Timeweb.Cloud

Во вчерашней статье я касался вопросов рождения идеи, нюансов разработки и перипетий создания первых прототипов «Спирали» — первого пилотируемого орбитального самолёта СССР. Но неужели всё так и осталось на бумаге, в виде деревянных макетов или беспилотных аналогов? К концу 1970 года казалось, что на амбициозном проекте можно было ставить крест. От машины отказался её единственный потенциальный заказчик, родное министерство не желало поддерживать сложный и отчасти непрофильный проект, генеральный конструктор умер, а большинство проектировщиков переключали на другие задачи.

Однако сегодня мы коснёмся темы натурных испытаний экспериментального пилотируемого орбитального самолёта («ЭПОС») и проследим судьбу проекта «Спираль» до конца.

Защитник проекта нашёлся. Им стал Алексей Минаев, бывший заместитель Микояна, в конце 1970 года перешедший в аппарат МАП. Он стал замом самого Дементьева-старшего и, прекрасно зная, что такое Спираль, какие у неё есть потенциальные преимущества и возможности, смог всё-таки продавить своего нового начальника.

Алексей Минаев

«Он сказал Дементьеву: «Петр Васильевич, все можно преодолеть. Но вернуть заводы можно только под космическую тему. Нам нужно сначала показать результаты, а потом вернем всё. Поэтому нужно взять свои средства из бюджета Минавиапрома и сделать тему, которая прогремит на весь мир. Пусть это будет авиационная противоспутниковая система, т. е. такая тема, которая продемонстрирует наши лидирующие позиции, вновь сместив акценты от ракет к авиации. В этой теме ключевыми должны быть именно наши авиационные технологии, но тема обязательно должна быть межотраслевой, что неизбежно приведет к необходимости консолидации технологий и отраслей под нашим знаменем. Кроме того, эта тема станет настоящим шоком для американцев (т. к. их отставание в противоспутниковых системах оценивалось в 8-10 лет) и будет иметь мощный международный резонанс, который и заставит наш пенсионный совет [Политбюро ЦК КПСС. – прим. В.Л.] понять и принять нужное нам положение вещей. Эту тему можно поднять не за такие уж большие деньги, покажем результат. А потом мы сможем использовать ее в правительстве как рычаг, и все будет наше»
Валерий Меницкий, лётчик-испытатель, позднее шеф-пилот ОКБ им. Микояна. Был одним из испытателей изделия 101. Цитируется по книге В.Лукашевича и И.Афанасьева, «Космические крылья»

Можно сказать, что с появлением Минаева Дементьев сменил курс. Уйдя со своей жёсткой позиции, он решил вести внутри МАП авиационно-космические темы, чтобы с их помощью поглотить МОМ или по крайней мере объединить оба министерства в единый авиакосмический комплекс, который у нас так и не появился ни на тот момент, ни, в итоге, до сих пор, в отличие от Штатов.

Пришлось поумерить аппетиты и разработчикам Спирали. О том, чтобы взять у ЦКБЭМ (бывшее ОКБ-1) ракету-носитель Союз для испытательного запуска «ЭПОСа» можно было забыть, да и вообще необходимо было минимизировать все контакты с космосом. Параллельно вновь запустились работы на Дубненском машиностроительном заводе, где вновь принялись собирать дозвуковой самолёт-аналог и экспериментальную серию для отработки отдельных агрегатов.

Конструктивно-технологическое членение планера самолета-аналога «105.11»:

1 — носовая часть фюзеляжа; 2 — левая передняя стойка шасси; 3 — правая передняя стойка шасси; 4 — щитки шасси; 5 — хвостовая часть фюзеляжа; 6 — правая консоль крыла; 7 — левая консоль крыла; 8 — обтекатели консолей крыла; 9 — киль с рулем направления; 10 — задняя правая стойка шасси; 11 — задняя левая стойка шасси; 12 — теплозащитный экран; 13 — раскосы стыка головной и хвостовой частей фюзеляжа.

Сам дозвуковой самолёт-аналог (изделие 101 или 105.11), как и предполагалось изначально, строился в общей парадигме проекта. Хотя он и был сильно упрощён относительно того, что должно было стать полноценным ОС, но всё ещё был для своего времени очень передовой машиной. Так, теплозащитный экран, да и значительная часть силовых элементов, изготавливались не из экзотических ниобиевых и молибденовых сплавов, а из различных сталей и отработанных титановых и алюминиевых сплавов. Вместе с тем, очень многое в машине было ново. Это и аэродинамическая схема «несущий корпус» (то есть подъёмная сила создаётся не крылом, как обычно, а нижней частью корпуса самолёта), и использование фермы в основе, и различные методы сварки и сборки элементов.

Кстати говоря, ещё одно упрощение – в документации аналог в начале семидесятых тоже стал «ЭПОСом», из-за чего часто происходит путаница. В литературе «ЭПОСом» в основном принято называть именно аналог, хотя исходно эта аббревиатура должна была принадлежать орбитальному прототипу. К сожалению, это допобозначение было обосновано постепенным вырождением программы «Спираль» – фактически все ресурсы были сфокусированы именно на создании дозвукового атмосферного аналога.

Погрузка фюзеляжа изделия 101 (105.11) на трейлер

Изделие 105.11 начали строить ещё в 1969 на Дубненском машиностроительном заводе, однако из-за всех проблем и задержек, утверждения и финансирования работы были завершены только к 1974 году. Но лишь 25 апреля 1975 года, после продувок в ЦАГИ и заводских испытаний, самолёт-аналог передали ОКБ-155, а ещё через две недели он был перебазирован на полигон Грошево во Владимировке, что в Астраханской области. Там самолёт уже ожидала целая команда инженеров ОКБ-155 и Дубненского филиала, хозяев полигона ГНИКИ ВВС, от самих ВВС.

Также машину ждали микояновские лётчики-испытатели Авиард Фастовец и Валерий Меницкий. Кроме них был подготовлен целый отряд потенциальных космонавтов, в который вошли и шеф-пилот ОКБ-155 Александр Федотов, и будущий герой испытаний Бурана Игорь Волк, представители ВВС во главе с Василием Урядовым и ещё ряд лётчиков. Причём состав этого отряда регулярно менялся, но (спойлер) основную тяжесть работ по испытаниям аналога вывез на себе Фастовец. Меницкий же, хотя и должен был принимать в полётах активное участие, на деле не мог посвятить им много времени, поскольку был серьёзно занят в работах по высокоточным боеприпасам для боевых самолётов.

Авиард Гаврилович Фастовец

Полигон Грошево был выбран не случайно. Это огромное пространство в степи, где на протяжении многих лет уже проводились (и проводятся до сих пор) испытания различной авиационной и ракетной техники, и боеприпасов. Там же, относительно неподалёку, находится и знаменитый полигон Капустин Яр, откуда пускали самые первые отечественные ракеты и где, к слову, мог быть организован первый советский космодром. Конкретно для испытаний «Спирали» была выделена огромная ровная квадратная площадка размером 5х5 км. На ней была подготовлена взлётно-посадочная полоса длиной 5 км и шириной 500 метров. Однако здесь испытателей ждал нюанс. Грунт на площадке был неоднородным и то тут, то там регулярно просачивались на поверхность грунтовые воды, создавая на земле зоны разной плотности, попадание в которые могло привести к тому, что лыжные шасси самолёта закопались бы. Поэтому каждое утро приходилось летать на вертолёте, изучать текущую конфигурацию пятен и выбирать направление для рулёжек и пробежек.

Дополнительно мешала и неустроенность. Проблемой было даже найти подходящие корпуса, поскольку самолёт-аналог был привязан к технологическому стенду, его нельзя было разместить где попало. При этом площадка находилась на отдалении в 30 км от основной базы полигона, так что испытатели нуждались буквально во всём, даже в мусоровозе. Мешали даже режимщики:

Вячеслав Студнев, цит. по книге В.Лукашевича и И.Афанасьева «Космические крылья»

«Нам негде было работать, потому что оснащение полигона было для нас не приспособлено. Ведь у нас все-таки был не самолет – его просто так не выкатишь из ангара, не повезешь по рулежке, он привязан к технологическому стенду, которому нужно было где-то найти специально оборудованное место. Кроме того, нам очень сильно мешали сотрудники режимных служб, следившие за соблюдением секретности. «Режимщики» буквально висели над нами, нам никуда нельзя было выехать. Всякий раз, после очередного совещания по постановке задачи, я обращался к ним: – Мне нужно всего 15 минут, чтобы прогнать мой двигатель на площадке гонки двигателей. – Нельзя! Вот до чего доходило… А ведь нам в перспективе нужно было место, где мы смогли бы отрабатывать и ЖРД!»

Режимщики не отставали даже после начала испытаний, вынуждая прятать самолёт при пролёте американских спутников под брезент прямо во время подготовок к очередной пробежке по полосе.

К концу 1975 года наконец удалось начать испытания. И даже к этому моменту не были преодолены все проблемы. Каждый день самолёт перевозили вместе с необходимым оборудованием на 30 км в степь. Выезжали ещё затемно, но пока готовили полосу и испытательное оборудование – уже вечерело. Времени хватало, по сути, на одну, ну максимум две пробежки. Ко всему прочему, из-за удалённости полигона от базы, сложно было оценивать погодные условия на месте. Бывало, что во Владимировке была шикарная погода, а на полигоне – отвратительная. А бывало и такое:

Вячеслав Студнев, цит. по книге В.Лукашевича и И.Афанасьева «Космические крылья»

«Площадка была разровнена, но это еще ничего не значило – по периметру поля стоял камыш настолько высокий, что голову человека было видно, если только он вставал ногами на седло лошади, а местные казахи постоянно пересекали наше поле верхом на лошадях. Всегда была опасность, что прямо перед самолетом появится человек из кустов: ведь пока он в зарослях, ни мы его не видим, ни он нас. И такое периодически случалось. Поэтому мы сначала писали лозунги на казахском языке, затем в дело пошли плакаты с выражениями «по матерному», а впоследствии просто пугали, стреляя в сторону камыше».

