Справедливости ради отметим, что изложенное обоснование появления БОР-6 является нашим предположением, хотя и логично объясняющим все аспекты программы. У авторов нет возможности сослаться на конкретный документ, поскольку вся техническая документация по всем без исключения БОРам недоступна. Однако только это предположение о причине появления программы БОР-6 (отработка постоянного и надежного канала связи для наведения боевых блоков) объясняет время ее появления и тот факт, что в качестве платформы был выбран именно БОР-4. Заметим, что к этому времени в СССР существовал целый ряд различных спускаемых аппаратов разных масс и габаритов (отделяемые отсеки космических кораблей, возвращаемые капсулы орбитальных станций и спутников фоторазведчиков, боеголовки МБР и т. д.), опробованных в космосе и пригодных для постановки подобного эксперимента. Однако они не годились для исследований: плазма вокруг боеголовки или спускаемого аппарата другая...
Подчеркнем следующее. Если предположить, что данные исследования проводились в рамках программы по созданию орбитального корабля «Буран», то сложно объяснить два момента:
- система посадки «Бурана» (комплекс «Вымпел») изначально проектировалась с радиокоррекцией бортового комплекса после выхода орбитального корабля из плазмы;
- первый полет БОРа-6 планировалось совершить на рубеже 1991-1992 годов, т е. через три года после первого успешного автоматического полета «Бурана» 15 ноября 1988 г. К этому моменту, если бы не началось сворачивание программы «Энергия-Буран», второй корабль (изделие 1.02) успел бы совершить несколько космических полетов, в т. ч. пилотируемых. Можно добавить, что к этому времени американские шаттлы совершили уже несколько десятков полетов.
Тем не менее, при обнародовании (после 1992 г) самого факта существования программы БОР-6 и демонстрации его образца в 2007 г на Московском авиакосмическом салоне (в составе экспозиции ЛИИ), именно это - исследование перспективной системы радиосвязи орбитального корабля «Буран» через плазму на участке спуска - указывалось в качестве основного назначения аппарата. Поэтому в дальнейшем повествовании мы возвращ;аемся в «официальную» - «бурановскую» - канву предназначения БОР-6.
Плазменный участок (с соответствующим радиомолчанием) при возвращении СА корабля «Союз» может длиться до 5 минут, но для «Бурана» ввиду более пологого снижения и меньшей интенсивности торможения зона радиомолчания гораздо продолжительнее: в первом полете в ноябре 1988 г она продолжалась целых 18 минут. Что в этот момент происходило на борту корабля, тогда не знал никто. Поэтому естественно желание Центра управления полетом, как и разработчиков корабля, найти способы сократить зону радиомолчания при спуске или в идеале исключить ее совсем. Но перед продолжением рассказа о БОР-6 выскажем еще одно предположение, объясняющее острую необходимость в постоянной устойчивой радиосвязи с орбитальным кораблем, движущимся в верхних слоях атмосферы с большой гиперзвуковой скоростью. Для этого нужно сначала упомянуть о самой спорной и противоречивой странице в ранней истории «Бурана», получившей собирательное название «нырок шаттла».
Одна из версий гласит, что причиной принятия окончательного решения о создании в Советском Союзе многоразовой космической системы «Энергия-Буран» являлся доклад, представленный Л. И. Брежневу М. В. Келдышем. В нем на основе проведенных в Институте прикладной механики АН СССР исследований была показана возможность нанесения американским шаттлом внезапного ядерного удара по СССР. Авторы доклада Ю. Г. Сихарулидзе и Д. Е. Охоцимский пришли к выводу, что американский шаттл при осуществлении маневра возврата с полу- или одновитковой орбиты по трассе, проходящей с юга над Москвой и Ленинградом, может сделать некоторое снижение - «нырок» в атмосферу и сбросить ядерный заряд, парализовав систему боевого управления СССР.
