Космический лайнер

В 1972 г. в США было официально объявлено о начале разработки принципиально нового космического аппарата, сочетавшего в себе преимущества ракеты и самолета. Это бы позволило выводить на орбиту при помощи ракеты-носителя космический корабль, который имел бы собственный двигатель, позволяющий ему осуществлять пилотируемые полеты в космическом пространстве. После отработки заданной программы новый корабль не должен был опускаться на Землю с помощью парашютов, как это делали все его предшественники, а планировать, как обыкновенный самолет. При этом такой самолет должен был иметь специальное покрытие, защищающее его от воздействия высоких температур, возникающих при прохождении плотных слоев атмосферы. Это бы позволило использовать самолет многократно.

В результате напряженной работы американских специалистов 12 апреля 1981 г., ровно через 20 лет со дня исторического полета в космос первого человека, с космодрома на мысе Канаверал был осуществлен запуск первой многоразовой космической системы, получившей название «Спейс Шаттл» («Космический челнок»).

Устройство «Космического челнока»

Конструктивно многоразовый транспортный космический комплекс серии «Спейс Шаттл» состоит из трех частей: двух твердотопливных ускорителей, фактически являющихся первой ступенью ракеты-носителя, внешнего топливного бака и орбитального корабля, составляющих вторую ступень ракеты. «Спейс Шаттл» построен так, что из этих трех элементов только внешний топливный бак используется один раз, конструкция всех остальных блоков позволяет использовать их многократно. Для твердотопливных ускорителей предусматривается двадцатикратное использование, для орбитального корабля — стократное.

Внешний бак используется один раз

В момент старта многоразового космического комплекса «Спейс Шаттл» одновременно работают все его двигательные установки. Примерно на 125-й секунде полета, когда достигнута высота в 50 км, твердотопливные ускорители отделяются от комплекса и спускаются на Землю. После проведения восстановительных работ их повторно используют на очередном многоразовом космическом комплексе.

Три основных двигателя орбитального корабля продолжают работать, используя топливо внешнего бака, и обеспечивают скорость, близкую к орбитальной. После выработки топлива, примерно на 500-й секунде полета, внешний бак отделяется и разрушается в плотных слоях атмосферы — его повторное использование не предусмотрено.

Космический самолет

Орбитальный корабль представляет собой летательный аппарат, по форме напоминающий самолет с треугольными крыльями. Он предназначен для доставки на орбиту полезного груза со средствами его развертывания и обслуживания. Кроме того, орбитальный корабль обеспечивает все необходимые условия для жизнедеятельности и работы экипажа из четырех человек (командир, пилот, специалист по программе полета и специалист по полезной нагрузке). При наличии расширенной программы полета (или при выполнении спасательных операций) на борту орбитального корабля может находиться одновременно до десяти человек.

Длина орбитального корабля достигает 37 м, а размах крыльев 23,8 м. Его стартовая масса в зависимости от количества полезного груза составляет от 85 до 114 т. Корпус орбитального корабля состоит из носовой, средней и хвостовой частей. В носовой части расположены герметичная кабина экипажа и носовой блок системы реактивного управления, в средней части — негерметичный отсек полезного груза, в хвостовой — три основных двигателя.

Советский крылатый космический корабль

В Советском Союзе программа по созданию крылатого орбитального корабля многоразового использования получила название «Буран». Она предусматривала разработку, изготовление и эксплуатацию космического корабля, предназначенного для выведения на околоземную орбиту различных космических объектов и их обслуживание, доставки модулей и специалистов для сборки на орбите крупногабаритных сооружений и межпланетных комплексов, возврата на Землю неисправных или выработавших свой ресурс спутников и выполнения грузопассажирских перевозок по маршруту Земля—космос—Земля.

Многоступенчатая конструкция

Для вывода космического самолета на орбиту была создана новая ракета-носитель, названная «Энергия». Она была построена по двухступенчатой схеме. При этом «пакет» из четырех блоков первой ступени располагался вокруг больше го центрального блока, являющегося второй ступенью.

Стартовая масса такой конструкции достигала 2400т. Мощность, развиваемая двигателями ракеты-носителя «Энергия», позволяла выводить на околоземную орбиту полезный груз массой более 100 т. Каждый из четырех блоков первой ступени был изготовлен по однотипной схеме. Он был снабжен четырехкамерным жидкостным ракетным двигателем, работающим на жидком кислороде и углеводородном горючем.

Вторая ступень работала на кислородно-водородном топливе. Запуск двигателей первой и второй ступеней осуществлялся почти одновременно перед стартом.

После того как блоки первой ступени израсходовали свои запасы топлива, они попарно отделялись от ракеты и возвращались на Землю. После проведения профилактических и ремонтно-восстановительных работ блоки первой ступени можно использовать вторично.

Вторая ступень, являющаяся центральным блоком «Энергии», отделялась после набора заданной скорости. Дальнейший набор скорости производился за счет двигателей, установленных на «космическом самолете», который выполнял роль третьей ступени ракеты.

Устройство «Бурана»

В носовой части «Бурана» расположены герметичная кабина, рассчитанная на экипаж, состоящий из 2—4 космонавтов и до 6 пассажиров, и отсеки с бортовым оборудованием. Среднюю часть занимает грузовой отсек с открывающимися вверх створками, в котором размещаются манипуляторы для выполнения погрузочно-разгрузочных, монтажно-сборочных работ и различных операций по обслуживанию космических объектов. Под грузовым отсеком расположены агрегаты систем энергоснабжения и обеспечения температурного режима.

В хвостовой части орбитального корабля находятся двигательная установка и топливные баки.

Длина орбитального корабля «Буран» составляла 35,4 м, а высота с выпущенными шасси — 16,5 м. Размах его крыла, площадью 250 м², равен 24 м. Корпус имел ширину — 5,6 м и высоту — 6,2 м. Длина грузового отсека 18 м, а его диаметр — 4,6 м. Масса орбитального корабля при старте равнялась 105 т, из которых 30 т приходилось на полезный груз и 14 т на запас топлива.

Единственная автоматическая посадка многоразового космического корабля

Первый испытательный запуск беспилотного варианта орбитального корабля «Буран» состоялся 15 ноября 1988 г. После двух витков вокруг Земли полет завершился успешной автоматической посадкой на аэродром в районе космодрома Байконур. Это была первая и по сей день единственная в истории космонавтики автоматическая посадка космического корабля многоразового использования.

К сожалению, этот полет стал одновременно и последним. Работы на орбите «Бурану» не нашлось, а запуски его оказались очень дорогими.