Ракета 5
Трофейная техника
К концу Великой Отечественной войны Советский Союз значительно отставал в области ракетостроения. Дело в том, что в 1937 году по советским ракетчикам был нанесен серьезный удар. В мае того мрачного года по обвинению в измене Родине арестовали и расстреляли маршала Тухачевского. Второго ноября 1937 года в связи с «делом Тухачевского» арестовали руководителей Реактивного научно-исследовательского института, они тоже были расстреляны. Двадцать седьмого июня 1938 года арестовали и Сергея Королёва. Через три месяца после этого состоялось судебное заседание, на котором Королёва приговорили к десяти годам лишения свободы с поражением в правах на пять лет и конфискацией имущества. Новоиспеченного заключенного отправили в лагерный пункт Мальдяк на Колыме. Работы над ракетопланами и жидкостными ракетами были практически свернуты, институт реорганизован. Основным направлением стало создание реактивных минометов «БМ-13» на автомобильном шасси, которые вошли в историю под ласковым именем «катюши».
Сергей Павлович Королёв в Пенемюнде
Однако сведения о применении «А-4/У-2» заставили руководство СССР задуматься. Невиданное оружие могло быть использовано против Советской армии. Об интересе англичан и американцев к ракетам свидетельствовали данные разведки. Американцы даже не скрывали, что ведут «охоту» на немецких военных специалистов. Глава государства Иосиф Виссарионович Сталин поставил задачу: изучить опыт создания «А-4» и попытаться воспроизвести его в отечественных условиях.
Четырнадцатого октября 1945 года на берегу Северного моря, в местечке Куксхафен, расчет немецких ракетчиков подготовил к запуску ракету «А-4». Только теперь делали они это не по приказу своего командования, а под присмотром англичан. Ракета стартовала успешно, поразив условную цель в 233 км от старта. На том запуске, проведенном в ходе операции «Отдача», присутствовали делегации советского и американского командования. Наблюдал за стартом ракеты и Сергей Павлович Королёв. Английские разведчики сразу обратили внимание на коренастого офицера в форме капитана артиллерии. Один из англичан, хорошо говоривший по-русски, напрямую спросил Королёва, чем тот занимается. Сергей Павлович ответил: «Вы же видите, я капитан артиллерии». На это англичанин заметил: «У вас слишком высокий лоб для капитана артиллерии. Кроме того, вы явно не были на фронте».
И действительно – Сергей Павлович ни разу не побывал на фронте. Всю войну он провел в засекреченных «шарагах» – специальных конструкторских бюро, созданных НКВД. В начале 1940 года Королёва вернули по этапу в Москву, и до ноября 1942 года он работал под руководством знаменитого авиаконструктора Андрея Николаевича Туполева. Однако Королёв не забыл своего увлечения ракетами. Когда ему удалось перевестись в Казань, где на авиамоторном заводе № 16 шли работы по созданию четырехкамерного реактивного двигателя на жидком топливе «РД-1», Королёв сразу же предложил поставить этот двигатель на самолет «Пе-2», получив на выходе летательный аппарат нового типа – реактивный перехватчик «РП». Позднее эта работа принесла ему орден «Знак Почета».
Трофейные двигатели для ракет «А-4»
Именно в Казани Королёв, просуммировав результаты исследований Реактивного института и объединив их с опытом боевого применения «катюш», сконструировал две ракеты на твердом топливе: «Д-1» и «Д-2». Для реализации проектов Сергей Павлович предлагал создать Спецбюро. В записке от 30 июня 1945 года, составленной Королёвым, встречается один пункт, который совпал с планами правительства: «Ознакомить ведущих работников Спецбюро с трофейной ракетной техникой». Вскоре Королёв отправился в Германию и возглавил группу «Выстрел», занимавшуюся изучением вопросов предстартовой подготовки и запуска ракет «А-4».
Чтобы как-то скоординировать деятельность многочисленных групп, работавших с трофейной ракетной техникой, в марте 1946 года было принято решение о создании единой научной организации – института «Нордхаузен», расположившегося в городе Бляйхероде. Выбор места был обусловлен тем, что поблизости находился огромный подземный завод, в цехах которого узники немецкого концентрационного лагеря «Дора» собирали «V-2». Королёв получил в этом институте должность главного инженера. Именно здесь он в компании сослуживцев начал первые эскизные проработки варианта ракеты «А-4» на дальность 600 км – будущей «Р-2».
Трофейная ракета «А-4»
Тогда же у сотрудников института «Нордхаузен» возникла идея создания и постройки силами немецких вагоностроительных фирм специального железнодорожного состава – ракетного поезда. Этот поезд должен был обеспечить экспериментальный старт «А-4» в любой местности – чтобы не требовалось ничего, кроме железнодорожной колеи. Поезд состоял из 68 специальных вагонов, в числе которых были вагоны-лаборатории для автономных испытаний бортовых приборов, вагоны службы радиотелеметрических измерений «Мессина», фотолаборатории с устройствами обработки пленки, вагон испытаний двигательной автоматики и арматуры, вагоны-электростанции, компрессорные, мастерские со станочным оборудованием, рестораны, бани и душевые, салоны для совещаний, броневагон с электропусковым оборудованием. Предполагалось, что управление ракетой будет осуществляться прямо из броневагона. Сама ракета устанавливалась на стартовом столе, который вместе с подъемно-транспортным оборудованием входил в комплектацию специальных платформ.
Как ни невероятно, но два таких спецпоезда были построены и полностью укомплектованы уже к декабрю 1946 года. В течение первых послевоенных лет наши ракетчики просто не мыслили себе жизни и работы без этих спецпоездов…
В мае 1946 года министр вооружения Дмитрий Федорович Устинов пошел с докладом к Сталину и описал главе Советского Союза, какие перспективы сулят тяжелые баллистические ракеты. Доклад произвел впечатление, и по его итогам 13 мая 1946 года было принято Постановление Совета министров СССР № 1017-419сс «Вопросы реактивного вооружения». В соответствии с этим постановлением создали Специальный комитет по реактивной технике при Совете министров СССР. Возглавил его Георгий Максимилианович Маленков, а посты его заместителей заняли министр вооружения Дмитрий Федорович Устинов и инженер «старой школы» Иван Герасимович Зубович.
В историческом постановлении говорилось: «Обязать Специальный комитет по реактивной технике представить на утверждение председателю Совета Министров СССР план научно-исследовательских и опытных работ на 1946–1948 годы, определить как первоначальную задачу – воспроизведение с применением отечественных материалов ракет типа ФАУ-2 (дальнобойной управляемой ракеты)».
Постановление Совета Министров СССР по вопросам реактивного вооружения (© РКК «Энергия»)
Головной организацией при Министерстве вооружения, на которую возлагалась реализация программы освоения ракетного оружия, определили Научно-исследовательский институт реактивного вооружения на базе завода № 88 (НИИ-88). Это предприятие было организовано в стенах артиллерийского завода № 8, построенного вблизи подмосковного поселка Подлипки. После начала войны завод был эвакуирован в Свердловск, но через четыре года часть рабочего коллектива вернулась в Москву. Однако в 1946 году никто и предположить не мог, что вскоре небольшой поселок превратится в современный город, а на военном заводе будут собирать космические корабли.
Подлипки и Капустин Яр
Советским ракетчикам, работавшим в Германии над изучением трофеев, пришлось трудно – им достались только разрозненные чертежи, остатки ракет, отдельные узлы и агрегаты. В результате сложнейшей работы из деталей и агрегатов, найденных на складах различных фирм в Германии, Чехословакии и Польше, удалось собрать 29 ракет «А-4» и скомплектовать детали и агрегаты для еще 10 ракет.
К концу 1946 года началась отправка советских специалистов на родину. Те, кто принимал непосредственное участие в изучении ракет «А-4», сразу вливались в инженерно-конструкторский коллектив отдела № 3 Специального конструкторского бюро (СКБ НИИ-88), который возглавил Сергей Павлович Королёв. В личном архиве Королёва сохранилась короткая записка, в которой он подводит итог командировки в Германию: «Главное не то, что мы узнали по технике, а то, что мы сплотили коллектив».
Становление института потребовало решения целого ряда проблем. Одной из основных стала проблема подготовки кадров. Многие работники впервые встречались с ракетной техникой, нуждались в переквалификации. Времени на это отводилось немного, поэтому при НИИ-88 был создан консультационный пункт Всесоюзного заочного политехнического института. Позднее оформилась система подготовки кадров через вузы авиационной и оборонной промышленности. Вначале в состав отдела № 3 СКБ-88 входили 60 инженеров, 55 техников, 23 практика, но через год там было уже 310 специалистов, поезд со своим сложным хозяйством и вновь организованное экспериментальное производство. При этом штат всего СКБ составил 934 человека, а штат завода – 6830.
В 1946 году началось и формирование филиала № 1 НИИ-88, в котором должны были работать немецкие специалисты, помогавшие изучать ракетную технику еще в Германии. Первая группа во главе с Хельмутом Греттрупом прибыла в Советский Союз в конце октября, а к июню 1947 года их численность достигла 177 человек. Некоторая часть прибывших была размещена с семьями в Подлипках, остальные – в филиале № 1 на острове Городомля озера Селигер. Перед немцами стояло две задачи: подготовка собранных «А-4» к испытательным запускам и проектирование улучшенной баллистической ракеты «Г-1». Однако коллектив филиала оказался слишком разношерстным, что не позволяло ему трудиться с полной отдачей. Кроме того, иностранцев старались не допускать к наиболее секретным темам, не давали разобраться в намерениях советских конструкторов, а рационализаторскими предложениями зачастую пренебрегали. Поэтому влияние филиала на растущее советское ракетостроение оказалось минимальным. Тем не менее эскизный проект «Г-1» был все-таки создан и дважды обсуждался на научно-техническом совете НИИ-88. Дальше работа не двинулась, а после успешных испытаний ракеты «Р-2» немецкие специалисты начали возвращаться в Германию.
Отдельное внимание руководство НИИ-88 уделяло строительству – в Подлипках вырастал новый город. Первые объекты были заложены уже в 1946 году. Сначала реконструировали главный корпус завода – под сборку баллистических ракет. Параллельно оборудовались или возводились с нуля здания под научно-исследовательские лаборатории, испытательные станции и жилые дома. В условиях послевоенной разрухи строительные организации не могли обеспечить необходимый размах работ, поэтому к ним привлекались подразделения института. В 1947 году своими силами было выполнено строительных работ на 28 млн рублей, что составило 46 % всего объема капитальных вложений НИИ-88.
Совет главных конструкторов: В. П. Глушко, М. С. Рязанский, В. П. Бармин, С. П. Королев, В. И. Кузнецов (Капустин Яр, 18 октября 1947 года)
В мае 1947 года институту передали часть территории находящегося в Подлипках аэродрома Министерства Вооруженных Сил со всеми службами, производственными и жилыми помещениями. Там стали размещаться научно-исследовательские подразделения и экспериментальные цеха.
Многообразие проблем, необходимость комплексного решения вопросов и связанная с этим широкая кооперация многих институтов и конструкторских бюро не позволяли Сергею Королёву ограничиваться техническим руководством в масштабах подчиненного ему отдела. Поэтому создание ракетной отрасли страны принял на себя не один человек, а целый технократический орган – сформированный еще в Германии Совет главных конструкторов.
В Совет входили Сергей Павлович Королёв (председатель Совета и главный конструктор баллистической ракеты дальнего действия, НИИ-88), Валентин Петрович Глушко(главный конструктор жидкостных ракетных двигателей, ОКБ-456), Николай Алексеевич Пилюгин (главный конструктор автономных систем управления, НИИ-885), Владимир Павлович Бармин(главный конструктор стартового ракетного комплекса, ГСКБ «Спецмаш»), Михаил Сергеевич Рязанский (главный конструктор систем радиоуправления, НИИ-885), Виктор Иванович Кузнецов(главный конструктор командных приборов, НИИ-10). В постановлениях Совета министров по каждой разработке на каждого главного конструктора возлагалась персональная ответственность. Поэтому совместные решения главных конструкторов могли быть оспорены только на высшем правительственном уровне. Зная об этом, они без колебаний предъявляли свои права, когда директивные указания от вышестоящего начальства могли нанести вред делу.
Для испытательных запусков ракет многолюдное Подмосковье не годилось – НИИ-88 требовался полигон. Непосредственный выбор места был поручен гвардии генерал-лейтенанту Василию Ивановичу Вознюку, который во главе рекогносцировочной группы за короткое время обследовал семь перспективных районов на юге от Сталинграда. В конце концов он остановился на селе Капустин Яр в Астраханской области, в месте с координатами 48,4° северной широты и 56,5° восточной долготы.
