CC BY
18подготовка энергоустановки на основе топливных элементов лунного орбитального корабля к последнему пуску ракеты-носителя н-1
С.А. Худяков
Заместитель директора программ по энергоустановкам РКК «Энергия» им. С.П. Королева
Представлены результаты работ по энергоустановке на основе топливных элементов Лунного орбитального корабля ракетно-космического комплекса Н1-Л3, предназначавшегося для осуществления Советской лунной экспедиции. Приведена хронология подготовки энергоустановки Лунного орбитального корабля в составе комплекса Н1-Л3 на космодроме Байконур перед его пуском.
В четвертом томе книги «Ракеты и люди. Лунная гонка» (издательство «Машиностроение», Москва, 1999) академик Б.Е. Черток, один из соратников С.П. Королева, описал подготовку к последнему (четвертому) пуску ракеты-носителя Н-1. В то время он был техническим руководителем подготовки пуска, замещая находившегося в больнице главного конструктора В.П. Мишина.
Вот что писал Б.Е. Черток (стр. 376): «Нерешенным остался один вопрос: заправлять ли энергоустановку (ЭУ) на основе электрохимических генераторов (ЭХГ) Лунного орбитального корабля (ЛОК) водородом. Вопрос принципиальный с точки зрения программы полета. Если не заправлять, то к Луне не улетим: электроэнергии на ЛОКе от аккумулятора хватит только на запуск блока «Г», а потом система управления будет обесточена и ТАСС придется объявить о полете какого-нибудь очередного «Космоса».
Я спросил:
- А у кого есть сомнения по водороду?
Б.А. Дорофеев замялся. Сомнения были только у министра. Больше никто не возражал против заправки 20 кг водорода в емкости ЭУ
Понимая щекотливость ситуации, я объявил:
- Всех задерживать по этой проблеме не будем, кто нужен - останьтесь после заседания техруководства.
С.А. Афанасьев1 предложил мне, А.Г. Иосифьяну, Н.С. Лидоренко, В.С. Овчинникову, Б.А. Дорофееву, Е.Г. Моисееву, А.П. Абрамову и Г.Н. Дегтяренко зайти к нему в кабинет, чтобы обсудить спорный вопрос.
В этом узком кругу я напомнил, что такое ЭХГ. Электроэнергия в ЭХГ получается при соединении водорода с кислородом. По программе полета № 7Л основным источником электроэнергии головного блока (блок «Г»,
1 С.А. Афанасьев - министр общего машиностроения.
блок «Д», Лунный орбитальный корабль и Лунный корабль) после его отделения от третьей ступени носителя является ЭУ с ЭХГ Лунного орбитального корабля, разработанная специально для Лунной экспедиции. Для полета от Земли до Луны, вокруг Луны и от Луны к Земле требуется заправить в баки ЭУ с ЭХГ 20 кг жидкого водорода. В полете ЭУ еще ни разу не проверялась».
При подготовке второго издания четвертой книги «Ракеты и люди. Лунная гонка» в 2007 г. Б.Е. Черток попросил С.А. Худякова, который в 1972 г. был начальником проектно-испытательного сектора по ЭУ с ЭХГ для ЛОК и отвечал за ее подготовку в составе ЛОК к пуску ракеты-носителя Н-1, написать об этом более подробно. Материал был подготовлен, однако, в связи с ограниченными возможностями увеличения объема книги в ней удалось разместить лишь около двух страниц текста. Здесь приводится полный текст, одобренный Б.Е. Чертоком.
ТЭ является электрохимическим источником тока, в котором свободная энергия пространственно разделенных окислительно-восстановительных процессов непосредственно превращается в электрическую энергию постоянного тока. ТЭ отличается от обычного гальванического элемента главным образом тем, что его конструкция позволяет обеспечить непрерывный раздельный подвод компонентов топлива (горючего - водорода и окислителя - кислорода) в зону реакции и непрерывное (или периодическое) удаление продуктов реакции.
ТЭ в отличие от аккумулятора, который запасает электроэнергию, является генератором (первичным источником) электроэнергии.