Анализ всех аспектов, связанных с «нырком шаттла», не является темой нашего повествования, но отметим одну интересную и очень важную деталь. По свидетельству Бориса Ивановича Сотникова, руководившего проектантами «Бурана» в НПО «Энергия», в техническом задании на наш многоразовый космический корабль заказчик (Министерство обороны) записал требование «обеспечить возможность «нырка» в атмосферу до высоты 80 км для решения специальных военных задач». Что и было выполнено конструкторами. А это означало уже не простое снижение в атмосфере перед посадкой, и не 20-минутное радиомолчание, а гораздо более длительное и энергичное маневрирование на гиперзвуковых скоростях в облаке плазмы, сопровождающееся к тому же выполнением реальной боевой задачи. В частности, Борис Иванович в интервью В. П. Лукашевичу в мае 2007 г. сказал:
«Возможность "нырка" "Бурана" на 80 км была нами обеспечена. Все было просчитано. Показано (на бумаге, естественно), что все это возможно, и это было принято заказчиком проекта. Мы даже стали разрабатывать (уже не в нашем подразделении, а в подразделении Виталия Ильина) технические средства, позволяющие что-то сбросить во время "нырка". Появился вариант аппарата типа БОР, который выбрасывался из отсека полезного груза и поражал заданную цель. Такой маленький боевой ракетоплан - по сути, крылатая бомба. После сброса она должна была входить без каких-либо маневров в крутое пикирование - задача была как можно быстрее долететь до цели».
Да, вот тут уж без надежной радиосвязи совсем никак не обойтись! Как бы то ни было, задача обеспечения радиосвязи при движении на гиперзвуке в верхних слоях атмосферы была поставлена, и НПО «Энергия», ответственное за создание многоцелевой космической системы «Буран», принялось за решение этой проблемы. В ходе работ с привлечением других организаций по этой теме сложилась целая межведомственная кооперация из предприятий нескольких министерств. К работам также подключились ОКБ Московского энергетического института (ОКБ МЭИ) и Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии (ЦНИИчермет). Внутри конструкторского бюро НПО «Энергия» работы возглавила радиофизическая лаборатория под руководством Юрия Ходатаева.
Работа началась с исследования всех известных методов воздействия на ударную плазму. Довольно быстро было установлено, что все существующие методы неэффективны: стало ясно, что нужен принципиально новый подход. И он был найден. Его смысл заключается не в борьбе с плазменной оболочкой самого аппарата, а в выносе специального тела за фронт головной ударной волны. И тогда это тело, где размещены антенные устройства, имеет дело с собственной плазменной оболочкой. При этом выбором формы выносного устройства можно добиться образования плазмы только на носке цилиндра, в зоне активного торможения газа. Конструкторы рассуждали следующим образом: при большом радиусе затупления носка количество свободных электронов в плазме превышает критическое значения для данной частоты радиосигнала и радиоизлучение антенн не может преодолеть экранирующего действия плазменной оболочки. С уменьшением радиуса затупления уменьшается площадь плазмообразования, и концентрация свободных электронов падает. В результате плазменная оболочка перестает быть препятствием для радиоволн.
На основе этого метода, получившего название метода локального обтекания, и была разработана система радиосвязи через плазму для орбитального корабля «Буран». Для испытания новой системы радиосвязи и был создан экспериментальный аппарат БОР-6. Структура кооперации при создании комплекса БОР-6 в миниатюре повторяла «бурановскую»: НПО «Энергия» отвечало за проект в целом и разрабатывала целевую бортовую аппаратуру (системы связи и выносные устройства), а предприятия МАП во главе с ЛИИ и ЦАГИ разрабатывали сам ракетоплан.
В ходе работ над комплексом БОР-6 был выполнен большой объем теоретических исследований и экспериментальной отработки элементов системы, в которых приняли участие ведущие научно-исследовательские организации различных ведомств, крупнейшие специалисты в области гиперзвуковой аэро- и газодинамики, аэромеханики, теплообмена, радиофизики плазмы, радиотехники и т.д. В каждой из этих областей были решены новые сложные задачи. В ЦАГИ под руководством Владимира Нейланда был выполнен комплекс экспериментов, связанных с изучением воздействия аэродинамических и тепловых потоков на выносные устройства, а также на модели «Бурана» и БОР-6 с установленными на них выносными устройствами. Особое внимание было уделено отработке носовых частей БОР-6. И это не удивительно - характер обтекания (и аэродинамические моменты) с выносом в поток новых элементов существенно менялся по сравнению с БОР-4.