Окончательное решение о строительстве Государственного центрального полигона (ГЦП) в составе Министерства обороны СССР было принято правительством 23 июня 1947 года. Этим же решением на генерал-лейтенанта Вознюка возлагались обязанности начальника строительства. Позднее он стал начальником полигона.
Первые офицеры приехали в Капустин Яр 20 августа. Разбили палатки, организовали кухню, госпиталь. На третий день началось строительство бетонного стенда для огневых испытаний двигателей по образцу стенда в Пенемюнде.
В сентябре 1947 года из Германии на полигон прибыла бригада особого назначения (БОН) генерал-майора Александра Федоровича Тверецкого. Затем – два спецпоезда с оборудованием.
За полтора месяца работ, к началу октября 1947 года, кроме испытательного стенда были сооружены стартовая площадка, временная техническая позиция, состоящая из четырех хранилищ и мастерской, монтажно-испытательный корпус и мост. Строители провели шоссе и железнодорожную ветку, соединяющую полигон с магистралью на Сталинград. Для наблюдения за полетами ракет были организованы радиолокационная служба с шестнадцатью локаторами, шесть кинотеодолитных постов, метеостанция, служба единого времени и узел связи.
Что характерно, на первом этапе жилье практически не строилось: солдаты-строители и офицеры-испытатели ютились в палатках, в дощатых времянках, в крестьянских избах. Наибольшим комфортом пользовались те, кому повезло жить в спецпоездах, – в составе имелись довольно комфортабельные вагоны.
Первого октября 1947 года Вознюк доложил в Москву о полной готовности полигона для проведения пусков ракет, а уже через две недели в Капустин Яр прибыла партия из десяти ракет «А-4» – она имела индекс «Т» и была собрана из немецких деталей на заводе НИИ-88.
Ракеты готовили в Монтажно-испытательном корпусе. Под этим гордым наименованием подразумевался обыкновенный деревянный сарай – большой МИК со всеми лабораториями и службами был построен много позже. Согласно военной терминологии, ракета в сарае называлась «ракетой на технической позиции». Оттуда ее везли на «стартовую позицию», где устанавливали вертикально. Неподалеку от стартовой позиции за капониром находилась соединенная с нею проводами бронемашина, в которой у пульта сидел оператор. Для начальства была построена деревянная терраса, а рядом с ней отрыт глубокий окоп под броневыми щитами – на случай, если ракета отклонится в сторону и будет «угрожать» террасе. Тут же были установлены трофейные кинотеодолиты.
Первое огневое испытание ракеты «А-4» на стенде провели 16 октября 1947 года. Сразу же обнаружились многочисленные отказы в наземной кабельной сети и штепсельных разъемах. Работа по исправлению шла круглосуточно, и уже через два дня, 18 октября 1947 года, с полигона был осуществлен первый пуск баллистической ракеты. Он показал хороший результат – «А-4» улетела на 206,7 км, поднявшись на высоту 86 км. Но выявилась и проблема – ракета отклонилась от цели на 30 км влево, а при входе в плотные слои атмосферы полностью разрушилась.
Ракета «А-4» в полете (полигон Капустин Яр, 1947 год)
В следующем пуске, состоявшемся 20 октября, снова использовали ракету серии «Т». Еще на активном участке полета пусковики зафиксировали сильное отклонение влево – до 180 км! Для решения проблемы были привлечены немецкие специалисты. Удалось выяснить, что на определенном режиме за счет вибрации возникала помеха полезному сигналу в цепях управления – введение в схему электрического фильтра устранило помеху.
Во втором цикле испытаний, начатом после доработки системы управления и продолжавшемся до 13 ноября 1947 года, были запущены четыре ракеты серии «Т» и пять ракет серии «Н» (эту серию собрали советские и немецкие специалисты еще в Германии). До цели дошли только пять из девяти, показав максимально достижимую дальность в 274 км.
Пока на полигоне проводились летные испытания, в НИИ-88 завершалась работа над комплектом технической документации по немецкой ракете с учетом требований отечественных ГОСТов, стандартов, нормалей и материалов. Весь этот кропотливый труд как бы подводил итог изучению и освоению трофейной ракетной техники, став первым шагом в создании отечественной баллистической ракеты дальнего действия – «Р-1».
Оказалось, что создать почти такую же ракету в отечественных условиях не так-то просто. Первые сложности возникли при замене немецких материалов на отечественные аналоги. Немцы использовали при производстве «А-4» 86 марок и сортаментов стали, а наша промышленность в 1947 году могла предложить только 32 марки. По цветным металлам немцы применяли 59 марок, а наши ракетчики сумели найти дома только 21. Резины, прокладки, уплотнения, изоляции, пластмассы оказались самыми «трудными» материалами – для ракеты требовалось иметь 87 видов неметаллов, а советские заводы и институты были способны дать только 48.
В вагоне спецпоезда, слева направо: В. И. Вознюк, С. И. Ветошкин, С. П. Королев, неизвестный
С большими трудностями давалось освоение производства рулевых машин систем управления. Первые образцы не удовлетворяли ни одному требованию по статическим и динамическим характеристикам. Больше того, они оказывались негерметичными. Масло, служившее рабочим телом в этих машинах, при создании рабочего давления пробивало резиновые уплотнения. Обнаружилось, что завод, только что освоивший изготовление корпусов машин, не обеспечивал даже минимального уровня качества.
Основные детали насосов из специального чугуна и стали не имели при обработке нужной чистоты. К массовому браку шестеренчатых насосов прибавились неприятности с релейно-золотниковой группой. Попадание в золотниковый механизм самой малой соринки приводило к заеданию. Следствием такого «засора» была потеря управляемости и неизбежная авария ракеты.
Когда в Германии изучали жидкостный ракетный двигатель, казалось, что сварка больших камер сгорания – нехитрое дело. Но дома сварочные швы получались бугристыми, изобиловали прожогами, а при испытаниях давали трещины.
Через решение всех этих проблем у конструкторов зрело осознание того, что общая культура советского послевоенного производства не соответствует уровню создаваемой техники. Необходима была не только оперативная технологическая модернизация, но и глубокая перестройка психологии инженеров и рабочих.
Несмотря на отсталость и формальную возможность ограничиться копированием ракеты «А-4» для первой серии «Р-1», конструкторы все же стремились сразу внедрить новые решения. В итоге были существенно переработаны конструкции хвостового и приборного отсеков с целью их усиления. За счет увеличения заправки спиртом повысили и расчетную дальность полета – с 250 до 270 км.
Первая попытка запуска «Р-1» была предпринята на полигоне Капустин Яр 17 сентября 1948 года, то есть через одиннадцать месяцев после «А-4». Сразу после старта ракета с серийным номером I-4 наклонилась и перешла в горизонтальный полет. Пролетев 10 км с работающими двигателями, она свалилась в пике. Во время старта был поврежден стартовый стол.
Ракета «Р-1» на установщике
Многочисленные неполадки, которые приходилось устранять прямо на полигоне, задерживали следующий запуск «Р-1». Но все-таки он состоялся – 10 октября 1948 года. На этот раз ракета с серийным номером «1–1» ушла на расстояние в 250 км. Запуск был признан успешным, но это оказалась единственная удача в серии из девяти ракет. Причины аварий были в основном технологического характера: низкое качество изготовления агрегатов и систем ракеты, плохой контроль узлов и приборов. Чтобы спасти молодую ракетную отрасль от закрытия, главным конструкторам пришлось заново проверять все технологические цепочки.
Для второго этапа летных испытаний было подготовлено 20 ракет, из них 10 пристрелочных и 10 зачетных. При запусках осенью 1949 года 17 ракет этой партии выполнили свою задачу.
В итоге постановлением правительства от 25 ноября 1950 года ракета «Р-1» была принята на вооружение Советской армии, а в 1952 году запущена в серийное производство на заводе № 586 в Днепропетровске.
Сегодня многие специалисты задаются вопросом: было ли оправдано принятие на вооружение «Р-1» и запуск ее в серийное производство? Ведь с военной точки зрения она безнадежно устарела… Однако если взглянуть на эту историю с точки зрения подготовки профессиональных кадров, приобретения опыта и повышения технологической культуры, то вклад «Р-1» трудно переоценить – за четыре года советские ракетчики преодолели десятилетнее отставание, и в СССР появилась база для развития новой отрасли. Больше того, именно «Р-1» позволила начать непосредственное исследование космоса.
Ракета 4
Немецкие «Фау»
После поражения Германии в Первой мировой войне на численность и вооруженность немецкой армии были наложены серьезные ограничения. Пострадала и артиллерия – Версальский договор разрешал Германии иметь всего две сотни полевых орудий и меньше сотни гаубиц. Победители с мелочной мстительностью даже рассчитали и записали в договор положенное к перечисленным орудиям количество снарядов. Однако о ракетах там ничего не было сказано. Этим и воспользовались генералы рейхсвера, в тайне от мира осуществлявшие перевооружение своей армии.
В 1930 году при военном министерстве был создан отдел баллистики во главе с полковником Карлом Беккером. Ракеты с жидкостными двигателями теоретически давали возможность стрелять дальше, чем артиллерия, а в отличие от авиации были практически неуязвимы в полете.
Однако задача создания боевых серийных ракет, поставленная перед отделом Беккера, была в то время почти невыполнима. Ведь не имелось ничего, чем можно было бы руководствоваться при их конструировании военным инженерам. Ни один технический институт в Германии не вел работу в области ракет.
Не занималась этим и промышленность. Не удалось даже найти хоть какого-нибудь изобретателя, способного предложить готовый проект.
В 1930 году в отделе появился новый человек – капитан Вальтер Дорнбергер, профессиональный офицер, служивший в тяжелой артиллерии во время Первой мировой войны. И дело сдвинулось с мертвой точки. Дорнбергер следил за новыми веяниями и даже посещал запуски ракет Mirak, изготовленных членами Общества межпланетных сообщений. Однако работа гражданских энтузиастов не соответствовала требованиям армии, и Дорнбергер с согласия начальства взялся за организацию новой испытательной станции – на артиллерийском полигоне в Куммерсдорфе, в 27 км южнее Берлина.
Вернер фон Браун с моделью ракеты «А-4» («V-2») (© NASA)
Ветеран сделал ставку на молодого талантливого инженера – барона Вернера фон Брауна , с юности увлекавшегося ракетным делом.
Первого ноября 1932 года фон Браун приступил к работе в Куммерсдорфе под началом у Дорнбергера, постепенно набирая помощников. Первоначально весь его «штат» состоял из механика Генриха Грюнова; вскоре к ним присоединился «двигателист» Вальтер Ридель].
Став сотрудником полигона, Вернер фон Браун получил через Беккера небольшую финансовую поддержку армии для проведения экспериментов, связанных с диссертацией, а 27 июня 1934 года с успехом защитил ее, став самым молодым доктором технических наук в Германии. Диссертация называлась «Конструктивные, теоретические и экспериментальные соображения к проблеме жидкостных ракет». Поскольку тема была секретной, текст диссертации опубликовали лишь после 1945 года.
Новому коллективу предстояло решить массу практических задач. И первая из них – какое топливо для серийной ракеты предпочесть? Пионеры «космического» ракетостроения уже накопили определенный опыт работы с сочетаниями спирт-кислород, бензин-кислород и керосин-кислород. Нефтепродукты калорийнее спирта, однако высокая калорийность подразумевает и более высокую температуру факела – без охлаждения камера сгорания быстро теряла прочность. Соответственно, охлаждение камеры сгорания и сопла становилось целой проблемой. Кроме того, за счет спирта можно уменьшить вес ракеты – спирт требует при горении меньшее количество окислителя: чтобы полностью сжечь 1 кг бензина, необходимо иметь 3,5 кг кислорода, а чтобы сжечь 1 кг спирта, нужно всего лишь около 2 кг кислорода.
Вальтер Ридель отыскал еще один довод в пользу спирта. Ракетный двигатель в процессе работы можно охлаждать путем впрыскивания внутрь камеры сгорания некоторого количества воды. И спирт в отличие от нефтепродуктов можно прямо смешать с охлаждающей водой, отказавшись от дополнительных форсунок. Если бы перед Риделем стояла задача сделать двигатель для космической ракеты, то, возможно, он выбрал бы в качестве горючего керосин, надеясь решить проблемы охлаждения камеры сгорания в дальнейшем, однако в той ситуации предпочтение было отдано этиловому спирту.
