Какое наследие оставила программа Apollo, кроме двигателя F-1?

Краткий ответ: Программа Apollo оставила значительное технологическое наследие, которое использовали в программе Space Shuttle, а часть разработок используется и в современной лунной программе США Artemis («Артемида»). Главное наследие Apollo — это опыт, который позволил реализовать очень сложную программу Space Shuttle.

В пилотируемой лунной программе промышленность США совершила немало технологических прорывов. Американская космонавтика достигла наивысшего уровня на планете, создав сверхтяжелую ракету Saturn V, межпланетный космический корабль Apollo, мощнейший однокамерный жидкостный ракетный двигатель F-1, скафандр для длительных выходов в открытый космос A7L. После Луны программа Apollo продолжилась в полете долговременной орбитальной станции Skylab и первой международной стыковке в космосе «Союз» — «Аполлон». Сегодня в США возобновляется лунная пилотируемая программа, и она предполагает использование прежнего опыта и технологий.

После 1975 года программу Apollo закрыли, и космонавтика США сконцентрировалась на новой амбициозной программе Space Shuttle, которая состояла в разработке многоразового орбитального ракетоплана. Многое из наработок лунной программы осталось в прошлом: и капсульный космический корабль, и сверхтяжелая ракета, и самый мощный на то время жидкостный двигатель. Шаттлы так сильно отличались от Apollo, что могло показаться, будто лунная программа не оставила после себя никакого наследства. Это кажется странным, учитывая масштаб работы и количество технологий, которые требовались для достижения Луны.

С конца 2000-х годов американская космонавтика вновь нацелилась на Луну, но для этого пришлось потратить немало времени и средств, будто не сохранилось никаких достижений прежних полетов. Если же углубиться в технические детали, то окажется, что очень многое из лунной программы Apollo осталось в американской космонавтике и в некоторых случаях используется по сей день почти без изменений. Разберем конкретные примеры элементов и технологий, кроме двигателя F-1, которые сделали реальностью полет человека на Луну в 1960-е и не забыты сегодня.

Ракетный двигатель J-2

Двигатель J-2, который размещался на второй и третьей ступенях ракеты Saturn V, всегда находился в тени более известного и внушительного F-1, и его судьбой интересуются меньше. Между тем технологии J-2 оказались более востребованными. Хотя сами двигатели после пусков Saturn V больше не эксплуатировались, их технологии получили развитие в виде двигателя RS-25 через посредника — двигатель HG-3, который не совершал полетов. RS-25 стали главными двигателями Space Shuttle, причем использовались до десяти раз каждый. Сейчас RS-25 по-прежнему востребованы и готовятся к полетам в качестве двигателя центрального блока сверхтяжелой ракеты SLS, которой предстоят запуски на Луну.

Все кислород-водородные двигатели США, разработанные и произведенные компанией Aerojet Rocketdyne, являются одной линейкой последовательного развития: J-2, HG-3, RS-25, RS-68. Последний в этой цепочке — самый мощный кислород-водородный двигатель. RS-68 создавался уже 1990-е, его тяга почти на треть превышает характеристики RS-25, при этом конструкция проще и цена ниже в два с половиной раза.

Ракетный двигатель спускаемой ступени лунного модуля

Нижняя ступень лунного модуля оснащалась одним маршевым двигателем, названным Lunar Module Descent Engine (LMDE). Этот двигатель развивал около 4,6 т тяги и обеспечивал торможение для понижения орбиты и мягкой посадки на Луну. Конструкция двигателя была максимально проста для повышения надежности. На двигателе не было топливной турбины, а подача горючего и окислителя под давлением 7 атмосфер в камеру сгорания поддерживалась сжатым гелием. Охлаждение камеры сгорания и сопла было абляционным, т.е. внутренняя часть просто сгорала в процессе работы двигателя.

