Ракета подводного флота США «Polaris»
Баллистическая средней дальности ракета «Полярис».
В 1949–1953г. при создании первой атомной подводной лодки SSBN 571 «Nautilus» прорабатывался вопрос использования баллистических ракет на подводных лодках. Только к 1956–1957г. выработалось окончательное решение. Начало летных испытаний ракеты для подводных лодок, получившей наименование «Polaris–А1» относятся к сентябрю 1958г. 19 января 1959г. был произведен первый старт cо стенда. Программа отработки предусматривала отработку всего комплекса с атомной подводной лодкой «George Washington» SSBN 598. 12 апреля 1959г. был произведен успешный пуск с лодки, находившейся в надводном положении, а 20 июля 1960г. был произведен первый в мире пуск баллистической ракеты с борта подводной лодки из–под воды. Это произошло за 50 дней до нашего первого пуска из-под воды ракеты Р-21 — 10 сентября 1960г. Всего было осуществлено 42 испытательных запуска «Polaris А1». 5 ноября 1960г. ракетный комплекс «Polaris А1» – АПЛ типа «G. Washington» был принят на вооружение. Лодка имела 16 ракет. К 1963г. на вооружение находилось уже 10 лодок этого типа с 160 ракетами на борту.
Ракета «Polaris А1» – двухступенчатая ракета с последовательным расположением ступеней. Корпуса двигателей несущей конструкции изготовлены из специальной стали. На первой и второй ступенях расположены четыре подвижных сопла с поворотными дефлекторами, обеспечивающие управление полетом на активном участке траектории. Твердотопливные двигатели использовали смесевое топливо, состоящего из перхлората аммония и полиуретана со специальными компонентами. Двигатель второй ступени для обеспечения различной дальности имел устройство отсечки тяги. Система управления на активном участке инерциальная. Точность в пределах до 3.7 км. Моноблочная отделяющаяся головная часть Мк1 оснащена была ядерным устройством W – 47 мощностью 600 кт.
На ракете «Polaris А1» отрабатывался механизм запуска ракеты из-под воды, который впоследствии, с некоторыми техническими модификациями, использовался на всех ракетах подводного флота. Перед стартом лодка подвсплывала на глубину около 30 м. После включения системы пуска подключалась ЭВМ, которая в дальнейшем обеспечивала автоматизированный пуск. Давление в шахте выравнивалось с забортным, затем открывалась прочная крышка шахты и доступу забортной воды препятствовала относительно тонкая (несколько мм) пластичная мембрана. Ракета «Polaris А1» выбрасывалась из шахты сжатым воздухом, который под давлением 315 атм. хранился на лодке в двух шар-баллонах общим объемом 14–15 м 3. С ускорением около 10g и скоростью 45 – 50 м/сек. ракета в неуправляемом режиме выбрасывалась из воды, на высоте 10–30 метров над водой включался двигатель первой ступени. После отключения двигателя первой ступени на высоте около 20 км включалась вторая ступень, и ракета выходила на траекторию к цели. Ракета находилась в эксплуатации до середины 1960 годов. Тактико-технические данные и конструктивные характеристики ракеты «Polaris А1» обычно рассматриваются как базовые для показа прогресса процесса совершенствования баппистических ракет подводного флота США. Необходимо отметить, что на этом первом этапе создания межконтинентальных стратегических сил ВМФ отрабатывались не только технические решения, но формулировались технические требования, как к самой ракете, так и к лодкам, т.е. всему комплексу в целом.
«Polaris А2»
Второй этап проекта «Polaris» — создание комплексов с ракетой «Polaris А2». После проверки основных конструктивных и технологических решений по созданию ракетных комплексов со стартом из-под воды баллистической ракеты, по результатам начала эксплуатации ракет и лодок, начался этап опытно-конструкторских работ по их дальнейшему совершенствованию. Была поставлена цель — получить наиболее оптимальную конструкцию межконтинентальной баллистической ракеты с перспективой заменой всех армейских ракет шахтного базирования. Необходимо отметить, что на втором этапе ракета модифицировалась для лодки, целенаправленно создававшейся как носитель баллистических ракет, а не переоборудованной, как это было на первом этапе. Летно-конструкторские испытания «Polaris А2» начались 11 ноября 1960г. и продолжались до 26 июля 1962г. Из 28 пусков 19 были успешными, а 6 — частично успешными.
