Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Представленная в эскизном проекте трехступенчатая ракета Н1( 11А52) при стартовой массе 2160 тонн, диаметром у основания 16 метров была способна выводить на круговую орбиту высотой 300 км полезный груз массой 75 тонн. Все три ступени были оснащены кислородно-керосиновыми двигателями Н. Д. Кузнецова, главного конструктора Куйбышевского авиамоторного ОКБ276, которое осталось без работы из-за сокращения советской авиации в начале 60-х годов. На первой ступени (блок А) было установлено 24 двигателя НК15тягой по 150 тонн (167,5 тонн в вакууме) каждый, расположенных по кольцу, на второй ступени (блок Б) – 8 таких же двигателей с высотным соплом НК15Ви тягой по 175 тонн, на третьей (блок В) – 4 двигателя НК9Вс тягой по 40 тонн, который разрабатывался еще для ракеты Р9, но с высотным соплом. Двигатели Н. Д. Кузнецова, работающие по замкнутой схеме с дожиганием газогенераторного газа, обладали очень высокими характеристиками. При давлении в камере сгорания 147 атмосфер двигатель первой ступени НК15 обладал удельным импульсом 296 секунд на уровне моря и 331 секунду в пустоте, двигатель второй ступени с высотным соплом НК15В имел удельный импульс в вакууме 347 секунд, таким же удельным импульсом обладал и двигатель третьей ступени НК9В. Расположение жестко закрепленных двигателей по кольцевой схеме позволяло реализовать управление полетом ракеты форсированием и дросселированием диаметрально противостоящих двигателей. Кроме того, такое расположение двигателей при избыточной тяге позволяло без ущерба отключать в полете неисправный двигатель, а для равновесия и противоположный.

К моменту завершения разработки эскизного проекта С. П. Королев окончательно разругался с главным конструктором ракетных двигателей В. П. Глушко. Последний отказался делать кислородно-керосиновые двигатели для Н-1 и предлагал использовать свои двигатели на высококипящих, самовоспламеняющихся, но токсичных компонентах топлива АТ и НДМГ. В. П. Глушко также разработал двигатель для первой ступени РД253 с тягой 150 тонн и давлением в камере сгорания 150 атмосфер, а также его высотный вариант для второй ступени Н1 – РД254. Однако по удельному импульсу РД253 уступал НК15: 285 (316) и 296 (331) секунд соответственно. Использование двигателей на несимметричном диметилгидразине с меньшим удельным импульсом, естественно, снижало массу выводимой полезной нагрузки при том же стартовом весе носителя, а это не устраивало С. П. Королева, не говоря уже об их токсичности. История подтвердила правоту С. П. Королева в вопросе выбора компонентов для ракеты космического назначения. Когда В. П. Глушко, уже, будучи Генеральным конструктором НПО «Энергия», приступил к созданию многоразовой космической системы «Буран», то для первой ступени он выбрал кислородно-керосиновый двигатель РД170, разработанный под его же руководством в КБ «Энергомаш» (бывшее ОКБ456).

Ракета Н1 имела оригинальную конструкцию со сферическими подвесными топливными баками и несущей внешней оболочкой, а также с кольцевым расположением ЖРД на каждой ступени. Причем все ступени ракеты были геометрически подобными. Кстати именно С. П. Королев еще при создании ракеты Р2 отказался от такой схемы в пользу несущих топливных баков, что давало выигрыш по массе. Возвращаясь к несущей оболочке, он проигрывал по массе полезного груза, но на это у Королева были свои основания. Он планировал создать целое семейство ракет большой грузоподъемности серии «Н» со стартовыми массами в 7000 (Н2), 12000 (Н3) и 18000 (Н4) тонн, подставляя под уже разработанную ракету новую более мощную первую ступень. То есть ради туманной перспективы ухудшались характеристики разрабатываемого носителя. Для сравнения отношение веса заправленной ступени и сухой массы первой ступени S1C ракеты-носителя «Сатурн-5» составляло 17, а у Н1 по данным эскизного проекта – всего лишь 11.

Несмотря на отсутствие конкретных заданий в ОКБ1 долгое время велись проработки по носителю Н2, при этом его стартовый вес непрерывно возрастал от 3700 тонн при полезной нагрузке в 185 тонн до 11000 тонн при массе полезного груза 350 тонн. Некоторые из промежуточных вариантов имели индекс Н10. Чтобы обеспечить такую грузоподъемность мощность ДУ первой ступени должна быть колоссальной. При классическом построении ДУ должна была состоять из 100 двигателей типа НК15, но с доведением тяги до 175 тонн. Цифра совершенно невероятная. И даже при наличии двигателя с тягой 700 тонн их требовалось порядка 25. Поэтому рассматривались и экзотические варианты с применением на первой ступени наряду с ЖРД и турбореактивных двигателей, которые отличает высокий удельный импульс за счет использования атмосферного кислорода. Ракетные ступени таких размеров невозможно было перевезти даже на небольшие расстояния из монтажно-испытательного корпуса на стартовую позицию, поэтому ее надо было собирать прямо на старте, что при жутких климатических условиях пыльного Байконура стало бы величайшей авантюрой. Да и доставка на космодром полезного груза массой несколько сот тонн выглядит задачей практически неразрешимой. Таким образом, попытка С. П. Королева построить универсальную ракету-носитель, позволяющую выводить полезную нагрузку от единиц до нескольких сот тонн, завела его в тупик. Да и сегодня, спустя 40 лет после начала космической эры, каждая ракета-носитель занимает свою нишу по грузоподъемности. А увеличение массы полезного груза, выводимого той же ракетой, достигается путем установки дополнительных стартовых ускорителей.