«ЭПОС» на полигоне в Грошево

В следующем году работы продолжились, и с апреля по октябрь прошло 18 пробежек и подлётов. Более того, в руках Авиарда Фастовца Изделие 105.11 даже совершило первый полёт, перелетев с одной ВПП на другую, в 20 км от точки старта. Из интересного. По словам ведущего инженера одного из отделов ГНИКИ ВВС Владислава Чернобривцева, в ходе испытаний в августе 1976 года произошёл курьёзный случай. При подготовке к очередной пробежке самолёт занял своё место на грунте. Фастовец выводит двигатели на полные обороты, но самолёт не трогается с места. Инженеры пришли к выводу, что сцепление с грунтом у шасси почему-то оказалось завышенным. Что делать? Решили смочить землю под шасси и по пути разгона. Не помогло – теперь шасси в полосе утопало. На помощь пришёл начальник полигона Иван Загребельный, предложивший… разбить кучу арбузов, подложить корки под шасси и по полосе. Бахча была рядом, Загребельный высаживал на ней зелёные ягоды как на подсобном хозяйстве. Сказано – сделано. Взяли грузовик, несколько солдат залезли в кузов и стали выкидывать дары степи. После чего лётчик таки смог стронуть самолёт с места. Любопытно, что хотя эту историю подтверждали многие участники событий (например, Валерий Меницкий), она не согласуется с документами, согласно которым в августе Изделие 105.11 никаких пробежек не совершало.

А ещё один случай чуть не закончился трагедией. В ходе испытаний корректируемой авиабомбы КАБ-500 произошёл сбой, и она отклонилась от курса, взорвавшись неподалёку от самолёта-аналога.

ЭПОС на службе новых хозяев

К концу 1976 года дни «Спирали» во-многом были сочтены. Ещё в 1974 году умер Алексей Минаев. Его во время срочного перелёта из Владимировки в Москву забрал сердечный приступ. И без него «Спирал»ь для главы МАП Дементьева потеряла смысл. К тому же в СССР уже пришли данные о том, что в США делают Space Shuttle, многоразовый орбитальный корабль, значительно превышающий «Спираль» по размерам и характеристикам. Естественно, что руководство СССР и космической отрасли опять ощутили себя догоняющими. После провала лунной программы необходимо было догонять. А когда до них дошла информация о том, что «Шаттл» может нырнуть в атмосферу и атаковать Москву из космоса, то решение «догнать и перегнать» было неизбежно.

Ключевую роль в этом сыграло НПО «Энергия». Оно было создано после объединения королёвского ЦКБЭМ и КБ энергетического машиностроения знаменитого строителя ракетных двигателей Валентина Глушко. Он и возглавил новую структуру, которой было поручено создание советского «Шаттла» – системы «Энергия-Буран». Облик будущей системы был пока не до конца ясен, но все понимали, что это будет составная система, и самолётную часть будет строить предприятие МАП. Им стало новое НПО «Молния», в которое перешёл ряд сотрудников ОКБ Микояна и весь дубненский филиал. Кроме того, новое КБ получило в своё распоряжение Тушинский машиностроительный завод, гораздо более мощный, чем ДМЗ, где до этого шли все работы по «Спирали». Гендиректором и главным конструктором НПО стал Глеб Лозино-Лозинский.

Он тут же предложил использовать для орбитального корабля наработки по «Спирали». В частности, речь шла о том, чтобы использовать её аэродинамическую схему с несущим корпусом. Однако этому воспротивились ракетчики и Главное управление космических средств Минобороны СССР, настаивавшие на строительстве корабля, максимально приближенного к американскому Шаттлу. С доводами военных согласился и Глушко, руководивший разработкой всей системы. Лозино-Лозинскому пришлось подчиниться, но всё-таки какое-то время он продолжал вести работы по спиралеобразному «Бурану».

«ЭПОС» после успешного самостоятельного перелета с одной грунтовой ВПП на другую. Вверху справа — автограф летчика-испытателя Авиарда Фастовца.

Наверное, последним шансом сохранить Спираль хоть в каком-то виде был показ натурного макета госкомиссии, в которую входили Дементьев и Афанасьев, а также председатель Военно-промышленной комиссии при Совете министров СССР (ВПК) Леонид Смирнов и заведующий оборонным отделом ЦК КПСС Иван Сербин. Возглавлял делегацию секретарь ЦК КПСС Яков Рябов. Лозино-Лозинский его упускать не хотел и приказал привести активно готовившееся к новому этапу испытаний Изделие 105.11 из Владимировки в московское Тушино. Расчёт Глеба Евгеньевича был прост – ранее Рябова знакомили со Спиралью. Тогда он возглавлял Свердловский обком КПСС, и микояновцы хотели в его регионе заказать заправочное оборудование для агрессивных компонентов топлива, использовавшихся до этого только ракетчиками. Теперь он был в иерархии очень высоко, и его покровительство, в теории, могло помочь «Молнии» настоять на своём проекте. Особенно учитывая, что у них уже имелся рабочий, летавший прототип.

«Появилась Госкомиссия с многочисленными сопровождающими. По мере обхода экспонатов Рябову давали пояснения, рассказывая о выставленных образцах. Среди докладчиков был Л. Б. Смирнов (он, как председатель БПК, был в подчинении у секретаря ЦК), директор завода И. К. Зверев, представлявший свою продукцию, и Г. Е. Лозино-Лозинский. Что-то говорили Рябову и министры – Афанасьев с Дементьевым. И они все ходят, ходят, а Яков Петрович все время в нашу сторону смотрит. Он же видит – что-то знакомое, ведь мы с Шустером (Пётр Шустер стал руководителем разработки Спирали после ухода Лозино-Лозинского в Молнию прим. А.С.) ему в свое время фотографии показывали. Уловив направление начальственных взглядов, от процессии отделился и подошел к нам Сергей Александрович Афанасьев. Остановился и впился в нас глазами. Юрка Блохин (он руководил КБ в дубненском филиале – прим. А.С.) стал ему нагло улыбаться, и Афанасьев тихо произнес: – Ну, теперь я все понял… Вот что они сделали… Конечно, ведь это готовое изделие стоит! В металле! Уже летавшее, которое не раз приземлялось! Делай эту тематику дальше! Вот оно перед тобой стоит, вот что нужно делать дальше! И дешевле, и выгоднее, и старта (то есть наземного стартового комплекса – прим. А.С.) не требует, и никакие лишние стройки не нужны! Поработаем лет пять-шесть, гиперзвуковой разгонщик сделаем, да и «Мрия» была уже на подходе, ее можно использовать для воздушного старта. К нам подошел Яков Петрович, и Сергей Александрович только хотел что-то вякнуть, как Рябов посмотрел на меня и спросил: — Это ты мне про это говорил? — Ага! И больше я ничего не успел сказать, меня тут же оттерли. И Афанасьев ушел злющий! А Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский был ужасно довольным! Он потом все повторял, обращаясь ко мне: — Как ты ему доложил, как сказал! — Да ведь я только «ага» и сказал… — Зато как сказал!»

Вячеслав Студнев, цит. по книге В.Лукашевича и И.Афанасьева «Космические крылья»

Это «выступление» позволило молниевцам (а фактическими хозяевами Спирали теперь были именно они, хотя де-юре она всё ещё являлась микояновкой работой) провести следующий этап испытаний Изделия 105.11, который включал в себя сбросы с модифицированного самолёта Ту-95. В конце мая машину вернули во Владимировку, и после длительных испытательных программ на земле и регламентных работ начались полёты на носителе. После серии тренировочных и зачётных полётов, 27 октября на скорости 420 км/ч и высоте 5,5 км произошёл сброс. Спираль ушла в самостоятельное снижение. В кабине сидел Авиард Фастовец.

«Отделившись, аппарат довольно круто опускает нос, будто собрался нырнуть с обрыва. Похоже, чуток перестарались с углом установки балансировочного щитка, настроив на быстрейший уход из спутной струи от носителя. Парирую отклонением рулей – «птичка» слушается их хорошо. Автономный полет продолжался по заданной программе без больших отклонений. Значит, воздушный старт для отработки аналога вполне годится».

Авиард Фастовец, цит. по книге В.Лукашевича и И.Афанасьева «Космические крылья»

Произведя грамотное снижение, Фастовец посадил машину на полосу, после чего его встретили на земле овациями. Это был последний полёт Изделия 105.11 в 1977 году. В следующем году полёты пошли интенсивнее. Программа испытаний началась 11 апреля 1978 года, и в течение следующих пяти месяцев состоялось 11 полётов, 5 из которых завершились сбросами.

Испытания «ЭПОСа» со сбросом с Ту-95К и приземлением. В кабине Авиард Фастовец

https://www.youtube.com/watch?v=PZ_sGu62xSM&feature=emb_...

Последний из них – 13 сентября – стал последним и для Изделия 105.11, и для всей программы Спираль. Полёт проходил в вечернее время, и лётчик-испытатель Василий Урядов при заходе на посадку оказался ослеплён заходящим солнцем. Ему оставалось положиться на команды руководителя полётов, который из-за плохой видимости (царила дымка) спутал ЭПОС с самолётом сопровождения и приказал Урядову довернуть вправо. Тот послушался, однако обратил внимание, что садится мимо полосы, обозначенной на земле флажками. В последний момент он сманеврировал обратно, однако из-за того, что полосу незадолго до полёта расширили, её края оказались плохо убраны, и при касании об камень была повреждена лыжа.

Конец

Раненую машину доставили в Тушино, где частично её смогли восстановить к лету 1979 года, но на этом жизнь проекта завершилась. Финансирования больше не было, и окончательно завершить установку шасси так и не удалось. А дальше на ТМЗ уже стали поступать чертежи Бурана. Сверхзвуковой аналог – изделие 105.12 – в Тушино довели до высокой степени готовности, однако на этом всё.

Работники ТМЗ, ОКБ-155 и НПО Молния ещё пытались бороться, писали письма в ЦК, разговаривали со всеми, до кого могли дотянуться, но… Спираль была уже не нужна. Страна сосредотачивалась на Буране, а две подобных программы ей было не потянуть. При этом Буран представлялся куда проще в реализации при гораздо большей выводимой на орбиту и снимаемой с орбиты массе (40 и 30 тонн соответственно против тонны в лучшем случае у Спирали). К тому же он нёс с собой сверхтяжёлую ракету, а Спираль – только проект гиперзвукового разгонщика. Всё это понимали и Гречко, и Устинов, и в итоге даже Лозино-Лозинский. Для него Спираль стала пройденным этапом, на базе которого можно было реализовать куда более амбициозный проект, используя для этого ресурсы, выданные ему на Буран.