Напряжение на отдельном ТЭ не превышает 1,1 В и постепенно снижается при повышении плотности тока (отношение тока к площади электрода) отдельного ТЭ. Для получения заданного напряжения ТЭ соединяются последовательно в батареи, а для получения заданной
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 3 (59) 2008
© Scientific Technical Centre «TATA»,2008
мощности батареи ТЭ соединяются параллельно. Одна или несколько батарей ТЭ вместе с элементами их газораспределения и автономного терморегулирования монтируются в единый конструктивный блок, именуемый электрохимическим генератором (ЭХГ). Несколько ЭХГ, система хранения и подачи компонентов топлива, система обеспечения теплового режима, средства накопления и удаления продуктов реакции (для водородно-кислород-ных ТЭ - вода), средства распределения и коммутации электроэнергии и система автоматического управления, объединенные трубопроводами, кабельной сетью и элементами конструкции, образуют энергоустановку (ЭУ).
Впервые энергоустановки на основе ТЭ были применены на американских космических кораблях «Джемини» и «Аполлон». Это связано с рядом важных достоинств таких ЭУ:
• чрезвычайно высокая эффективность прямого преобразования химической энергии топлива (водорода) и окислителя (кислорода) в электроэнергию (КПД = 55-65 %);
• удельная вырабатываемая энергия ~ в 10 раз выше, чем у лучших аккумуляторных батарей (800-1000 Вт ■ ч/кг вместо 80-100 Вт ■ ч/кг);
• идеальная экологическая чистота (продуктом реакции является сверхчистая вода), отсутствие шума, вибраций, радиации;
• способность к оптимальной интеграции с другими системами космического корабля (системой жизнеобеспечения, системой терморегулирования): использование продукта реакции - воды для питья и бытовых нужд экипажа, а также для испарителей системы терморегулирования; использование кислорода, предназначенного для ТЭ, также для дыхания экипажа;
• простота обеспечения потребителей электроэнергией нужного качества;
• стабильность выходного напряжения и КПД в большом диапазоне нагрузок, причем КПД при уменьшении нагрузки даже несколько возрастает; способность к многократным перегрузкам по току и, как следствие, отсутствие каких-либо дополнительных буферных и регулирующих устройств;
• удобство эксплуатации космического корабля: обеспечение электрических проверок корабля в монтажно-испытательном корпусе и на стартовой позиции с функционированием ЭУ - штатного источника электропитания, возможность многократных заправок компонентами топлива.
В Советском Союзе разработка космической ЭУ на основе водородно-кислородных ТЭ была начата в РКК «Энергия» практически с нуля в 1967 году для ЛОК после того, как стало ясно, что ни ЭУ на основе солнечных батарей, ни ЭУ на основе изотопных генераторов с Полонием-210, которые уже были разработаны для этого в Министерстве среднего машиностроения, не обеспечивают заданных массогабаритных и эксплуатационных характеристик.
Создание такой ЭУ было сложной научно-технической и производственно-технологической задачей, потребовавшей исследований и решения проблем в различных отраслях науки и техники: электрохимии, материаловедении, электротехнике, теплофизике, криогенной технике, газодинамике, приборостроении, математическом моделировании и привлечении широкой кооперации в различных отраслях народного хозяйства.
Главной проблемой была разработка отечественных ТЭ и ЭХГ. К этой работе на конкурсной основе были привлечены все ведущие организации страны, имевшие хотя бы лабораторный опыт создания топливных элементов: Всесоюзный научно-исследовательский институт источников тока (ВНИИТ) (в настоящее время НПО «Квант»); Кудиновский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики (КФ ВНИИЭМ); Уральский электрохимический комбинат (УЭХК); Институт электрохимии АН СССР (ИЭЛ АН), Московский энергетический институт (МЭИ), ряд учебных и научных институтов, которые вели экспериментальные работы по ТЭ различного типа.
Трем первым организациям по единому техническому заданию на конкурсной основе была поставлена задача -создать в кратчайшие сроки ЭХГ для ЭУ ЛОК. С целью обеспечения сжатых сроков разработки ЭУ ЛОК головным разработчиком - РКК «Энергия»1 - было принято решение о разработке для трех вариантов ЭХГ универсальных подсистем ЭУ наиболее тесно связанных с ЭХГ: системы хранения и подачи криогенных компонентов (водорода и кислорода); системы терморегулирования ЭУ с автономными средствами сброса тепла (радиационным теплообменником и теплообменником-испарителем, отводящим тепло за счет испарения реакционной воды ЭХГ в космическое пространство).
