Стаття про програми Space Shuttle та "Буран" мала стати другою частиною великого матеріалу про космічні шатли: колишні, сучасні та майбутні. Але про Space Shuttle й без того написано так багато, що я не бачив сенсу повертатися до цієї теми.
Переконав мене інженер-дослідник NASA Олег Гуща, який надіслав мені несподівані слова подяки після виходу першої статті серії про Boeing X-37 та його клони. За словами пана Олега, попри те, що інформації про Space Shuttle начебто достатньо, багато людей навіть в США погано уявляють собі здобутки цієї програми.
Додатковим фактором стала хибна упевненість прихильників Радянського Союзу та "непереможної" радянської космічної програми у тому, що "Буран" геть в усьому випереджав Space Shuttle, і якби не розпад СРСР – він би ще "показав усім кузькіну мати".
Трохи дивно порівнювати пілотовану космічну систему, яка використовувалася протягом 30 років, допомогла побувати у космосі 355 астронавтам (багатьом по декілька разів), брала участь у будівництві МКС та інших унікальних місіях… з апаратом, який здійснив лише один тестовий непілотований старт… Але нехай. Тож Space Shuttle проти "Бурана".
Призначення та будівництво
Програма Space Shuttle створювалася з чіткою метою. Після того як президент США Річард Ніксон обрав у 1969 році напрямок розвитку навколоземної космічної інфраструктури, замість продовження дослідження Місяця або пілотованого польоту до Марса (у 1970-х!!!), NASA потрібен був багаторазовий корабель, здібний виводити на низьку навколоземну орбіту супутники та елементи майбутньої модульної станції, а у разі необхідності й повертати космічні апарати на Землю. Така собі дешева космічна вантажівка. Space Shuttle навіть "продавався" американцям саме як космічна вантажівка. Подивіться, в неї навіть кузов є! Швидко, дешево, зручно!
Зі швидко та дешево так і не сталося (нагадаємо, програма коштувала $221 млрд у цінах 2012 року, у 2025 році це понад $305 млрд), але Space Shuttle дійсно виводив на орбіту супутники, наукові модулі у вантажному відсіку та елементи Міжнародної космічної станції; повертав на Землю супутники, які виходили з ладу, або вичерпували свій ресурс; допомагав ремонтувати космічні апарати, той самий багатостраждальний телескоп Hubble тощо.
Плани NASA щодо створення багаторазового корабля були оголошені майже за рік до історичної посадки Apollo на Місяць, у серпні 1968 року. Перший етап, Phase A, стартував у жовтні 1968 року, другий Phase B – у червні 1970 року. Переможець був оголошений у липні 1972 року. Ним стала North American Rockwell, у тому числі через те, що саме ця компанія, тоді ще North American Aviation, розробляла та будувала командний та сервісний модулі місячного корабля Apollo. У підсумку North American Rockwell (пізніше Boeing) відповідала за орбітальний модуль, тобто сам шатл; Thiokol / Alliant Techsystems за твердопаливні прискорювачі; Lockheed Martin / Martin Marietta – за зовнішній паливний бак шатла.
Будівництво першого тестового корабля OV-101 Enterprise, названого на честь корабля зі серіалу Star Trek: The Original Series, почалось у 1974 році. 12 серпня 1977 року він здійснив перший тестовий політ, імітацію посадки після відокремлювання від спеціального літака Boeing 747 Shuttle Carrier Aircraft. Пізніше Enterprise планували переобладнати для польотів у космос, але цього так і не сталося.
Будівництво першого повноцінного корабля OV-102 Columbia почалося ще до закінчення випробувань, у березні 1975 року. У березні 1979 року Columbia відправилась до Космічного центру імені Кеннеді, а 12 квітня 1981 року, рівно через 20 років після польоту Гагаріна (як символічно та як підступно!), піднялася у космос з астронавтами Джоном Янгом та Робертом Кріппеном на борту. Перший політ шатла тривав 2 доби 6 годин. До речі, Янг літав майже на усіх американських космічних кораблях – двічі на Gemini, двічі на Apollo (включаючи обліт та посадку на Місяць) та двічі на Space Shuttle. Легенда!
