В начале 1960-х годов, когда космическая гонка набирала обороты, а полет на Луну казался делом ближайшего будущего, в конструкторских бюро Lockheed-California рождались концепции, которые опередили свое время на десятилетия. Эти проекты не получили широкой огласки, не стали музейными экспонатами и не попали в заголовки газет, но именно они заложили фундамент для всего, что мы знаем о многоразовых космических системах. Сегодня, оглядываясь назад, можно смело сказать: то, что делали инженеры Lockheed в середине 60-х, было не просто смело — это была дерзкая попытка превратить космический корабль из одноразовой жестянки в машину, способную летать, возвращаться и снова подниматься в небо. Давайте разберем эту историю детально, потому что она того стоит.
Начать стоит с того, что в начале 1960-х военно-воздушные силы США всерьез прорабатывали концепцию пилотируемой орбитальной лаборатории — Manned Orbiting Laboratory, или MOL. Это была программа, предусматривавшая создание обитаемой станции с астронавтами на борту, которым требовалась возможность не только работать на орбите, но и возвращаться обратно. И здесь возникал ключевой вопрос: как доставлять экипаж и грузы? Капсулы «Джемини», которые рассматривались в качестве основы, были хороши, но не идеальны. Их теплозащитный экран, срабатывавший лишь однажды, делал всю систему чрезвычайно дорогой в эксплуатации. Именно тогда инженеры Lockheed предложили то, чего от них никто не ожидал: а что, если корабль сможет возвращаться на Землю, используя аэродинамическую форму самого корпуса, без абляционной защиты, которая сгорает при спуске?
Так родилась концепция, которую условно называют System III — трехступенчатая многоразовая транспортная система. Это был не один корабль, а целое семейство, рассчитанное на разные задачи. Самая легкая версия — пилотируемый корабль, способный маневрировать в атмосфере и садиться на взлетно-посадочную полосу, как обычный самолет. Вторая, более тяжелая ступень — грузовой возвращаемый аппарат. И наконец, третья — огромная ракета-носитель, полностью многоразовая. Все три ступени объединяла одна и та же аэродинамическая схема: так называемый lifting body, несущий корпус. Это был фюзеляж, который сам создавал подъемную силу, отказываясь от традиционных крыльев. В теории это давало колоссальные преимущества: меньший вес, больший внутренний объем, возможность маневрировать при входе в атмосферу и садиться с высокой точностью на обычный аэродром. На практике это означало, что корабль не был привязан к приводнению в океане, его не нужно было вылавливать авианосными группами — он просто возвращался на базу, заправлялся и готовился к новому полету.
Одним из наиболее проработанных вариантов в рамках этой концепции стал проект, получивший обозначение Star Clipper.
Это была машина, которая, без преувеличения, выглядела как нечто из далекого будущего. Представьте себе клиновидный аппарат с почти плоским днищем и резко скошенными боковыми гранями. Никаких выступающих крыльев — только сам корпус, плавно переходящий в хвостовое оперение. Два киля, слегка разведенные в стороны, и центральный руль направления. Внутри — экипаж из двух-трех человек и грузовой отсек. Взлетать такая машина должна была вертикально, установленная на вершине одноразовой или частично многоразовой ракеты, а садиться — горизонтально, на шасси, выпускаемые из нижней части фюзеляжа. Теплозащита при этом не сгорала: инженеры предложили использовать металлический тепловой экран, способный выдерживать многократные входы в атмосферу без замены. Это был принципиально иной подход по сравнению с абляционными щитами, применявшимися на «Аполлонах» и «Джемини». Там теплозащита работала как расходник — обугливалась и испарялась, отводя тепло. Здесь же экран должен был оставаться целым полет за полетом, и именно это делало систему действительно многоразовой.
Параллельно с пилотируемым Star Clipper прорабатывались грузовые версии, способные доставлять на орбиту до нескольких тонн полезной нагрузки. Логика была простой: если уж создавать многоразовую систему, она должна обслуживать и станцию, и спутники, и межпланетные миссии. Фактически, инженеры Lockheed еще в 1965–1966 годах закладывали архитектуру, которая много позже будет реализована в программе Space Shuttle. Более того, есть все основания полагать, что именно эти ранние проекты оказали прямое влияние на формирование требований к будущему шаттлу. Когда NASA объявило конкурс на многоразовый транспортный корабль, Lockheed имела на руках сотни страниц расчетов, продувок в аэродинамических трубах и даже результаты испытаний масштабных моделей, сброшенных с самолетов и вертолетов. Это был колоссальный задел.
Отдельного внимания заслуживают работы по устойчивости и управляемости. Несущие корпуса обладают сложной аэродинамикой, и инженерам пришлось решать нетривиальные задачи, чтобы обеспечить безопасный спуск с гиперзвуковых скоростей. Проводились многочисленные испытания в аэродинамических трубах NASA Ames и Langley. Изучалось поведение аппарата на разных углах атаки, исследовались зоны отрыва потока, проверялась эффективность рулей на дозвуковых, трансзвуковых и сверхзвуковых режимах. Результаты показали, что при грамотной компоновке несущий корпус может обеспечить достаточное аэродинамическое качество для планирования и точной посадки. Более того, выяснилось, что клиновидная форма дает еще один неожиданный бонус: при входе в атмосферу ударная волна отходила от поверхности корпуса, и тепловые нагрузки распределялись более равномерно, чем на затупленных капсулах. Это было важно для продления ресурса металлического теплового экрана.
Почему же эти проекты не пошли в серию? Ответ кроется в сложном переплетении военных приоритетов и финансовых ограничений. Программа MOL, для которой изначально создавался аппарат, была закрыта в 1969 году, проиграв бюджетную битву беспилотным спутникам-шпионам. Вместе с ней исчезла и потребность в пилотируемом челноке, способном обслуживать орбитальную станцию. Значительная часть наработок перешла в гражданский сектор, где легла в основу будущего Space Shuttle. Но самолетоподобная посадка, металлический тепловой экран и модульная архитектура — все это в том или ином виде дожило до наших дней. Сегодня, когда компании вроде SpaceX и Rocket Lab вновь обращаются к идее полностью многоразовых систем, стоит вспомнить, что первые шаги в этом направлении сделали именно те, чьи чертежи сейчас пылятся в архивах Локхид. Тогда они проиграли битву за финансирование, но выиграли войну идей.
Впереди больше космических историй. Не забудьте подписаться.