Внешняя форма аппарата БОР-6 повторяла обводы БОР-4, но при почти одинаковой массе (1400 кг у БОР-6 против 1450 кг у БОР-4) «шестой» был больше на четверть! Если вернуться к орбитальному самолету «Спирали», то, пользуясь внешним сходством обоих аппаратов, выполненных по схеме «несущий корпус», можно с большой натяжкой сказать, что БОР-6 при длине 4766 мм был «уменьшенной копией ОС в масштабе 1:1,68».
Меньший удельный вес БОР-6 объяснялся тем, что в отличие от БОР-4, «шестой» не был полноценным космическим аппаратом. Программа его полета не предусматривала достижение первой космической скорости и выход на орбиту. Благодаря этому БОР-6 был лишен целого ряда бортовых систем, необходимых для космического полета и последующего возвращения с орбиты. Например, на нем отсутствовала тормозная двигательная установка, но были сохранены газореактивная система управления и поворотные консоли крыла, которые обеспечивали самобалансировку аппарата на гиперзвуковых режимах. Несмотря на меньшие скорости входа в плотные слои атмосферы и, соответственно, меньшие тепловые потоки, аппарат был покрыт «традиционной» одноразовой уносимой (абляционной) теплозащитой. Объяснение этому простое - такая теплозащита была проще и гораздо дешевле.
Ставной «изюминкой» аппарата были два подвижных выносных устройства, установленных в носовой части аппарата и выдвигаемых в плазму при снижении. Каждое из этих устройств содержало пилон, который нес контейнеры с антеннами и диагностическое оборудование. Носовые части обоих выносных устройств принципиально различались по системам теплозащиты. В то время как носовая часть одного из устройств имела пассивную теплозащиту, на другом выносном устройстве носовая часть была выполнена из пористого вольфрама с молибденовым покрытием. Охлаждение происходило за счет выдавливаемого через поры водноспиртового раствора (расход 8,7 г/с), который, испаряясь, образовывал паровую подушку, предотвращавшую доступ плазмы к металлу антенны. Исследования показали, что для этих целей лучше было использовать дистиллированную воду. Но разработчики опасались, что в зимнее время вода может замерзнуть во время предстартовой подготовки на космодроме, и было решено добавить в нее спирт. В результате получился настоящий антифриз.
Программа суборбитального полета БОР-6 очень напоминала программу полетов первых БОР-1, -2, -3. После запуска с космодрома Капустин Яр в сторону полигона Сары-Шаган БОР-6 выводится в верхние слои атмосферы Земли с помощью двухступенчатой РН класса «Космос-3М». После отделения первой ракетной ступени система достигает высоты 193-198 км, затем разворачивается и под углом 7° к горизонту разгоняется оставшейся второй ступенью РН до скорости 7280 м/с. Это обеспечивает вход в атмосферу со скоростью М=26,5. После выключения двигателя второй ступени аппарат отделяется, и на участке пассивного полета его выносные устройства поворачиваются в корневых шарнирных узлах, занимая рабочее положение. В результате ракетоплан принимает грозный «рогатый» вид, при этом антенны и оборудование за счет изогнутости выносных устройств оказываются далеко впереди ожидавшегося фронта головной ударной волны от корпуса аппарата.
Плазмообразование начинается на высоте 90 км, и к этому моменту БОР-6 уже самобалансируется в разреженном встречном воздушном потоке на требуемый угол атаки (а=50-55°) за счет выбранного угла установки подвижных консолей крыла. Во время эксперимента предполагалось также провести исследования в расширенном диапазоне углов атаки (а=30-60°) и скольжения (в=-4...+6°), которые должны были быть достигнуть одновременным изменением угла раскладки консолей крыла (±10° от значения на режиме самобалансировки) и работой газодинамических двигателей ориентации. Находясь в локальных облаках плазмы (при скорости М= 19,6), антенны на выносных устройствах осуществляют радиосвязь с наземными станциями слежения, искусственными спутниками Земли, а также между двумя собственными выносными устройствами. Радиосвязь ведется в широком диапазоне волн, свойственном практически любой радиокосмической системе.