Щодо "Бурана", то його призначення було… дивним.
СРСР цікавився темою космопланів ще з часів Другої світової війни. У 1946 році майбутній академік Мстислав Келдиш вивчав захоплені документи Ойґена Зенґера та Ірен Зенґер-Бредт по Silbervogel. Результатом став проєкт суборбітального бомбардувальника, який в англомовних джерелах має назву Keldysh bomber, по аналогії з Amerikabomber. Далі справи не пішли, СРСР сконцентрувався на балістичних міжконтинентальних ракетах.
Крім того, існував ще проєкт легкого орбітального розвідника/бомбардувальника – авіаційно-космічної системи "Спіраль", робота над якою розпочалися у 1964 році і яку навіть встигли протестувати у космосі у 1984-1988 рр. Росіяни вважають "Спіраль" таким собі "джерелом натхнення" для Dream Chaser та Boeing X-37, це не зовсім так. Але роботи по "Спіралі" були точно пов'язані з розробкою "Бурана".
Звісно ж в СРСР уважно вивчали й роботи по програмі Space Shuttle. І, як завжди, вирішили, що космічні човники мають суто військове призначення і можуть виступати носіями орбітальної лазерної та ядерної зброї, а також викрадати з орбіти радянські супутники й навіть космічні станції. Останній висновок було зроблено суто через співпадіння габаритів вантажного відсіку шатла та радянських військових станцій серії "Алмаз". Саме тому на "Алмазах" була встановлена зброя начебто для оборони.
Врешті-решт в СРСР вирішили, що раз в США таке є, то і нам таке треба, хоча ніякого реального призначення у кораблів програми "Буран" не було і навіть можливі військові завдання виглядали досить туманно. Це були чисті гроші на вітер, як це часто відбувалося в СРСР. Крім того, не варто списувати з рахунків підкилимні ігри різних радянських установ та КБ у надії отримати додаткове фінансування та химерний "вплив" на Політбюро. Це теж була типова радянська практика, яка частково прискорила руйнування СРСР.
Розробка системи "Енергія – Буран" стартувала у 1974 році. Перший проєкт повторював Space Shuttle майже один в один, хіба що бічних прискорювачів було не два, а чотири. Пізніше від маршових двигунів на самому човнику відмовилися на користь важкої ракети носія "Енергія", яка теоретично могла б використовуватися й для інших цілей (ні, не використовувалася). Проєкт затвердили у 1976 році, а у 1980 році почалось будівництво першого космічного корабля.
Перший самостійний пілотований політ "Бурана" в атмосфері відбувся 10 листопада 1985 року. Тестовий БТС-002 ОК-ГЛИ мав власні турбореактивні двигуни та, на відміну від OV-101 Enterprise, міг злітати самостійно. Починаючи з 16 лютого 1987 року БТС-002 здійснював автоматичні посадки з висоти у 4000-5000 метрів, загалом їх було більше ніж п'ятнадцяти.
У 1985-1988 рр. відбулось чотири суборбітальних запуски габаритно-вагової моделі орбітального корабля "Буран" у масштабі 1:8, так званого БОР-5. Чотири з них визнані вдалими.
І нарешті, 15 листопада 1988 року відбувся перший та останній непілотований орбітальний політ "Бурана" тривалістю 206 хвилин, тобто два оберти навколо Землі. Посадка була здійснена в автоматичному режимі, цей факт навіть попав до Книги рекордів Гіннеса, чим шанувальники СРСР і досі пишаються. Злі язики кажуть, що найменші у світі радянські комп'ютери, які забезпечували цю посадку, займали половину вантажного відсіку шатла.
На 1991–1993 роки було заплановано ще три автоматичних польоти, у тому числі зі стикуванням зі станцією "Мир". Перший пілотований політ мав відбутися у 1994 році. Але СРСР, на щастя, припинив своє інсування й коштовна космічна система з невизначеним призначенням та сумнівними перспективами виявилася нікому не потрібною.
Вважається, що СРСР витратив на систему "Енергія – Буран" близька $10 млрд. Це звісно набагато менше ніж $221 млрд на програму Space Shuttle, але ж і мова йде лише про один політ та один готовий човник, а не про 135 запусків та п'ять шатлів. Звісно, з масштабуванням вартість одного запуску мала впасти, але потреб у сотнях запусків "Буранів" просто не було.