Основные отличия «Polaris А2» от «Polaris А1» связаны с внедрением новых технологий, направленных на уменьшение веса конструктивных элементов и увеличение веса твердого топлива. Длина второй ступени была большей длины, и её корпус вместо стального был выполнен из стекловолокна. Первая ступень еще имела стальной корпус. Четыре сопла были выполнены отклоняющимися. Устройство отсечки тяги позволяло менять дальность стрельбы. Система управления не менялась, поэтому точность ещё оставалась низкой (КВО более 1.5 км), но дальность увеличилась на 600 км.
Снаряд «Поларис» А-2.
Изменениям подверглась головная часть. Мощность головной части Мк1 модификации 2 — около 600 кт, а модификации 3 около 800 кт. Оставалась возможность использовать головную часть «Polaris А1».
6 мая 1962г. с американской атомной подводной лодки «Этан Ален» из подводного положения был произведен запуск ракеты «Polaris А2» с атомной боеголовкой на расстояние около 200 км. Это был первый в мире атомный взрыв, осуществленный с использованием ракеты, запускаемой с подводной лодки в подводном положении. Так фактически появился ракетный комплекс для подводных лодок с ракетой «Polaris» как комплекс ядерного нападения. Необходимо отметить, что первый атомный наземный взрыв, когда носителем заряда был не самолет, а ракета был произведен в СССР 2 февраля 1956г. в Аральских Каракумах.
Серия «Polaris А2» была малой и рассматривалась как промежуточный вариант проверки конструкторских решений в основном на лодках. Уже в сентябре 1964г. первая лодка, вооруженная «Polaris А2», встала на перевооружение. В течение двух лет ракеты были сняты с лодок.
«Polaris А3»
В августе 1962г. начался третий этап программы «Polaris» UGM-27С. На этом этапе вводятся десятки новых конструкторско-инженерных решений, что значительно повышает эффективность комплекса и его боевые возможности. 7 августа 1962г. начались летно-конструкторские испытания ракеты «Polaris A3». В период до 20 июля 1964г. было проведено 25 пусков (по другим данным 38), а 28 сентября 1964г. ракетами была загружена АПЛ SSBN–626 «Daniel Webster». 25 декабря 1964г. SSBN-629 «Daniel Boone» вышла в мировой океан на боевое патрулирование и «Polaris А3» была принята на вооружение. Корпуса обеих ступеней были изготовлены из стекловолокна. По новой технологии стали делать смесевое топливо. Внедрение новых материалов и освоение новой технологии позволило почти в 2 раза увеличить дальность и вес забрасываемого груза. Если двигатель первой ступени имел поворотные сопла, то на второй сопла были неподвижными, а управляющие усилия создавались впрыском фреона в закретическую часть. Фреон заправлялся и ампулизировался на заводе-изготовителе. Система управления хотя и оставалась инерциальной, но её модернизировали, что позволило снизить КВО до 1 км, т.е. точность повысилась.
Подводный запуск «Polaris А3»
Необходимо отметить, что с 1956г. до 1990г. в процессе создания мощных баппистических ракет подводного флота основные усилия были направлены на работы, которые позволили бы (при ограниченных размерах пусковых шахт -10-15 м) достичь дальности около 10 000 км при точности до 100 м и создать боевую головную часть с 10–15 боевыми головками индивидуального наведения. Чем выше точность, тем меньшей мощности заряд можно устанавливать на головке. Таким образом, основные направления модернизации ракеты «Polaris А3» были связаны с модернизацией головной части. Основное число ракет «Polaris А3» несло моноблочную ГЧ. В период 1966г.–1968г. началась замена моноблочных ГЧ на раделяющиеся, типа MIRV Мк2, которые имели 3 боеголовки по 0.2 Мт. Эта ракета получила наименование «Polaris А3Т». Вскоре создается следующая модификация, в которой некоторым некардинальным изменениям подверглись вторая ступень и система управления. Эту ракету назвали «Polaris А3ТК».
