Верхом на ракете

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 на сушу. Вскоре стало ясно, что невозможно с помощью парашютов посадить на Землю столь массивные объекты со сложным оборудованием, не повредив его и не создав при этом угрозы населенным пунктам. В результате инженеры рассмотрели планирующую посадку на полосу аэродрома, и в один из первых проектных вариантов космического челнока была заложена именно такая концепция. Согласно ей два крылатых аппарата, оба с экипажами, соединенные донными частями, подобно спаривающимся дельфинам, стартуют как единое целое. Один из них представляет собой комбинацию жидкостного ускорителя с огромным топливным баком, а второй, меньший по размеру, и есть собственно орбитальный аппарат. Проделав с последним часть пути до космоса, ускоритель отделяется, и два астронавта уводят его на посадку в Космическом центре имени Кеннеди[34]. Другие астронавты на борту орбитального корабля продолжают полет в космос, используя собственный запас топлива для окончательного набора орбитальной скорости.

Однако разработка и изготовление такого пилотируемого жидкостного самолета-ускорителя были бы очень дороги, а бюджет NASA в то время урезали. Агентство победило в соревновании за полет на Луну, и конгресс теперь был готов найти другое применение миллиардам долларов, которые тратились на NASA в 1960-е годы. В этой новой бюджетной реальности NASA стало искать более дешевые проекты первой ступени и остановилось на двух одинаковых твердотопливных ускорителях (Solid Rocket Booster, SRB) многоразового использования. По существу, это были просто стальные трубы, заполненные топливом из перхлората аммония и алюминиевого порошка. Эти ингредиенты соединялись с химическим «связующим», перемешивались подобно цементу в большой бетономешалке и заливались в ракетные «трубы», как тесто в форму для выпечки хлеба. После вулканизации в печи топливо затвердевало до консистенции твердой резины, откуда и название — твердотопливный ракетный ускоритель{4}.

Очень простые по своей сути, SRB, соответственно, дешевы. К тому же, поскольку после выгорания топлива ускорители превращались в полые трубы, они могли опускаться на парашютах в соленую морскую воду и использоваться повторно. Одна беда: твердотопливные ускорители значительно опаснее жидкостных ракетных двигателей. Последними можно управлять во время работы. Датчики могут отслеживать температуру и давление, и, если обнаруживается проблема, компьютер даст команду перекрыть клапаны, после чего поток компонентов прекратится и двигатель закончит работу, как если бы мы выключили газ в газовой плите. После этого можно перенаправить неиспользованные компоненты топлива в оставшиеся двигатели и продолжать полет. Именно такой сценарий в пилотируемых программах был реализован дважды. При запуске «Аполлона-13» в центральном двигателе второй ступени возникла проблема, и он был выключен. Четыре остальных двигателя проработали дольше запланированного, и носитель выполнил свою задачу. А в одном из стартов шаттла перед «Челленджером» центральный двигатель отключился за три минуты до расчетного момента. Полет продолжался на двух оставшихся двигателях, которые сжигали топливо, предназначавшееся для отказавшего двигателя[35].