Разработчики были уверены, если ГСР и ракетный ускоритель действительно были на или даже за пределами технологических возможностей того времени (да и сегодняшнего дня), то вот построить сам ОС было реально. Практика полётов БОРов и аналогов Бурана однако показала, что выбранная теплозащита была бы, скорее всего, недостаточно эффективной. А раз так, то скорее всего от принципа горячей конструкции пришлось бы тоже отказаться в пользу разработанного сильно позже решения – плиток с кварцевым стеклом, разработанным для Бурана. Плюс выбранные компоненты топлива (а весь проект, напомню, планировался на фторе и жидком водороде) были, мягко говоря, неоднозначным решением. Фтор очень активен и пожароопасен, а при взаимодействии с водородом образуется мощнейшая плавиковая кислота. Производство же и хранение жидкого водорода в необходимых количествах тоже было нетривиальной задачей.

В общем, идея, конечно, невероятно красивая. Небольшой многоразовый космический истребитель-перехватчик-разведчик, запускающийся в космос с гиперзвукового самолёта… Увы, до сих пор подобные вещи всё ещё несколько за пределом технологического и экономического уровня человечества. Под них нет достаточных задач, и никто не готов выделять необходимые средства на такие проекты. Но всё-таки нельзя отказать Глебу Евеньевичу Лозино-Лозинскому в том, что его замысел был прекрасен.

Автор: Александр Старостин

Оригинал

Подпишись, чтобы не пропустить новые интересные посты!

Советский космос ассоциируется с именами Гагарина и Королёва, многие вспомнят названия «Восток», «Союз», а чуть более продвинутые – «Восход», «Прогресс», «Протон». Все эти корабли объединяются одной ключевой особенностью: они одноразовые. Но в СССР собирались строить и многоразовые корабли. Один даже построили, и в 1988 году он слетал в космос единожды (иронично!) – сегодня мы знаем его как «Буран». Но задел под него начали закладывать задолго (60-е!) до начала проектирования. Увы, эти наработки не были доведены до конца, но всё же, в отличие от своего наследника, они дошли до наших дней, пусть и в виде многочисленных прототипов, известных под общим именем «Спираль».

Крылья на орбиту. Что? Да!

Первыми крылатый многоразовый космический аппарат попытались разработать немцы. Silbevogel Ойгена Зенгера и сегодня интересен дерзостью идеи уж в 1940-х, попав в руки военных и учёных стран антигитлеровской коалиции, проект захватил их внимание. Конечно, специалисты довольно быстро осознали нереалистичность задумки, и что у нас, что за океаном она вскоре деградировала до сверхзвуковых межконтинентальных крылатых ракет. Те, проиграли конкуренцию своим баллистическим собратьям, более быстрым, надёжным, точным и многофункциональным.

И всё-таки идея многоразового космического аппарата не собиралась покидать мысли конструкторов из-за преимуществ, которые могла обеспечить такая компоновка. Потенциально она обещала удешевить и упростить доставку космонавтов и полезного оборудования, а также значительно сократить время подготовки корабля к вылету, что открывало для военных (главным образом) возможности для решения целого комплекса задач. В первую очередь речь о разведке, которая в мирных условиях может и не требует срочности, но в угрожаемый период (а таких в Холодную войну хватало) каждый час на счету. Во-вторых, существовала задача сбросить бомбу на цель, находящуюся буквально на другой стороне планеты. На стратегическом бомбардировщике лететь придётся долго, да и далеко не факт, что долетишь, ведь вражеские силы ПВО не спят. Космический аппарат мало того, что быстр, так ещё и неуязвим (по крайней мере по тем временам). А уж если посмотреть на сложности и длительность подготовки ранних баллистических ракет, то тут и вовсе впору задуматься, а насколько эта система вооружения способна в экстренных условиях вообще нанести удар? Ведь на подготовку к пуску только установленной на стартовый стол ракеты требовалось не меньше двух часов, а если начинать в монтажно-инструментальном комплексе, то и вовсе не менее 12 часов.

На этом фоне привлекательность многоразового космоплана, особенно способного стартовать не с ракеты, а с самолёта-разгонщика, становилась слишком сильной. И работы закипели очень быстро, сначала в США (в частности, проекты BoMi и Dyna Soar), а затем и в СССР.

Интересно, что первый (если не брать наработки по Silbevogel) советский ракетоплан продумал Павел Цыбин, долгое время занимавшийся вместе со своим ОКБ-256 разработкой различных планеров, в том числе гиперзвуковых. Так, в 1959 году он предложил Королёву эскизный проект разведывательного ракетоплана стартовой массой 3500 кг. Конечно, «Лапоток» (так проект называли из-за его сходства по форме с лаптем) выводился на орбиту с помощью Р-7 в трёхступенчатом варианте, но здесь уже угадывались все те черты, которые лягут в основу будущих разработок. Итак, машина должна была выводиться на орбиту высотой в 300 км, осуществлять разведку в течение суток, а затем с помощью тормозных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) сходить с орбиты. После этого «Лапоток» осуществлял управляемые (это важно) спуск и торможение благодаря тому, что его корпус при угле атаки в 60 градусов обеспечивал небольшое (0,6) аэродинамическое качество (АК) на гипер- и сверхзвуковых скоростях. По достижении высоты 10 км и дозвуковой скорости аппарат раскладывал крылья, выравнивался и дальше садился, имея АК 4.5. В верхних слоях атмосферы «Лапоток» летел как бы брюхом вперёд, пряча сложенные крылья и нижнюю часть фюзеляжа в аэродинамической тени от защитного экрана, так как тогда ещё не существовало материалов, способных выдержать температуры порядка 6 тыс. градусов.

АК – это, по-простому, дальность, которую может пролететь планер, потеряв 1 км высоты. Таким образом, «Лапоток» Цыбина на этапе спуска с орбиты мог пролететь 600 метров, потеряв 1 км высоты, а на дозвуковом режиме, соответственно, 4,5 км. С углом атаки несколько сложнее. Если вкратце, без определения из справочника, то это угол между прямой линией, проходящей через крыло от его передней до задней кромки (то есть хордой крыла), и направлением встречного потока воздуха. На рисунке угол атаки обозначен греческой буквой альфа α. На самом деле всё несколько сложнее, но общая мысль такова.

Вслед свои крылатые космические аппараты прорабатывали Мясищев и Челомей, отдельные работы велись в ОКБ Туполева, а по воспоминаниям причастных заинтересованность проявлял даже знаменитый Роберто Бартини. Эти проекты весьма интересны и достойны отдельных заметок и статей, однако здесь ограничимся только упоминанием, показывающим, что дальнейшие разработки шли не на пустом месте.

Различные проекты крылатых космических аппаратов 50-х

Лапоток Цыбина:

Различные варианты ракетопланов ОКБ-23 Владимира Мясищева. Слева проект ракетоплана «изделие 46» с планирующим спуском. Справа схема установки пилотируемого многоразового воздушно-космического самолета «изделие 48-IV» на ракете-носителе «изделие 47» (собственная разработка ОКБ-23):

Суборбитальный пилотируемый ракетоплан «крылатой» схемы конструкции ОКБ-52 Владимира Челомея:

Пилотируемый ракетоплан Р-2 конструкции ОКБ-52 Владимира Челомея:

Ракетоплан Звезда (Изделие 136) ОКБ Туполева

Интерес авиаконструкторов к космосу, впрочем, был отчасти вынужденным. Дело в известных хрущёвских реформах в сфере авиации, в результате которых ряд авиационных (и не только) ОКБ и конструкторов был вынужден обратиться к незнакомой (хотя, конечно, привлекательной) космической тематике или же вовсе покинуть своё поприще. Такая судьба постигла Владимира Мясищева (перешёл в ЦАГИ после расформирования и передачи ОКБ Челомею, впрочем, позже вернулся в авиацию) и Василия Грабина (его артиллерийский ЦНИИ-58 был передан ОКБ-1 Королёва и перепрофилирован на космическую тематику), ОКБ Лавочкина и ряд других производств и конструкторских фирм. Чтобы не повторить такую судьбу, все пытались как-то заниматься космосом или ракетами. Не стало исключением и ОКБ-155 Артёма Микояна.

Перехватчик спутников ОКБ-155

Самолётчики-микояновцы, однако, сосредоточились сперва не на крылатой космической машине, а на противоспутниковом оружии. Ноябрь 1957 года убедил всех, что разведка из космоса – дело самого ближайшего будущего, а это значит, что необходимо бороться с врагом и в космосе. Первым проектом ОКБ-155 на этом поприще стал разработанный в 1959-1960 годах перехватчик спутников, который должен был запускаться ракетой Р-7 разработки ОКБ-1 Сергея Королёва по целеуказанию с Земли. Цели могли находиться на орбитах высотой от 300 до 1000 км. Достигнув изделие противника, противоспутник раскручивал свою центрифугу, запуская с неё, как с карусели, небольшие контактные заряды, которые облепляли цель и взрывали её. Проект, несмотря на сотрудничество Микояна с Королёвым и Григорием Кисунько (главным конструктором отечественной системы противоракетной обороны), проиграл челомеевской программе, основанной на ракете УР-200.

Второй подход к противоспутниковому снаряду состоялся через год – в 1961-1962 годах. На сей раз задумали использовать обычный атмосферный носитель – самолёт Е-155 (в будущем — знаменитый истребитель МиГ-25), модифицированный для запуска аэробаллистических ракет, которые после пуска с самолёта следуют по баллистической траектории, сначала набирая высоту, а затем, по мере снижения, задействуют аэродинамические средства, чтобы навестись точно на цель. Такая схема пуска удобна и для противоспутникового оружия. Впрочем, дальше расчётов дело не пошло, однако было доказано, что если разогнать до достаточной скорости самолёт-носитель, способный при этом нести достаточную нагрузку, то на орбиту можно вывести и достаточно объёмный груз. Например, корабль с космонавтами. Так микояновцы впервые столкнулись с проблемами и задачами крылатого космоса.