Єдиний вартий уваги здобуток програми "Енергія – Буран" – це літак Ан-225 "Мрія", який розроблявся саме для перевезення радянського шатла.
Конструкція та багаторазовість
Попри усю візуальну схожість кораблів та близький профіль місій Space Shuttle та "Енергія – Буран" – це принципово різні системи. Як за конструкцією, так і з погляду багаторазовості.
Space Shuttle – це максимальне на сьогодні наближення до омріяної теоретиками космонавтики концепції Single-stage-to-orbit, тобто одноступеневої ракети/корабля, здатного вийти на орбіту Землі. Так, Space Shuttle – це не зовсім одноступенева система, в нього є ще й твердопаливні прискорювачі, які можна вважати першим ступенем, що працює одночасно з двигунами корабля, але за класифікацією NASA прискорювачі не є окремим ступенем, а є саме прискорювачами, тож формально у Space Shuttle лише один ступень.
Тож шатл наче виводить на орбіту сам себе, а прискорювачі лише допомагають з початковим імпульсом, хоча насправді це вагомі 85% тяги у перші 2 хвилини польоту. Величезний циліндр по центру – це гігантський зовнішній бак шатла, він не має власних двигунів.
Щодо чесного Single-stage-to-orbit, то це те, що намагається зробити зараз Radian Aerospace зі своїм космопланом Radian One. Чи вийде в них, то вже інше питання.
Однією з головних задач програми Space Shuttle було зниження вартості запуску внаслідок часткової багаторазовості, плюс зменшення проміжків часу між самими запусками. Зі зниженням вартості як ми знаємо не склалося, а ось зі збільшенням кількості запусків, завдяки використанню декількох шатлів, в NASA впоралися.
Щодо багаторазовості. Звісно, багаторазовим був сам орбітер, тобто власне шатл вагою 78 000 кг (злітна вага 110 000 кг), здатний виводити на низьку навколоземну орбіту 24 310 кг корисного навантаження у вантажному відсіку 18,3 × 4,6 метра. Усього було побудовано один тестовий – OV-101 Enterprise, та п'ять повноцінних орбітерів – Atlantis, Challenger, Columbia, Discovery та Endeavour. Два з них втрачені під час катастроф 28 січня 1986 року та 1 лютого 2003 року.
Повторно використовувалися й твердопаливні прискорювачі Solid Rocket Booster (SRB). Після старту вони відокремлювалися від орбітера на висоті 45 км за інерцією злітали до висоти 67 км, а потім починали зниження, яке завершувалося розкриттям парашутів та приводненням в Атлантичному океані. Бустери виловлювалися спеціальними кораблями MV Freedom Star та MV Liberty Star і транспортувалися до Космічного центру імені Кеннеді.
Варто зауважити, що прискорювачі не використовувалися як єдине ціле, як це робить, наприклад, SpaceX. Після повернення їх розбирали на 5 000 запчастин і збирали з них новий прискорювач. За 135 місій шатлів було втрачено лише 4 SRB – два через несправність парашутів під час місії STS-4, ще два були дистанційно підірвані після катастрофи Challenger (місія STS-51-L). Бустери, які використовувалися під час останньої місії STS-135, що стартувала 8 липня 2011 року, були складені з запчастин, які використовувалися у 59 попередніх місіях, включаючи найпершу STS-1, тобто 12 квітня 1981 року. Непогана витривалість, але процес розбирання, перевірки та повторного збирання SRB суттєво здорожчував запуски.
А ось основний паливний бак шатла для рідкого кисню та рідкого водню був розхідним матеріалом. Він відстрілювався на висоті понад 70 км і руйнувався ще під час проходження атмосфери, до падіння у води Індійського або Тихого океанів. Існувало декілька версій Space Shuttle external tank (ET), у тому числі Super Lightweight Tank полегшені на 3 175 кг (це багато у розрізі космічної техніки), які використовувалися після місії STS-91. Помаранчевий колір баків зумовлений напиленням ізоляційної піни.