Деятельность станции «Куммерсдорф» началась с постройки испытательного стенда. В декабре 1932 года на нем был установлен первый двигатель, работающий на смеси спирт-кислород. Однако попытка запустить его окончилась неудачей – двигатель взорвался. Последовал полный разочарований год: ракетные двигатели прогорали в критических точках, пламя факела шло в обратном направлении и воспламеняло топливные форсунки. Но между неудачами случались и успешные запуски, которые показывали, что двигатель можно заставить работать. В 1933 году наступило время проектирования полноразмерной ракеты. Условно она была названа «Aggregat-1» или «А-1».
Сразу встал вопрос об управляемости ракеты. Как опытный артиллерист Вальтер Дорнбергер полагал, что ракета должна стабилизироваться вращением, подобно гироскопу. Поэтому он предложил создать ракету с вращающейся боевой частью и невращающимися баками.
Пока шло проектирование «А-1», двигатель удалось доработать, значительно подняв тягу. Конструкторы решили, что можно сразу делать большую ракету, отказавшись от промежуточного варианта, и запустили в работу следующий проект – «А-2». При этом поменялись не только размеры ракеты, но и ее компоновка – стабилизирующая вращающаяся часть помещалась теперь не в голове ракеты, а в пространстве между баками горючего и окислителя.
К декабрю 1934 года были изготовлены две ракеты типа «А-2», названные в шутку «Макс» и «Мориц», по именам парочки комиков, весьма популярных в Германии. Обе они были перевезены на остров Боркум в Северном море и запущены незадолго до рождественских праздников. Ракеты поднялись на высоту 2000 м, причем тяга обеспечивалась не новым, а старым двигателем.
Удачные запуски вдохновили конструкторов, однако выявили очередную группу проблем. Стало ясно, что с помощью гироскопов необходимо не только корректировать отклонение ракеты от оси полета, но и пресекать малейшие колебания по всем трем осям: по курсу, крену и тангажу.
Рассмотрели несколько вариантов стабилизации ракеты. К примеру, предлагалось установить крылья – то есть фактически шла речь о создании крылатой ракеты или ракетоплана. Однако исследования показывали, что на начальном участке траектории, когда скорость еще низка, крылья неэффективны, а на больших высотах их использование вообще теряет смысл.
Расположение газовых рулей в хвостовой части ракеты: 1 – сопло двигателя; 2 – газовый руль; 3 – ось поворота руля
Решение проблемы нашли в применении газовых рулей. К тому времени было уже известно, что если воздушный поток крайне изменчив, то струя истекающих из ракеты газов постоянна по своим характеристикам. Это навело на мысль, что поверхности управления можно установить прямо в «выхлопе». Первым такой вариант описал еще Константин Циолковский, за ним идею высказал Герман Оберт. Последний особенно подчеркивал, что газовые рули должны управлять ракетой путем сжатия истекающей струи своими плоскими поверхностями.
В итоге конструкторской работы появилась ракета «А-3». Ее носовая часть была заполнена батареями. Под ними размещался приборный отсек с барографом и термографом; там же установили миниатюрную кинокамеру, снимавшую в полете их показания. Имелось аварийное устройство отсечки топлива, действовавшее с помощью сигнала по радио. Ниже отсека с приборами был расположен бак с кислородом, затем шел отсек с парашютом, потом бак с этиловым спиртом и, наконец, ракетный двигатель. В составе оборудования «А-3» имелась гиростабили-зированная платформа с акселерометрами для корректирования ракеты в полете по тангажу и по курсу, но главное – электрические сервомоторы и молибденовые газовые рули.
Территория испытательной станции в Куммерсдорфе оказалась мала для обеспечения масштабных работ. Необходимо было сменить место, и после недолгих поисков Вернер фон Браун нашел его. Новый ракетный центр решили возвести на балтийском острове Узедом, расположенном в устье реки Пене, близ рыбацкого поселка Пенемюнде. На разработку ракетного оружия из бюджета Германии было выделено 20 млн рейхсмарок.
Хотя новая станция и получила название Армейская экспериментальная станция Пенемюнде, ее равноправными хозяевами стали армия и ВВС. При этом армейцам отводилась лесистая часть острова восточнее озера Кельпин – ее назвали «Пенемюнде-Восток». Представители ВВС облюбовали себе пологий участок местности к северу от озера, где можно было соорудить аэродром; эта зона получила название «Пенемюнде-Запад».
Строительство на острове Узедом велось с размахом: посреди дикой местности вырастали здания цехов, станции серийных испытаний, экспериментальной лаборатории, завода по производству жидкого кислорода, электростанции. На северной стороне острова укладывались плиты аэродромного покрытия, сооружались стартовые площадки, стенды. Южнее располагался городок научно-технического персонала. Несколько в отдалении собирались бараки для рабочих. Через остров проложили железные и шоссейные дороги.
Снимок стартового стола в Пенемюнде, сделанный с британского самолета-разведчика 23 июля 1943 года
Запуски четырех ракет «А-3» были проведены в декабре 1937 года. Хотя двигательная установка отработала как надо, система наведения и стабилизации не оправдала возлагавшихся на нее надежд. Газовые рули «А-3» оказались слишком малы, а реакция сервосистемы на сигнал управления запаздывала. Требовалось вновь пересмотреть всю концепцию.
В компоновке нового варианта большой ракеты, получившей обозначение «А-5», использовался двигатель ракеты «А-3», но снабженный большими газовыми рулями из графита. Кроме того, ракете была придана более совершенная обтекаемая форма с хвостовым оперением в виде четырех стабилизаторов – форму отработали в аэродинамической трубе, а также сбрасывая модели с самолетов. Но что важнее всего – на «А-5» установили самую современную систему управления. Запуски «А-5» начались осенью 1938 года, но только через год, когда уже шла война с Польшей, эта ракета стартовала с полным оборудованием и безупречно поднялась на высоту 12 км. Всего состоялось 25 пусков ракет «А-5»: сначала они стартовали вертикально, затем – по наклонной траектории. Конструкторы могли вздохнуть с облегчением: полеты «А-5» подтвердили правильность выбранных решений.
Уже в то время, когда ракета «А-3» находилась на стадии проектирования (лето 1936 года), Вернер фон Браун и Вальтер Ридель задумали построить ракету, которая в дальнейшем стала известна как «А-4». Она должна была доставить боевую часть весом в 1000 кг на расстояние в 260 км. По этим данным можно спроектировать большое количество совершенно разных ракет, но выбор габаритов определился элементарным соображением: требовалось доставить новое оружие вплотную к линии фронта, а следовательно, максимально допустимые габариты диктовались шириной туннелей и кривизной закруглений железнодорожной колеи. Для такой ракеты требовался новый мощный двигатель, и за его разработку взялся талантливый конструктор Вальтер Тиль. Он не только сумел улучшить конструкцию, предложенную Риделем, но и добился полного и равномерного сгорания топлива, использовав специальные центробежные форсунки.
Схема баллистической ракеты «А-4^-2» (рисунок А. Шлядинского): 1 – наконечник с головным взрывателем; 2 – боевая часть;
3 – приборный отсек; 4 – приборы системы управления; 5 – бак горючего; 6 – топливный отсек; 7 – бак окислителя; 8 – тоннель трубопровода горючего; 9 – хвостовой отсек; 10 – рама ракетного двигателя; 11 – бак перекиси водорода; 12 – турбонасосный агрегат; 13 – камера сгорания и сопло; 14 – стабилизаторы; 15 – газовые рули; 16 – воздушные рули
В двигателе «А-4» были применены и другие технологические новшества: пленочное охлаждение, сварные стенки камеры сгорания.
Ракета «А-4» имела общую длину 14,3 м и стартовый вес 12,7 т и состояла из четырех отсеков. Носовая часть представляла собой боевую головку массой 1 т. Ниже находился приборный отсек, в котором наряду с аппаратурой помещались стальные цилиндры со сжатым азотом, используемым для повышения давления (вытеснения) в баке с горючим. Ниже приборного располагался топливный отсек – самая объемистая и тяжелая часть ракеты. Бак с этиловым спиртом располагался в верхней части этого отсека. Из него через центр бака с кислородом проходил трубопровод, подававший горючее в камеру сгорания. Самой важной новинкой в «А-4» по сравнению с другими ракетами было наличие турбонасосного агрегата для подачи компонентов топлива к форсункам двигателя.
Принцип работы двигателя «Овен» ракеты «А-4»
В 1940 году ракетный центр Пенемюнде вдруг оказался на «голодном пайке»: начавшаяся война жадно поглощала ресурсы, и финансирование резко снизилось. Но все же к лету 1942 года ракетчикам удалось выпустить опытные образцы «А-4».
Первый экспериментальный запуск новой большой ракеты состоялся 13 июня 1942 года в присутствии министра вооружений Альберта Шпеера и фельдмаршала Эрхарда Мильха. Зрелище было столь эффектным, что и через двадцать пять лет Шпеер вспоминал о нем с благоговением: «В пусковую секунду, сначала как бы нехотя, а затем с нарастающим рокотом рвущего оковы гиганта, ракета медленно отделилась от основания, на какую-то долю секунды, казалось, замерла на огненном столбе, чтобы затем с протяжным воем скрыться в низких облаках. Лицо Вернера фон Брауна сияло от счастья. Я же был просто потрясен этим техническим чудом – опровержением на моих глазах привычного закона тяготения: без всякой механической тяги вертикально в небо вознеслись тринадцать тонн груза!..»
Однако столь эффектный взлет завершился провалом – двигатель ракеты отработал 36 секунд, после чего она рухнула на землю в 1,3 км от старта. Второй запуск состоялся только через два месяца, ракета поднялась на 11 км, но в полете разрушилась головная часть.
Успех сопутствовал лишь третьей ракете «А-4» – ясным днем 3 октября 1942 года она преодолела расстояние в 190 км. Радости конструкторов не было предела, однако следующие запуски вновь принесли разочарование. Большая ракета еще требовала доводки.
Семнадцатого февраля 1943 года работники Пенемюнде запустили «А-4» вертикально вверх, чтобы узнать ее «потолок». Ракета достигла высоты 192 км, преодолев таким образом условную границу космоса. На корпусе этой ракеты техники нарисовали голую красотку, сидящую на лунном серпе, – в память о фантастическом фильме Фрица Ланга «Женщина на Луне».
Немецкие ракетчики оставались энтузиастами освоения Вселенной, они часто обсуждали возможность создания искусственных спутников Земли и пилотируемых космических кораблей. Вернер фон Браун налаживал контакты с метеорологами и астрономами, чтобы начать научные исследования с помощью ракет. Однако эта деятельность была запрещена на высшем уровне – ракетчиков чуть не обвинили в государственной измене и саботаже. После «профилактического» ареста Вернера фон Брауна сотрудники Пенемюнде занимались исключительно военными аспектами применения ракет…
Старт ракеты «А-4» на полигоне Пенемюнде
Еще весной 1942 года английская агентура в Германии получила информацию, что Пенемюнде является важнейшим военным объектом. Информация требовала проверки, и командование стало посылать разведывательные самолеты в этот район Балтики, однако, чтобы не выдать немцам своих намерений, англичане фотографировали все побережье – от Киля до Ростока. Через некоторое время летчики сообщили, что немцы вполне примирились с частыми полетами над этим районом, а однажды один из разведчиков вернулся с фотоснимком, на котором было изображено нечто похожее на небольшой самолет на наклонной пусковой установке.
Разрушения на улицах Лондона, причиненные ракетами «V-2»
Вечером 17 августа 1943 года немцы узнали о концентрации крупных сил английской бомбардировочной авиации над Балтийским морем, но сделать уже ничего не успели. Ночью Пенемюнде подверглось налету более 300 тяжелых бомбардировщиков, сбросивших огромное количество фугасных и зажигательных бомб. Целями бомбардировки были испытательные стенды, производственные цеха и поселок на острове Узедом. Человеческие потери составили 735 человек. Среди них был и главный «двигателист» Вальтер Тиль.
Однако разрушение ракетного центра уже не могло остановить Адольфа Гитлера, который увидел в «А-4» оружие, способное поставить Англию на колени и вывести ее из войны.
Вернувшись однажды из ставки, рейхсминистр Геббельс опубликовал в «Фёлькишер Беобахтер» следующее зловещее заявление: «Фюрер и я, склонившись над крупномасштабной картой Лондона, отметили квадраты с наиболее стоящими целями. В Лондоне на узком пространстве живет вдвое больше людей, чем в Берлине. Я знаю, что это значит. В Лондоне вот уже три с половиной года не было воздушных тревог. Представьте, какое это будет ужасное пробуждение!..»