Задача заказчика

Решающее слово, впрочем, всегда было у военных, а они не дремали, ведя активные исследования на различные тематики. К 1965 году 30 Центральный научно-исследовательский институт Минобороны СССР (главная научная организация по авиационно-космическим программам у военных) провел ряд исследований, в ходе которых были сформулированы задачи, которые имевшимися и разрабатывавшимися на тот момент авиакосмическими системами решались или плохо, или никак. Это в частности:

- Разведка состояния ключевых мирных и военных объектов и местонахождения атакующих подразделений (в том числе стратегической авиации и морских ударных групп) потенциального противника в кратчайшие сроки, особенно в угрожаемый период и после начала войны;

- Уничтожение подвижных (например, морских авианосцев) и малоразмерных целей (их размер не должен превышать радиус максимально допустимого отклонения ракеты от цели), а также площадных целей (заводы и прочие большие объекты) в короткий срок;

- Инспекция и уничтожение спутников и других объектов в космосе;

- Безопасная, надёжная и регулярная доставка людей и грузов на орбиту и космические станции.

Для выполнения этих задач новый космический корабль должен был обладать рядом свойств. К ним относится и оперативный выход в космос, причём на различные орбиты, чтобы выполнять задачи над конкретными точками на поверхности Земли. Кроме того, подобный аппарат сможет иметь ограниченное количество посадочных площадок, оборудованных для быстрой подготовки системы к новому пуску, что важно в предвоенный период. А это, в свою очередь, означает, что он должен уметь маневрировать в атмосфере на этапе спуска с орбиты, чтобы попасть на заданную базу с любой орбиты без длительного маневрирования в космосе. Кроме того, всё это добро должно быть достаточно экономичным, чтобы можно было использовать новую систему регулярно.

К 1965 году специалисты 30 ЦНИИ пришли к выводу, что обладать вышеописанными свойствами и соответствовать требованиям сможет только такая система, которая совместит в себе все преимущества самолёта, космического корабля и ракетоплана. А если конкретно, то новая система должна состоять из многоразового самолёта-разгонщика, ракетного ускорителя и многоразового орбитального самолёта (ОС) или ракетоплана. При этом последний должен был иметь различные варианты для того, чтобы выполнять ударные, разведывательные и противоспутниковые задачи. 30 июля 1965 года эти выводы были переданы ОКБ-155.

Аванпроект

Подписанный аванпроект по программе Спираль

В ОКБ-155 за работу принялись с огромным энтузиазмом. Микоян был занят на других проектах, к тому же сложность задач быстро нарастала, поэтому было принято решение выделить подколлектив, который и должен был ответить на вызов военных и создать принципиально новую космическую систему. Возглавил команду ведущий газодинамик ОКБ Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский. На тот момент он уже был известен своими работами по двигателям для истребителей МиГ-17, МиГ-19 и МиГ-21, принимал активное участие в работах над МиГ-25, а позже приложил руку к МиГ-29 и МиГ-31. Ему предстояло собрать команду молодых исполнителей у себя и на предприятиях-смежниках. Затея оказалась успешной, и уже через год, 29 июня 1966 года, был подготовлен аванпроект (то есть серия исследований, определяющих и обосновывающих примерный облик будущего изделия) системы «Спираль», также известной под индексом 50-50.

Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский

Первый элемент – гиперзвуковой самолёт-разгонщик (ГСР). На мой взгляд, это, пожалуй, самая сумасшедшая часть всего проекта, в которой, что называется, прекрасно всё. Огромный (длина – 38 метров, размах крыла – 16,5 метров, масса – 52 тонны) двухместный самолёт должен был нести на себе ОС с ракетным ускорителем. При этом задача ГСР состояла в выводе всей системы на высоту 28-30 километров, где на скорости 6 Махов происходила расстыковка. ОС с ракетным ускорителем устремлялся ввысь, а разгонщик садился на базу. Выполнение таких, мягко говоря, сверхоптимистичных требований даже по нынешним меркам (всё-таки разгон системы массой 115 тонн до шести скоростей звука на высоте 30 км – это не шутка) должны были обеспечить 4 двигателя на жидком водороде. Конечно, увидев такое, представители ОКБ Туполева (а именно им предстояло разработать сам ГСР) очень удивились и, по всей видимости, задвинули разработку в долгий ящик, вынудив микояновцев самих заниматься этим чудовищем.

Впрочем, им помогала ведущая советская организация по реактивным двигателям – ОКБ-165 Архипа Люльки. Его конструкторы очень заинтересовались потенциально прорывным направлением деятельности, ведь двигатель на водороде давал (в теории) великолепные характеристики по тяге, а проблемы с охлаждением позволяло решить само топливо, поскольку сжиженный водород обладает очень низкой температурой. Однако смелых двигателистов легко осадили в ЛИИ им. Громова, где показали, что на самом деле теоретические данные надо ещё подтвердить экспериментально, а с этим будут проблемы. Тем не менее постепенная работа над двигателем шла до начала 70-х, когда проект ГСР был закрыт. Сам ГСР же не ушёл дальше стадии продувочных моделей.

Красивые модельки ГСР

Комплект ГСР + ракетный ускоритель + ОС, вид спереди

Комплект ГСР + ракетный ускоритель + ОС, вид сзади

Модель

Двухступенчатый ракетный ускоритель также скрывал в себе значительные инновации. Предполагалось, что в финальном варианте он будет работать на смеси водорода (горючее) и фтора (окислитель). Выбор столь необычного топлива основывался на характеристиках, которые оно обещало. У фтора перед жидким кислородом было два значимых преимущества. Во-первых, он занимал банально меньше места за счёт более высокой плотности, что позволяло уменьшить лобовое сопротивление ГСР и разогнать систему до 6 Махов, в то время как использование кислорода снижало скорость на примерно 600-700 км/ч. Во-вторых, фтор давал лучшие характеристики по удельному импульсу, благодаря чему ракетный ускоритель мог вывести больше полезной нагрузки относительно общей массы (9% против 7,5-8% у кислорода).

Орбитальный самолёт, ожидаемо, был самым интересным и проработанным элементом всего проекта, ведь, по сути, всё крутилось вокруг него. Поэтому и мы остановимся на нём поподробнее.

Вообще, при работе над многоразовыми крылатыми орбитальными кораблями ключевая зона интереса разработчиков – теплозащита. Связано это с тем, что при спуске с орбиты и торможении в атмосфере космический корабль испытывает огромную тепловую нагрузку, а сильнее всего греются тонкие передние кромки крыльев и нос. Дополнительно задачу для разработчиков Спирали осложняло то, что им необходимо было ограничить температуру внешних поверхностей 1400 градусами, так как это был предел прочности единственного доступного и отработанного на тот момент материала – плакированного ниобия ВН-5А. При этом ОС должен был обладать как можно большим свободным внутренним пространством при как можно меньшей площади поверхности. Также существовали специфические требования по габаритам (самолёт должен был запускаться на орбиту с помощью ракеты-носителя «Союз» без её доработки), параметрам полёта на спуске и посадочным характеристикам (не должны отличаться от современных ей самолётов).

Имея в голове эти спецификации, а также наработки американцев по небольшим многоразовым кораблям, микояновцы пришли к необычной для самолётов компоновке. ОС системы «Спираль» внешне представлял собой что-то вроде лаптя длиной 8 метров и шириной фюзеляжа 4 метра в самой широкой его части. При этом к лаптю приделали небольшие V-образные складывающиеся крылья, которые к тому же не раскладывались полностью, сохраняя угол 30 градусов к горизонтали в разложенном положении. Сверху у лаптя был относительно высокий киль, а также яйцеобразный выступ – фонарь кабины пилота.

Выбор лаптеобразной формы был обусловлен именно требованиями по теплозащите. Дело в том, что носовое затупление (то есть передняя, задранная вверх часть лаптя) должно было принять на себя максимальную тепловую нагрузку и поэтому делалось максимально широким, чтобы распределить её по как можно большей площади и снизить температуру до 1400 градусов. Нижняя же часть фюзеляжа, продолжающая затупление, делалась максимально ровной, так как именно она на этапе спуска обеспечивала создание подъёмной силы, за счёт чего и обеспечивалось её охлаждение. Крылья же на спуске складывались, чтобы убрать их из зоны сильного нагрева, а заодно и использовать как дополнительные кили для поддержания устойчивости. Лишь в нижних слоях атмосферы на относительно невысоких скоростях они раскладывались, ОС менял угол атаки и спокойно планировал на аэродром.

Теплозащита определила и внутреннюю структуру будущей Спирали. Дело в том, что у конструкторов на тот момент (середина 60-х) существовало три способа её обеспечить, причём термостойкие плитки вроде тех, что использовались на Буране или Space Shuttle, ещё не были изобретены.

Первый путь – абляционная теплозащита. Её использовали для одноразовых космических кораблей и объектов, которым не было нужды планировать. Ключевое достоинство – защита от температур в несколько тысяч градусов. Однако не просто так альтернативное её название – уносимая теплозащита. Дело в том, что по мере воздействия на неё высоких температур она сгорает, а значит является одноразовой. К тому же, из-за сгорания нарушается и форма корпуса, а значит, и управляемость. А ведь для крылатого корабля малейшее нарушение формы чревато потерей управления.

Второй путь – так называемая активная теплозащита. Она основана на том, что в самых нагреваемых местах корпуса внутри по специальным трубкам циркулирует охладитель, забирающий тепло на себя. Этот способ также не подошёл, так как Спираль строилась в условиях жёстких весовых ограничений. К тому же такой способ охлаждения потребляет много энергии, чего конструкторы также допустить не могли.

Поэтому в работу пошёл единственный оставшийся вариант – принцип горячей конструкции. Он заключается в том, что серьёзная защита обеспечивается только для критически важных узлов (кабина пилота, топливные баки, приборные отсеки), а все остальные элементы создаются из материалов, обеспечивающих переизлучение тепла в окружающее пространство.

Примерная компоновка силовой фермы

В случае Спирали принципу горячей конструкции были подчинены все основные элементы обшивки и внутренней структуры. Тепловой поток переизлучался с нижней, самой горячей поверхности на боковые и верхние поверхности, которые были в тени и потому не так сильно грелись. Особые покрытия позволяли переизлучать тепловой поток с поверхности самолёта в воздух. Наконец, вся обшивка и внутренние агрегаты крепились на специальную пространственную ферму, собранную из стержней, которые изготавливались из различных материалов (никель-кобальтовые сплавы) в зависимости от тепловой нагрузки на каждый конкретный стержень. При этом ферма была устроена так, что учитывала расширение её элементов при нагреве. Таким образом, она минимизировала нагрев внутри машины. Наконец, покоилась эта конструкция на теплозащитном экране, который прикрывал носовое затупление и нижнюю часть фюзеляжа, то есть самые горячие зоны. Изготавливаться экран должен был из ниобиевых сплавов с нанесением доппокрытия из молибдена.

