Space Shuttle
Купаясь в лучах славы на той церемонии, мы были прискорбно невежественны в отношении машины, на которой нам предстояло летать. Мы знали, что шаттл будет не таким, как предыдущие пилотируемые ракеты[30] NASA, но не имели представления, чем именно он отличается и как это повлияет на риски для нашей жизни.
До создания системы Space Shuttle каждый астронавт стартовал в космос в капсуле на одноразовой ракете. Единственное, что возвращалось на Землю из полета, – это капсулы с астронавтами. И даже их больше не использовали, раздавая музеям по всей Америке. Хотя со временем размеры капсул выросли, позволяя вмещать трех человек[31], и ракеты, которые их несли, стали больше и мощнее, основной принцип – «кильки в банке», запускаемые одноразовой ракетой, – оставался неизменным с тех пор, когда Алан Шепард произнес свое знаменитое «Зажгите эту свечу!» перед первым полетом по программе «Меркурий-Редстоун».
Нам же предстояло летать на крылатом носителе, представлявшем собой наполовину космический корабль, наполовину – самолет. Он запускался в космос вертикально, как и ракеты прошлых лет, но это крылатое судно было способно войти в атмосферу на скорости в 25 раз выше скорости звука и совершить планирующую посадку, как обычный аэроплан. Тысячи плиток на кремниевой основе, приклеенные к донной части корабля, и листы углепластикового материала, прикрепленные болтами к передней кромке крыла и на носу, должны были защищать его от нагрева до 1700 °C во время возращения с орбиты. Считалось, что после недели или двух на межполетное обслуживание и установки в грузовом отсеке нового полезного груза массой до 29 500 килограммов корабль будет готов к отправлению в следующий полет.
В кормовой части орбитальной ступени системы Space Shuttle, то есть крылатого корабля, предполагалось три жидкостных двигателя с суммарной тягой около 680 тонн[32]. Они должны были сжигать жидкий водород в жидком кислороде, получая эти компоненты из огромного «бензобака», смонтированного с донной стороны и именуемого внешним баком (External Tank, ET). Через восемь с половиной минут после старта опустевший внешний бак должен был отделиться и сгореть в атмосфере, будучи единственной одноразовой частью системы, ушедшей со старта.
При всей своей мощи три маршевых двигателя шаттла (Space Shuttle Main Engine, SSME) не имели достаточной силы, чтобы самостоятельно поднять машину на орбиту. Требовалась дополнительная стартовая тяга[33]. NASA сначала хотело, чтобы ее давали жидкостные ускорители многократного использования, однако спуск такого изделия в соленую океанскую воду создавал серьезные проблемы с точки зрения многоразового использования. Представьте себе, что вы заехали на автомобиле прямо в море, затем вытянули машину на берег и теперь надеетесь, что при повороте ключа она заведется вновь. Флаг вам в руки, что называется. Поэтому перед инженерами встала задача разработки системы, в которой жидкостные ускорители возвращаются
Строго говоря, их даже нельзя так называть: до появления шаттла граница между беспилотной ракетой-носителем и установленным на ней пилотируемым кораблем была очевидна.
Корабль «Меркурий» как в суборбитальном, так и в орбитальном варианте вмещал одного человека и был настолько мал, что говорили, что астронавт не садится в него, а надевает его на себя. На «Джемини» летало по двое астронавтов, а «Аполлон» имел уже достаточно просторный отсек экипажа на трех человек.
Номинальная тяга одного двигателя составляла 375 000 фунтов, то есть 170 тонн силы. Ракетчики по сей день предпочитают эти несистемные единицы «правильным» ньютонам и килоньютонам.
Не вдаваясь в теорию многоступенчатых систем, отметим, что проблема не в тяге двигателей, а в формуле Циолковского, связывающей стартовую и конечную массу ракеты для заданной конечной скорости при доступном удельном импульсе двигателя. Создание одноступенчатого носителя на химическом топливе без сбрасываемых в процессе выведения частей физически вполне реально, но весьма сложно технически и катастрофически невыгодно экономически, так как доля массы полезного груза в стартовой массе ракеты будет удручающе низкой. До сих пор ни одна попытка создания такой системы не была доведена до конца.