Тож у підсумку система Space Shuttle була частково багаторазовою, але через складну та тривалу процедуру відновлення кораблів та прискорювачів після польотів це не дало змоги суттєво знизити вартість одного запуску.
Щодо "Енергії – Буран", то як видно навіть з назви, це не одна, а дві системи, що працюють разом.
Як ми вже згадували, спочатку "Буран" майже повністю копіював Space Shuttle, тобто мав маршові двигуни на самому орбітері, але згодом від цієї ідеї відмовилися на користь окремої надважкої ракети-носія "Енергія", яка теоретично мала використовуватися і для інших цілей, наприклад, виводу на орбіту більших за вагою сегментів космічних станцій, важких міжпланетних апаратів і, звісно ж, зброї. Країна, яка більше за інших говорила про мир, завжди готувалася до війни, і зовсім не оборонної.
Ракета-носій "Енергія" могла виводити на низьку навколоземну орбіту корисне навантаження масою до 100 000 кг, це стільки ж, скільки має підіймати SpaceX Starship / Super Heavy. Ракета мала центральну частину, яка нагадувала зовнішній бак Space Shuttle, з 4 надпотужними кисень-гасовими двигунами РД-170, створеними саме для "Енергії". Плюс чотири прискорювачі, які були модифікованими ракетами-носіями "Зеніт-2" з одним двигуном РД-171.
Нагадаємо, що "Зеніти" виготовляв дніпровський "Південмаш", вони літали з 1985 року, а пізніше саме ці ракети у модифікації "Зеніт-3SL" використовували у системі "Морський старт" / Sea Launch. До речі, систему керування "Енергією", як і системи керування багатьма ракетами та космічними апаратами СРСР, розробляв харківський "Хартрон".
Через необхідність кріплення самого "Бурана" прискорювачі розміщувалися несиметрично, зі зсувом на один бік, через що уся система була несиметричною, і витрачала частину імпульсу на корекцію траєкторії.
Жодна з частин ракети-носія "Енергія" не була багаторазовою, тож використовувати декілька разів можна було лише сам орбітер, але через те, що він здійснив лише один політ, виходить що і він теж був одноразовим.
Сама "Енергія", попри начебто багатофункціональність, здійснила лише два старти – 15 травня 1987 року з динамічним макетом безпілотної бойової лазерної орбітальної платформи "Полюс" / "Скіф" (ми ж вже згадували космічну зброю, так?) і 15 листопада 1988 року власне з "Бураном".
З переваг самого шатла "Буран" можна виділити автоматичну посадку, на той час це дійсно було не аби яке досягнення, а також наявність системи аварійного порятунку екіпажу – катапульти на малій висоті та відокремлення корабля і посадки на великій висоті. Усі інші переваги варто вважати лише теоретичними, бо наступних місій, і тим більше пілотованих місій радянського шатла так і не сталося.
Усього було розпочато будівництво декількох орбітерів класу "Буран". Власне сам "Буран", 1K або Виріб 1.01 був готовий на 100%. Корабель 2K / Виріб 1.02, який частіше за все називають "Птичка", або "Буря", був готовий на 95–97%. Корабель 3K / Виріб 2.01 "Байкал" був завершений на 30-50%. 4K / Виріб 2.02, будівництво якого стартувало у 1988 році – на 10-20%. 5K / Виріб 2.03 лише почали будувати. Плюс існувало десять тестових шатлів та прототипів, включаючи дерев'яні.
Надійність
Критики програми Space Shuttle частіше за все згадують зависоку вартість запусків, а також недостатні заходи щодо безпеки астронавтів під час старту та польоту. Дійсно, саме на катастрофи космічних човників припадає найбільша кількість жертв серед підкорювачів космосу – 14 людей.
Бічний прискорювач шатла Challenger прогорів через порушення цілісності ізоляції й корабель вибухнув на 73 секунді польоту під час місії STS-51-L 28 січня 1986 року. 7 астронавтів загинули, запуски шатлів були припинені на 2,5 роки.
Шатл Columbia було зруйновано 1 лютого 2003 року під час місії STS-107 при входженні в атмосферу через пошкодження захисної термоізоляційної плитки ще під час старту. 7 астронавтів загинули, польоти припинили на 2,5 роки. Тобто сумарно через розслідування катастроф шатли не літали цілих 5 з 30 років експлуатації.