Мальчик-жертва «V-2», Антверпен, 1944 год
«Война механизмов» (Robot Blitz) началась ранним утром 13 июня 1944 года. В первой волне атаки на Лондон использовались самолеты-снаряды «V-1», созданные по заказу ВВС.
Когда английские военные научились бороться с ними, в ход пошли ракеты «А-4», названные в целях пропаганды «V-2» (от нем. Vergeltung – возмездие).
Немецкие ракетчики сдаются в плен: слева – Вальтер Дорнбергер, с загипсованной рукой – Вернер фон Браун (© NASA)
Ракетные атаки продолжались с 8 сентября 1944 года по 23 марта 1945 года. За этот период времени по целям в Англии и на континенте было запущено свыше 4000 «V-2». По официальным данным, на территорию Англии упало 1054 баллистические ракеты. Погибло 2754 человека, в основном гражданское население. Ракетчики Пенемюнде так и не сумели добиться точности в наведении ракет, а большое рассеивание (от 10 до 20 км!) свело наносимый ущерб к минимуму. Поставить Англию на колени массированным применением ракетного оружия не удалось.
В конце января 1945 года в связи со стремительным наступлением советских войск руководство ракетного центра Пенемюнде получило приказ эвакуироваться. В первых числах февраля автопоезд, насчитывавший до 3000 автомашин и прицепов, под охраной эсэсовцев двинулся через Германию. Десятки ракетных специалистов, огромное количество технической документации, образцы ракетного оружия и ценное оборудование – всё, что представлялось возможным, было вывезено с «секретного» острова.
Ракетчики эвакуировались в Баварию, в район стыка границ Австрии, Германии и Швейцарии, и провели там несколько тревожных недель. Наконец, когда стало ясно, что все окружающие районы заняты американскими войсками, Магнус фон Браун, младший брат Вернера, был послан отыскать кого-нибудь, кому персонал ракетного центра мог сдаться официально.
Остров Узедом был занят 5 мая 1945 года войсками 2-го Белорусского фронта. На этом история ракетной программы нацистской Германии завершилась. Но ей еще предстояло сыграть немалую роль в становлении мировой космонавтики.
Ракета
Формула Циолковского
Отсчет истории космонавтики принято вести с 1903 года. Именно тогда в майском номере журнала «Научное обозрение» была опубликована статья калужского ученого-самоучки Константина Эдуардовича Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В ней ученый показал, что полеты в космос могут быть осуществлены только при помощи ракет с двигателями на жидком топливе.
У открытия Циолковского есть предыстория. Активное развитие воздухоплавания и первые попытки создать аппарат тяжелее воздуха, предпринятые в XIX веке, способствовали появлению проектов межпланетных кораблей. Фантасты с энтузиазмом ухватились за новую идею, тем более что в мифологии и предшествующей литературе можно было встретить описания сказочных путешествий на Луну и планеты. Не заставили себя ждать и деятельные изобретатели.
Однако на пути в космос предстояло преодолеть первое и, пожалуй, самое главное препятствие – земную гравитацию. Еще в 1687 году знаменитый английский физик Исаак Ньютон доказал, что для выхода на околоземную орбиту необходимо развить как минимум первую космическую скорость – 7,91 км/с, а для полета к Луне и другим планетам требуется уже вторая космическая скорость – 11,2 км/с. Но как достичь таких скоростей?
К середине XIX века были хорошо известны пороховые ракеты, однако их скорость и управляемость оставляли желать лучшего. Зато артиллерия добилась немалых успехов – появились нарезные орудия, обеспечивающие высокую кучность стрельбы на расстоянии нескольких километров. При этом считалось, что чем больше ствол и пороховой заряд, тем большую скорость разовьет снаряд. Более поздние исследования показали, что максимальная скорость, которую может развить артиллерийский снаряд, лишь ненамного превышает 2 км/с, а увеличение ствола и размера заряда вовсе не способствует росту эффективности – снаряд летит дальше и быстрее, но не достигает теоретически ожидаемых результатов.
Однако в XIX веке на артиллерию возлагались большие надежды, и поэтому не приходится удивляться, что первый технически обоснованный проект полета в космос был связан с пушками.
Французский фантаст Жюль Верн
В 1865 году вышел третий роман быстро набиравшего популярность французского писателя Жюля Верна «С Земли на Луну прямым путем за 97 часов 20 минут». В романе описывалось орудие длиной 274 м и весом 68 тыс. т. В качестве взрывчатого вещества использовался пироксилин в количестве 164 тыс. т. Сначала предполагалось при помощи этого орудия послать к Луне снаряд без пассажиров, но потом внутри необыкновенного ядра была устроена каюта, в которой решились отправиться в космическое путешествие трое смельчаков. Разумеется, в романе старт к Луне прошел удачно, а межпланетные путешественники не только выжили, но и отправились в полный приключений полет к соседнему небесному телу. Однако в реальности дела обстояли бы намного хуже.
Допустим, полый снаряд, выпущенный из такой пушки, развил вторую космическую скорость. Однако элементарный расчет показывает, что его ускорение на самом первом и самом коротком отрезке пути по пушечному жерлу оказалось бы столь велико, что все тела внутри приобрели бы вес в 60 тыс. раз больший, чем вес самого тела. То есть пассажиры испытали бы ударную перегрузку в 60 тыс. g.
Космический снаряд Жюля Верна
Жюль Верн догадывался, что на описываемых в романе межпланетных путешественников будет воздействовать сильная перегрузка, и даже снабдил снаряд примитивным амортизирующим устройством, полагая, что оно поможет им отделаться легкими ссадинами и ушибами. В XIX веке ученые еще не могли сказать, какую перегрузку способен выдержать человек, но чудовищность названного числа пугала, и, критикуя проект Верна, исследователи писали, что пассажиров такого снаряда буквально размазало бы по полу. И были недалеки от истины – сегодня доподлинно установлено, что смертельной для человека является ударная перегрузка свыше 300 g.
Однако персонажей романа поджидала еще одна опасность – сопротивление воздуха. Ведь оно возрастает куда быстрее, чем скорость снаряда. А кроме того, чем быстрее летит тело, тем оно быстрее нагревается и разрушается – свидетельством служат регулярные метеорные дожди. Сопротивление воздуха на выходе из пушки Жюля Верна при указанном им ускорении в буквальном смысле остановило бы снаряд, а жерло разорвало бы на части.
Несмотря на эти серьезные недостатки, проект французского писателя вызвал общественный резонанс. Его обсуждали, и даже выдвигались варианты исправления ситуации. Если сделать орудие длиной в 300 км, удалить из ствола воздух, дуло «вывести» за пределы атмосферы, а снаряд изнутри заполнить водой, которая является идеальным естественным амортизатором, то теоретически можно обойти все проблемы. Вот только эта теоретическая задача не решаема технически – ни во времена Жюля Верна, ни поныне.
Но сама идея захватывала воображение. Позднее многие из основоположников космонавтики признавались, что заняться этой областью их побудил именно фантастической проект «лунной» пушки.
«Путешествие на Луну» (фр. Le Voyage dans la Lune) — французский фантастический фильм 1902 года, режиссёра Жоржа Мельеса. Немая короткометражная фарсовая комедия, пародирующая сюжеты романов Жюля Верна «Из пушки на Луну» и Герберта Уэллса «Первые люди на Луне». Поставлена Мельесом по собственному сценарию, на созданных им декорациях, на его частной студии и силами его актёрской группы. Фильм имел международный успех, особенно в Соединенных Штатах Америки. Его необычная продолжительность, нестандартные декорации, инновационные спецэффекты и акцент на повествовании оказали заметное влияние на других кинематографистов и в конечном счете, на развитие повествовательного кино в целом. Ученые отметили широкое использование в фильме патафизической и антиимпериалистической сатиры, а также его широкое влияние на более поздних кинематографистов и его художественное значение в рамках французской театральной школы. После ухода Мельеса из киноиндустрии фильм был забыт, но в 1930-х годах вновь получил широкое обсуждение, после того как значение Мельеса в истории кинематографа начало признаваться поклонниками кино и критиками. Оригинальная раскрашенная вручную копия фильма была обнаружена в 1993 году и восстановлена в 2011 году. Среди сотен фильмов снятых Мельесом, «Путешествие на Луну» остается самым известным и момент, когда снаряд приземляется в лунном глазу, остается одним из самых знаковых и часто упоминаемых кадров в истории кинематографа. Первый научно-фантастический фильм в истории кино, а также считается одним из самых влиятельных фильмов в истории.
"Путешествие на Луну", Жорж Мельес, 1902 (Colorize 4K\50 fps)
Ознакомился с романом и Константин Циолковский. Еще в юности будущий знаменитый ученый увлекся воздухоплаванием, и это предопределило главный предмет его научных интересов – создание более совершенных аэростатов, дирижаблей и летательных машин.
Долгое время космонавтика оставалась для Циолковского на втором плане, но любовь к астрономии привела его к проблематике достижимости космических высот и скоростей. Циолковский сразу разглядел все огрехи проекта гигантской пушки и отказался от него. При этом он рассматривал разные способы выхода в космос, сосредоточившись на использовании центробежной силы – идея разгонной эстакады вокруг экватора или гигантской башни была куда перспективнее, но столь же сложна для реализации.
Хотя в ранних рукописях Циолковского уже описана возможность применения силы отдачи для движения в пустоте, он еще не думал о ракетах. В 1896 году калужский ученый ознакомился с брошюрой Александра Петровича Федорова «Новый способ воздухоплавания, исключающий воздух как опорную среду». В ней молодой изобретатель излагал принцип действия придуманного им «ракетолета», имеющего несколько двигателей: одни служили ему для подъема, другие – для движения в горизонтальном направлении, третьи выполняли роль реактивных рулей. Каждый двигатель состоял из генератора газа и «трубы».
Газ под давлением поступал в «трубу» и вырывался наружу, создавая реактивную тягу и тем самым двигая «ракетолет» в противоположную сторону.
Идея Федорова поразила Циолковского, позднее он писал: «Она толкнула меня к серьезным работам, как упавшее яблоко к открытию Ньютоном тяготения».
Ракетный двигатель Александра Федорова
В своей работе Федоров не приводил никаких расчетов, и ученому пришлось проделать их самостоятельно. 10 мая 1897 года Константин Эдуардович вывел формулу, которая сегодня по праву носит его имя.
Формула Циолковского устанавливает связь между четырьмя параметрами: скоростью ракеты в любой момент времени, скоростью истечения продуктов сгорания из сопла, массой ракеты, массой взрывных веществ. Допустим, необходимо запустить спутник на околоземную орбиту. Значит, скорость ракеты после исчерпания топлива должна равняться первой космической скорости. Скорость истечения для каждого вещества индивидуальна. Располагая этими двумя величинами, можно перебирать соотношения масс топлива и ракеты – и добиться оптимального значения.
Вывод формулы Циолковского (автограф)
Формула сразу дала Циолковскому доказательство того, что полеты к другим планетам посредством ракет возможны. Она же позволила ему установить идеальное топливо для ракеты: если использовать в качестве горючего жидкий водород, а в качестве окислителя жидкий кислород, то грузоподъемность ракеты существенно возрастает.
Обложка альманаха «Научное обозрение», в котором впервые была опубликована основополагающая статья Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами»
На основе своих расчетов Циолковский написал статью «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Ее первая часть и была опубликована в 1903 году. В ней, кроме прочего, описана ракета с прямой дюзой, использующая водородно-кислородное топливо. Главное, что давала такая ракета по сравнению с пороховыми, – возможность ускоряться постепенно, избежав ударных перегрузок при старте.
Схема ракеты с прямой дюзой Константина Циолковского (1903)
Статья осталась не замеченной широкой публикой, поэтому ее вторая часть увидела свет только через восемь лет – в 1911 году – на страницах журнала «Вестник воздухоплавания». Здесь Циолковский привел результаты своих вычислений по преодолению силы земного тяготения, полету к другим планетам и выдвинул идею автономной системы жизнеобеспечения для космических кораблей. Эту часть статьи Константин Эдуардович завершил фразой, которая ныне считается девизом космонавтики: «Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели».
«Навахо» против «Бури»
1 сентября 1957 года на полигоне в Астраханской области впервые стартовала советская межконтинентальная крылатая ракета «Буря». Она была сконструирована как ответ на планы США по созданию «неуязвимых» носителей ядерного оружия и до сих пор остаётся уникальным «изделием». Впрочем, именно высокие требования к таким ракетам в конечном итоге погубили их: они появились слишком рано и не соответствовали научно-техническому уровню своего времени.
