать человек на Луну. Космическая гонка была проиграна, и Москва отменила всю программу Н1.
Ряд факторов способствовал провалу программы Н1:
Ненадежность двигателей. Первая ступень ракеты, Блок А, опиралась на тридцать двигателей НК-15. Хотя использование множества малых двигателей теоретически обеспечивало избыточность, на практике конструкция оказалась неуправляемой. Двигатели были новыми, непроверенными и имели высокий уровень отказов. Их сложная система трубопроводов, экстремальная вибрация и сложность системы мониторинга (КОРД) создавали множество проблем.
Постоянная спешка и недостаток полноценного тестирования. Под давлением необходимости не отставать от программы «Аполлон», Н1 продвигалась вперед в условиях жестких сроков и хронических бюджетных ограничений. Самое критическое — Советский Союз никогда не проводил полномасштабные статические испытания первой ступени с тридцатью двигателями. На Байконуре не было испытательного стенда, способного выдержать такую огромную тягу, а сжатые сроки не позволяли его построить. В результате опасные взаимодействия между двигателями — переходные процессы при зажигании, нестабильность жидкостей и пого-осцилляции — обнаруживались не на земле, а в полете, с катастрофическими последствиями.
Фрагментированная интеграция систем. Советская космическая программа функционировала через разрозненную сеть конструкторских бюро, заводов и министерств, которые часто конкурировали, а не сотрудничали. Плохая координация между этими организациями делала интеграцию множества систем Н1 непоследовательной и подверженной ошибкам, а критические проблемы оставались нерешенными до попыток запуска.
Политическое давление. Н1 разрабатывалась в условиях постоянного политического напряжения. По мере продвижения миссий «Аполлона» давление из Москвы нарастало, требуя быстрых результатов. Смена руководства — как на вершине советского государства (от Никиты Хрущева к Леониду Брежневу), так и внутри космической программы (от Сергея Королева к Василию Мишину) — переопределяла приоритеты и нарушала преемственность. Соперничество между влиятельными конструкторами, такими как Королев, Глушко и Челомей, еще больше разобщило программу, из-за чего ресурсы и внимание никогда не были полностью сосредоточены на Н1.
На бумаге первая ступень Н1 была самой мощной из когда-либо запущенных до 2020-х годов; на практике же более простая конструкция «Сатурна V» с пятью двигателями F-1, масштабная кампания наземных испытаний и стабильность программы позволили создать надежную лунную ракету в срок для достижения политической цели. Архитектура Н1 могла бы стать успешной при наличии времени, финансирования и современных методов системной инженерии — но этих условий не было.
На протяжении десятилетий СССР отрицал существование лунной гонки, и детали Н1/Л3 оставались скрытыми до конца 1980-х. Лишь с публикацией мемуаров и архивных материалов внешний мир получил детальную картину технических и управленческих трудностей за завесой тайны.
Две ракеты Н1 на стартовой площадке. Источник: Russian Space Web
После завершения программы СССР утилизировали большую часть оборудования Н1, но Николай Кузнецов незаметно сохранил десятки модернизированных двигателей. В 1990-х годах многие из них были проданы в США; компания Aerojet модифицировала их как AJ26 для ракеты Antares от Orbital. После неудачного запуска Antares (ORB-3) в 2014 году Orbital заменила AJ26 на другую российскую линейку двигателей. Тем временем Россия использовала НК-33 на ракетах «Союз-2-1в» вплоть до 2020-х годов.
Прямая линия разработки Н1 закончилась, но ее уроки были учтены. Идея использования большого количества малых двигателей вернулось в современных сверхтяжелых ракетах — но в сочетании с исчерпывающими наземными испытаниями, надежными стратегиями работы при отказе двигателей и цифровыми системами управления, которые обучаются на тысячах горячих запусков перед полетом. Наследие двигателей НК помогло сделать этот подход стандартом для высокопроизводительных керосиново-кислородных двигателей по всему миру.
Источники:
1. «Н1: взлет и падение советской лунной ракеты», Spaceflight Histories
2. Н1, Astronautix
3. «Ракета Н1 для Луны». Russian Space Web
4. «Почему Советский Союз решил использовать 30 малых двигателей вместо нескольких больших на Н1?». Stack Exchange
1-2 статьи в день, никакого спама. Чтобы подписаться, нажмите здесь