В соответствии соглашения между США и Англией от 1962г. Англии было передано 128 ракет «Polaris А3». Англичане в свою очередь тоже занялись модернизацией головной части. Они установили в боевой головной части шесть ядерных боеголовок индивидуального наведения мощностью каждая 0.05 Мт. Испытания англичане проводили в период 1977г.-1980г. Первая лодка с такими ракетами «Ринау» вышла на патрулирование в 1982г.
В настоящее время остатки ракет «Polaris» используются как мишени при отработке системы противоракетной обороны. 9 ноября 2001г. был осуществлен один из таких запусков, однако после 52 секунд полета возникла нештатная ситуация и ракета была по команде с земли взорвана.
Американская ракета-носитель «Атлас»
Ракета «Атлас», созданная в конце 50-х годов, считается одной из самых надежных ракет-носителей. В различных модификациях она используется до сих пор, как самостоятельно, так и в качестве первых ступеней более мощных носителей. Американцы еще в 1946г. приступили к разработке мощных ракет носителей атомного оружия.
Судьбы первых в мире межконтинентальных баллистических ракет (МБР) – советской «семерки» Р-7 и американского «Атласа» удивительно похожи. Обе МБР обязаны своим появлением холодной войне и прогрессу в области ракетной техники, аэродинамики, радиоэлектроники и т.п. Обе должны были нести разрушение и смерть, а в результате стали своеобразными гонцами жизни – с их помощью люди смогли подняться на космические орбиты. Ракеты схожи концептуально. Иногда эта схожесть прячется (обе построены по параллельной схеме деления ступеней, но, как же они внешне не похожи друг на друга!), иногда скрыть ее невозможно (обе оснащены кислородно-керосиновыми ЖРД и управляются качающимися камерами). Разработчики считают, что идеологически «Атлас» родился в 1946 г. из идеи Карела Дж. Боссарта, технического директора отдела астронавтики фирмы Convair, предложившего объединить несущую конструкцию и топливные баки ракеты в единое целое. Фактически это превращало ее в летающий бак с двигателем и давало заметные преимущества по сравнению с классической немецкой ракетой A-4 (V-2), имевшей тяжелую конструкцию наружной оболочки, подкрепленную шпангоутами и стрингерами, и специальные баки для горючего и окислителя. В новой схеме использовался наддув газообразным азотом как способ обеспечения устойчивости стенок ракеты, что позволило отказаться от внутреннего силового набора и одновременно уменьшить ее массу.
Попытаемся проследить, как американская «межконтиненталка» превратилась в успешный космический носитель. Одной из первых разработок была ракета МХ-774 в 1946–1947гг. К 1951г. ее модификацию (ракету МХ–1593) переименовывают в ракету «Атлас». Первый экспериментальный запуск «Атласа» был осуществлен 11 июля 1957г. К 15 пуску была достигнута расчетная дальность 10 250 км. Стартовый вес одной из первых модификаций «Атласа» составлял 125-135 т, высота ракеты на стартовом столе — 31-36 м. Первая ступень имеет три жидкостно-реактивных двигателя с суммарной тягой 163 тонны.
Первые космические носители на базе МБР Atlas D.Модификации: LV-3B (Mercury), LV-3A (Agena)и LV-3C (Centaur).
Старт РН « Атлас»
В качестве топлива используется жидкий кислород и керосин. Самостоятельно носитель «Атлас» используется сравнительно редко, для вывода на орбиту космических аппаратов обычно это варианты «Атлас-Аджена» и «Атлас-Центавр». Полезная нагрузка, доставляемая на орбиту, колеблется в зависимости от варианта и модификации от 2.2 до 5 т.
