- проблемы разработки ракеты-носителя, функционирующей при отказе одного из маршевых двигателей с обеспечением задач вывода полезной нагрузки на орбиту или выполнения маневра возврата с приведением в заданный район ракеты-носителя и посадкой орбитального корабля на аэродром.
Одной из наиболее сложных фундаментальных проблем было создание мощных маршевых двигателей для первой и второй ступеней ракеты. Унифицированные для первых ступеней ракет-носителей нового поколения, двигатели РД-170 имеют рекордные характеристики по тяге и удельному импульсу - сегодня им нет равных в мире. Значительным достижением отечественного ракетостроения стало создание многоресурсных водородно-кислородных маршевых двигателей большой тяги для второй ступени ракеты-носителя "Энергия".
Особое место занимала разработка системы автономного бортового управления ракетой с гироскопическим комплексом, системой бортовых вычислительных машин. Создано ее математическое обеспечение. Проанализированы все возможные варианты аварийных ситуаций и выработаны алгоритмы их парирования. В самой системе управления создана многоуровневая система резервирования, включая резервирование отдельных элементов и крупных узлов.
Для управления движением ракеты для маршевых двигателей разработаны прецизионные электрогидравлические системы рулевых приводов. Они развивают усилие до 50 т в каждой плоскости качания двигателей первой ступени и более 30 т - на второй ступени ракеты.
К числу сложных проблем, которые пришлось решать, бесспорно, нужно отнести те, что связаны с применением в ракете криогенных компонентов - жидкого кислорода и жидкого водорода. Использование этих компонентов сверхнизкой температуры (от -186 до -255 0С) позволило получить не только эффективную энергетику.
При изготовлении баков, трубопроводов, элементов гидроавтоматики были разработаны и использованы специальные конструкционные материалы, работающие при криогенных температурах и обладающие значительной удельной прочностью. Внедрены новые марки высокопрочной стали, алюминиевых и титановых сплавов, созданы новые теплозащитные покрытия. На долю новых материалов приходится свыше 70 % сухой массы "Энергии". Разработаны прогрессивные методы сварки - импульсно-дуговая и электронно-лучевая.
Проблемы внедрения повышенных требований по безопасности эксплуатации обусловлены использованием больших запасов топлива на борту ракеты-носителя, в том числе водорода, включающих в себя не только конструктивно-компоновочные мероприятия, но и создание специальных средств пожаро-взрывопредупреждения.
Если обобщить и описать те проблемы, которые вставали перед создателями ракеты-носителя "Энергия", крупными мазками, то наиболее значительными в картине рождения и триумфа будут: создание маршевых двигателей большой тяги, высокоэнергетические компоненты топлива и преодоление "водородного барьера", циклопическая масштабность конструкции, рожденная "инженерным потом", научные проблемы и "концентрация мозгов" вокруг них, автоматизация и компьютеризация борта и полета, надежность, безопасность и наземная экспериментальная отработка.
Проблема обеспечения надежности и живучести "Энергии" привела к необходимости резервирования основных элементов жизненно важных систем и агрегатов, включая маршевые двигатели, рулевые приводы, турбогенераторные источники электропитания, пиротехнические средства.
Стартовый комплекс "Энергии" строился на базе стартов ракеты Н-1. Были демонтированы отдельные системы, доработаны башни обслуживания ракеты и корабля, перестроены стартовые пусковые устройства. Стартовый комплекс Н-1 состоял из двух стартовых площадок - "левой" и "правой". Строился вновь универсальный комплекс "стенд-старт", который находится на расстоянии нескольких километров от стартов Н-1. Пусковое устройство, на котором стоит ракета, представляет собой железобетонную конструкцию, под которой находится заглубленный лоток для отвода горячего газового потока от работающих маршевых двигателей. О грандиозности стартового комплекса говорят, например, такие цифры: глубина лотка 23 м (высота семиэтажного дома), высота молниеотводов 175 м - это 55 этажей жилого дома. Лоток стенд-старта углублен на 40 м (тринадцатиэтажный дом). На стартовой площадке вплотную располагаются две технологические башни. Башня обслуживания, заимствованная (с доработкой) у комплекса Н-1, перемещается по радиусу, приближаясь и уходя от старта, по рельсовому пути длиной в четверть окружности с центром радиуса на расстоянии несколько десятков метров. На стенде-старте находится одна технологическая башня. Технологические башни по сути являются сооружениями связи между стартом и ракетой через специальные отводные площадки, которые расположены на нескольких уровнях по высоте. Башня обслуживания подвижная, она "накатывается" на ракету, а с ее площадок открывается доступ практически к любому узлу ракеты и корабля. Перед началом процесса заправки башня отводится на безопасное расстояние. Стенд-старт так же, как и старты, насыщен большим количеством специальных технических и технологических систем.