Основной объем экспериментальных данных планировалось получить в диапазоне скоростей М= 19,6-5,0. После выхода из плазмы (на высоте 45 км) и некоторого торможения в атмосфере вводится парашютная система, и аппарат совершает мягкую посадку в заданном районе, откуда его эвакуируют поисково-спасательные службы полигона. Из всех экспериментов на борту аппарата осуществление связи между двумя выносными устройствами, каждое из которых окружено в полете собственной плазменной оболочкой, представляло для разработчиков особый интерес. Они надеялись, что послеполетный анализ позволит различить затухание, которое дает каждая оболочка, и определить, какой из этих двух носков является более эффективным. В результате они хотели реализовать такое качество радиолинии связи через плазму, при котором затухание радиоволн в плазме практически отсутствует, т. е. плазменный экран для радиоволн становится прозрачным. Это как раз то, что нужно для радиолиний в гиперзвуковом потоке воздуха.
Воздействие в полете тепловых потоков на выносные устройства огромно. Достаточно сказать, что опытный вольфрамовый носок без теплозащиты разрушается в натурных условиях всего за несколько секунд. Именно поэтому после конструкторской отработки выносных устройств в НПО «Энергия» они прошли специальные испытания на теплостойкость. Эта работа выполнялась в ЦНИИмаше под руководством члена-корреспондента АН СССР Николая Аполлоновича Анфимова. В ходе испытаний выносные устройства помещались в рабочие камеры плазмотрона, мощность которого в непрерывном режиме достигала 40 МВт. Кадры кинограммы показывают, как носок выносного устройства противостоит обволакивающему его облаку плазмы.
Полный объем исследований и отработки всех систем БОР-6 был закончен к августу 1990 года. К этому же времени на складах заводов уже хранились специализированные ракеты-носители, стояли изготовленные аппараты БОР-6, вся бортовая штатная и экспериментальная аппаратура. Уже было подготовлено технологическое заправочное оборудование и стартовый комплекс, оборудованы командно-измерительные пункты по трассе полета. Можно было переходить к летным экспериментам...
Но на стадии полной готовности работы были остановлены и все запуски аппаратов отменены. Впоследствии участники работ с горечью объясняли закрытие программы БОР-6 тривиальной для смутных 1990-х годов причиной - полным прекращением финансирования. На это, в частности, указывали в своих интервью Юрий Ходатаев и Игорь Волк во время съемок научно-популярного фильма киностудией «АСТ» в 1992-м году. Однако истинная причина отмены дорогих летных экспериментов была в другом: они были... просто не нужны!
Вот как об этом говорит Владимир Нейланд:
«БОР-6 - это был аппарат, внешне напоминавший жука, на котором мы хотели посмотреть, можно ли сделать так, чтобы антенны не сгорели в полете и чтобы через них осуществлялась радиосвязь на всех этапах. Но на самом деле он оказался мертворожденным и не понадобился, потому что мы нашли способ обойтись без него. Он так и остался экзотикой, которая не имела никакого практического значения, и я подозреваю, что и не будет иметь. Все дело в том, что радиосвязь в зоне радиомолчания, возникающей из-за ионизации, зависит от концентрации электронов и частоты соударения ионов в том месте, где ставятся антенны. В ходе полета на БОРе-6 собирались уверенно точно определить, будет ли в месте установки антенны (созданной, кстати, для БОР-4) пороговая для прекращения радиосвязи концентрация электронов. Но оказалось, что концентрацию электронов можно напрямую померить на модели БОР-4 и в наземных условиях, поместив ее (модель) в одну из гиперзвуковых импульсных аэродинамических труб.