С помощью ракеты-носителя «Атлас» на орбиту ИСЗ выводятся почти все секретные американские спутники. На ранних этапах космической эры именно «Атласы» выводили такие научные и экспериментальные спутники, как ИСЗ серий ATS, OV-1, OGO, OSO и многие другие. С помощью носителей «Атлас-Центавр» выводились спутники военной связи ФЛИТСАТКОМ, астрономические ИСЗ HEAO, многие другие большие ИСЗ и космические аппараты, в том числе спутники связи международного консорциума ИНТЕЛСАТ. Характерной особенностью РН «Атлас-Центавр» является то, что на ней работает разгонный блок «Центавр», на котором установлен ЖРД RL-10 – первый в мире кислородно-водородный двигатель. Первый опытный запуск ракеты с этим блоком был осуществлен 27 ноября 1963г.
Первый ЖРД на жидком водороде и жидком кислороде был произведен в СССР 26 июля 1967г. До 1966г. шла отработка ракеты с этим блоком для запуска космических аппаратов. 2 июня 1966г. был запущен к Луне первый аппарат «Сервейор». РН «Атлас-Центавр» работала до 1989г. За это время было осуществлено около 150 пусков ИСЗ и АМС, в том числе полеты к Меркурию, Венере, Марсу, Сатурну, Урану и Нептуну таких АМС как Pionеr, Mariner, Surveyor, Viking, Voyager, Cassini. Разгонный блок «Центавр» с первым в мире кислородно-водородным двигателем RL-10 устанавливался и на других РН, но в основном он использовался с РН «Атлас».
РН семейства Atlas 5 (слева направо) серий 300 (обтекатель MPF), 400 (обтекатель EPF), 500 (обтекатель 5-m Short PLF) и Heavy (обтекатель 5-m Large PLF). ( НК№ 5 1999г)
Американцы не особенно стремятся к созданию новых ракет-носителей, поскольку у существующих, конструктивно отработанных ракет, грузоподъемность вполне достаточна для современного уровня околоземных исследований. Они учли наш горький опыт создания таких сверхмощных ракет, как «Энергия», которая после двух запусков уже не выпускается из-за отсутствия достаточно тяжелых полезных нагрузок для сверхмощных носителей.
Необходимо отметить, что в начале 60-х годов наши ракеты С.П. Королева Р-7 и Р-9 по своим тактико-техническим данным как боевые ракеты фактически были одинаковы с американскими «Атлас» и « Титан». Единственно, в чем Америка нас опережала, так это в двигателестроении. Однокамерные двигатели имели у них большую тягу. Об этом 8 августа 1960г. С.П. Королев писал в аналитической справке для правительства. Пройдет 40 лет и для последних модификаций «Атлас» Америка станет закупать двигатели в России. На первой ступени РН «Атлас-5» стоит российский двигатель РД-180 — прототип РД–170, использовавшийся на сверхтяжелой ракете «Энергия».
23 августа 2002г. состоялся первый старт РН «Atlas-5». На ее разработку было затрачено более $1 млрд. Стоит отметить, что двигатели РД-180 для первой ступени РН «Atlas-5» созданы специалистами российского НПО «Энергомаш» имени академика В.П.Глушко. Это третий случай использования российских ракетных двигателей на американских космических носителях. Ранее были проведены два старта РН «Atlas-3», первые ступени которых также были оснащены РД-180.
«Атлас-5» должна выводить на геостационарную орбиту спутники весом около 4 тонн. В будущем планируется использовать «Атласы» с российским двигателем для запуска АМС к Марсу. К середине 2003г. было произведено четыре запуска «Атласа» с российским двигателем: 24 мая 2000г., 21 февраля и 21 августа 2002г. и 12 февраля 2003г.