Проект «Навахо»
После окончания Второй мировой войны американские специалисты занялись тщательным изучением опыта немецких ракетчиков. Среди прочего они обратили внимание на проекты различных крылатых ракет, теоретически способных достичь большей дальности полёта за счёт планирования в плотных слоях атмосферы.
При конструировании таких летательных аппаратов необходимо было соединить достижения как ракетных, так и авиационных специалистов, что оказалось весьма кстати. Дело в том, что завершение боевых действий в Европе и на Тихом океане привело к обвальному уменьшению заказов на самолёты. Для американских авиафирм, успевших привыкнуть к устойчивому росту, наступили тяжёлые времена: речь шла о закрытии значительной части производства и массовых увольнениях. Например, персонал «Норт Америкэн Авиэйшн» (North American Aviation Inc., NAA) предполагалось сократить с 100 000 до 6500 человек — в 15 раз! Спасением стал официальный запрос, который 31 октября 1945 года Минобороны направило семнадцати крупнейшим авиастроительным компаниям. Им предлагалось заняться разработкой средства доставки ядерного боезаряда на «очень большую дальность», причём в данном случае военные особого интереса к ракетам не проявляли, сделав ставку на тяжёлые пилотируемые бомбардировщики.
Чтобы сориентироваться в массе новых технологий, порождённых войной, в NAA была создана Лаборатория аэрофизики под руководством специалиста по турбореактивным двигателям Уильяма Боллея. Наиболее перспективной идеей инженерам показалась крылатая ракета, стартующая вертикально, а на заключительном нисходящем участке траектории использующая планирование. В марте 1946 года компания получила контракт на разработку аэробаллистической ракеты МХ-770 с дальностью полёта до 800 км.
Трофейные двигатели немецкой баллистической ракеты А-4 (V-2), захваченные на подземном заводе Миттельверк.
Двигатель немецкой баллистической ракеты А-4 (V-2), получивший американское название Mark I, на стенде.
Из-за отсутствия собственного задела инженеры NAA начали эксперименты с ракетными ускорителями, имевшимися в продаже. Кроме того, Боллей предложил восстановить и испытать двигательную установку немецкой ракеты А-4 (V-2), получив необходимые детали у правительственных служб. С исходного двигателя, названного Mark I, планировалось снять «мерки» по американским стандартам и на их основе сделать уже свой вариант — Mark II.
Два немецких двигателя (Model 39) прибыли к специалистам в конце 1946 года, а в марте следующего года компания арендовала большой участок земли в гористом районе Сайми-Хиллз северо-западнее Лос-Анджелеса — здесь началось строительство базы для испытаний с восемнадцатью стендами.
Когда инженеры компании разобрали и внимательно изучили немецкий двигатель, они пришли к выводу, что перед ними «инженерное безумие», которое не имеет перспектив развития. Но поскольку ничего похожего по уровню тяги у американцев не было, им пришлось пользоваться немецкими агрегатами.
В качестве основы Боллей выбрал модификацию двигателя, которую немецкие ракетчики не сумели довести до готового изделия, и которую он обозначил как Mark III. Ему разрешили привлечь к работам немецких двигателистов: Вальтера Риделя, Ганса Хютера, Рудольфа Байхеля и Конрада Данненберга. При продувках в аэродинамических трубах обнаружилась новая проблема: оказалось, что предложенная форма ракеты со стреловидным крылом неустойчива на околозвуковых скоростях. Пришлось менять всю конфигурацию МХ-770.
Работы начального периода сводились к накоплению данных по сверхзвуковой аэродинамике, двигательным установкам и системам навигации. Для этого в 1947 году была создана серия из семи небольших экспериментальных ракет NATIV (North American Test Instrumented Vehicle). С помощью двигателя, работавшего на азотной кислоте и анилине, ракета поднималась на высоту около 15 км и направлялась по траектории, имитировавшей этапы полёта будущей МХ-770.
Пуск экспериментальной ракеты NATIV (RTV-A-3).
Пуски экспериментальных ракет начались 26 мая 1948 года, однако завершились без особого успеха: три из шести остались на стартовом столе, две — улетели, но не выполнили задачу; только одна NATIV разогналась до скорости, вдвое превышавшей звуковую, и достигла высоты 18 км.
В то же самое время проект пришлось вновь пересмотреть. Представители ВВС потребовали увеличить дальность полёта крылатой ракеты до 1600 км, поэтому немецкая модификация была отвергнута в пользу аппарата с маршевым прямоточным воздушно-реактивным двигателем. То есть ракетный агрегат использовался лишь для старта и разгона до сверхзвуковой скорости, на которой запускается «прямоточник». Такой выбор означал, что меняется всё: навигация, двигательная установка и аэродинамика. Весь аппарат «подрос» на треть по размерам и массе, а двигатель Mark III перепроектировали, увеличив тягу.
Для большей дальности инерциальная система навигации не годилась, давая отклонение на 1,6 км за каждый час полёта, поэтому инженеры приступили к проектированию новой навигационной платформы, объединявшей инерционную систему со следящим астродатчиком, который корректировал вероятное отклонение. Кроме того, было предложено отделять в полёте стартовый ускоритель от маршевой ступени.
В июле 1948 года значительно разросшаяся Лаборатория аэрофизики вместе с электромеханическим отделением NAA переехала в Дауни (восточная часть Лос-Анджелеса). Именно здесь были построены крылатые ракеты, а много позже изготавливался командный модуль лунного корабля «Аполлон» (Apollo) и проектировался орбитальный корабль «Спейс Шаттл» (Space Shuttle).
В мае 1949 года проект обрёл законченный вид летательного аппарата дальнего действия. Аппарат получил обозначение XSSM-A-2 и название «Навахо» (Navaho): двухступенчатая ракета с тандемным расположением ступеней, причём снизу находился ускоритель (бустер) с ракетным двигателем, а сверху — маршевая крылатая ступень с прямоточным воздушно-реактивным двигателем.
В августе Советский Союз провёл свои первые атомные испытания, что стало неожиданностью для западных разведок. В качестве ответа США стали активнее наращивать арсенал оружия массового поражения. Разумеется, было увеличено и финансирование ракет. Работы над «Навахо» получили новый толчок, и в конце ноября был подготовлен двигатель Mark III (XLR-41 от eXperimental Liquid Rocket). Однако его испытания шли неровно, и немецким специалистам поручили доработать конструкцию. В марте 1950 года двигатель вышел на проектную тягу 34 т, после чего взорвался. Понадобилось ещё два месяца на доведение его до стабильного рабочего состояния.
В апреле были изготовлены три фюзеляжа модели, но в июле командование ВВС вдруг выдвинуло ещё более фантастические требования: нужна крылатая ракета с радиусом действия 9000 км! Для достижения межконтинентальной дальности была разработана конфигурация, которая стала узнаваемой чертой «Навахо»: мощный стартовый ускоритель и крылатая ступень, «прилепленная» к нему сбоку под некоторым углом. Такая компоновка позволила уменьшить длину всего летательного аппарата и упростить доступ к его агрегатам на стартовом столе.
Общая схема межконтинентальной крылатой ракеты Navaho (XB-64) в проекте 1954 года.
В 1949 году для решения проблем, возникших при испытании двигателей, компания NAA создала отделение «Рокетдайн» (Rocketdyne), сотрудники которого совершили поистине революционный переворот в ракетостроении США: за три года они создали двигатель XLR-43, который был вдвое легче немецкого прототипа, но при этом развивал на треть бо́льшую тягу. Однако прежде чем испытать его в натурных условиях, потребовалась значительная подготовительная работа.
Чтобы получить сведения о продолжительном полёте на сверхзвуковых скоростях, инженеры разработали беспилотный самолёт-аналог Х-10 (Икс-10), оснащённый двумя турбореактивными двигателями J40 «Вестингауза» (Westinghouse Aviation Gas Turbine Division) и выпускаемым шасси, которое позволяло возвращаться на аэродром для многократного использования. До начала испытаний «Навахо» специалисты собирались провести сорок полётов Х-10, и в мае 1953 года первый аппарат был доставлен на авиабазу Эдвардс в Калифорнии, где 14 октября начались его вылеты.
Беспилотный самолёт-аналог X-10 (серийный номер GM 19307) в Национальном музее Военно-воздушных сил США на авиабазе Райт-Паттерсон (штат Огайо).
До марта 1955 года пять Х-10 выполнили пятнадцать экспериментальных полётов. Затем испытания перенесли на мыс Канаверал. Ещё в 1953 году на месте будущего космодрома началось сооружение монтажно-испытательных корпусов, стартового комплекса и посадочной полосы для приземления многоразовых аппаратов. В период с августа 1955 до конца 1956 года с мыса Канаверал стартовали двенадцать Х-10, но только семь из этих испытаний были признаны успешными, причём два аппарата разбились при автоматической посадке на полосу. Тем не менее командование ВВС выразило удовлетворение и заключило с авиакомпанией новый контракт на промышленное производство ракет «Навахо», получивших обозначение XB-64. Всего заказали 22 маршевые ступени, 34 стартовых ускорителя и 11 систем инерциальной навигации с астрокоррекцией (подразумевалось, что часть ракет будет управляться по радио).
На новом этапе руководство NAA почувствовало нараставшую конкуренцию со стороны баллистических ракет: другие компании азартно разрабатывали ракеты «Тор» (Thor), «Юпитер» (Jupiter), «Атлас» (Atlas) и «Титан» (Titan). Однако все они нуждались в надёжных системах наведения и двигателях, а проект «Навахо» в этом отношении вырвался далеко вперёд. Так, отделение «Рокетдайн» выросло в самостоятельную структуру и выполняло заказы для других армейских программ: например, для проекта ракеты «Редстоун» (Redstone), которую создавали немецкие инженеры под руководством Вернера фон Брауна.
В середине 1956 года по программе «Навахо» на мысе Канаверал трудилось свыше шестисот человек из персонала NAA. Они готовили пуск упрощённого прототипа «Навахо», получившего в документах обозначение G-26 (XSSM-A-4, XSM-64). Для его испытаний были построены два стартовых комплекса: стационарный LC-9 с откидывающейся башней обслуживания и упрощённый мобильный LC-10. Первый пуск был выполнен 6 ноября 1956 года, но на высоте 3 км крылатая ракета взорвалась.
Крылатая ракета Navaho (G-26) на стационарной пусковой установке, 25 апреля 1957 года.
За семь месяцев стартовали ещё три G-26, и все с неудовлетворительными результатами. На этом фоне начались испытания баллистических ракет дальнего действия: 25 января 1957 года полетела ракета «Тор», 1 марта — «Юпитер», и 11 июня — «Атлас». Поначалу пуски заканчивались авариями, но 31 мая «Юпитер» ушёл на полную дальность — 2400 км. Кроме того, армия продемонстрировала технологии входа боеголовки из космоса в атмосферу, запуская макеты при помощи «Редстоуна». Аналитикам стало ясно, что баллистические ракеты, каждая из которых проще «Навахо», со временем смогут доставлять ядерную боеголовку на межконтинентальное расстояние, но при скорости в семь раз выше.
Огромные трудности, вставшие перед создателями сверхзвуковой крылатой ракеты, и очевидный успех баллистических ракет заставили Минобороны выпустить 11 июля 1957 года приказ о приостановке работ над «Навахо». На следующий день почти пять тысяч сотрудников NAA были отправлены в неоплачиваемый отпуск, а к концу месяца общее число «временно уволенного» персонала перевалило за пятнадцать тысяч. Хотя ВВС сообщили, что ракетная система полной дальности G-38 (SSM-A-6, SM-64A) находится в процессе изготовления, необходимость в её доведении до лётного образца отпала.
Немаловажная историческая деталь: на ускорителе «Навахо» для управления полётом вместо привычных газовых рулей, которые применяли немцы, использовались шарнирно закреплённые двигатели — одна из самых оригинальных разработок в области ракетостроения. Установка двигателей в карданном подвесе впоследствии нашла широкое применение в ракетах «Атлас», «Дельта», «Титан», «Сатурн-5» и маршевых двигателях орбитального корабля системы «Спейс Шаттл». Обращает на себя внимание и чисто внешнее сходство связки трёх двигателей ускорителя «Навахо» и космического «шаттла». Впрочем, в то время инженеры NAA, отправленные в неоплачиваемый отпуск, и представить себе не могли, что своей работой предопределили технический облик американской космонавтики на десятилетия вперёд.