Требования к двигателю LMDE отличались одной важной особенностью, которая на тот момент была мало востребована в околоземной космонавтике, — глубоким дросселированием, т. е возможностью контроля тяги. В процессе снижения корабля меняется его масса из-за расхода топлива, поэтому необходимо снижать и тягу. Самая низкая тяга кораблю необходима у самой поверхности: в посадках Apollo она достигала примерно 25% от максимальной. Для создания двигателя с такими возможностями потребовалась специальная штыревая (иногда встречается наименование «игольчатая») или штифтовая форсунка (pintle injector) подачи топлива. Ее преимуществом является возможность глубокого дросселирования до 10% мощности двигателя без потери эффективности и без появления нестабильного горения.

Как оказалось, история маленькой форсунки нашла продолжение, в отличие от всего лунного модуля. В 1970–1980-е годы штифтовую форсунку и конструкцию камеры сгорания LMDE применили в ракетном двигателе TR-201 верхней ступени ракеты Delta, и она совершила 77 пусков с этим двигателем, показав стопроцентную надежность. В 1990-е годы штифтовая форсунка применялась в экспериментальном двигателе TR-106, а в начале 2000-х годов — в двигателе TR-107. Но звездный час технологии наступил, когда ведущий разработчик TR-106 Томас Мюллер перешел на работу в компанию SpaceX.

Ракетные двигатели серии Merlin 1 обеспечили компании SpaceX технологический и коммерческий успех. Начав как подрядчик по контрактам NASA, компания SpaceX смогла создать эффективную и достаточно надежную ракету, которая снискала успех и на коммерческом рынке. Falcon 9 запустил десятки телекоммуникационных и картографических спутников. Девять двигателей Merlin 1D поднимают тяжелую ракету Falcon 9, а двадцать семь двигателей поднимают сверхтяжелую ракету Falcon Heavy.

Благодаря «лунной» штифтовой форсунке и глубокому дросселированию двигателя Merlin 1D, первые ступени ракет Falcon 9 и Falcon Heavy обладают возможностями возвращения на Землю и мягкой вертикальной посадки, как когда-то делал лунный модуль. На сегодня стартовало более 80 ракет Falcon 9, и уже многие первые ступени с двигателями Merlin 1D совершили полет неоднократно.

Сегодня ракетные двигатели с использованием такой форсунки разрабатываются целым рядом частных космических компаний: Firefly Aerospace, Virgin Orbit в США, «КосмоКурс» в России и др.

Теплозащита второй ступени Saturn V

Во времена программы Apollo вторая ступень ракеты Saturn V стала самой мощной ракетной системой на основе топливной пары кислород-водород. До ее создания американская космонавтика имела дело с только водородными двигателями небольшой тяги (до 7 т), а когда работа началась c мощными, то стали возникать непредвиденные проблемы. Кислород и водород лучше всего себя показывают в вакууме, где им практически нет равных, по крайней мере из распространенных химических типов топлива. Поэтому вторая и третья ступени Saturn V и заправлялись кислородом и водородом.

Одной из важнейших проблем, которую создавал жидкий водород в баках, стала его низкая температура кипения — около –253 °C. Жидкий кислород, который широко применяется в космонавтике, имеет температуру кипения около –182 °C. То есть в баках с жидким топливом необходимо поддерживать температуру ниже этого уровня. Свойства, которыми обладают эти жидкости, отличаются, поэтому прежнего опыта работы с криогенными типами топлива инженерам NASA не хватало.

Если наблюдать старт ракеты с жидким кислородом в виде топливного компонента, то можно обратить внимание на белые хлопья, которые осыпаются с ракеты в момент подъема. Это водяной лед, который конденсируется из воздуха и намерзает на бак с холодным жидким кислородом. Ледяная корка на ракете становится хорошей теплоизоляцией, которая мешает кислороду нагреваться и улетучиваться. Значительно более холодный водород вызывает иные эффекты: он практически сжижает окружающий воздух при температуре −190 °С, что все еще теплее жидкого водорода. В результате жидкий воздух начинает стекать по баку с жидким водородом, передавая ему свою температуру и сильнее нагревая горючее. Поэтому бакам с жидким водородом необходима дополнительная теплоизоляция, чего не требуется при использовании жидкого кислорода.

