Краткая история программы «Аполлон» - страница 4
Основная суть «Сатурна-5» мало чем отличалась от других ракет, разве что ступеней было аж три: это по-прежнему были огромные баки с топливом, к которым снизу прибили двигатели. Отличия были не в сути, а в цифрах, потому что двигателям тоже пришлось быть очень мощными, чтобы поднять весь этот хлам на орбиту. Вот простенькая схема.
Здесь стоит отметить ещё одну парадигму, которая, на мой взгляд, стала одним из решающих факторов в лунной гонке. Как проходила разработка ракетно-космической техники раньше? Очень просто: инженеры что-то посчитали, построили, запустили, посмотрели, что с ней случилось. Если упала — давайте искать ошибки. Надо понимать, что никаких CAD/CAM/CAE систем тогда не существовало, всё чертили и считали ручками. Причём, к примеру, в сопромате уже существовал метод конечных элементов, но область его применения оставалась весьма ограниченной из-за ограничения мощности компьютеров.
А чертили примерно вот так:
Однако в случае с двигателем F-1 всё получилось немного иначе. Изначально он не предназначался для «Сатурна», просто в один прекрасный день вояки пришли в Рокетдайн и сказали:
— Слушайте, ребята, тут через тридцать лет Ваха выйдет, мы хотим быть готовыми к этому знаменательному событию. Нам нужен БОЛЬШОЙ ракетный двигатель.
— Насколько большой? — спрашивают в Рокетдайн. А военные такие:
Ну а этим что, ваши деньги — ваши капризы. Взяли и разработали. Правда, на полпути какая-то светлая голова в ВВС задумалась о том, где этот двигатель применять, и оказалось, что негде, поэтому разработку бросили — ну, эти американцы, вы понимаете… Но чертежи благоразумно сохранили, и не зря — вскоре с тем же вопросом к ним постучались уже из NASA. Только в отличие от вояк там уже знали, для чего им нужен БОЛЬШОЙ ракетный двигатель.
Чтоб вы поняли, насколько он большой, вот вам Вернер фон Браун на фоне ракетной жопы:
И вот инженеры посмотрели на то, что получается, и подумали: ребзя, а ведь если такая штука бабахнет, мало никому не покажется. Вон, со стабильностью горения куча проблем, то и дело прототипы жахают. И бабла такой комплекс стоит немеренно. Может, сначала получше проверим всё?
— А давайте, — сказали в NASA, подкрепили свои слова очередной порцией вечнозелёных, и все заверте…
В общем, инженеры построили стенд и модели, битком набитые датчиками, а к камере сгорания присоединили специальные патрубки, в которых взрывали небольшие бомбы. Поток газов от этих бомб устремлялся в камеру, и можно было легко отследить, как ведёт себя конструкция, и внести необходимые коррекции. Кроме того, движки F-1 были многоразовыми. То есть летали они в итоге каждый по разу, конечно, но их можно было запускать и останавливать многократно, так что на орбиту отправились уже проверенные и испытанные двигатели, а не просто «вроде бы нормальные». В результате денег вбухали в это дофига, зато ни один из «Сатурнов» в конечном итоге не бабахнул — двигатели работали как часы. Аналогичные стенды устроили для двигателей других ступеней, а потом и для самих ступеней тоже. Вот как выглядели огневые испытания F-1.
Короче говоря, американцы вспомнили про старую поговорку «семь раз отмерь — один отрежь», и в то время как в СССР бабахала Н-1, они спокойно продолжали доводить конструкцию до совершенства (ну, ладно, Н-1 пускать начали когда американцы уже собирались на Луну высаживаться). Да, это стоило сотен нефти. Но зато двигатели не бабахали. Вообще.
Тут стоит сделать небольшое отступление и пояснить, зачем это нужно. Жидкостные ракетные двигатели работают в крайне экстремальных условиях. Хотя конструктивно первая ступень ракеты это просто огромный бак с двигателями, от него требуется охренеть какая тяга и высокий удельный импульс, да ещё и внешние условия изменяются по мере набора высоты. Более того, обычные для самолётов воздушно-реактивные двигатели не годятся для ракет, потому что в какой-то момент воздух попросту заканчивается (существует проект SABRE, который может переключаться между режимами, но это исключение). Как следствие, надёжность ЖРД снижается по мере увеличения тяговооружённости, и компенсировать это следует тотальной проверкой всего, что только можно.