Внутреннее оборудование будущего ОС должно было включать в себя несколько жидкостных ракетных двигателей для маневрирования на орбите, выдачи тормозного импульса для спуска с неё, а также для управления ориентацией машины на орбите и спуске. Также она должна была нести на себе и небольшой реактивный двигатель для полётов на дозвуковой скорости.

Гораздо интереснее была кабина пилота. Дело в том, что она размещалась не просто внутри обшивки самолёта, а внутри отделяемой сферической капсулы, которая, в случае опасности, должна была защитить человека в любой ситуации. И здесь вновь проглядываются истребительные корни Спирали. В боевых самолётах задача спасения лётчика в любой ситуации независимо от состояния машины решается катапультным креслом. Однако в открытом космосе, а уж тем более в верхних слоях атмосферы, где на этапе спуска царят огромные температуры и низкое давление, нельзя просто выбросить человека за борт. Именно поэтому целиком отстреливается кабина, оснащённая собственными двигателями для торможения и схода с орбиты, а также теплозащитой. По сути, миниатюрный одноразовый космический корабль.

Остановимся на боевых вариантах машины, которых проработали пять (три основных и два подварианта).

Компоновка дневного фоторазведчика

Первый и самый главный – дневной фоторазведчик. Вся программа начиналась именно с разведывательных задач, и потому именно этот вариант вышел вперёд. К тому же испытательные машины было удобнее оснастить фотооборудованием, чем другой полезной нагрузкой. Фотографирование должно было производиться с высоты 130 км. Камера на такой орбите могла выдавать разрешение на местности от 0,7 м до 1,2 м (по разным данным), то есть на снимках можно было различить объекты, между которыми не менее 0,7 метра. По тем временам это был очень неплохой результат – например, камеры американских разведывательных спутников KH-7, запускавшихся с 1963 по 1967 года, имели разрешение на местности 1,2 м, позже улучшенное до 0,6 м, причём они действовали с более высоких орбит. Пилот Спирали должен был за один виток сфотографировать 3-4 цели, для чего у него на борту имелось 100 метров плёнки. Каждый снимок охватывал участок поверхности Земли 20х20 км. В будущем предполагалась и установка оборудования для обработки фотографий и передачи на Землю телевизионной картинки. Дополнительно проектировался радиолокационный разведчик, на котором вместо камер стояла сбрасываемая перед сходом с орбиты антенна типа фазированная решётка размером 12х1,5 м.

«Предполагаемая разрешающая способность при этом должна была быть в пределах 20-30 м, что достаточно при разведке авианосных морских соединений и крупных наземных объектов, при ширине полосы обзора по наземным объектам — 25 км, при разведке над морем – до 200 км.»
В.Лукашевич, И.Афанасьев, «Космические крылья»

Идея об обнаружении авианосца за пределами действия его оборонительных систем ведёт за собой и идею о его поражении. Так что проектировался ударный вариант. Он должен был нести на себе ракету класса «космос-поверхность» массой 1700 кг. Для того, чтобы уложиться в заданные весовые ограничения (8800 кг), приходилось сокращать запас топлива, так что ударный ОС мог осуществить только один виток. В ходе этого витка он должен был получить целеуказания от ОС-разведчика или от специализированного спутника, а после пуска ракеты – донаводить её по радиоканалу до момента входа в атмосферу. При точности целеуказания +-90 км по замыслу конструкторов обеспечивалось поражение авианосца или аналогичной ему морской цели, идущей на скорости до 32 узлов (около 60 км/ч) с вероятностью 0,9 при круговом вероятном отклонении (КВО) 250 метров.

Немного про КВО

КВО – это радиус круга, в который должно попадать 50% выпущенных боеприпасов. То есть разработчики Спирали считали, что их ракета типа «космос-поверхность» в 50% случаев будет попадать в круг радиусом 250 метров. С современной точки зрения представляется, что такие показатели завышены. Дело в том, что баллистические ракеты достигли такого КВО только к 1980-м годам. При этом параллельно шли разработки и других средств поражения движущихся морских целей. Например, на основе баллистической ракеты подводных лодок Р-27 была подготовлена модификация Р-27К. При её разработке исходили из того, что существовавшие корабельные системы разведки могли дать координаты группы кораблей с точностью до 25 км, при этом за время предстартовой подготовки группа может уйти на 100-150 километров и ещё дальше – за время полёта ракеты. Поэтому предполагалось на заатмосферном участке полёта проводить коррекцию с помощью наземных («Успех-У») или спутниковых («Легенда») систем целеуказания. В целом, за 10 лет разработки удалось достичь приемлемых результатов (так, в ходе морских испытаний удалось добиться прямого попадания боеголовки в судно-мишень), однако к середине 70-х годов выяснилось, что противокорабельные крылатые ракеты могли добиваться схожих результатов, но при этом гораздо дешевле. А разработка Спирали, несмотря на предполагаемые преимущества, была ещё сложнее.

Последним глубоко проработанным вариантом является инспектор-перехватчик спутников. Он должен был вооружаться шестью ракетами типа космос-космос. При этом задумывалось два типа такой машины – для ближнего и дальнего перехвата. В первом случае ОС выходил на орбиту спутника-цели, сближался с ним до 3-5 км, фотографировал и атаковал его при необходимости самонаводящимися ракетами весом 25 кг (всего их на борту должно было быть 6). Во втором случае перехватчик был дальним (максимальная дальность пуска – 350 км против 30 в первом случае), мог атаковать цель на встречном курсе. В обоих случаях за один полёт можно было атаковать две цели, находящихся на высотах до 1000 км. Схема запуска ОС позволяла значительно сократить время атаки относительно «обычных» аппаратов, запускаемых с помощью ракеты.

Газета из космоса

Помимо описания будущей Спирали, аванпроект предполагал также создание различных моделей и самолётов-аналогов, чтобы отработать все основные элементы конструкции и все режимы полёта. В частности, проектировались три полноразмерных пилотируемых самолёта- аналога для проверки полёта в атмосфере на до-, транс-, сверх- и гиперзвуковых скоростях. Также предполагался и полномасштабный прототип – «ЭПОС» (экспериментальный пилотируемый орбитальный самолёт), который должен был слетать в космос и даже мог быть переоборудован в боевой разведчик. Однако между атмосферными аналогами и «ЭПОСом» существовало важное отличие – последний должен был при спуске с орбиты тормозить в атмосфере с первой космической скорости, проходя через плазму. Этот этап нужно было отработать до полёта «ЭПОСа», однако без запуска в космос в атмосфере это сделать не получится. Отработка на стендах на Земле тоже возможна лишь в общих чертах. Что делать?

В ОКБ-155 приняли решение изготовить масштабную (примерно 1:3) аэродинамически подобную модель. Проблема состояла в том, что аэродинамически подобная модель – это не просто уменьшенный самолёт. Вспомним школьный курс геометрии. Одна фигура является подобной другой, если расстояние между двумя любыми её точками изменяется в одно и то же число раз. Поэтому, например, литровая и двухлитровая бутылки “Кока-Колы” не являются подобными, хотя кажется, что они отличаются друг от друга в два раза по размеру. Однако их горлышки одинаковы по размеру, а не также отличаются в два раза. Тоже самое происходит и с аэродинамически подобными моделями. Они, безусловно, похожи на свои прототипы, и неопытный человек сходу может и не найти различий, однако они почти наверняка будут, потому что для такой модели совершенно необязательно быть уменьшенной копией прототипа. Важно, чтобы воздух обтекал её подобно прототипу. А если просто уменьшить самолёт, такого эффекта добиться, скорее всего, не получится. Это звучит контринтуитивно, но теперь в дело вступает аэродинамика, а точнее число Рейнольдса, которое зависит от размеров модели, скорости потока воздуха (или жидкости) и вязкости воздуха.

Все дело в том, что число Рейнольдса характеризует то, как и за какое время поток обтекает модель. Если модель сделать просто уменьшенной копией, поток будет обтекать ее быстрее. В результате число Рейнольдса у подобной модели меняется и становится отличным от прототипа. То есть воздух обтекает модель не так, как прототип. А аэродинамически подобная модель делается так, чтобы её число Рейнольдса соответствовало этому параметру у прототипа. В нашем случае предстояло отрабатывать режимы полёта на скоростях свыше 10 скоростей звука, так что без этих заморочек не обойтись.

У микояновцев не было достаточного опыта в изготовлении таких моделей. Зато такими работами занимались в Лётно-исследовательском институте (ЛИИ) имени Громова, который и взял на себя задачу по их созданию.

У будущих БОРов было несколько различных задач. Во-первых, нужно было уточнить аэродинамику будущей полноразмерной машины и понять, как на её поверхности может распределяться тепло. Во-вторых – различные виды теплозащитных материалов. В-третьих, микояновцы хотели изучить феномен потери радиосвязи во время спуска и торможения в атмосфере на высотах от 90 до 40 км. В-четвёртых, они хотели отработать управление гиперзвуковым аппаратом на границе космоса и атмосферы.

Поскольку основной областью, которую изучали конструкторы, являлась аэродинамика, то конструкционно БОРы имели мало общего с «большой» Спиралью. Здесь не использовался принцип горячей конструкции, были сильно упрощены органы управления и термозащита. Зато имелись парашюты для безопасного приземления. Всего было построено 7 аппаратов БОР в трёх вариациях.

БОР-1 был… деревянным макетом. Он использовался для того, чтобы проверить работоспособность всей схемы, использующей для вывода в космос модифицированную МБР Р-12, которая ранее проявила себя во время Карибского кризиса. Собственно, свою задачу он успешно выполнил, достигнув заданной высоты, спокойно отделившись от носителя и сгорев в атмосфере.

БОР-2 на испытательной тележке во время предполётной подготовки

БОР-2 (всего 4 экземпляра) как раз и выполнял основные задачи программы. Ракета выводила его на высоту 100 км, где после отделения от носителя ракетоплан готовился к спуску, занимая необходимое положение и затем должен был балансировать в этом положении благодаря своей развесовке и аэродинамической схеме. Затем, на высоте 20 км и скорости, близкой к скорости звука, срабатывала парашютная система. Из четырёх пусков два были частично успешными (часть или все задачи выполнены, но аппараты разбились), два полностью успешными (один аппарат повреждён).