В первом поколении ракеты Saturn V, на протяжении восьми запусков до Apollo 12 включительно, применялась довольно сложная теплоизоляция водородного бака второй ступени: теплоизолирующие маты крепились на специальном каркасе с внешней стороны топливного бака. В качестве материала баков были выбраны сплавы, прочность которых повышается при низких температурах. Соответственно, теплоизоляцию на баки пришлось наносить снаружи и крепить теплоизолирующий слой к металлу с температурой жидкого водорода. Первоначальная конструкция предполагала использование ячеистых стеклопластиковых панелей, заполненных изоцианатной теплоизолирующей пеной. Панели неплотно прилегали к топливным бакам, и перед заправкой все полости приходилось продувать гелием, чтобы избежать сжижения воздуха между панелями и баками. Технология была сложной, не всегда работала как надо, и компания-производитель искала альтернативы.

Решение проблемы оказалось намного проще: напыляемая пенополиуретановая теплоизоляция хорошо держалась непосредственно на топливном баке. Все Saturn V, начиная с запуска Apollo 13, полетели именно с такой теплоизоляцией. Впоследствии практически тот же прием использовали при производстве кислород-водородного внешнего топливного бака корабля Space Shuttle. Технология отлично служила более 20 лет, но в 2003 году произошла катастрофа шаттла Columbia, и причиной стал кусок теплоизолирующей пены, отвалившийся от топливного бака. Тем не менее эксплуатация системы Space Shuttle продолжалась с 2005 по 2011 год.

Сейчас технологию напыления пенополиуретановой теплоизоляции на кислород-водородную ракетную ступень, которую освоили на пусках Saturn V и Space Shuttle, готовят к применению в центральном блоке первой ступени сверхтяжелой ракеты SLS.

Корабль Apollo

Полет людей на Луну и их возвращение на Землю стали возможны благодаря двум кораблям, каждый из которых разделялся на два отсека:

• орбитальный корабль, собственно Apollo, состоял из командного и служебного отсеков, которые также называют модулями;
• лунный модуль разделялся на посадочную и стартовую ступени.

В командном отсеке корабля Apollo располагался экипаж и обеспечивалось управление полетом до Луны и обратно. В служебном отсеке были двигатели, топливные баки, система электропитания и другие вспомогательные системы.

Важной функцией командного отсека было возвращение экипажа на Землю на второй космической скорости. Предыдущие космические корабли США, Mercury и Gemini, могли возвращать людей только с первой космической скорости. Первая космическая скорость, необходимая для поддержания орбитального полета вокруг Земли, равняется примерно 8 км/с. Вторая космическая, что требуется для межпланетных перелетов, чуть выше — 11 км/с. Хотя полет на Луну не считается межпланетным, но кораблю все равно требовалась скорость около 11 км/с для достижения Луны, и с такой же скоростью проходило возвращение.

Для безопасного возвращения людей на Землю со скоростью 11 км/с предусмотрели целый комплекс систем мягкой посадки. Первый удар верхних слоев атмосферы принимал на себя тепловой щит командного модуля. Для эффективного гашения скорости на приемлемых перегрузках предусматривалось управляемое снижение и долгий, почти горизонтальный полет на высоте около 60 км. Тепловой щит в воздухе формировал перед собой ударную волну, которая помогала сбрасывать скорость, но приводила к нагреву щита. Чтобы не пропускать жар от атмосферы к экипажу, тепловой щит был абляционным, т.е. «сгораемым» и испаряющимся. Пока горел щит, люди оставались в безопасности. При значительном снижении скорости и достижении сверхзвукового режима полета, торможение тепловым щитом уже становилось неэффективным и в дело вступало несколько парашютов. Для смягчения финального удара о поверхность посадка проходила в Тихий океан.

Технологии и опыт, полученный по возвращении командного модуля Apollo, практически не нашли прямого продолжения после закрытия программы. В 1970-е годы американская космонавтика занялась развитием околоземных многоразовых кораблей Space Shuttle. Для челноков разработали новую теплоизоляцию, а к Луне они летали только в фантастических фильмах. Самый высокий полет шаттла был на высоту 620 км и на первой космической скорости.