В течение полутора лет после начала разработки были созданы и испытаны на стендах РКК «Энергия» первые образцы ЭХГ трех указанных организаций. ЭХГ «Волна-10» и затем ЭХГ «Волна-20» (рис.1, 2) с щелочным циркулирующим электролитом с «классической» схемой обеспечения тепломассообмена оказался наиболее приемлемым по совокупности всех основных показателей: КПД, масса, габариты, надежность и ресурс работы. Этому способствовал огромный опыт УЭХК по созданию пористых сред для газодиффузионного разделения урана, а также опыт Уральского электромеханического завода в части создания сложнейших электромеханических систем.
Масса одного из трех ЭХГ составляла 70 кг, давление водорода и кислорода на входе в ЭХГ - 12-16 кгс/см2, мощность - 1,1 кВт, напряжение постоянного тока - 25-33 В.
Второй проблемой была разработка высокоэффективных емкостей для хранения криогенных компонентов, обеспечивающих снабжение ЭХГ водородом и
1 Работы по созданию ЭУ ЛОК велись в отделе Э.И. Григорова (зам. начальника отдела А.Л. Магдесьян), который входил в отделение, возглавляемое Героем Социалистического Труда М.В. Мельниковым.
Рис. 1. Батарея топливных элементов ЭХГ «Волна-20»
Рис. 2. ЭХГ «Волна-20»
Рис. 3. Блоки криогенного хранения кислорода (слева) и водорода (справа)
кислородом с заданными параметрами в течение всего срока эксплуатации без потери компонентов. Система хранения и подачи компонентов является одной из основных систем ЭУ, определяющей ее массогабаритные характеристики. Эффективность хранения водорода и кислорода в наибольшей степени влияет на приемлемость всей ЭУ для космического корабля.
В РКК «Энергия» была выбрана схема со «статическим» (с помощью электронагревателя без принудительной циркуляции компонента) поддержанием давления в криогенных емкостях с докритическим хранением кислорода (Р < 25 кгс/см2, Т = -183 оС) и сверхкритическим хранением водорода (Р > 12 кгс/см2, Т = -252 оС).
Разработка и изготовление блоков криогенного хранения водорода и кислорода (рис. 3) были выполнены в РКК «Энергия», а испытания на криогенных компонентах проведены в НИИХИММАШ.
Третьей проблемой было создание специализированных цехов и участков для изготовления и сборки: топливных элементов, батарей топливных элементов, элементов конструкции и ЭХГ в целом в УЭХК; криостатов для хранения водорода и кислорода, водородной и кислородной криогенной и «теплой» арматуры, теплообменников, приборов автоматики и электросиловой коммутации, элементов конструкции и ЭУ в целом в РКК «Энергия».
Четвертой проблемой было создание специализированных стендов для проведения испытательных работ: на УЭХК - пневматических и прочностных испытаний узлов и агрегатов ЭХГ и генератора в целом, включая проверку его работы на газообразных водороде и кислороде; в РКК «Энергия» - пневмоэлектрических испытаний криостатов для хранения водорода и кислорода, узлов и агрегатов ЭУ и энергоустановки в целом;
в ЦНИИМАШ - прочностных испытаний криостатов для хранения водорода и кислорода, а также ЭУ в целом; в НИИХИММАШ - криогенных испытаний криостатов для хранения водорода и кислорода, криогенной водородной и кислородной арматуры, а также ЭУ, заправленной криогенными водородом и кислородом, в процессе работы на электрическую нагрузку.
Пятой проблемой было создание наземной инфраструктуры, обеспечивающей работу энергоустановки: разработка технологии и освоение производства жидких водорода и кислорода особой чистоты (Н2 - 99,9999 %;
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 3 (59) 2008
© Scientific Technical Centre «TATA», 2008
О2 - 99,999 %), включая аппаратуру и методику измерения их чистоты (РНЦ «Прикладная химия»); разработка и изготовление средств транспортировки, хранения и заправки криогенных водорода и кислорода особой чистоты («Урал-криомаш», НПО «Криогенмаш»).
Энергоустановка ЛОК предназначена для обеспечения бортовой аппаратуры ЛОК, а также блоков «Г» и «Д» Лунного ракетного комплекса Л3 (рис. 4) электрической энергией, экипажа ЛОК кислородом для дыхания и водой для питья и бытовых нужд. Кроме того, вода может использоваться в испарительных агрегатах системы обеспечения теплового режима ЛОК.