Автор: Александр Старостин

Оригинал

Подпишись, чтобы не пропустить новые интересные посты!

Одной из самых ужасных и мерзких вещей, с которой когда-либо может столкнуться человек – оспа. «Отвратительнейшая болезнь, унёсшая в могилу больше жертв, чем любая другая, чем война и порох» – такое определение даёт английский врач XVII века Томас Сиденгам. Слава Богу, что последний случай естественного заражения оспой был зафиксирован в 1977 году. Однако в связи с этим мы не знакомы с данным недугом, из-за чего не осознаём его опасности. Но на самом деле она крайне высока: только сейчас для нас оспа – это не более чем пережиток прошлого. Однако интересный факт: ещё сто лет назад эта болезнь уносила бесчисленное множество жизней в самых разных государствах, в том числе и в нашей стране. И в этой статье мы поговорим о том, что это вообще за болезнь такая, как появилась, как распространилась и как залечилась.

Оспа – крайне опасное вирусное заболевание, которое передаётся контактным и воздушно-капельным путями. В первые четыре дня болезни человека преследуют такие неприятные вещи, как озноб, головокружение, повышенная температура (иногда даже до 42), рвота, насморк, кровь из носа, светобоязнь, мигрень, боли в желудке, конечностях, жажда, вонь изо рта, понос, бред, беспокойство, бессонница, судороги. И это только первые четыре дня, только начало мучений! В связи с кровоизлиянием под кожей она краснеет, а позже покрывается маленькими красными пузырьками – особенно плотно они собираются на лице. Со временем они разрастаются и начинают гноиться, потому что в них попадают микробы, и образуются пустулы. Они появляются даже на языке и в горле, из-за чего человек хрипнет, еле слышно говорит, и ему больно глотать, что, напоминаю, он делает часто в связи с нестерпимой жаждой. Пустулы очень чувствительны – для заболевшего касаться кровати, на которой ему, в лучшем случае, в таком состоянии предстоит провести несколько дней, является испытанием, а в бреду он ещё и начинает умолять о смерти. Упадок сил и возможная последующая смерть вызываются кровотечением во внутренних органах. Через три-четыре дня после образования пустул они начинают либо высыхать, либо лопаться, образуя корки – на смену нестерпимым болям приходит нестерпимый зуд, но чесаться нельзя, поэтому больного надо связать. Хорошо только то, что если человек дожил до этого момента, то он уже не умрёт. Корки отсыхают и отпадают, оставляя на коже рубцы, зуд уходит. После этого ещё несколько дней кожа то краснеет, то бледнеет, то опять краснеет, и лишь когда она вновь обретёт нормальный цвет, больного можно будет поздравить с выздоровлением. В общем болезнь длится четыре-шесть недель: инкубационный период две, основные страдания от недели до двух и столько же должно пройти до полного выздоровления. Помимо описанной типичной оспы есть ещё два вида. Сливовая отличается тем, сыпь представляет собой не отдельные пузырьки, а сливается во едино, образуя большие целые куски. Самая опасная гемаррогическая оспа характеризуется повышенным внутренним кровотечением, из-за чего минимальная смертность составляет ¾ (при типичной 1/3).

Стадии развития оспы

У нас нет безусловно достоверных сведений о том, где и когда возникла оспа, однако первые её описания мы наблюдаем в Египте в первой половине IV тысячелетия до н.э. – именно благодаря этому считается, что она зародилась в Африке. Оспа была настолько опасна, что в Библии указывается как одна из казней египетских, выступая жестокой карой: в книге Исход мы можем прочесть, что в наказание за несогласие фараона освободить иудеев «будут на людях и на скоте воспаление с нарывами». Не факт, конечно, что это именно оспа, но как более чем возможный вариант.

Ещё примерно через пятьсот лет сведения о ней появляются в Китае. Невероятно сомнительное, но всё-таки предположение существует – предположение о том, что китайцы начали прививаться от оспы ещё за тысячу лет до Рождества Христова. Однако китайцы, как мы знаем, не глупые: они же видят, что переболевшие оспой вновь не заболевают ею. Поэтому уже в X веке н.э. некое подобие вакцины у них существовало – инокуляция, заключавшаяся во вдыхании порошка из струпьев больного. Однако не сложно догадаться, что такими методами оспу победить невозможно: человек при таких условиях заболевал в лёгкой форме, получая больше шансов выжить, но при этом оставался опасен для окружающих, из-за чего распространение болезни было неостановимо. В Индии, судя по всему, оспа была настолько серьёзной проблемой, что там появилась отдельная богиня, к которой обращались за помощью в борьбе именно с этим недугом.

Для многих из нас в родной Европе первые описания оспы появляются в Древней Греции, у отца исторической науки афинянина Фукидида. Одновременно с ним описания коварной болезни появляются в Фессалии у отца медицины Гиппократа. Разные учёные утверждают, что в данном случае мы можем иметь описания других болезней, вроде тифа или чумы, потому что «острые сыпи», как их назвал Гиппократ, меж собой никто не различал. В связи с этим мы не можем смело утверждать о каких-либо случаях оспенных эпидемий. Однако первая массовая вспышка (возможно) оспы на Ближнем Востоке, в Малой Азии и на Балканах произошла во время походов Александра Великого: предполагается, что болезнь привезли торговцы и македонские воины из Индии.

Лишь в VI веке во время правления Юстиниана оспа получила своё название – Variola. И это неудивительно: недуг получил широкое распространение в Восточной Римской Империи – её принесли с собой из Северной Африки солдаты Флавия Велисария, полтора года воевавшие с вандалами и аланами. Ещё спустя два века оспу с Ближнего Востока на Пиренеи, Аппенины, Сицилию и даже во Францию принесут с собой арабы. Внезапная вспышка болезни произошла в Париже в 886 году, когда его осаждали викинги: настолько её боялись, что Карл Лысый приказал перерезать всех своих больных приближённых и огородился ото всех. С этого момента оспа становится настолько распространённым заболеванием, что постепенно превращается в норму, и врачи начинают рекомендовать пережить её обязательно. Так получилось, что к XV веку человек, который утверждал, что не болел оспой, считался либо лжецом, либо странным.

Неизвестно, когда появилась оспа в России. Первые упоминания о болезни, похожей на оспу, относятся к 1427 году и содержатся в Никоновской летописи. В XVII веке московиты привезли с собой в Сибирь эту болезнь, которая выкосила там примерно треть жителей, привела к серьёзному сокращению численности населения ряда отдельных коренных племён. Мёртвый вирус оспы и избыточное количество частиц ртути были обнаружены во время вскрытия гробницы Иоанна Иоанновича в Архангельском Соборе. Оспа стала причиной смерти четырнадцатилетнего Петра II, что заставило задуматься Екатерину II: по её приглашению из Лондона в Россию прибыл знаменитый врач Томас Димсдейл и привил оспу Императрице и её сыну Павлу, за что получил баронский титул и много других различных почестей. Вскоре Вольное Экономическое Общество учредило медаль «За прививание оспы»: на лицевой стороне красовалась Екатерина II, как основоположница «традиции» оспопрививания, а на обратной – греческая богиня здоровья Гигиея, покрывающая своей одеждой семерых детей. За что награда выдавалась врачам, догадаться не сложно.

Томас Димсдейл

В XVI веке оспой поделились испанцы со своими новыми амиго: индейцев, впервые столкнувшихся с этой болезнью, она косила тысячами, вымирали даже племенами (хотя автор статьи тут сомневается). В конце этого же века произошло две оспенных эпидемии во Франции, которые сопровождались невиданной смертностью, когда умирали почти все заболевшие. Известия об этих событиях разнеслись по всем странам Европы. В XVII в каждом государстве проводится статистика погибших от оспы.

Статистика по-настоящему ужасает: смертность составляла 1/3 для детей и 1/8 для всех остальных за исключением беременных – тут выжить было практически невозможно. В XVII-XVIII веках по всей Европе в год умирало около полутора миллионов жителей. И это только Европа – в Китае и Индии было куда хуже! В Пруссии в 1796 году от оспы погибло около семидесяти тысяч человек, что больше ежегодной «нормы» в два раза. Однако пережившим оспу было не весело: перенесение болезни сопровождалось не самыми приятными следами на коже, проблемами с иммунитетом, слухом, зрением. Если болезнь пережил человек в старости, то глухоты и слепоты было не избежать.

С Россией дела обстоят иначе: как люди составляли статистику – не понятно. Тот самый Томас Димсдейл, который привил Екатерину и Павла, утверждал, что от оспы ежегодно умирало до двух миллионов человек в год. Интересно, правда? Более реалистичную, но тоже не идеальную картину показывает лютеранский пастор Грот, живший в Санкт-Петербурге: он утверждает, что от оспы умирает примерно каждый десятый, что опровергает известная нам официальная статистика конца XIX века. Также он обращает внимание на то, что в России оспа распространена неравномерно: в Европейской части России и на Кавказе численность заболеваний в процентном соотношении значительно выше, чем в других её уголках. Особенно частые вспышки оспы происходили в Лифляндской, Эстляндской, Петербургской и Архангельской губерниях, то есть преимущественно на северо-западе Империи.

Итак, с самой болезнью и её историей мы познакомились. А теперь следует рассказать о том, как же с ней боролись. Мы уже знаем о китайском методе – инокуляции. Он заключался в том, что человек вдыхал порошок из струпьев больного. Думаю, итак понятно, что данный метод был крайне не эффективным. В Средневековье основным методом естественно была молитва. Автор статьи, конечно, христианин, но чудо – явление не частое. Заметив, что повторно оспой не заболевают, люди начали своих детей оборачивать в одежды и постельное бельё больных, надеясь, что так ребёнок переживёт болезнь в лёгкой форме. Тоже не помогало. Ещё одним методом было вдыхание ртути — тут и пояснения излишни…

В Новое время был разработан уже рабочий метод – прививки. Прививание представляло собой укол здорового человека заражённой иглой. У привитых людей оспа проходила в лёгкой форме: во-первых, весь процесс был менее болезненным и длительным, во-вторых, больной через некоторое время находился в стабильном состоянии.