Через 30 лет после лунных полетов и отказа от Apollo NASA задумалось о новом этапе развития своей космической программы. При подготовке программы Constellation («Созвездие») в середине 2000-х годов снова решили вернуться к небольшим кораблям и сверхтяжелым ракетам для достижения второй космической скорости. Тогда всерьез заговорили о полетах на Луну и Марс и приступили к созданию сверхтяжелой ракеты Ares V и межпланетного корабля Orion.

По конструкции Orion во многом повторяет Apollo, хотя и базируется на более современных технологиях, освоенных в том числе по программе Space Shuttle. Тем не менее командный отсек Orion по геометрическим пропорциям — практически копия командного отсека Apollo, а служебный модуль Orion оборудован практически тем же самым маршевым двигателем AJ-10, что стоял и на Apollo.

Такая повторяемость неудивительна потому, что в обоих случаях перед межпланетным кораблем поставлены практически те же задачи, что и 50 лет назад. Изготовителем Orion выбрана компания Lockheed Martin, которая также участвовала и в первой лунной программе США, правда не в части разработки корабля. Служебный же отсек нового Orion передан на изготовление в Европу, где компания Airbus изготовит его на основе технологий европейского грузового корабля ATV.

Кораблю Orion выставлены более высокие требования, чем в свое время кораблю Apollo. Во-первых, экипаж расширен до четырех человек, во-вторых, длительность автономного полета увеличена до 30 суток. Изменились задачи по точности приземления: Apollo садились в южной части Тихого океана, что проще по баллистическим соображениям, а сейчас предполагается посадка ближе к берегу США, хотя тоже на воду.

Скафандр A7L

Скафандр, созданный для выхода на поверхность Луны, стал важным шагом в развитии средств для внекорабельной деятельности США. Хотя первый выход астронавтов NASA в открытый космос состоялся еще в 1965 году, но лунные A7L с 1969 года стали новым поколением скафандров, оказавших влияние на все последующие американские и, в некоторых деталях, советские модели.

Конкурс на создание лунного скафандра NASA объявило в 1962 году. Несколько компаний работало над различными элементами конструкции, но в результате сам костюм изготовила компания ILC Dover, а ранец системы жизнеобеспечения — Hamilton Standart. Скафандр, который прошел испытание космосом всего за 4 месяца до полета на Луну, заметно отличался от предыдущих экспериментальных и серийных моделей.

Преимуществом A7L перед предшественниками была длительность внекорабельной деятельности, жидкостная система жизнеобеспечения, негорючие материалы, плотная внешняя защита от микрометеоритов и механических повреждений. Начиная с Apollo 15, в лунных полетах применялись модифицированные скафандры A7LB. Затем очередная их модификация использовалась на пилотируемой станции Skylab.

После завершения программы Apollo прежний изготовитель, ILC Dover, получил заказ на разработку следующего поколения скафандров для программы Space Shuttle, названного EMU. Впоследствии эта серия скафандров стала использоваться и на американском сегменте Международной космической станции.

Любопытно, что частичное влияние A7L оказал на советские, а впоследствии и на российские скафандры. Перчатки — важная часть космического костюма, ведь космонавтам и астронавтам по несколько часов во время выхода в открытый космос приходится работать руками. В условиях вакуума, когда снаружи нулевое давление, а внутри скафандры надуты на 0,25–0,35 атмосферы, пальцы испытывают высокие нагрузки. Сами астронавты сравнивают эту работу со сжиманием теннисного мячика в течение 4–6 часов подряд. Разработчикам скафандра A7L пришлось немало постараться, чтобы создать перчатки, максимально облегчающие длительную работу в космосе. В это время советские инженеры решали ту же задачу, создавая лунный скафандр «Кречет».

По данным авторов книги «U. S. Spacesuits», американский астронавт Майкл Коллинз, участвовавший в полете Apollo 11 в командном модуле, подарил перчатки от cвоего скафандра советскому космонавту Виталию Севастьянову. [Вероятно, не только перчатки, но и весь скафандр. — Прим. авт.] От него перчатки попали к разработчикам советских скафандров в НПП «Звезда», которые оценили преимущества американской технологии. Впоследствии конструкция перчаток, подобная Apollo A7L, использовалась во всех советских и российских скафандрах серий «Орлан» и «Сокол». Лунный скафандр Майкла Коллинза теперь можно увидеть в московском Мемориальном музее космонавтики, но там он выставлен уже без перчаток.