Старт крылатой ракеты Navaho (G-26) 13 ноября 1957 года.
Разумеется, авиакомпания пыталась спасти проект. Например, выдвигалась идея превратить «Навахо» в беспилотный бомбардировщик, который мог бы в течение одного полёта нанести ядерные удары сразу по нескольким целям. Однако воплотить идею на практике было очень сложно, поскольку конструкцию пришлось бы ещё раз значительно переделывать, а такая доработка уходила далеко за 1960 год.
В любом случае Минобороны было заинтересовано в сохранении задела по двигателям и системам навигации, поэтому персоналу, задействованному на мысе Канаверал, позволили ещё полгода запускать готовые экземпляры G-26.
Испытания, проведённые в период с августа 1957 до февраля 1958 года, оказались более успешными, чем первая серия: наконец-то удалось добиться включения воздушно-реактивных двигателей и устойчивого полёта на высоте около 25 км. При пуске 10 января 1958 года ракета смогла пролететь 2000 км и начала разворот на обратный курс, но в этот момент двигатели неожиданно выключились.
Крылатая ракета Navaho (G-26) на демонстрационной площадке Космического центра имени Кеннеди мыса Канаверал.
Позднее были выделены деньги на «отстрел» ещё семи G-26 для получения «необходимой информации о характеристиках крылатых летательных аппаратов при полёте на больших скоростях» в рамках программ по созданию сверхзвуковых бомбардировщиков и авиационных ракет. Однако три новых пуска закончились авариями, и проект «Навахо» был закрыт окончательно.
Сохранившийся экземпляр системы, состоящий из ускорителя №15 и маршевой ступени №10, был установлен на демонстрационной площадке Космического центра имени Кеннеди мыса Канаверал. В октябре 2016 года его уничтожил свирепый ураган Мэтью.
Project Navaho Test Flight, Navaho Restoration Ceremony, July 13, 1998
«Снарк» и «Буджум»
Более удачной оказалась жизнь межконтинентальной крылатой ракеты, созданной корпорацией «Нортроп» (Northrop Corporation). Подобно конкурентам из NAA, её специалисты опирались на немецкий опыт, но при этом не пользовались европейскими технологиями.
Своё видение перспективного аппарата с турбореактивными двигателями («беспилотного бомбардировщика») и дальностью полёта до 5000 км они представили в январе 1946 года, а в марте получили контракт на научно-исследовательскую работу по дозвуковому (MX-775A) и сверхзвуковому (MX-775B) вариантам. Джек Нортроп, президент корпорации, решил присвоить проектам специальные названия — соответственно «Снарк» (Snark) и «Буджум» (Boojum). Очевидно, он вдохновлялся известной фразой из поэмы Льюиса Кэрролла «Охота на Снарка»: «Потому что Буджумом был Снарк» (For the Snark was a Boojum, you see).
Однако не прошло и года, как финансирование крылатых ракет было урезано, и из программы исследований выпал дозвуковой «Снарк». Чтобы спасти проект, Джек Нортроп связался с генералом Карлом Спаатсом, новоиспечённым главнокомандующим ВВС, и убедил его, что сумеет за два с половиной года довести до серийного образца турбореактивный аппарат со средней стоимостью 80 000 долларов за штуку. На этих условиях проект «Снарк» сохранили: главком согласился выделить деньги на разработку и десять лётных испытаний с их началом не позднее марта 1949 года. Что касается «Буджума», то он был отложен на потом как будущий этап развития «Снарка».
Экспериментальная модель N-25 (№972) крылатой ракеты Snark (МХ-775A), 11 декабря 1952 года.
Для оптимизации аэродинамики и управления крылатой ракеты построили модель с турбореактивными двигателями J33, получившую обозначение N-25. Она должна была сбрасываться с самолёта-носителя или стартовать с наземной пусковой установки, разгоняться до околозвуковой скорости, а затем приземляться с помощью тормозного парашюта для дальнейшего использования. Хотя специалисты рассчитывали, что многоразовая модель поможет сократить цикл испытаний на авиабазе Холломан (штат Нью-Мексико), расчёт не оправдался из-за высокой технической сложности. В результате обозначенные в плане сроки были сорваны, что не способствовало укреплению доверия к проектантам.
Первая N-25 сумела подняться в небо 21 декабря 1950 года, однако эксперимент закончился неуправляемым падением модели. Только через четыре месяца, в апреле, очередное «изделие», стартовав с пусковой установки, совершило плавный полёт и вернулось назад. В серии испытаний, продолжавшихся до марта 1952 года, удалось добиться полёта продолжительностью 2 часа 46 минут и максимальной скорости 0,9 Маха.
В то же время заказчики из ВВС потребовали расширить возможности «Снарка» за счёт увеличения дальности действия до 10 200 км. Кроме того, при заходе на цель ракета должна была разгоняться до сверхзвуковой скорости для преодоления систем противовоздушной обороны. Чтобы отработать новую конструкцию, инженеры «Нортропа» сконструировали удлинённую модель N-69 с расширенными скошенными крыльями, которую прозвали «Суперснарком» (Super Snark). На её вариантах с индексами «A», «B» и «C» стояли турбореактивные двигатели J71, но на позднем варианте «D» впервые появились двигатели J57, которые стали главными для серийного «Снарка».
Пуск экспериментальной модели N-69 крылатой ракеты Snark
Испытания N-69 проходили трудно. Они начались 6 августа 1953 года, но ракету никак не удавалось отправить в полёт, а когда всё-таки удалось, она взорвалась при посадке. Полностью успешное испытание с возвращением аппарата на аэродром провели только 2 октября 1956 года — на 31-й попытке!
Не внушали оптимизма и продувки модели в аэродинамической трубе: они показали, что из-за формы элевона ракета не сможет разогнаться в районе цели. Проблему удалось решить введением схемы пикирования с высоты на цель и отделением боеголовки, которая должна была падать туда самостоятельно по баллистической траектории. Переработанная с учётом этих новшеств модель N-69C впервые стартовала 26 сентября 1955 года.
Бесконечные проблемы, которые приходилось преодолевать сотрудникам «Нортропа», вызывали критику со стороны аналитиков и насмешки конкурентов. Из-за падений моделей в океан поблизости от мыса Канаверал, на полигоне шутили, что он окружён «водами, заражёнными Снарком».
5 декабря 1956 года крылатая ракета N-69D стартовала на полигоне, чтобы добраться до границы Пуэрто-Рико, там развернуться и прилететь обратно. Почти сразу стала сбоить навигационная система, и аппарат начал сильно отклоняться от курса. Операторы наземных станций пытались передать на борт команды самоликвидации, но ракета никак не отреагировала на них. В воздух были подняты истребители, и тоже без особого успеха. Когда ракету зафиксировали в последний раз, она находилась у берегов Венесуэлы, направляясь на юго-восток — к просторам Амазонии. В итоге N-69D пропала без вести. Позднее, в 80-е годы, появлялись сообщения, что её обломки нашли на территории Бразилии, впрочем, никаких вещественных доказательств предъявлено не было.
Пуск экспериментальной модели N-69D крылатой ракеты Snark (МХ-775A) на полигоне мыса Канаверал, 1956 год.
Несмотря на аварии и критику, программа продолжала развиваться. Появилась ещё более совершенная модель N-69E, которая получила статус «эксплуатационного прототипа». Её первый более или менее успешный полёт состоялся 16 августа 1957 года. Она же послужила «матчастью» для обучения личного состава отряда инструкторов ВВС, который был сформирован в мае на авиабазе Амарилло, и стал первым подразделением, получившим в своё распоряжение стратегические крылатые ракеты.
В конечном виде система «Снарк» (SM-62 и SM-62A) представляла собой высокоплан-«бесхвостку» со стреловидным крылом, снабжённым элевонами. Силовая установка была выполнена в виде компактного узла с турбореактивным двигателем J57 производства «Пратт-Уитни» (Pratt & Whitney), расположенным в хвостовой части. В фюзеляже также размещались баки с керосином, боевая головка с термоядерным зарядом и система управления.
Полёт межконтинентальной крылатой ракеты Snark (SM-62) над Атлантическим океаном.
Манёвр увода крылатой ракеты Snark (SM-62) после отделения боеголовки.
Старт «Снарка» осуществлялся при «нулевом разбеге» с помощью двух твёрдотопливных ускорителей, работающих четыре секунды. На высоте 18 км при крейсерской скорости в 1060 км/ч «Снарк» пролетал от 8000 до 10 400 км. На расстоянии 150-200 км от цели он переходил в пикирование. При этом отделялась боеголовка; причём из-за резкого изменения центра тяжести ракета должна была совершить манёвр увода по тангажу, чтобы избежать столкновения. Если «Снарк» по каким-то причинам не мог выполнить задачу, то в течение 11 часов после пуска он мог вернуться назад и совершить посадку на фюзеляж.
Первая серийная крылатая ракета Snark (SM-62). На её фоне слева направо: штаб-сержант и отличник боевой подготовки Мэйнард Денни; подполковник Ричард Бек, командир 556-й стратегической ракетной эскадрильи; генерал-майор Альфред Келберер, заместитель командующего 15-й Воздушной армией; Уитли Коллинз, президент компании Northrop Aircraft. 12 декабря 1957 года.
В январе 1958 года серийные ракеты «Снарк» начали поступать на авиабазу Патрик (штат Флорида), где разместилась 556-я стратегическая ракетная эскадрилья (556th Strategic Missile Squadron). Через год было сформировано и встало на боевое дежурство 702-е ракетное крыло стратегического назначения (702nd Strategic Missile Wing). Его позиции были развёрнуты на авиабазе Преск-Айл (штат Мэн); первая боевая ракета прибыла туда 27 мая 1959 года. Известно, что в общей сложности было развёрнуто тридцать «Снарков».
Впрочем, жизнь единственной межконтинентальной крылатой ракеты, доведённой до серийного образца, продлилась недолго. В марте 1961 года президент Джон Кеннеди объявил «Снарк» устаревшим оружием, а 25 июня 702-е крыло было расформировано. Готовые ракеты отправили на утилизацию, в музейных коллекциях сохранились только пять из них.
Межконтинентальная крылатая ракета Snark (SM-62) в Национальном музее Военно-воздушных сил США на авиабазе Райт-Паттерсон (штат Огайо).
Межконтинентальная крылатая ракета «Буря»
В конце сороковых годов перед советскими конструкторами встал вопрос доставки новых ядерных боезарядов к целям. В качестве перспективных носителей атомного вооружения рассматривались бомбардировщики и баллистические ракеты. Однако развитие авиационной и ракетной техники того времени не позволяло возлагать на нее большие надежды. Существующие и перспективные баллистические ракеты имели недостаточную дальность полета для поражения целей на территории США, а самолеты для выполнения боевой задачи должны были прорываться через противовоздушную оборону противника. Требовалось найти способ решения сложившейся проблемы.
Предварительные работы
В качестве перспективного средства доставки ядерных боезарядов в начале пятидесятых годов рассматривались сверхзвуковые бомбардировщики и крылатые ракеты (самолеты-снаряды по классификации тех лет). Подобная техника могла бы атаковать цели, преодолевая ПВО противника. Однако достижение высоких летных данных, необходимых для прорыва обороны, было связано с массой технических и технологических проблем. Тем не менее, путь развития средств доставки был определен. В Советском Союзе стартовали несколько проектов по созданию перспективной авиационной и ракетной техники.
Еще в конце сороковых несколько научно-исследовательских организаций доказали принципиальную возможность создания межконтинентальной крылатой ракеты (МКР) с крейсерской скоростью не менее 3000 км/ч и дальностью порядка 6000 километров. Подобный боеприпас мог бы уничтожать цели на территории противника при помощи ядерной боевой части, а также был способен преодолевать все существующие системы противовоздушной обороны. Однако для строительства межконтинентальной крылатой ракеты требовалось создать новые технологии и новое специальное оборудование.
Первый проект отечественной МКР разрабатывался в ОКБ-1 под руководством С.П. Королева. Одной из важнейших задач в ходе этого проекта стало создание систем навигации и управления. Без подобной аппаратуры перспективная крылатая ракета не могла выйти в район цели, а о надежном ее поражении даже не шло речи. Новая МКР должна была использовать систему астронавигации и ориентироваться по звездам. Разработка астронавигационной системы оказалась непростой задачей – это оборудование должно было не только точно определять координаты ракеты, следя за звездами, но и работать в условиях многочисленных помех (Солнце, другие звезды, блики от облаков и т.п.). В 1953 году сотрудники НИИ-88 под руководством И.М. Лисовича завершили работы по астронавигационной системе АН-2Ш. В дальнейшем эту систему совершенствовали, но кардинальные изменения в ее конструкцию не вносились.