14 мая 1796 года Эдвард Дженнер изобрёл спасение для человечества – вакцину! Он привил вирусом коровьей оспы восьмилетнего мальчика Джеймса Фиппса. В течение трёх дней наблюдалась небольшая слабость и повышение температуры. После Эдвард трижды прививал ему натуральную оспу, но болезнь не развивалась. Так он обнаружил, что коровья и натуральная оспа – одного поля ягоды, и перенесение одной даст человеку невосприимчивость и к другой. А, как вы смогли заметить, коровью оспу перенести во множество раз легче.

Эдвард Дженнер

Изначально вакцинация не приветствовалась, но уже в первом десятилетии XIX века она стала обязательной сначала в армии Британской империи, а затем и других стран. В 1807 году Бавария стала первой страной, где вакцинация стала обязательной для всех, а государство провело её за свой счёт. В 1802 году Франц Буттац по поручению Александра I совершил путешествие по наиболее крупным городам Европейской России с целью вакцинации, а через двенадцать лет по приглашению матери Императора Марии Фёдоровны страну посетил и сам Дженнер. Однако всеобщая вакцинация была проведена только в СССР в 30-х годах. Благодаря массовой вакцинации после вспышки оспы в Сомали в 1977 году массовых проявлений болезни не наблюдается нигде в мире, и 9 мая 1979 года Глобальная комиссия провозгласила победу над оспой.

В наше время производство вакцин, как и много другой различной сложной деятельности, не обходится без применения информационных технологий. Прежде, чем глубоко копать, стоит поднять то, что на земле – современные сложные микроскопы, без которых невозможно доскональное изучение вирусов, а, следовательно, и создание надёжных вакцин, сами по себе являются информационными устройствами, а их проектирование проходит на компьютерах – тоже информационных устройствах. Ещё в пятом классе на уроках биологии нам рассказывают, что под простым микроскопом вирус не видно. Поэтому изучить его можно лишь с помощью электронного микроскопа, который в совершенстве был разработан лишь в 60-х годах прошлого века. Его разрешение превосходит разрешение оптического микроскопа благодаря использованию катодных лучей вместо света. Длина волны де Бройля у электронов гораздо меньше длины волны света, поэтому электронный микроскоп даёт нам гораздо большее разрешение. Современная вычислительная техника даёт и другие плоды в этом деле: она позволяет собирать и обрабатывать информацию, управлять ею, что позволяет значительно сократить время на производстве вакцин.

Электронный микроскоп

Сегодня принято говорить, что оспа полностью уничтожена. Это, конечно, не совсем правда — образцы болезни хранятся в центре вирусологии «Вектор» под Новосибирском и в Центре по контролю и профилактике заболеваний в США. Причём запасы вируса не просто достаточно значительные, но ещё и периодически оказывающиеся вне стен этих заведений — например, в 2014 году шесть пробирок с вирусом были обнаружены в забытой картонной коробке на складе в кампусе института здравоохранения в Мэрилэнде, а в ноябре 2021 в лаборатории компании Merck были обнаружены ещё 15 пробирок с этикетками «натуральная оспа». Не стоит также забывать и о том, что никуда не делась коровья оспа, а в Африке есть оспа обезьянья. Это — одна из тех причин, почему две означенные выше организации до сих пор хранят свои запасы болезни — на случай массовой вспышки. Зараза не побеждена, она лишь отступила, но даже это — уже достижение.

И напоминанием об этой победе является небольшой шрам на вашем плече.

Автор: Лев Котенев

Оригинал: https://habr.com/ru/company/timeweb/blog/593463/

Может быть, в фантастике вам попадался такой сюжет: на орбите планеты появляется враждебный космический флот, бомбит ее и обстреливает, высаживает десант, а потом улетает с награбленным. Поразительно, но в современной космонавтике есть почти полный аналог — японский аппарат «Хаябуса-2» вышел на орбиту астероида Рюгу, затем высадил на его поверхность три ровера, сбросил кумулятивную бомбу, сделал по астероиду два выстрела и улетел на Землю с образцами, доставив их 5 декабря 2020. И все это было сделано с мирными целями во имя науки.

«Хаябуса-2» в 21 метре над астероидом, фото JAXA

Зачем это все?

«Хаябуса-2» — уже второй японский аппарат, который привез образцы астероида. Первый «Хаябуса» стартовал 9 мая 2003 и после эпической истории превозмогания разнообразных неисправностей все-таки сумел привезти пылинки астероида Итокава, которые можно было рассмотреть только под микроскопом. А сейчас от астероида Бенну возвращается аппарат NASA OSIRIS-REx, его прибытие ожидается 24 сентября 2023. Для чего отправляются эти миссии?

Прежде всего, дело в том, что астероиды могут содержать информацию об истории молодой Солнечной системы. Вещество протопланетного диска, которое сформировалось в планеты, испытало множество столкновений, нагрев, геологические преобразования. А в космосе могут летать гораздо лучше сохранившиеся свидетели. Собственно говоря, они и летают: когда аппарат New Horizons пролетел мимо транснептунового объекта (486958) Аррокот оказалось, что он — самый примитивный (в смысле минимально изменившийся) объект из всех, которые посещали космические аппараты. Он оказался двумя слипшимися планетезималями — 21 и 15 км диаметром, причем сами планетезимали в свою очередь оказались состоящими из слипшихся более мелких объектов.

(486958) Аррокот, фото NASA

Увы, удаленность транснептуновых объектов делает их изучение сложным. Можно пролететь мимо, как это сделал New Horizons, но вот выйти на орбиту вокруг такого астероида, не говоря уж о возвращении образцов, на порядки сложнее.

Еще одна важная задача — изучение околоземных астероидов непосредственно. Если когда-нибудь таки появится серьезно угрожающий Земле объект, то для успешного изменения его орбиты крайне желательно знать состав и структуру астероидов, чтобы меры воздействия оказались эффективными.

Также миссия «Хаябусы-2» решала и инженерные задачи — нужно было отработать улучшения, сделанные по результатам полета первого аппарата. А еще хотелось проверить возможность создания компактных и легких импакторов. Дело в том, что на орбите, сравнимой с земной, небесное тело очень серьезно прожаривается Солнцем — на дневной стороне Луны температура выше 100°С. Летучие элементы испаряются. Но обычно нагревается только поверхность — уже на десятках сантиметров глубины температуры практические постоянные и отрицательные. Хорошо бы иметь легкое простое устройство, чтобы создать кратер и добраться до лучше сохраняющихся на глубине образцов.

Устройство

Иллюстрация planetary.org

«Хаябуса-2» (в переводе «Сапсан-2») представляет собой сравнительно легкую, простую и недорогую, но при этом имеющую большие возможности автоматическую межпланетную станцию. Его масса составляет 609 кг. На способном поворачиваться по двум осям подвесе установлены четыре ионных двигателя, из которых одновременно могут работать три (четвертый запасной). Они могут развивать тягу от 5 до 28 грамм. Небольшая тяга компенсируется высоким удельным импульсом — 3000 секунд, и маршевая двигательная установка имеет запас характеристической скорости 3,2 км/с. Электропитание обеспечивают раскладные солнечные панели без возможности поворота, обеспечивающие 2,6 кВт на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца. Также аппарат оснащен двухкомпонентными двигателями ориентации на высококипящих компонентах тягой 2 килограмма каждый и общим количеством 12 штук.

Научным оснащением станции являются три навигационные камеры, одна с телеобъективом (ONC-T) и две широкоугольные (ONC-W1 и ONC-W2), еще одна камера CAM-H для съемок пробоотборника, установленная на пожертвования, спектрометр NIRS3, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне, тепловизор TIR, лидар (лазерный дальномер), пробоотборник с тремя ячейками под образцы, отделяемая камера DCAM3, четыре ровера, экспериментальный импактор SCI и пять прицельных маркеров. Прицельные маркеры представляют собой ярко белые мягкие шарики и используются как реперные точки для навигации автоматики на небольшой высоте над серой поверхностью астероида.

Старт

«Хаябуса-2» с попутчиками, здесь и далее, если не указано иное, фото JAXA

«Хаябуса-2» отправился в полет на японской ракете-носителе H-IIA 3 декабря 2014. Вместе с ним летели три попутчика: студенческий радиолюбительский ретранслятор Shin'en 2, PROCYON, который должен был пролететь мимо другого астероида, но сломался, и космический арт-объект ARTSAT2-DESPATCH: немаленькая скульптура 50х50 см и массой 30 кг, которая первые десять часов передавала телеметрию, затем в течение ста часов генерировала на борту и передавала по радиолюбительскому каналу поэзию, а после 110 часа — только температуру на борту. «Хаябуса-2» отделился первым, спустя 1 час и 47 минут полета.

Перелет

Орбита «Хаябусы-2», анимация Phoenix7777/Wikimedia Commons

Сложность миссии с выходом на орбиту вокруг астероида заключается в том, что надо перейти на траекторию, близкую к орбите цели, и оказаться рядом с целью, причем погасив относительную скорость. Также современная космическая техника проектируется из принципа, что лучше лететь на несколько лет дольше, пользуясь гравитационными маневрами у планет, но сэкономить на массе аппарата или запасах топлива. Поэтому «Хаябуса-2» добирался до астероида три с половиной года.

За первый год полета зонд проверил ионные двигатели и изменил свою скорость всего-то на 60 м/с. Спустя ровно год он совершил гравитационный маневр у Земли, получив бесплатные 1,6 км/с скорости, и изменил наклонение орбиты. Затем уже пришел черед собственных двигателей. Во время первой фазы «Хаябуса-2» изменил скорость на 127 м/с за 798 часов, во время второй — на 435 за 2593 часа, и во время финальной третьей, тормозя относительно астероида, на 393 м/с за 2475 часов.

Прибытие

27 июня 2018 года «Хаябуса» прибыл на орбиту вокруг астероида. За время перелета астероид 1999 JU3 получил собственное имя Рюгу в честь подводного волшебного дворца Рюгу-дзё из японских сказок. Согласно этим сказкам, рыбак отправился в подводный дворец и вернулся с подарками от хозяина дворца, дракона Рюдзина. Аналогия с миссией «Хаябусы-2» вполне очевидна. Из-за названия, топонимы на астероиде теперь берутся из сказок народов мира — так на Рюгу появились районы Колобок и Страна чудес Алисы.