Твердотопливный двигатель системы аварийного спасения

Полет космического корабля всегда связан с повышенным риском. Одна из самых ответственных и сложных операций — старт ракеты и первые минуты полета. Для спасения космонавтов и астронавтов на раннем этапе запуска на ракете устанавливают систему аварийного спасения (САС). Колонна САС в верхней части ракеты позволяет отличать пилотируемые запуски от беспилотных и грузовых, хотя некоторые современные корабли обходятся без нее. На ракете Saturn V также предусматривалась система аварийного спасения, которая приводилась в движение твердотопливным двигателем производства компании Thiokol. Также эта компания изготавливала малые вспомогательные твердотопливные двигатели для ракеты Saturn V.

Любопытно, что тяга двигателя системы аварийного спасения Apollo была 66 т, что почти вдвое выше тяги ракеты Redstone, доставившей первого американца Алана Шепарда в космическое пространство.

Пилотируемые пуски Saturn V по программе Apollo обошлись без серьезных аварийных ситуаций, поэтому систему аварийного спасения применять не пришлось, хотя в ходе полета колонны САС штатно отделялись после включения второй ступени. Твердотопливные двигатели на ракете, которые использовались при разделении ступеней, сработали без замечаний. К тому времени, как завершилась программа Apollo, компания Thiokol работала уже по новому контракту NASA, разрабатывая самые мощные твердотопливные ракетные ускорители для Space Shuttle. Также Thiokol занималась производством твердотопливных баллистических ракет для Пентагона.

В те годы в американской космонавтике уже использовались тяжелые твердотопливные ускорители на ракете Titan III, производимые компанией United Aircraft. Однако заказ на ускорители Space Shuttle достались Thiokol. Победа в конкурсе NASA, возможно, связана с успешным сотрудничеством компании и космического агентства в реализации пилотируемых программ. То есть опыт разработки Saturn V и здесь помог в создании нового поколения космических транспортных систем — Space Shuttle.

Испытательная база в Центре Стенниса

Для создания сверхмощных ракетных двигателей и сверхтяжелой ракеты необходима соответствующая испытательная база. Стенды для испытаний двигателей F-1 и ступеней ракеты Saturn V возвели на границе штатов Миссисипи и Луизианы, базу назвали Mississippi Test Facility. Сейчас это Космический центр Джона Стенниса.

В Mississippi Test Facility возвели все необходимые стенды для испытания двигателей и ступеней ракеты Saturn V, включая самую мощную — первую. Именно возможность провести на земле испытания всех компонентов ракеты и стала гарантией надежности ее будущих пусков. В отличие от NASA, в Советском Союзе отказались от дорогостоящего и длительного строительства испытательного стенда для первой ступени ракеты Н-1 с целью экономии времени и средств и сокращения отставания в лунной гонке. И это решение оказалось роковым для исхода всей гонки — все четыре испытательных пуска Н-1 закончились аварией первой ступени.

После завершения лунной программы США испытательную базу Mississippi Test Facility перестроили под программу Space Shuttle. Там испытывали как отдельные кислород-водородные двигатели RS-25 тягой 189 т, так и полный блок из трех RS-25, т.е. главную двигательную установку шаттла.

Позже там проводились испытания самого мощного кислород-водородного двигателя RS-68 тягой 319 т, который применяется в ракете Delta IV, в том числе в Delta IV Heavy.

Новая лунная программа США Artemis также требует испытаний. В ближайшие годы в Центре Стенниса ожидается проверка двигательной установки первой ступени, состоящей из четырех двигателей RS-25 для сверхтяжелой ракеты SLS. Там же проводятся испытания и сравнительно малых ракетных двигателей, в том числе — частных космических компаний.

