Значительно трудней выбрать правильные пути научно-техни­ческого прогресса, наиболее рациональные задачи, на решение которых необходимо, в первую очередь, затрачивать материаль­ные ресурсы.

Американским инженерам и ученым пришлось очень много работать, чтобы хоть в какой-то мере восполнить серьезные про­счеты, выявленные при эксплуатации гигантской сверхракеты «Са­турн-5». Подготовка к пуску и сам пуск этой ракеты — явление довольно редкое. Остальное время дорогостоящее оборудование вынуждено простаивать законсервированным. Тем не менее, ог­ромный обслуживающий персонал сокращать было нельзя.

Не оправдались надежды на реализацию в научно развитых странах за крупное денежное вознаграждение «лунных пород». Продажа сувениров, значков, открыток, демонстрация «лунной» техники в музеях также не смогли сколько-нибудь ощутимо ском­пенсировать затраченные средства. Следующей попыткой выгодно реализовать инженерные доетижения НАСА стала продажа ряда материалов, технологических процессов и приборов в другие от­расли, в том числе и в такие, которые выпускают товары широко­го потребления. Так, в США появились, например, сковородки из «космических» теплозащитных материалов и много других това­ров из «экзотических» материалов.

Была сделана попытка рассмотреть пути дальнейшего приме­нения полученных инженерных решений и в космонавтике. Так, появилась и успешно проработала некоторое время в космосе ор­битальная станция «Скайлэб», корпус которой был переоборудо­ван из третьего разгонного блока ракеты «Сатурн-5» (блока «S-IVB»). В настоящее время оборудование технической и стар­товой позиции, имеющее отношение к ракете «Сатурн-5», а также технологический задел элементов ракеты законсервированы. Не­смотря на то что некоторые стенды, пусковое устройство, сбороч­ный корпус и другие сооружения ракеты «Сатурн-5» предполага­ется использовать в новой космической программе США «Косми­ческий человек», вопрос о том, что делать с ракетой-бронтозавром, не снят.

При формировании новой космической стратегии специалисты НАСА вынуждены были, опираясь на опыт эксплуатации ракеты «Сатурн-5», констатировать следующее.

Загрузка персонала должна быть равномерной и посто­янной.

Контакты со смежными фирмами, организациями, пред­приятиями и т. п. должны быть продолжительными и прочными.

Количество запусков в течение года должно быть равно­мерным и возможно большим.

Огромные ассигнования, требующиеся для создания новой космической техники, могут быть получены лишь при широкой ко­операции с другими странами, т. е. при международном сотруд­ничестве.

В создании новых образцов космической техники необходи­мо заинтересовывать военные ведомства США, так как только так можно получить необходимые ассигнования в условиях господст­ва военно-промышленного комплекса.

Как показала практика дальнейшей работы НАСА, все эти выводы были приняты во внимание при разработке нового проек­та — многоразовой системы «Космический человек».

Почему инженеры и ученые США отказались от «послесатур-новских» гигантов, о которых много писалось в технической ли­тературе и которые даже фигурировали в космических прогнозах?

Казалось бы, увеличение размера ракет снижает стоимость выведения полезного груза, постепенное усложнение космических задач требует неуклонного увеличения массы полезного груза, вы­водимого одной ракетой-носителем, наконец, имеющийся положи­тельный опыт создания ракеты «Сатурн-5» может быть использо­ван и при разработке еще более тяжелых ракет.

Однако исследования показали, что основной враг сверхги­гантских ракет — не сложность их производства, не эпизодич­ность запусков и не долгий период подготовки к запуску и даже не одноразовость их применения, а явление, которое для первых космических ракет вообще не принималось во внимание. Имя это­му грозному «врагу» — акустика.