Астероид Рюгу был обнаружен в 1999 году и относится к подтипу Cb самого распространенного (75% всех известных) класса C — углеродистых астероидов. Он принадлежит к группе аполлонов и является потенциально опасным. Рюгу имеет шарообразную форму с выраженным экваториальным хребтом, что делает его похожим на волчок или соединенные донцами конусы. Диаметр астероида составляет примерно 900 метров, а массу оценивают в 450 миллионов тонн. Для сравнения, это миллион Международных космических станций или 1,1 массы живущих сейчас людей.

Сила тяжести на Рюгу составляет 1/80000 «же», а орбитальная скорость на рабочей высоте «Хаябусы-2», 20 км — примерно 40 миллиметров в секунду.

Еще по данным радарных наблюдений с Земли было установлено, что астероид вращается в ретроградном (противоположном обычному) направлении. Необычное направление вращения, экваториальный хребет, большое количество булыжников и малое количество пыли говорят о том, что Рюгу является результатом столкновения и когда-то вращался гораздо быстрее. Неожиданно большое количество крупных булыжников серьезно затруднило планирование работ на астероиде и повысило их рискованность.

Первая пара роверов

В первую волну «десанта» 21 сентября 2018 пошли два ровера, которые перевозили в одном контейнере. В момент старта аппарата они имели имена 1A и 1B, но к моменту сброса получили личные имена HIBOU («сова» по-французски) и OWL («сова» по-английски) соответственно. Это были небольшие и легкие (1,1 кг) аппараты, каждый с двумя камерами, датчиком температуры, фотодиодом, акселерометрами и гироскопами. Интересным был способ передвижения роверов по астероиду — на них стоял электромотор с эксцентриком, аналог которого вибрирует у вас в смартфонах. Колеса, гусеницы или другие способы передвижения банально не работали бы в условиях очень низкой тяжести. HIBOU проработал 36 земных суток и сделал 609 фото, OWL — 3 суток и сделал 39 фото.

Фото с ровера 1A (HIBOU)

А вот так выглядит день на астероиде, анимация по фото ровера 1B (OWL)

MASCOT

MASCOT, фото DLR

Вторым, 3 октября 2018, был сброшен ровер MASCOT, разработанный Германским аэрокосмическим центром (DLR). MASCOT расшифровывается как «Мобильный разведчик поверхности астероида». Это более тяжелый аппарат, весящий 10 кг, и имеющий более серьезное научное оснащение — спектроскопический микроскоп, терморадиометр, магнитометр и более качественную камеру. Аппарат приастероидился вверх тормашками, перевернулся при помощи аналогичного первой группе двигателя с эксцентриком и потом на нем же перемещался по астероиду. Но у ровера не было солнечных панелей, так что спустя 17 часов его батареи банально сели.

Поверхность астероида, фото MASCOT/DLR

Обстрел

Теперь настала очередь забора образцов. Но сначала стоит разобраться, каким образом этот забор происходит.

У края трубки пробоотборника установлены три «орудия», которые по конструкции напоминают некоторые бесшумные пистолеты (например, российский ПСС). В трубке, которая одновременно является патроном, располагаются метательное вещество, обтюратор (одновременно пыж и поршень) и танталовая пуля весом 5 грамм. Тантал был выбран, чтобы легко отделить следы пули от образцов. Электрозапал поджигает метательный заряд, он расширяется и выталкивает пулю со скоростью 300 м/с. При этом обтюратор останавливается, упираясь в выступ около дульного среза, запирая продукты сгорания в стволе-патроне и не загрязняя ими образцы. Пуля ударяет в поверхность астероида, выбрасывая вверх ее частички, которые упаковываются в герметичную камеру в спускаемом аппарате. У «Хаябусы-2» было три выстрела и три камеры для образцов.

Как вы помните, поверхность астероида была очень неудобной. «Хаябусе-2» нужен был ровный участок без больших булыжников и уклона, в районе экватора (чтобы не поворачивать солнечные панели в сторону от Солнца) и температурой не выше 97°С, чтобы не перегреть сам аппарат.

Первый прицельный маркер сбросили 25 октября 2018. Затем проводили репетиции, на КДПВ как раз фото с тренировочного снижения до 21 метра. И только 22 февраля 2019 произошли касание, выстрел и успешный забор образцов.

Бомбардировка

После обстрела настала очередь бомбить астероид. Дело в том, что небольшой носимый импактор, а именно так переводится его название SCI, представляет собой кумулятивный заряд. Общей массой 9,5 кг, из которых 2,5 составляет медная пластина, а 4,7 — взрывчатка.

2,5 килограмма меди после подрыва превращаются в ударное ядро, движущееся на скорости 2 км/с. Если искать военные аналогии, то SCI похож на противотанковые самоприцеливающиеся боеприпасы СПБЭ-К к разовой бомбовой кассете РБК-500 РФ или BLU-108/B в кассете SUU-66/B стран NATO. Только в SCI подрыв происходит по таймеру, а не по обнаружению теплового излучения вражеского танка.

Всем хорош SCI — маленький да легкий, но есть у него серьезный недостаток — после подрыва в случайном направлении разлетаются осколки, которыми было бы очень обидно повредить аппарат-носитель. Поэтому использовался следующий алгоритм: «Хаябуса-2» сбрасывал импактор, затем специальную камеру DCAM3 и прятался за астероидом.

DCAM3 — цилиндрик с батарейками, двумя камерами, аналоговой и цифровой, и антеннами для передачи отснятого. У него нет вообще никаких двигателей или системы ориентации. На фото он в крепежном гнезде, из которого выбрасывается с закручиванием. Вращение стабилизирует направление съемки.

5 апреля 2019 были сброшены SCI и DCAM3. На фото ниже результат.

В итоге получился кратер диаметром 14,5 м по уровню поверхности, 17,6 м по верху. В центре образовалась яма глубиной 3 метра. Два больших булыжника были сдвинуты в сторону. Анимация позволяет наглядно посмотреть изменения было/стало.

Второе касание

Естественно, кратер стал основным кандидатом для следующего касания с забором образцов. 30 мая 2019 был сброшен второй прицельный маркер, и 11 июля «Хаябуса-2» коснулся астероида с ошибкой всего 60 см относительно точки прицеливания.

Бомбы исследуют гравитацию

Третьего касания решили не проводить — это был бы излишний риск. Так что «Хаябуса-2» стал закругляться. Два прицельных маркера были сброшены 17 сентября на перпендикулярные орбиты, полярную и экваториальную, для измерения гравитационных характеристик астероида по их полету. 2 октября также в качестве пассивного тела был сброшен ровер MINERVA-II-2, который, увы, сломался еще до прибытия к астероиду.

MINERVA-II-2 в свободном падении

Общая карта работ на астероиде с указанием местных названий:

Возвращение и посадка

13 ноября 2019 «Хаябуса-2» направился к Земле. Здесь задача уже была проще — для доставки образцов достаточно было перейти на курс, пересекающийся с Землей, не учитывая относительные скорости. На всякий случай зонд держали на траектории, которая проходила совсем рядом с планетой, затем 26 ноября аппарат изменил свою скорость всего на 1,2 метра в секунду и перешел на траекторию, которая оканчивалась на полигоне Вумера в Австралии. За 12 часов до входа в атмосферу «Хаябуса-2» сбросил спускаемый аппарат и ушел в сторону. Капсула с образцами благополучно воткнулась в атмосферу, затормозила, раскрыла парашют и приземлилась на полигоне 5 декабря 2020.

В итоге оказалось, что ожидания ученых были перевыполнены с лихвой. Научное оборудование было сконструировано так, чтобы для анализа хватило 0,1 грамма астероида. Однако «Хаябуса-2» привез в 50 раз больше — целых 5,4 грамма!

Обратите внимание, что образцы от первого и второго касания сильно отличаются по размеру. И во втором контейнере невольно оказался кусок пробоотборника. Все остальные части орбитального аппарата никак не смогут вернуться на Землю.

Результаты

Изучение полученных образцов активно ведется сейчас и будет вестись еще долго. А про научные статьи можно сказать, что они только начали появляться. Что мы успели узнать?

Рюгу является результатом столкновения, после которого образовалась куча обломков, слипшаяся под воздействием притяжения друг к другу. Астероид представляет собой «кучу щебня» (термин, пока не переведенный официально на русский язык) и имеет пористость больше 50%, то есть внутри пустой больше чем наполовину. Вообще, стоит отметить, что сейчас считается, что значительная доля астероидов, если даже не большинство, состоит из таких же куч щебня, а не является чем-то монолитным.

Поверхность астероида очень молодая, 8.9 ± 2.5 млн. лет, и усеяна большими, >3 м в диаметре, камнями, тоже пористыми. Но можно найти редкие светлые камни, скорее всего, от ударившего тела. Кроме цвета они отличаются еще профилем нагрева и охлаждения, то есть, имеют другой химический состав.

Еще один важный вопрос — история воды в молодой Солнечной системе. И здесь не факт, что конкретно Рюгу даст нам какие-то сенсации. Дело в том, что родительское тело, из которого он сформировался, похоже, подверглось нагреву в прошлом, и в результате астероид оказался гораздо суше, чем ожидалось.

Эпилог

Как вы могли заметить, орбитальный аппарат «Хаябусы-2» не сгорел в атмосфере и продолжает полет по плану расширенной миссии. Спустя четыре с половиной года, в июле 2026, он пролетит мимо астероида 1001 CC21, который относится к редкому типу L. Это будет скоростной пролет, не выход на орбиту. Заодно команда миссии получит опыт работы в условиях, когда объект изучения пролетает мимо аппарата за считанные часы. В 2027 и 2028 ожидаются еще два гравитационных маневра у Земли. А летом 2031 «Хаябуса-2» должен выйти на орбиту астероида 1998 KY26, необычность которого заключается в том, что он быстро вращается. Конечно, исследования будут вестись только оставшимися научными инструментами. У зонда остался один сбрасываемый маркер, и, формально, один выстрел, но уже нет контейнера для образцов и спускаемого аппарата, в котором они могли бы вернуться на Землю. Но, не сомневаюсь, что продленная миссия также окажется очень интересной.

Для тех, кому удобнее, видео лекции.

Автор: Филипп Терехов

Оригинал: https://habr.com/ru/company/timeweb/blog/593767/