Орбитальная станция Skylab

Важной частью наследия лунной программы Apollo стала долговременная орбитальная станция Skylab. К ее созданию начали готовиться еще в конце 1960-х годов, на случай, если развития лунной программы не будет и NASA не получит средств на возведение долговременной обитаемой лунной базы. NASA пришлось даже сократить число лунных полетов, которые завершились полетом Apollo 17, хотя ожидалось еще не менее трех. Когда стало ясно, что несколько ракет Saturn V останутся без работы, создатели ракеты предложили другие способы ее применения на околоземной орбите. Оригинальной идеей стал проект переделки верхней ступени Saturn V в околоземную долговременную орбитальную станцию.

Станция Skylab массой 77 т стартовала в 1973 году и приняла на борту три экспедиции по три человека в течение одного года. Длительность первой и второй экспедиций составила 28 и 60 суток соответственно, а третья экспедиция продолжалась в течение 84 суток, и каждая была рекордной на момент проведения. Рекорд длительности полета экипажа Skylab побили через четыре года советские космонавты на станции «Салют-6». В американской космонавтике рекорд длительности полета был побит только в 1990-е годы, когда астронавты начали участвовать в длительных полетах на российской станции «Мир».

Skylab оказала важное влияние на развитие пилотируемой космонавтики — продемонстрировала доступный на тот момент предел длительности пилотируемых полетов. Кроме того, американская станция показала потенциал пилотируемой космонавтики для проведения научных и инженерных исследований в условиях микрогравитации на низкой околоземной орбите. На Skylab проводили эксперименты, наблюдали поверхность Земли и Солнце.

Для астрономии Skylab послужила в качестве базы для солнечного телескопа. Установка Apollo Telescope Mount позволила наблюдать Солнце в широком диапазоне длин волн электромагнитного излучения — от видимого до рентгеновского. Такие наблюдения невозможно вести с Земли из-за поглощения рентгеновских лучей атмосферой. Телескоп снимал на фотопленку, которую приходилось заменять, для чего астронавты совершали выходы в открытый космос. За время работы Skylab удалось получить и доставить на Землю более 150 000 снимков.

Астрономия и съемка Земли не единственная научная деятельность на Skylab. Астронавты проводили инженерные, медицинские и биологические эксперименты. Серия экспериментов проведена для изучения влияния невесомости на поведение жидкостей и металлов: опробовали пайку, плавление, сварку. Ряд исследований провели по студенческим проектам: например, в образовательном эксперименте на орбиту слетал паук, и астронавты следили за его попытками плести паутину.

«Союз» — «Аполлон»

Завершающим этапом программы Apollo стал уникальный в своем роде околоземный полет корабля для стыковки с советским космическим кораблем «Союз». Программа Apollo — Soyuz Test Project (ASTP) в 1975 году стала важным достижением мировой космонавтики в условиях противостояния двух мировых сверхдержав — США и СССР. Космическое объединение и совместная работа на орбите показали, что даже самые яростные противники на Земле могут пожать друг другу руки в космосе, работать сообща и обмениваться опытом в мирных целях.

В технической реализации проекта «Союз» — «Аполлон» главная сложность состояла в стыковке двух кораблей с разным типом атмосферы. На Apollo дышали кислородом под давлением 0,3 атмосферы, а на «Союзе» — воздухом при нормальном атмосферном давлении. Потребовалось создание переходного отсека. Стыковочным узлом занялась советская сторона. Используемые ранее в обеих странах системы стыковки по принципу «штырь — конус» не подходили для ASTP, поэтому советские конструкторы разработали новый тип: андрогинно-периферийный стыковочный узел АПАС-75.

Во время полета корабли проводили маневрирование на орбите для изучения процессов полета и даже научных целей — искусственного затмения. Используя корабль Apollo в качестве коронографа, советские космонавты снимали солнечную корону, пока американский корабль создавал тень, закрывая солнце.

Наиболее значимым техническим результатом ASTP стала конструкция стыковочного узла АПАС-75. Впоследствии на его основе были созданы узлы, обеспечившие стыковку американских кораблей Space Shuttle и российской станции «Мир». Затем новое поколение стыковочных узлов такого типа обеспечивало стыковку шаттлов и Международной космической станции. Часть компонентов современной американской стыковочной системы IDA, применяемой на кораблях Dragon и Starliner, также производится в России на основе технологии АПАС.