Нагружение конструкционных элементов ракет передающимся через внешнюю среду (воздух) акустическим, или звуковым, из­лучением, генерируемым реактивными струями, для однотипных по схеме ракет возрастает с увеличением характерного размера 1 пропорционально l 4-:-l 5 в зависимости от типа и числа дви­гателей в ДУ. В то же время масса ракеты и тяга ее ДУ при ус­ловии сохранения постоянной тяговооруженности (отношение массы ракеты к тяге ее ДУ) увеличивается пропорцио­нально Р. Это означает, что к статической нагрузке, которая оп­ределяется в основном массой ракеты и тягой ее ДУ при условии, что траектории полета сравниваемых ракет идентичны, добавляет­ся все более и более увеличивающаяся по мере роста размера динамическая нагрузка акустического характера.

[Конечно, на ракету в полете действуют и другие динамиче­ские нагрузки (работа органов управления, колебания аэродина­мических сил из-за атмосферной турбулентности, колебания жид­кости в баках и т. п.), однако их частоты существенно меньше акустических, да и энергия этих динамических нагружений меньше.]

Несмотря на то что в акустическое излучение преобразуется не более 1 % кинетической энергии реактивных струй ракетных ДУ, эта энергия огромна.

Вот почему, несмотря на то что в сторону летящей ракеты направлена лишь небольшая часть излучаемой струями акустиче­ской энергии, несмотря на то что с ростом скорости полета раке­ты поток акустической энергии к ней уменьшается, а при дости­жении ракетой скорости звука прекращается *, вся конструкция должна быть рассчитана на максимальные действующие на ракету акустические нагрузки.

Поскольку относительные акустические нагрузки при возрас­тании размеров ракеты резко увеличиваются, масса ее силовых элементов должна возрастать не пропорционально l3, а значитель­но быстрее. Это означает, что начиная с некоторого оптимального размера, массовая отдача ракеты будет уменьшаться. Оказалось (по-видимому, случайно), что размеры ракеты «Сатурн-5» нахо­дятся как раз вблизи такого оптимума **. Дальнейшее увеличение размеров и стартовой массы ракеты-носителя приведет к умень­шению относительной массы выводимого полезного груза. Как ут-

* При полете ракеты со скоростью звука, как правило, реализуются максимальные скоростные напоры q=pu2/2, где р — плотность атмосферы, а и — скорость полета ракеты, поэтому резко увеличиваются так называе­мые псевдоакустические воздействия, вызванные пульсациями давления в пограничном слое.

** Уменьшение размера ракет также ведет, как показывает опыт, к снижению массовой отдачи (отношение массы выведенного полезного груза к стартовой, т. е. начальной, массе ракеты), поскольку сказываются технологические факторы и увеличенные относительные массы систем (управления, энергопитания и т. п.).

верждается в ряде работ, выполненных в США, стартовая масса -: '20 000 т является вообще предельной для ракет с ЖДР. При этой массе ракета еще может лететь и ее конечная ступень достигнет орбиты ИСЗ, но сколько-нибудь ощутимого полезного груза она не выведет. Дальнейшее увеличение стартовой массы приведет к вырождению космической ракеты — ее конечная сту­пень уже не будет выходить на орбиту, т. е. ракета такой массы будет просто баллистической ракетой. Космической ракетой-носи­телем ее называть будет уже нельзя, несмотря на огромную массу и внушительные размеры.

Таким образом, был установлен еще один звуковой (теперь уже акустический) барьер *, препятствующий количественному росту размеров космических ракет. Это так называемое физиче­ское ограничение, преодолеть которое, не меняя схему ракеты и ее ДУ, просто невозможно.

Увеличение нагрузок из-за акустики на ракетах типа «Вос­ток» (СССР) или «Атлас» (США) составляло в среднем всего 5%, что было намного меньше точности расчетов, поэтому им нередко пренебрегали**. Для ракеты «Сатурн-5» это увеличение составило уже около 15%, поэтому пренебрегать им стало нельзя. Кро­ме большого количества теоретических расчетов американским инженерам пришлось провести специальные акустические иссле­дования на моделях при натурной стендовой отработке блоков и при штатных полетах ракеты. Все это и позволило выявить те ос­новные закономерности, о которых говорилось выше.