Дослідження космосу було і є небезпечною справою і ми завжди будемо пам'ятати астронавтів Challenger та Columbia. Але… Дві катастрофи на 135 запусків – це насправді небагато. Надійність системи складає 98,5%, а велика кількість жертв пов'язана лише з розміром екіпажу шатлів, який переважає будь-які інші космічні кораблі побудовані людством.
Порівняти надійність Space Shuttle та "Бурана" не вийде, бо останній здійснив лише один політ та й те без екіпажу, зате можна порівняти Space Shuttle з кораблем з найбільшим числом запусків – з "Союзом".
За 58 років експлуатації кораблі серії "Союз" різних модифікацій, а їх вже одинадцять, остання "Союз МС", здійснили 151 політ, два з яких, "Союз-1" 23 квітня 1967 року та "Союз-11" 29 червня 1971 року закінчилися трагічно. Загинули чотири космонавти, при цьому екіпаж "Союз-11" – Добровольський, Волков та Пацаєв, єдині з землян, що загинули саме у космосі – розгерметизація апарата сталася під час зниження на висоті 150 км, тобто вище лінії Кармана.
Дві катастрофи на 151 запуск – це надійність у 98,7%, майже така сама як у Space Shuttle. Крім того, декілька стартів "Союзів" переривалися за мить до катастрофи системою аварійного порятунку, яка дійсно рятувала космонавтів. На жаль, у шатлів такої надійної системи не було.
Тож так, катастрофи шатлів – це трагедії, але казати про низьку надійність системи Space Shuttle не варто. Шатли були дуже складаною космічною системою, а усі складні системи мають вади надійності, хоча б просто через статистику.
Спадщина
Кораблі Space Shuttle пішли на пенсію з пошаною. Під час окремих зворушливих церемоній прощання. Усі вцілілі орбітери, включно з тестовим OV-101 Enterprise, стали експонатами музеїв.
Enterprise демонструється в Нью-Йорку на авіаносці-музеї Intrepid. Discovery зупинився в Центр Стівена Удвара-Газі, це частина Національного музею авіації і космонавтики США при Смітсонівському інституті, в 40 км від Вашингтона. Atlantis залишився в центрі для відвідувачів Космічного центру імені Кеннеді у Флориді. Endeavour знаходиться у Каліфорнійському науковому центрі в Лос-Анджелесі.
Один з герметичних транспортних модулів, що використовувалися для підняття вантажів на орбіту та повернення на Землю, і розміщувався у вантажному відсіку шатлів, а саме MPLM Leonardo (перша місія – STS-102 відбулася 8 березня 2001 року) у лютому 2011 року перетворився на постійний модуль МКС Leonardo. Зараз це така собі комора МКС.
7 000 теплоізоляційних плиток шатлів було подаровано (оплачувалася лише пересилка) школам та університетам США.
NASA намагається економити кошти та використовувати перевірені технології, тим більш, коли має якийсь залишок готових деталей. Тож залишок створених спеціально для шатлів кисень/водневих двигунів RS-25, а саме 16 штук, буде використовуватися у місячних ракетах-носіях Space Launch System, що "працюють" на програму Artemis.
SLS буде використовувати й твердопаливні прискорювачі шатлів. Оновлені, з додатковим сегментом, але це ті самі Space Shuttle Solid Rocket Boosters, правда у цьому випадку заплановане одноразове використання. Крім того, структура центрального блоку Space Launch System з чотирма двигунами RS-25 повторює структуру… зовнішнього бака Space Shuttle.
Будівлі для обслуговування шатлів, унікальні транспортні засоби, злітні смуги, кораблі для підбирання бустерів тощо використовуються NASA в інших місіях, у тому числі в програмі Artemis.
Доля "Буранів" набагато сумніша.
Оригінальний "Буран", який літав у космос, було знищено 12 травня 2002 року під час обвалення стелі монтажно-випробувального корпусу № 112 на космодромі "Байконур". Разом з шатлом пропав і макет ракети-носія "Енергія". Останки "Бурану" працівники космодрому розпиляли на частини й продали як металолом. Під галас росіяни також списали та продали Китаю три двигуни РД-0120. Дуже показово.