Взаимодействие двух крупнейших космических организаций непосредственно после полета «Союз» — «Аполлон» не продолжилось из-за изменения политического фона. К 1980-м годам снова наступило охлаждение отношений между странами. Зато спустя двадцать лет после первого парного полета началась новая совместная программа «Шаттл» — «Мир», в рамках которой космические челноки совершали полеты к российской станции, а американские астронавты участвовали в длительных миссиях в составе ее экипажей. Впоследствии эта работа стала основой создания Международной космической станции.

Самолеты Pregnant Guppy и Super Guppy

Создание сверхтяжелой ракеты и межпланетного корабля, каких никогда не бывало в истории человечества, потребовало особых средств для транспортировки. Самые большие компоненты ракеты Saturn V — первая и вторая ступени — транспортировались от места производства до места испытания, а потом к месту окончательной сборки ракеты водным транспортом — на баржах. Железная дорога не всегда подходила, так как многие грузы NASA выходили за пределы дорожного габарита. Третья ступень была достаточно легкой для перевозки самолетом, но ее размеры не вписывались ни в какие возможности грузовой авиации тех лет. Тогда компания Aero Spacelines разработала оригинальный самолет, получивший название Pregnant Guppy («Беременная гуппи») за свой необычный вид.

Pregnant Guppy создали на базе пассажирского самолета Boeing-377 Stratocruiser специально для транспортировки негабаритных грузов американской космической программы 1960-х годов. Самолет со значительно увеличенным диаметром фюзеляжа начал летать в 1963 году с грузами NASA. За время лунной программы было создано еще несколько экземпляров самолетов, которые позволяли значительно экономить время по сравнению с использованием водного транспорта.

Следующим поколением Pregnant Guppy стал самолет Super Guppy, стартовавший в 1965 году. Именно этой модификации удалось совершить полеты с третьей ступенью сверхтяжелой ракеты Saturn V. Один из Super Guppy до сих пор служит NASA для перевозки негабаритных грузов, таких как ракетные ступени и космические аппараты.

Стартовый комплекс мыса Канаверал

Ракета Saturn V относилась к классу сверхтяжелых и до сих пор остается самой мощной и тяжелой за всю историю космонавтики. Чтобы осуществить пуск ракеты массой почти 3000 т космонавтике США пришлось подготовить подходящую пусковую инфраструктуру: сборочный комплекс, транспортеры, стартовый стол, заправочные системы, средства пожаротушения, наблюдения и все прочее сопутствующее оборудование. Многое, включая стартовые столы, пришлось делать в двух экземплярах — для надежности всей программы в случае какого-либо сбоя.

Лишь два места на Земле были подготовлены для пусков сверхтяжелых космических ракет: в США — Космический центр Кеннеди на мысе Канаверал, а в СССР, в Казахстане, — космодром Байконур. С мыса Канаверал стартовали сверхтяжелые космические системы Saturn V, Space Shuttle, Falcon Heavy, готовится к полетам ракета SLS. С Байконура стартовали ракеты Н-1 и «Энергия».

Чтобы совершить успешный пуск ракеты, требуется провести немалую работу на космодроме: доставить все компоненты ракеты и полезной нагрузки, собрать, проверить качество сборки, установить на стартовый стол, заправить ее, снова проверить, обеспечить безопасность всех людей, произвести пуск и проследить за точностью полета. Если дело касается сверхтяжелой ракеты, то задача из трудной превращается в сверхтрудную. Для ее решения необходимо создать монтажно-испытательный корпус, где будут собирать ракету; транспортную систему, которая доставит готовую к пуску ракету на стартовый стол; сам стартовый стол с фермами обслуживания; заправочную станцию и все необходимые топливные и энергетические коммуникации. Пилотируемые полеты в обязательном порядке требуют системы экстренной эвакуации. Все это было создано на мысе Канаверал.

Ракету Saturn V, в отличие от советских сверхтяжелых ракет, собирали и транспортировали к стартовому столу в вертикальном положении. Такое техническое решение облегчало конструкцию ракеты, но требовало здания циклопической высоты для монтажа и сборки ракеты. Здание вертикальной сборки построили в начале 1960-х годов высотой 160 м и площадью больше 3 га.