Проект МКР, создававшийся в ОКБ-1, определил основные черты облика всех будущих ракет этого класса. Королев предложил использовать двухступенчатую схему. Это значит, что межконтинентальная крылатая ракета должна была взлетать вертикально, используя первую ступень с жидкостными двигателями. После подъема на нужную высоту должен был включаться маршевый прямоточный воздушно-реактивный двигатель второй ступени. Вторая ступень фактически представляла собой самолет-снаряд. Теоретическая проработка этого предложения показала его перспективы, вследствие чего все новые проекты МКР подразумевали использование двухступенчатой архитектуры.
Проект «Буря»/«350»
Конструкторское бюро под руководством Королева работало над новой МКР до 1954 года, после чего было вынуждено отказаться от этого проекта, поскольку все его силы уходили на проект межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) Р-7. Весной 54-го все работы по тематике МКР были переданы в ведение министерства авиационной промышленности.
20 мая 1954 года Совмин выпустил постановление, в соответствии с которым требовалось разработать два варианта межконтинентальных крылатых ракет. К работам по программе «КРМД» («Крылатая ракета межконтинентальной дальности») привлекли ОКБ-301 во главе с С.А. Лавочкиным и ОКБ-23 В.М. Мясищева. Проекты получили условные названия «Буря» (ОКБ-301) и «Буран» (ОКБ-23). Кроме того, проекты носили заводские обозначения «350» и «40» соответственно. Научным руководителем темы «КРМД» назначили директора НИИ-1 академика М.В. Келдыша.
Конструкторскому коллективу ОКБ-301 при создании проекта «Буря»/«350» пришлось искать новые нетривиальные решения возникающих технических задач. Требования к перспективной МКР были таковы, что создание удовлетворяющего им изделия было связано с созданием и освоением новых технологий. Забегая вперед, необходимо отметить, что в ходе проекта «Буря» советская промышленность освоила изготовление и обработку деталей из титана, создала несколько новых термостойких сплавов и материалов, а также разработала большое количество специального оборудования. В дальнейшем все эти технологии неоднократно применялись в новых проектах. Интересен тот факт, что главным конструктором «титановой» крылатой ракеты «Буря» был Н.С. Черняков, позже ушедший в ОКБ П.О. Сухого и руководивший созданием «титанового» ракетоносца Т-4.
Эскизное проектирование МКР «Буря» заняло всего несколько месяцев. Уже в августе 1954 года ОКБ-301 представило заказчику документацию по проекту. Изделие «350» должно было строиться по той же схеме, что и МКР, ранее разрабатывавшаяся под руководством С.П. Королева. «Бурю» предлагалось сделать двухступенчатой, причем вторая ступень должна была представлять собой самолет-снаряд с прямоточным воздушно-реактивным двигателем, автономной системой управления и ядерной боевой частью.
Заказчик рассмотрел предложенный проект, однако высказал некоторые новые пожелания и скорректировал технические требования. В частности, вес боевой части увеличили на 250 кг, до 2,35 тонны. Из-за этого конструкторам КБ С.А. Лавочкина пришлось внести в проект «350» значительные коррективы. Межконтинентальная крылатая ракета сохранила общие черты облика, но заметно потяжелела и увеличилась в размерах. Из-за этого стартовый вес двухступенчатой системы вырос до 95 тонн, 33 из которых приходилось на вторую ступень.
В соответствии с обновленным проектом было построено несколько моделей, которые испытывались в ЦАГИ и ЛИИ. В Летно-исследовательском институте аэродинамика моделей проверялась путем сброса с переоборудованного самолета-носителя. Все предварительные испытания и конструкторские работы завершились в начале 1957 года. К этому времени проект приобрел окончательный облик, который в дальнейшем почти не менялся. Вскоре после окончания проекта началось строительство нескольких опытных образцов.
Технические особенности
Будучи построенной по схеме, предложенной еще в начале десятилетия, МКР «Буря» состояла из первой (разгонной) ступени с жидкостными ракетными двигателями и второй (маршевой), представлявшей собой самолет-снаряд и оснащенной ядерной боевой частью. Как отмечает историк авиации Н. Якубович, конструкцию «Бури» можно описывать как с позиций ракетной техники, так и с точки зрения авиации. В первом случае «Буря» выглядит, как двух- или трехступенчатая (если учитывать отделяемую боевую часть) ракетная система, во втором – как самолет-снаряд вертикального взлета с ракетными ускорителями.
Первая ступень МКР «Буря» состояла из двух блоков. В каждом из них имелись топливные баки для 6300 кг горючего и 20840 кг окислителя. В хвостовой части блоков размещались четырехкамерные двигатели С2.1100, разработанные в ОКБ-2 под руководством А.М. Исаева. В газовой струе двигателей располагались рули, предназначенные для корректировки траектории полета на первом этапе полета. Первая ступень межконтинентальной крылатой ракеты предназначалась для подъема маршевой на высоту около 17500 метров. После этого автоматика должна была включать прямоточный двигатель второй ступени и производить сброс разгонных блоков.
Вторая ступень изделия «350» являлась собственно крылатой ракетой. Фюзеляж второй ступени почти полностью был отдан под сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель РД-012, разработанный под руководством М.М. Бондарюка. Между обшивкой и каналом воздухозаборника в фюзеляже располагались топливные баки. На верхней поверхности фюзеляжа, в средней и хвостовой его части, размещался отсек с аппаратурой наведения и системой охлаждения. Боевая часть располагалась в центральном теле регулируемого воздухозаборника. Вторая ступень «Бури» была выполнена по аэродинамической схеме среднеплан и имела треугольное крыло малого удлинения. Стреловидность по передней кромке – 70°. В хвостовой части ракеты предусмотрели Х-образное оперение с рулями.
Несмотря на расчетную максимальную дальность полета не менее 7000-7500 километров, МКР «350» получилась достаточно компактной. Общая длина готовой к старту ракеты равнялась примерно 19,9 метрам. Первая и вторая ступени были немного короче. Стартовые ускорители имели длину 18,9 метра и диаметр не более 1,5 метра. Каждый из блоков первой ступени при старте обеспечивал тягу порядка 68,6 тс. 18-метровая вторая ступень имела фюзеляж диаметром 2,2 метра и крыло размаха 7,75 метра. Ее прямоточный двигатель на крейсерской скорости обеспечивал тягу до 7,65 тс. Общая масса готовой к старту МКР превышала 97 тонн, 33,5 из которых приходилось на каждый из блоков первой ступени и 34,6 тонны – на вторую ступень. Необходимо отметить, что в ходе доработок и испытаний стартовый вес ракеты «Буря» неоднократно изменялся, как в большую, так и в меньшую сторону.
Для запуска ракеты «Буря» был создан специальный стартовый комплекс на железнодорожной платформе. После вывода на стартовую позицию стартовый комплекс предполагалось разворачивать в нужном направлении и поднимать ракету в вертикальное положение. По команде ракета с помощью двигателей первой ступени должна была подниматься на высоту порядка 17,5 километров. На этой высоте происходила отцепка отработанных блоков первой ступени и запуск прямоточного двигателя второй. При помощи прямоточного двигателя вторая ступень должна была разгоняться до скорости порядка М=3,1-3,2. На маршевом участке включалась система астронавигации, корректировавшая траекторию полета. В нескольких десятках километров от цели «Буря» должна была подниматься на высоту 25 км и переходить в пикирование. Во время пикирования предлагалось сбрасывать центральное тело воздухозаборника с боевой частью. Испытания макетов, сбрасываемых с самолета-носителя, показали, что отклонение боеголовки ракеты на максимальной дальности не превысит 10 километров от цели.
Испытания
К середине 1957 года были изготовлены несколько экземпляров изделия «350». В июле их доставили на полигон Капустин Яр (согласно некоторым источникам, испытания велись на полигоне Владимировка). Первый запуск ракеты «Буря» был запланирован на 31 июля 1957 года (по другим данным, на 1 августа). В ходе первого испытательного пуска предполагалось проверить работу первой ступени. Тем не менее, из-за отказа систем запуск не состоялся и ракету отправили на доработку. В нескольких первых испытаниях вместо готовой второй ступени использовался ее массогабаритный макет. Он представлял собой корпус ракеты с топливными баками, заполненными песком или водой. Первый полет перспективной МКР состоялся лишь 1 сентября и закончился неудачей. Через несколько секунд после старта произошел аварийный отстрел газовых рулей, из-за чего изделие потеряло управление и упало недалеко от стартовой позиции. Последний запуск 57-го года, состоявшийся 30 октября, тоже закончился аварией.
После ряда доработок испытания возобновились 21 марта 1958 года. Целью четвертого пуска была отработка полета на начальном участке траектории. Вместо запланированных 95 секунд ракета «350» пробыла в воздухе чуть более одной минуты. На 60-й секунде полета автоматика управления по неким причинам перевела ракету в пикирование, и через 3 секунды изделие врезалось в землю. 28 апреля очередной «Буре» удалось совершить полет продолжительностью более 80 секунд. На этот раз причиной преждевременного падения ракеты стал сбой в работе электросистем, из-за которого произошел сброс блоков первой ступени. Ракета поднялась на высотку около 15 километров.
Запуск 22 мая 1958 года стал первым удачным в ходе программы испытаний. Облегченное на 30% изделие «350» за 90 секунд работы двигателей первой ступени поднялось на высоту более 17 километров и достигло скорости около М=2,95. На этой скорости произошел штатный запуск прямоточного двигателя второй ступени. Испытываемая ракета упала в заданном районе через две минуты после старта. Тестовые запуски с целью отработки полета на начальном участке траектории и испытания второй ступени продолжались до конца марта 1959 года. Из семи запусков, проведенных с 11 июня 1958 года по 29 марта 59-го, лишь один был признан удачным. В двух произошли отказы различных систем на старте, остальные завершились авариями в полете.
Стоит отметить, успешный полет 29 марта 1959 года прошел не в полной мере удачно. Первая ступень успешно вывела МКР на расчетную высоту, после чего начал работу сверхзвуковой прямоточный двигатель. Полет второй ступени изделия «350» с половинной заправкой топливом проходил на высоте 15 километров. За 25 минут 20 секунд ракета преодолела более 1300 километров. Тем не менее, во время горизонтального полета из-за сбоя бортового оборудования немного уменьшилась скорость.
С 19 апреля 1959 года по 20 февраля 60-го были проведены еще три запуска, признанные успешными. В ходе апрельского полета МКР «Буря» находилась в воздухе более 33 минут и преодолела свыше 1760 километров. В некоторых источниках утверждается, что во время этих испытаний ракета пролетела около 2000 км, затем повернула в обратном направлении и пролетела еще 2000 км.
В середине 1959 года ОКБ-301 обновило проект, оснастив межконтинентальную крылатую ракету «Буря» новыми двигателями. Первая ступень теперь оснащалась двигателями С2.1150, а вторая получила силовую установку типа РД-012У. Двигатели новых типов обеспечили прирост в тяге и, как следствие, в летных характеристиках. Первый полет модернизированной МКР состоялся 2 октября 1959 года. На маршевом участке траектории ракета впервые использовала астронавигационную систему. 20 февраля следующего года ракета «Буря» установила новый рекорд дальности, пролетев около 5500 километров.
Из четырех испытательных запусков 1960 года лишь один завершился аварией. 6 марта через 25-26 минут после старта начались неполадки в работе маршевого прямоточного двигателя. Полет прервали, дав команду на самоуничтожение. К этому времени ракета пролетела около 1500 километров.
Согласно программе испытательного полета 23 марта 1960 года, МКР «Буря» должна была достигнуть мыса Озерный (Камчатка). Пуск, подъем на высоту 18 км и последующий полет на маршевом участке прошли без каких-либо проблем. На включение и начало работы астронавигационной системы ушло не более 12-15 секунд. На 118-й минуте полета в баках второй ступени закончилось топливо. Еще через 2-2,5 минуты ракета должна была перейти в пикирование, однако произошел отказ системы управления. Устойчивый полет ракеты «350» продолжался 124 минуты, после чего она упала, преодолев в общей сложности свыше 6500 километров. Скорость на маршевом участке достигала М=3,2.