ЛОК состоит из спускаемого на Землю аппарата и бытового отсека, на котором расположен специальный отсек с двигателями ориентации и причаливания и агрегатом системы стыковки, приборно-агрегатного отсека и переходного отсека, называемого также энергоотсеком, где размещаются ракетный блок «И» и энергоустановка с тремя электрохимическими генераторами (ЭХГ) на водо-
родно-кислородных топливных элементах. Бытовой отсек ЛОК одновременно служит шлюзовой камерой при переходе космонавта через открытый космос в Лунный корабль (ЛК) перед спуском на Луну и при возвращении. Все путешествие от Земли до Луны космонавты совершают без скафандров. Космонавты надевают скафандры перед переходом из ЛОК в ЛК.
ЛК состоит из герметичной кабины космонавта, отсека с двигателями ориентации и «пассивным» агрегатом стыковки, приборного отсека, лунного посадочного устройства и ракетного блока «Е». Электропитание всех систем ЛК осуществляется аккумуляторными батареями, установленными снаружи.
Полет комплекса Н1-Л3 должен совершаться по следующей программе:
• вывод ракетой-носителем (искусственный спутник земли) Н-1 ракетного комплекса Л3 на орбиту ИС3, где в течение суток проверяется готовность всех его систем к отлету в сторону Луны;
Рис. 4. Лунный ракетный комплекс Л3 и Лунный орбитальный корабль
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 3 (59) 2008 © Научно-технический центр «TATA», 2008
• разгон Л3 блоком «Г» на траекторию полета Земля
- Луна, при этом двигатель блока «Г» работает до полной выработки топлива, после чего блок «Г» отбрасывается;
• доразгон Л3 с помощью блока «Д» до заданной скорости, затем две коррекции траектории и торможение, приводящее систему Л3 на орбиту ИСЛ. Время полета до Луны 3,5 суток, а пребывание на орбите ИСЛ не более 4 суток;
• переход с помощью блока «Д» с круговой орбиты на эллиптическую;
• переход одного из космонавтов из ЛОК в ЛК через открытый космос;
• отделение от ЛОК лунной посадочной системы
- блока «Д» и ЛК;
• ориентация системы с помощью блока «Д» и торможение для спуска с орбиты ИСЛ;
• отделение блока «Д» и увод его в сторону, чтобы избежать столкновения с ЛК;
• посадочное торможение с помощью блока «Е», маневр по выбору места посадки, посадка на Луну;
• выход космонавта из ЛК на поверхность Луны, проведение предусмотренных исследований, сбор образцов грунта и возвращение в ЛК. Время пребывания на поверхности Луны не более 24 часов;
Рис. 5. Размещение трех ЭХГ «Волна-20» и блока криогенного хранения кислорода на переходном отсеке ЛОК. На правом верхнем ЭХГ частично снята теплоизоляция
Рис. 6. Размещение блоков криогенного хранения водорода (под панелями радиационного теплообменника) на переходном отсеке ЛОК
• взлет ЛК с Луны с помощью блока «Е», сближение и стыковка с ЛОК, переход космонавта из ЛК в ЛОК через открытый космос и отбрасывание ЛК;
• разгон ЛОК с помощью блока «И» по траектории Луна - Земля, проведение одной-двух коррекций. Время полета - 3,5 суток;
• отделение спускаемого аппарата ЛОК, вход его в атмосферу Земли со второй космической скоростью, планирующий спуск и посадка на территорию СССР
Общее время экспедиции - 11-12 суток.
ЭУ ЛОК состоит из следующих функциональных систем: ЭХГ, системы хранения и подачи рабочих тел, системы обеспечения теплового режима, встроенной системы управления, контроля и электросиловой коммутации. Энергоустановка размещается в двух отсеках ЛОК: на переходном отсеке ЛОК конической формы размещены основные агрегаты ЭУ: три ЭХГ (мощностью по 1,1 кВт каждый), два водородных криостата (по 10 кг водорода в каждом), два кислородных криостата (по 100 кг кислорода в каждом), агрегаты системы хранения и подачи рабочих тел, системы обеспечения теплового режима и др. (рис. 5, 6), в герметичном приборном отсеке ЛОК размещены приборы автоматического управления, контроля и электросиловой коммутации.