12 августа 2005г. РН «Атлас-5» с российским двигателем РД-180 и разгонным блоком «Центавр» стартовала к Марсу АМС MRO (Марсианский разведчик). Это был первый в космонавтике случай, когда межпланетная АМС запускалась двухступенчатым носителем. Высота ракеты с полезным грузом – 57.4 м, стартовый вес около 333 т. и вес АМС 2180 кг. Для ракет семейства «Атлас» это был 77-й успешный старт подряд за последние 12 лет. 18 июня 2009 г. РН Atlas-5 (AV-020) произведен запуск двух лунных АМС LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) и LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite).Этот старт стал 19-м использованием ракет типа Atlas для запуска американских аппаратов к Луне (включая старты 1960-х годов), 8-м использованием разгонных блоков Centaur в рамках лунной программы США, 16-м стартом РН Atlas-5 (начиная с 2002 г.), 15-м пуском РН Atlas-5 с мыса Канаверал, 7-м применением ракеты в конфигурации 401, 8-м пуском ракеты специалистами компании United Launch Alliance и 3-м применением ракеты Atlas-5 для нужд NASA.
23 ноября 2009 г. выполнен пуск ракеты-носителя Atlas-5 / 431 (AV-024) с ттелекоммуникационным спутником Intelsat-14 на борту. Состоявшийся пуск стал 601-м пуском ракет семейства Atlas, начиная с 1957г. Это также 315-й пуск данного типа ракет с мыса Канаверал.
РН «Atlas-5» / 431 (AV-024)
Спутник « Intelsat-14»
История ракеты Атлас / History of the Atlas Missile (1960)
Поиграем в бизнесменов?
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.
Cобаки в космосе: Лайка, Белка, Стрелка и другие...
Ракетные дворняги
После Второй мировой войны государствам, входившим в антигитлеровскую коалицию, достались богатые трофеи, в том числе передовые инженерные технологии Рейха. Особое внимание советских и американских специалистов привлекли тяжёлые баллистические ракеты А-4, более известные как «Фау-2» (V-2). Ими гитлеровцы обстреливали Лондон и другие европейские города, сея страх среди гражданского населения. Ученые выяснили, что ракеты способны при вертикальном запуске преодолеть условную границу между атмосферой и космосом, — ее проводят на высоте 100 километров. Если разместить на «Фау-2» научные приборы, то можно, во-первых, узнать много нового о ближнем космосе, а во-вторых, приступить к его практическому освоению.
Старт ракеты Bumper 8 с «Фау-2» в качестве первой ступени в июле 1950 года / NASA / U.S. Army
Образцы ракет, оборудование для их производства и обслуживания, а также сами инженеры были вывезены в Соединённые Штаты и Советский Союз. Американцы почти сразу, в апреле 1946 года, приступили к запускам на полигоне «Уайт Сэндз». В СССР «Фау-2» начали испытывать позже — первая ракета стартовала 18 октября 1947 года на полигоне Капустин Яр посреди астраханской степи.
Немецкие ракеты на советской территории запускали в военных интересах — предполагалось, что отечественные специалисты освоят передовой опыт и смогут сами создать оружие, способное доставить ядерный заряд на соседний континент. Однако Сергей Павлович Королёв, главный конструктор ракеты Р-1, которая должна была стать точной копией «Фау-2», смотрел в дальше — он рассчитывал начать освоение внеземного пространства. Он же предложил делать ракеты «составными», чтобы отделять блоки с аппаратурой во время полёта по баллистической траектории и возвращать их на землю с помощью парашютов.
Для работы над проектом Королёв привлёк не только сотрудников из своего конструкторского бюро, но и учёных из Физического института Академии наук. Они подготовили оборудование, и в мае 1949 года была проведена первая серия запусков Р-1 с отделяемыми блоками, оснащенными приборами ФИАР-1 (Физические исследования атмосферы ракетой № 1). Эксперименты прошли успешно, и бюро подготовило техническое задание на новые запуски. Целью этих запусков должно было стать изучение того, как полёт на ракете влияет на живые организмы.