Способ был прост: мы знали, что основная концентрация электронов нарабатывается вблизи так называемой передней критической точки. После нее химические реакции быстро замораживаются в районе звуковой линии, и дальше все идет конвективным путем. А это означало, что нужно было только в форкамеру аэродинамической трубы добавить кое-какие примеси, чтобы подобрать нужную концентрацию электронов в передней критической точке. Это несложно, так как там все равновесно. И затем можно уверенно мерить концентрацию электронов вдоль всей поверхности модели с помощью зонда. В результате оказалось, что результаты трубных измерений очень хорошо согласуются с данными, полученными в полетах БОР-4. Поэтому все эти сложные изобретательские вещи (БОР-6) просто не понадобились. Вообще при создании «Бурана» много лишнего сделали, но зато набрали опыт. И аналогичных ситуаций было множество».
Еще раз обратим внимание на слова о том, что эксперименты на БОР-6 планировались для определения местоположения антенн не на «Буране», а именно на БОР-4 - это подтверждает наше предположение об истинных целях программы БОР-6. БОР-6 являлся экспериментальным аппаратом, и по расположению на нем выносных устройств нельзя уверенно судить о месте установки штатных антенн на БОР-4. Однако некоторое представление об этом может дать продувочная модель БОР-4. Как видно на фотографиях, модель БОР-4 имеет 4 антенны - две на нижней поверхности в хвостовой части аппарата (рядом с донным срезом) и две по бокам в носовой части аппарата.
Интересный факт: на американских кораблях системы Space Shuttle с 1983 г. связь с Землей поддерживается на всех участках полета. Для плазменного участка спуска используется антенна S-диапазона, которая стоит в верхней части фюзеляжа; связь осуществляется через стационарный спутник-ретранслятор TDRS. Плазменная оболочка при спуске вокруг такого большого крылатого аппарата, как орбитальная ступень шаттла, имеет различную плотность. Наиболее плотная она на днище, носках крыла и киля, наименее плотная - в верхней части фюзеляжа. Здесь радиоволны ее пробивают. Канал связи «шаттл - космос - Земля» конечно, не такой высокоскоростной, как при орбитальном полете, и с помехами, но телеметрию и даже голосовые сообщения с экипажем вполне обеспечивает. Отсюда можно сделать еще один вывод: если взялись за эту проблему столь серьезно, значит, задачами связи для «Бурана» тема не ограничивалась!
Последняя попытка продолжения исследований с применением аппаратов БОР-4 была сделана уже перед самым распадом Советского Союза, с привлечением средств иностранного заказчика, в рамках отработки теплозащиты западноевропейского воздушно-космического самолета Hermes. Советская сторона предложила провести испытательный пуск готового БОР-4, с теплозащитой, доработанной с учетом требований «Гермеса». Однако и этим планам не суждено было сбыться: программа создания «Гермеса» была прекращена в 1992 г. по техническим и финансовым причинам.
И последнее об аппаратах, создававшихся на основе БОР-4. Описанными выше проектами все варианты использования задела не ограничиваются - мы просто не можем знать всего, что разрабатывалось в недрах военно-промышленного комплекса СССР, из-за остающейся до сих пор завесы секретности. Вероятно, полная история БОРов по этой причине никогда так и не будет написана. Тем не менее, по прошествии времени иногда появляется новая информация.
Например, стало известно, что в Самарском «ЦСКБ-Прогресс» занимающемся в том числе разработкой спутников-разведчиков, под руководством Д.И.Козлова прорабатывался орбитальный фоторазведчик, оснащенный несколькими небольшими спускаемыми аппаратами, выполненными по схеме «несущий корпус» и представлявшими собой уменьшенные копии БОР-4. Предполагалось, что такие аппараты благодаря высокой точности приземления могли доставлять данные (фотопленки) с орбиты прямо в места расположения войсковых частей, т. е. сразу непосредственному потребителю разведывательной информации. Однако по понятным причинам какая-либо подробная информация по этим разработкам недоступна.