К 1970 г были закончены разработка, изготовление и первичная отработка всех узлов и агрегатов ЭУ ЛОК, включая ЭХГ, и начались ее комплексные испытания в НИ-ИХИММАШ. К середине 1972 г ЭУ прошла полный цикл наземной отработки (ударные, вибрационные, климатические, ресурсные электрические испытания на криогенных водороде и кислороде и др.). Ее штатный образец прошел пневмоэлектрические испытания сначала на инертных газах, а затем на газообразных водороде и кислороде в составе ЛОК сначала в КИС1 РКК «Энергия», далее в МИК2 космодрома «Байконур» и после этого в составе комплекса Н1-Л3 был вывезен на стартовую позицию.
Дальнейшие события, связанные с ЭУ ЛОК, наглядно отражены в дневниковых записях тех дней С.А. Худякова.
10ноября 1972г. С.А. Худяков, И.С. Востриков, В.А. Никитин, Ю.П. Корпачев, Г.В. Морозов, В.С. Алисю-шин вновь прилетели на Байконур для продолжения работ по подготовке ЭУ ЛОК для пуска в составе комплекса Н1-Л3 (рис. 7). Перед этим только что закончились КВИ3 ЭУ ЛОК (три ресурса работы на криогенных компонентах, ударные, вибрационные и климатические испытания). Готовимся к штатной работе.
13 ноября 1972 г. В 1700 Б.Н. Филин и Б.А. Дорофеев предложили вести заправку ЭХГ электролитом по частям (2-3 час.) между работами по носителю и головному блоку. Заправка ведется с предпоследней площадки на башне обслуживания, предназначенной специально для работы с ЭУ ЛОК, на высоте 88 м от
1 КИС - контрольно-испытательная станция.
2 МИК - монтажно-испытательный корпус.
3 КВИ - контрольно-выборочные испытания.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 3 (59) 2008
© Scientific Technical Centre «TATA», 2008
Рис.7. Транспортировка ракетно-космического комплекса Н1-Л3 на стартовую позицию
земли (рис. 8). Выше нас лишь площадка для посадки экипажа в ЛОК. Мы решили работать лучше всю ночь, чем урывками. С 20— до 24м провели все подготовительные операции к заправке ЭУ электролитом на башне обслуживания.
14 ноября 1972 г. С 00 ч до 6м утра последовательно заправили электролитом все три ЭХГ. Поспали 1,5 часа и скорее в корпус МИК, т.к. должна начаться заправка промежуточных емкостей водорода и кислорода, расположенных на башне обслуживания. Однако, их заправку запретили. Опасаются водорода. Это, видимо, связано с недавним взрывом на водородном заводе в Черчике.
16 ноября 1972 г Утром встретились с прилетевшими накануне заместителем руководителя нашего отделения В.С. Овчинниковым и руководителем работ по ЭХГ на Уральском электрохимическом комбинате Ю.Л. Голиным и весь день готовили плакат по пожаровзрывобезопас-ности ЭУ Вечером на техруководстве В.С. Овчинников гарантировал безопасность работы ЭУ ЛОК. А.П. Абрамов выступил за безопасность ЭУ и наземки, но взять на себя всю ответственность за безопасность наземки отказался.
17 ноября 1972 г. Весь день беседовали с А.Г. Ио-сифьяном - председателем комиссии по энергетике - в порядке подготовки к разговору с министром общего машиностроения С.А. Афанасьевым по безопасности ЭУ. В 16м приехал только что прилетевший С.А. Афанасьев и сразу же стал давать всем жару. До ЭУ дело не дошло, но было велено за ночь (к утру) подготовить обстоятельное сообщение по безопасности ЭУ.
18 ноября 1972 г. С 900 до 1000 С.А. Афанасьев разбирался с Л.А. Истоминым и А.П. Абрамовым по наземке ЭУ, а с 10— до 13— с нами (В.С. Овчинников, А.П.
Рис. 8. Ракетно-космический комплекс Н1-Л3 на стартовой позиции
Абрамов, Ю.Л. Голин, С.А. Худяков, Ю.П. Ильин, И.С. Востриков, В.А. Никитин). А.А. Абрамов объяснил безопасность работы наземки, обслуживающей ЭУ, но взять на себя всю ответственность за ее работу отказался.