16 декабря того же года ракета «Буря» должна была долететь до полигона Кура (Камчатка). Изделие пролетело более 6400 километров и отклонилось от расчетной траектории не более чем на 5-7 километров. Скорость второй ступени достигала М=3,2. Все системы в ходе этого полета работали штатно. Полет был прекращен после израсходования запаса топлива.
Проекты на основе «Бури»
Уже в 1957-58 годах, после нескольких успешных испытаний межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, стало ясно, что проект «350» в виде ударной системы не имеет практически никаких перспектив. Межконтинентальные крылатые ракеты проигрывали баллистическим по подлетному времени и, как следствие, по боевым возможностям. Кроме того, МКР, в отличие от боевых блоков МБР в будущем могли стать достаточно легкой целью для перспективных систем противовоздушной обороны. Из-за этого 5 февраля 1960 года Совмин постановил прекратить работы по проекту межконтинентальной крылатой ракеты «Буря». Тем же постановлением ОКБ-301 разрешалось провести пять дополнительных испытательных запусков, предназначенных для отработки различных систем.
Это разрешение было обусловлено тем, что еще в 1958 году конструкторы под руководством С.А. Лавочкина и Н.С. Чернякова начали работать над перспективным беспилотным разведчиком на базе «Бури». В июле 1960 года руководство страны потребовало разработать стратегический комплекс фото- и радиотехнической разведки, используя имеющиеся наработки по МКР «350». Разведчик должен был летать на высотах порядка 25 км со скоростью 3500-4000 км/ч. Радиус действия задавался на уровне 4000-4500 километров. Беспилотный разведчик нужно было оснастить несколькими аэрофотоаппаратами ПАФА-К и АФА-41, а также комплексом радиотехнической разведки «Ромб-К». Предлагалось создать два варианта беспилотного летательного аппарата. Один из них должен был получить посадочные устройства, обеспечивавшие его многоразовое применение. Второй вариант предполагалось сделать одноразовым. Для этого он должен был нести запас топлива, необходимый для полета на дальность до 12000-14000 километров, а также радиоаппаратуру для передачи данных на расстоянии до 9 тыс. км.
9 июня 1960 года не стало С.А. Лавочкина. Проект перспективного стратегического разведчика буквально осиротел. Из-за отсутствия поддержки со стороны генерального конструктора проект сбавил темпы, а к концу года был закрыт. Стоит отметить, на судьбе проекта сказалась не только смерть Лавочкина. К этому времени появилась реальная возможность создать разведывательный спутник с подходящим составом оборудования. Эксплуатация подобных систем была незначительно сложнее использования доработанной крылатой ракеты. Кроме того, для запуска разведывательных спутников предлагалось использовать ракеты-носители, унифицированные с МБР Р-7. Из-за этого проект стратегического фото- и радиотехнического разведчика был закрыт.
Во время разработки разведчика было проведено лишь три из пяти разрешенных испытательных пусков. Еще один, состоявшийся 16 декабря 1960 года, имел иные цели. В начале 60-го сотрудники ОКБ-301 предложили использовать МКР «350» в качестве основы для скоростной высотной мишени, которую можно было бы использовать для подготовки расчетов зенитных ракетных комплексов «Даль». После единственного тестового запуска по программе разработки мишени проект был прекращен. Сам проект ЗРК «Даль» тоже не был успешным – его закрыли в 1963 году.
Итоги
В декабре 1960 года все работы по разведчику и мишеням прекратились. Подобные переработки проекта МКР «Буря» посчитали бесперспективными. Таким образом, проект «350» не дал никаких результатов в виде практически применимой ударной, разведывательной и т.п. системы. Тем не менее, этот проект нельзя признать неудачным. При разработке межконтинентальных крылатых ракет советские ученые и конструкторы провели большое количество исследований, создали массу новых технологий и развили несколько важных направлений. Специально для перспективных МКР была создана первая в стране астронавигационная система и ряд другой радиоэлектронной аппаратуры. Также нельзя не отметить освоение нескольких новых технологий, связанных с изготовлением и обработкой титановых деталей. Немаловажной частью проекта «Буря» стала разработка сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Разработка двигателя РД-012 позволила накопить большой объем знаний в этой области, который был использован в более поздних проектах.
Что касается непосредственных итогов проекта, то «Буря», равно как и весь класс межконтинентальных крылатых ракет, попросту не выдержала конкуренции с межконтинентальными баллистическими ракетами, появившимися в конце пятидесятых годов. Баллистические ракеты, такие как Р-7, имели больший модернизационный потенциал и более высокие боевые возможности. Советский Союз пятидесятых и шестидесятых годов не мог позволить себе одновременно вести несколько проектов стратегических ударных систем и поэтому был вынужден учитывать их перспективы. Баллистические ракеты межконтинентальной дальности оказались выгоднее и удобнее крылатых по целому ряду параметров. Необходимо отметить, что подобная экономия ранее привела к прекращению работ по проекту МКР «Буран», разрабатывавшемуся в ОКБ-23 под руководством В.М. Мясищева. Руководство страны и командование вооруженных сил посчитали невыгодным одновременное создание двух крылатых ракет с примерно равными характеристиками.
В итоге межконтинентальная крылатая ракета «Буря» стала очередным пунктом в длинном списке оружия и военной техники, позволивших создать новое оборудование или освоить новые технологии, но не поступивших на вооружение. В последние годы ведущие страны вновь проявляют внимание к высокоскоростным крылатым ракетам большой дальности. Возможно, в будущем новые проекты приведут к созданию МКР, в некотором роде похожей на «Бурю». Однако нельзя исключать и такой вариант развития событий, при котором новые проекты повторят судьбу советского изделия «350».
Ракетный планер Opel RAK.1
Реактивное движение долго привлекало внимание ученых и конструкторов всего мира. Тем не менее, первые серийные транспортные средства с реактивными двигателями различных типов появились только в сороковых годах прошлого века. До этого времени вся техника с ракетными или воздушно-реактивными двигателями создавалась только в экспериментальных целях. Так, в конце двадцатых годов немецкая компания Opel занялась реализацией проекта Opel RAK. Целью этих работ было создание нескольких типов техники с ракетными двигателями. Новые машины предлагалось испытать, определив перспективы подобной техники.
Идейным вдохновителем проекта Opel RAK стал один из руководителей компании, Фриц Адам Герман фон Опель (Fritz Adam Hermann von Opel). Интересно, что после проведения первых испытаний новой техники за ним закрепилось прозвище "Ракетный Фриц". К реализации проекта были привлечены ведущие специалисты в области ракетной техники. Разработкой ракетных двигателей занялись Макс Валье (Max Valier) и Фридрих Вильгельм Зандер (Friedrich Sander), имевшие большой опыт в этом деле. За создание "платформ" для ракетных двигателей отвечали специалисты компании Opel.
Параллельно с разработкой наземных транспортных средств с ракетными двигателями Фриц Опель, М. Валье и Ф.В. Зандер и другие немецкие специалисты работали над иными вариантами применения реактивной тяги. Так, в начале июня 1928 года завершилось строительство планера, оснащенного ракетными двигателями. Планер разработал молодой, 23-летний авиаконструктор-планерист Юлиус Хатри (Julius Hatry). В различных источниках этот летательный аппарат обозначается как Opel RAK.1 (или Opel RAK.3). Кроме того, иногда его именуют просто ракетным планером, без указания специального обозначения. За основу для экспериментального аппарата был взят планер Ente ("Утка") конструктора Александра Липпиша (Alexander Lippisch), построенный по схеме "утка". На него установили стартовый двигатель с тягой 360 кгс и временем работы 3 с, а также два маршевых двигателя с тягой 20 кгс и временем работы 30 с.
11 июня ракетный планер RAK.1 впервые поднялся в воздух с летчиком Фрицом Штамером (Fritz Stamer) в кабине. Для запуска летательного аппарата использовался специальный рельс. При этом взлет должен был осуществляться только при помощи имеющегося порохового двигателя. Сторонняя помощь самолета-буксировщика или наземной команды не требовалась. В ходе первого теста летчик успешно поднял планер в воздух. Уже в полете Ф. Штамер последовательно включил два маршевых двигателя. За 70 секунд аппарат RAK.1 пролетел около 1500 м.
Второй испытательный полет не состоялся из-за аварии. Во время взлета стартовый ракетный двигатель взорвался и поджег деревянную конструкцию планера. Ф. Штамер успел выбраться из летательного аппарата, который вскоре полностью сгорел. Было решено не строить новый ракетный планер и не продолжать испытания.
На RAK.1 устанавливались двигатели разработки М. Валье и Ф.В. Зандера на основе специального пороха. Каждый такой агрегат имел цилиндрический корпус длиной 80 см и диаметром 12,7 см, в который помещался заряд пороха. Валье и Зандер разработали два варианта двигателя, отличавшиеся друг от друга тягой. Заряд двигателя первой версии сгорал за 3 секунды, обеспечивая тягу 180 кгс, а второй горел в течение 30 с и давал 20 кгс тяги.
До начала осени 1929 года немецкие специалисты занимались различными проектами, в том числе и перспективной реактивной техники. Тем не менее, какие-либо испытания готовых образцов не проводились. В сентябре 29-го Ф. фон Опель, А. Липпиш, М. Валье, Ф.В. Зандер и их коллеги завершили строительство планера с ракетными двигателями, который получил обозначение Opel RAK.1. Следует отметить, что существует определенная путаница с названиями реактивных планеров, связанная с отсутствием достоверных сведений об обозначении первого аппарата, полетевшего в 1928 году.
Новый планер конструкции А. Липпиша получил 16 ракетных двигателей тягой по 23 кгс каждый. Для взлета предназначалась специальная 20-метровая конструкция. 30 сентября 1929 года состоялся первый и последний полет планера RAK.1, которым управлял сам Ракетный Фриц. Взлет и полет прошли успешно. Мощности последовательно включаемых двигателей хватило для разгона, подъема в воздух и последующего полета продолжительностью несколько минут. Тем не менее, посадка завершилась аварией. Вес конструкции с пилотом превышал 270 кг, а рекомендованная посадочная скорость составляла 160 км/ч. Фриц фон Опель не справился с управлением и планер получил серьезные повреждения.
Вскоре после аварийной посадки планера Opel RAK.1 из США в Германию пришло особое письмо. Основным держателем акций "Опеля" в то время была американская компания General Motors, руководство которой было обеспокоено несколькими неудачными испытаниями экспериментальной ракетной техники. Не желая подвергать риску персонал, руководители GM запретили немецким специалистам заниматься ракетной тематикой. Дополнительной предпосылкой к этому запрету стал экономический кризис, не позволявший тратить деньги на сомнительные экспериментальные проекты.
После этого распоряжения М. Валье, Ф.В. Зандер и другие специалисты продолжили свои исследования, а Ф. фон Опель вскоре ушел со своей фирмы. В 1930-м он перебрался в Швейцарию, а после начала Второй мировой войны уехал в США. Несмотря на свое прозвище, Ракетный Фриц больше не занимался тематикой транспортных средств с реактивными двигателями.
Проект Opel RAK представляет большой интерес с технической и исторической точки зрения. Он наглядно показал, что уже в конце двадцатых годов развитие технологий позволяло строить технику с необычными двигателями. Тем не менее, все построенные машины были не более чем демонстраторами технологии. Нетрудно догадаться, что ракетный автомобиль и ракетная дрезина вряд ли могут найти свое место на шоссе и железных дорогах. Куда более жизнеспособным оказался летательный аппарат с ракетным двигателем. Во второй половине тридцатых А. Липпиш начал разработку самолета, впоследствии получившего название Me-163 Komet. Эта машина с жидкостным ракетным двигателем стала первым серийным ракетопланом, а также ограниченно использовалась в Люфтваффе. Тем не менее, самолеты с ракетными двигателями тоже не получили широкого распространения, большинство таких разработок осталось сугубо экспериментальной техникой, не нашедшей применения на практике.
ЛТХ:
Модификация RAK.
1Размах крыла, м 11.00
Длина, м 5.41
Высота, м 2.00
Площадь крыла, м2
Масса, кг пустого самолета нормальная взлетная 350
Тип двигателя 16 РД
Мощность, л.с. 16 х 23
Максимальная скорость, км/ч 150
Практическая дальность, км 1.5
Экипаж, чел 1
Список источников:
Военное обозрение. Кирилл Рябов. Проект Opel RAK. Экспериментальная техника с ракетными двигателями
Aboutspacejornal.net. По пути увеличения числа двигателей...
Air Enthusiast 1972-03. Plane facts
Praxis. Michel van Pelt. Rocketing into the Future