Готовий на 95–97% орбітер "Птичка" / "Буря" гниє в одному з ангарів Байконура. Через цікаві комерційні махінації корабель і корпус, в якому він знаходиться, опинилися у власності казахського бізнесмена. Зараз Росія та Казахстан сперечаються кому належать залишки шатла. У 2021 році в ангар проникли вуличні художники та "прикрасили" шатл написами "Юра, ми приїхали" та цитатою Кліффорда Саймака "Перш ніж лізти до зірок, людині потрібно навчитися жити на Землі".
"Байкалу" (готовий на 30-50%) пощастило трохи більше, його збираються відремонтувати та поставити у музейному комплексі Уральської гірничо-металургійної компанії у місті, вибачте, Верхня Пишма Свердловської області. Яке відношення гірничо-металургійна компанія має до космосу нам невідомо.
Напрацювання по орбітерам 4K та 5K знищені.
А ось декілька тестових платформ "Бурана" потрапили в різні музеї світу. Наприклад, той самий БТС-002 ОК-ГЛИ, на якому відпрацьовували автоматичну посадку, знаходиться зараз у Музеї техніки міста Шпаєр (Німеччина). До речі, там є і наш Ан-22.
Як ми вже згадували, ракета-носій "Енергія" літала лише двічі, останній раз у 1988 році. У 1990-х роках проєкт "Енергії" намагалися переробити у меншу ракету "Енергія-М" з двома прискорювачами, здібну виводити 30-35 тонн на низьку навколоземну орбіту. У 2016 році з компонентів "Енергії" планували збирати альтернативу важкій "Ангара-А5", але не судилося.
А ось бічні прискорювачі "Енергії", тобто ракети-носії середнього класу "Зеніт-2" / "Зеніт-3", здатні виводити до 14 000 кг на низьку навколоземну орбіту, пережили СРСР і відпрацювали на повну, як з наземних майданчиків, так і з унікального морського космодрому Sea Launch. Усього було здійснено 84 запуски (71 вдалий), останні у конфігурації "Зеніт-3F" вже після початку війни (ракети були поставлені в росію раніше) у 2015 та 2017 роках.
Ще одне велике надбання програми "Буран" – це, звісно ж, Ан-225 "Мрія", унікальний надважкий літак, який створювався саме для радянського шатла, але після розпаду СРСР виконував унікальні транспортні місії під українським прапором та радував шанувальників авіації кожною своєю появою. На жаль, його вже втрачено і другий зразок навряд чи коли-небудь підніметься у повітря.
Висновок
Як я зауважив на самому початку, складно порівнювати Space Shuttle, який відпрацював 30 років та "Буран", який здійснив лише один тестовий політ. Але я сподіваюсь, що зі зробленого мною порівняння зрозуміло, що "Буран" ні з якого куту зору не був кращим за Space Shuttle.
На відміну від утилітарної програми Space Shuttle, автори якої мали чітке бачення та мету, програма "Буран" була прикладом типової радянської гігантоманії, погано продуманою авантюрою без чітких планів та сенсу. Ще одна велика соломинка на спину верблюда під назвою СРСР, яка, можливо, і стала останньою. У марних спробах угнатися за США і якось відповісти на програму СОІ (Стратегічна оборонна ініціатива – програма США зі створення глобальної системи протиракетної оборони з елементами космічного базування, такий собі аналог Golden Dome родом з 1980-х рр.) СРСР надірвав собі хребет і сконав. З ним же поховали й проєкт "Буран".
Після не дуже позитивного досвіду програм Space Shuttle (невтішні фінансові показники, дві катастрофи) та "Буран" (повний провал) космічні агенції великих країн не поспішають повертатися до концепції пілотованих космопланів, натомість віддаючи перевагу автоматичним системам на кшталт Boeing X-37 та Dream Chaser, який, ми сподіваємось, все ж таки полетить цього року.
Але… "ніколи не кажи ніколи", можливо якась приватна космічна компанія, от хоч та сама Sierra Space чи Radian Aerospace повернуть великі пілотовані човники у космос.