К счастью, к тому плакату, что был нами нарисован накануне, И.С. Востриков добыл у военных еще три плаката по ЭУ, которые те сделали по нашему описанию. Несмотря на все наши объяснения, у С.А. Афанасьева были следующие замечания к ЭУ:
• не проверялась на криогенном водороде заправочная колодка системы хранения и подачи компонентов ЭУ, расположенная на головном обтекателе. Но ведь она одноразового действия;
• не трясли на вибростенде емкости с криогенными водородом и кислородом. Их трясли с имитатором в виде технического спирта. Иначе было нельзя по соображениям обеспечения пожаровзрывобе-зопасности вибростендов;
• нет разрешения от ЦНИИМАШ на применение АМГ-6 для емкостей, работающих при водородных криогенных температурах.
Во время обсуждения страсти накалились, и когда С.А. Афанасьев в резкой форме стал упрекать В.С. Овчинникова в недостаточности экспериментальной отработки криогенной части ЭУ ЛОК, тот вдруг неожиданно со всей силы ударил кулаком по столу с возгласом: «Сергей Александрович! Кого Вы слушаете? Что они понимают в криогенной технике и в водороде тоже?»1. Двухметровый С.А. Афанасьев опешил и стал гладить
1 В.С. Овчинников был руководителем работ по созданию (впервые в СССР) системы безрасходного хранения криогенного кислорода для заправки на старте межконтинентальных баллистических ракет Р-9 (8К-75).
по спине мощного (более 110 кг) В.С. Овчинникова, приговаривая: «Тише, Витя, тише». Это было незабываемое зрелище. Немного успокоившись, С.А. Афанасьев сказал, что главная задача, чтобы сработала «лошадь», и если есть хоть малейшие сомнения в безопасности ЭУ, то лучше отложить ее работу на следующий раз.
В 17ш началось техническое руководство (Совет Главных конструкторов) без С.А. Афанасьева. Не разбираясь в существе вопроса, большинство высказалось за то, чтобы ЭУ не заправлять водородом и кислородом. Против этого были В.С. Овчинников, А.Ф. Богомолов, А.С. Кириллов и Б.А. Дорофеев. Б.Е. Черток воздержался. В.С. Овчинников мужественно сражался до конца, сказав, что за ЭУ высказались те, кто понимает в водороде. На это страшно обиделся М.С. Рязанский, который хотел покинуть собрание. Все это давало пример абсолютно безответственного решения важного технического вопроса. Программа полета должна быть существенно сокращена. Резервная ЭУ на основе аккумуляторных батарей дает 24 кВт-ч вместо 300 кВт-ч, которые обеспечивает штатная ЭУ. Кроме того, резервная ЭУ отстреливается вместе с блоком «Д», что не позволяет обеспечить работу блока «И» в составе ЛОК и возвратить на Землю спускаемый аппарат ЛОК. Итак, вместо 12 суток всего 2 суток полета.
Е.Г. Моисеев и В.С. Патрушев сказали, что боевые расчеты хорошо подготовлены в части заправки ЭУ криогенными компонентами, что у них нет никаких сомнений в успехе, но, учитывая приказ «сверху», они не возражают во имя большей надежности работы «лошади» отказаться в этот раз от работы ЭУ ЛОК.
Срочно был написан и отпечатан «меморандум» о проделанной экспериментальной отработке ЭУ ЛОК и о гарантиях ее безопасной работы.
19 ноября 1972 г. Утром собрались в корпусе у Б.Н. Филина. Выяснилось, что собственные нужды ЭУ ЛОК мы не умеем отключить от сети, а это не учтено в балансе электроэнергии в варианте работы только от резервной ЭУ Т.е. даже та минимальная программа полета, которая была намечена накануне, не может быть выполнена. Срочно сообщили об этом Б.Е. Чертоку. В обед он сказал В.С. Овчинникову: «Что ж ты вчера самую главную бомбу не вынул».