Не менее монструозными были и гусеничные транспортеры Crawler, которые доставляли вертикально установленную, но еще не заправленную ракету на стартовый стол. Для программы Apollo построили два транспортера. На тот момент каждый из них был самым большим в мире автономным транспортным средством, которое могло транспортировать до 5500 т груза. Транспортеры должны медленно и безопасно доставить ракету от здания вертикальной сборки до одного из двух стартовых столов на расстояние до 7 км. Такая дистанция необходима, чтобы обезопасить монтажно- испытательный корпус (здание вертикальной сборки) от возможной аварии на старте. Цена безопасности сборочного комплекса — 55 т дизельного топлива, которое сжигает Crawler, пока преодолевает расстояние до стартового стола.

Стартовый комплекс также представляет собой мощное сооружение, которое должно удерживать массу заправленной ракеты и выдерживать ракетное пламя, ударную волну, температуру и акустическое воздействие. В то же время система должна обеспечивать многократное использование при нескольких пусках в год.

Весь стартовый комплекс, созданный по программе Apollo, использовался для пусков ракет Saturn I и Saturn V. Когда в 1975 году полеты этих ракет прекратились, все сооружения перестроили для запусков космических кораблей Space Shuttle.

Space Shuttle были легче и ниже Saturn V, но масса свыше 2000 т также требовала надежных технических средств. Благодаря программе Apollo стартовый комплекс был практически готов для решения такой сверхсложной задачи. После модификации под новую ракетно-космическую систему два стартовых стола исправно служили еще почти 40 лет.

В 2011 году программу шаттлов закрыли и один стартовый стол передали в аренду частной компании SpaceX, а второй стали готовить к стартам новой сверхтяжелой ракеты SLS. При этом основные элементы комплекса — здание вертикальной сборки, гусеничные транспортеры, стартовые столы — модернизируются и продолжают использоваться.

Space Shuttle

Космическая транспортная система Space Shuttle значительно отличалась от Saturn V и Apollo по своим целям, задачам, идеологии, используемым технологиям. Многое разработчикам приходилось осваивать с нуля, но это были уже опытные разработчики. Программу Space Shuttle создавали практически те же люди, которые сделали реальным полет человека на Луну.

Космические корабли Space Shuttle производила компания Rockwell International, которая сформировалась путем объединения компаний North American Aviation и Rockwell. В программе Apollo эти компании создавали командный и служебный отсек, а также вторую ступень ракеты Saturn V.

Внешний кислород-водородный топливный бак космического челнока разрабатывала компания Lockheed Martin, которая во времена Apollo занималась системой аварийного спасения на ракете Saturn V.

Главные кислород-водородные двигатели Space Shuttle создавала компания Rocketdyne, что производила кислород- керосиновые двигатели F-1 и кислород-водородные двигатели J-2 ракеты Saturn V.

Твердотопливные боковые ускорители Space Shuttle создавала компания Thiokol — производитель твердотопливного двигателя системы аварийного спасения Apollo.

Только разработчики и производители с богатым опытом создания сложной космической техники могли создать еще более технически и технологически сложную космическую систему Space Shuttle. Челноки начали свою работу с уникального полета, когда с первого раза корабль успешно полетел в пилотируемом режиме — беспилотных испытаний всего космического комплекса Space Shuttle просто не предусматривалось.

Шаттлы привели и к самым трагическим катастрофам в пилотируемой космонавтике, погубив два экипажа суммарной численностью 14 человек, однако эти аварии произошли значительно позже начала серийной эксплуатации кораблей. Советская космонавтика тоже смогла создать многоразовую космическую систему «Энергия» — «Буран», так же успешно стартовавшую с первого раза, лишь пройдя долгий путь разработки ракет, кораблей и космических станций.

У современного поколения сотрудников NASA и американских аэрокосмических компаний нет такого опыта разработки, какой был у создателей Apollo и Space Shuttle. Этим можно объяснить сложности, превышение бюджета и задержки сроков создания современной сверхтяжелой ракеты SLS и межпланетного корабля Orion.