Начали рассматривать варианты:
• промежуточные емкости на башне обслуживания заправляются жидкими водородом и кислородом. В баки ЭУ заправляются: жидкий кислород и «холодный» газообразный водород. Имеем 30-40 кВт-ч;
• промежуточные емкости вообще не заправляются водородом и кислородом. Баки ЭУ заправляются «теплыми» газообразными водородом и кислородом непосредственно от наземных средств. Энергоемкость всего 2 кВт-ч;
• в баках ЭУ - газообразный азот. Постоянное потребление собственных нужд неработающей ЭУ - 200-500 Вт.
Б.Н. Филин побоялся выносить на обсуждение 1й вариант. В 16— в МИК приехали Б.Е. Черток, А.Ф. Богомолов, А.Г. Иосифьян, В.С. Овчинников и др. После тщательного обсуждения принят вариант с заправкой баков ЭУ «теплыми» газообразными водородом и кислородом. Началась обработка членов Совета Главных конструкторов. М.С. Рязанский заранее отдал свой голос Б.Е. Чертоку.
B.П. Мишин прислал из больницы вч-грамму (Б.А. Дорофееву, В.С. Овчинникову и М.В. Мельникову, хотя последний в это время был в Подлипках) с требованием немедленно объяснить, почему ЭУ ЛОК не заправляют жидкими компонентами. В.С. Овчинников отказался подписать ответ, бросающий хоть малейшую тень на ЭУ На другой день В.П. Мишин прислал вч-грамму С.А. Афанасьеву с требованием работы ЭУ ЛОК по штатной программе. А.В. Кармишин (ЦНИИМАШ) сначала прислал вч-грамму С.А. Афанасьеву с протестом против применения материала АМГ-6 в водородных баках, но затем, после рассмотрения результатов наших испытаний по разрыву (разрушению) баков на жидком водороде, прислал разрешение о допуске на это изделие.
20 ноября 1972 г. Утром в кабинете главного конструктора техническое руководство совместно с С.А. Афанасьевым. Решили вместо «теплых» водорода и кислорода заправить в баки ЭУ «холодные» газы (1-й шаг понимания).
14^-14— снова у С.А. Афанасьева - В.С. Овчинников, Ю.Л. Голин, С.А. Худяков, И.С. Востриков, В.А. Никитин. Спокойный разговор по ЭУ. Поручение подготовить приказ С.А. Афанасьева по более полной экспериментальной отработке ЭУ и созданию специальной комиссии по ЭУ с ТЭ для космических объектов министерства.
C.А. Афанасьев в тот же день позвонил министру среднего машиностроения Е.П. Славскому. Поблагодарил его за прекрасный ЭХГ и извинился за то, что он будет испытан в космосе не по полной программе.
С В.Ф. Карузиным составили техническое решение о заправке в промежуточную кислородную емкость 100 кг жидкого кислорода (вместо 1000 кг) и в одну из двух промежуточных водородных емкостей 30 кг жидкого водорода (вместо 300 кг). В 18т в сооружении 103 техническое решение было окончательно отредактировано и подписано В.С. Овчинниковым, А.П. Абрамовым, Е.Г Моисеевым, Б.А. Дорофеевым, Л.А. Истоминым. В это время пришел С.А. Афанасьев и подтвердил это решение (жидкость «влезла» на башню обслуживания - 2-й шаг понимания). Сразу же началась подготовка к заправке промежуточной кислородной емкости.
21 ноября 1972г. С 1— мы с И.С. Востриковым и В.А. Никитиным в бункере, из которого ведется заправка ЭУ. В 2Ш началась заправка промежуточной кислородной емкости, но она никак не шла. Лишь к 5—, наконец, выяснилось, что фильтр поставлен наоборот и все закупорилось. После выправления ситуации к 700 в промежуточную емкость заправили ~150 кг жидкого кислорода.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 3 (59) 2008
© Scientific Technical Centre «TATA», 2008
К 1300 в промежуточную емкость заправили ~40 кг жидкого водорода.
В 1700 госкомиссия допустила комплекс Н1-Л3 к ЛКИ.
В 2000 техническое решение в бортжурнале о заправке ЭУ подписал Б.А. Дорофеев.
К 2400 закончены заключительные операции по головному блоку.
22 ноября 1972 г
• в 0 ч. 30 мин. включили разогрев ЭХГ;
• в 400 сняли аргонные магистрали и начали продувку компонентов под головной обтекатель. Сначала всех трех ЭХГ, а затем каждого ЭХГ по очереди. В.С. Овчинников очень волновался, выходил из бункера на улицу и смотрел вверх (на 88 отметку ракеты), нет ли там чего плохого. Закончили работу ЭУ на газоообразных компонентах на технологическую нагрузку в 620;
• утром в столовой С.А. Афанасьев разрешил В.С. Овчинникову на его усмотрение сделать заправку баков ЭУ жидкими компонентами (3-й шаг понимания), но уже поздно, т.к. в промежуточных емкостях мало жидких компонентов;
1600 построение пусковой команды (военных и гражданских) с докладами А.А. Шумилина и Б.А. Дорофеева.
С 1700 начало 12-го дня подготовки комплекса Н1-Л3 к пуску до 900 23-го ноября (время пуска).
23 ноября 1972 г. Для заправки баков ЭУ «холодными» газами нужно дренажировать компоненты через баки ЭУ При этом давление может падать ниже 5 атм., что недопустимо для ЭХГ. Приняли решение (в бортжурнале) захолаживать баки ЭУ порциями и при давлении на входе в ЭХГ ~5 атм закрывать дренаж. Б.А. Дорофеев вопреки всем дописал в Техническое решение от 20.11.1972 г. - вести наддув (захолажива-ние) баков ЭУ не по линии наддува, а по заправочной линии. В результате в кислородные баки попало ~45 кг жидкого кислорода, а в водородные баки ~1,5 кг жидкого водорода (4-й шаг понимания). Давление в баках ~8 атм. Все операции по заправке закончили в 4—.
В предыдущие сутки спал 1,5 часа. В эти сутки заснул с 2 до 3— в вентиляционном тоннеле на чехлах от пульта управления ЭУ, укрывшись своим пальто. Спал как на перине мертвым сном. В 100 при заправке «лошади» прорвались сильфоны кислородных клапанов, и кислород начал вытекать наружу. Пришлось остановить заправку и заменить клапана. Пуск перенесли с 900 на 11ш (23 ноября). В б00 перешли по патерне (тоннелю) в 20-е сооружение поесть. Там встретили В.С. Овчинникова, Ю.Л. Голина и В.И. Петрова. В 10м одни из последних вышли по патерне к 20-му сооружению, сели в автобус и поехали в степь, где на небольшой
возвышенности уже было много народа - члены пусковой команды, не попавшие в пусковой бункер, и жители гостиниц.
Утро ясное, солнечное, слегка морозное. В степи лежит тонкий слой снега. Красавица-ракета, вся белая, как невеста в подвенечном платье, хорошо видна, хотя до нее около 15 км. С нетерпением ждем старта. И вот наконец старт! Ракета в клубах пламени и дыма сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее с грохотом поднимается вверх (рис. 9). По мере удаления ракеты шум стихает, и вот вдалеке видна вспышка, которая должна быть при отделении первой ступени и начале работы второй ступени. Полное впечатление, что все идет нормально. Все кричат от радости, бросают вверх шапки, целуются. Но один из стоявших рядом сотрудников, который внимательно следил за временем полета по часам, говорит, что, видимо, первая ступень не доработала несколько секунд, и это вселяет тревогу. О катастрофе мы узнали лишь через несколько часов, когда приехали в МИК к телеметристам.
Рис. 9. Запуск ракетно-космического комплекса Н1-Л3
24-25 ноября 1972 г. Почти все представители промышленности улетели. Остались только представители фирмы Н.Д. Кузнецова (двигателисты) и члены аварийной комиссии для выяснения причин аварии, да мы с В.А. Никитиным по своей инициативе для анализа телеметрической информации о работе ЭУ ЛОК. Выяснилось, что при переходе всей бортовой нагрузки ЛОК на питание от ЭУ за 10 минут до КП1 и далее в течение ~300 сек. (включая значительный участок невесомости), вплоть до удара остатков комплекса Н1-Л3
0 землю все параметры ЭУ ЛОК были в норме.
29 ноября 1972 г. Мы с Никитиным, захватив расшифрованную телеметрическую информацию о работе ЭУ ЛОК, вылетели в Москву. Там был срочно написан и отправлен в Министерство отчет о предстартовой подготовке и частичных ЛКИ2 ЭУ ЛОК.
1 КП - команда подъем.
2 ЛКИ - летно-конструкторские испытания.