Надо сказать, что американцы тоже проводили похожие исследования. В 1948 и 1949 годах они четырежды запускали немецкие ракеты «Фау-2» с алюминиевыми капсулами. В каждой из капсул находился макак-резус — у них на всех была одна «техническая» кличка Альберт. Все обезьянки погибли по разным причинам — удушье, отказ парашюта, взрыв ракеты. Поэтому вопрос о том, перенесёт ли животное запуск ракеты с его перегрузками, шумом и вибрациями, а затем и состояние невесомости, оставался открытым.
Собак выбрали потому, что они легко обучаемы, послушны, а их физиология хорошо исследована.
Американцы вместо собак использовали приматов — трехлетний шимпанзе Хэм в январе 1961 года побывал в космосе и успешно вернулся на землю / NASA
Королёв подключил к решению новой необычной задачи Научно-исследовательский институт авиационной медицины. Исследования возглавил Владимир Иванович Яздовский. Он изучил американский опыт и решил отказаться от использования обезьян в пользу собак, объясняя свой выбор тем, что собаки легко обучаемы, послушны, а их физиология хорошо исследована.
Животных для полётов отбирали из числа дворняг, которых отлавливали на московских улицах. Вес собак не должен был превышать 7 килограммов; оптимальный возраст — от двух до шести лет; шерсть короткая и белая.
Собак помещали в виварий, где за ними наблюдали специалисты, фиксирующие их поведение во время еды, на прогулке и в клетке, а также в отношениях с себе подобными и людьми. Эти сведения помогали предсказать реакции дворняг во время экспериментов. Для тренировок в институт привезли стальную кабину — отсек отделяемой головной части ракеты Р-1, переделанный под проведение медико-биологических экспериментов. Собак каждый день помещали внутрь, чтобы они привыкли к необычному окружению. Затем их отвозили на стенд, где проводились огневые проверки ракетных двигателей, и тем самым приучали не бояться оглушающего рёва и вибрации.
Запуски с животными начались на полигоне Капустин Яр летом 1951 года. В первый полёт, состоявшийся 22 июля, отправились самые опытные члены отряда ракетных дворняг — псы Дезик и Цыган. Они поднялись на высоту 101 километра и через пятнадцать минут благополучно вернулись на землю. После освобождения из кабины собаки выглядели жизнерадостными и ласкались к ракетчикам. Тщательное обследование подтвердило: животные нормально перенесли полёт, никаких сдвигов в их физиологическом состоянии не наблюдалось. Только Цыган немного пострадал: во время приземления от удара погнулся край лотка и слегка повредил ему кожу на брюхе.
Второй запуск, 29 июля, должен был подтвердить результаты первого и ответить на вопрос, есть ли долгосрочные последствия реакции организма на стресс. Пару Дезику составила собака по кличке Лиса. К сожалению, полёт закончился гибелью животных — из-за сбоя парашют не раскрылся, и кабина от удара о землю разрушилась. Цыгана было решено больше в космос не отправлять, и до самой смерти он жил на даче у академика Анатолия Аркадьевича Благонравова.
15 августа на космическую высоту отправились Мишка и Чижик. Через четыре дня — Смелый и Рыжик. В пятый полёт 28 августа снова подготовили Мишку и Чижика. Старт и приземление прошли как обычно, но, вскрыв люк, учёные обнаружили, что собаки мертвы. Расследование показало, что причиной их гибели стала разгерметизация кабины.
Шестой пуск, завершающий серию, состоялся 3 сентября. К полёту подготовили псов Непутевого и Рожка. Однако случился казус: перед выездом на полигон вдруг выяснилось, что Рожок исчез. Времени на поиски не было, и кто-то предложил взять неподготовленную дворнягу, подходящую по весу и масти. Так и сделали: вымыли, подстригли и обрядили в костюм пойманную около столовой собаку. Успели даже придумать ей кличку ЗИБ — Запасной исчезнувшего Бобика (в документах она расшифровывается более солидно — Запасной исследователь без подготовки). В суматохе не разобрались, что ЗИБ ещё щенок, однако новоиспечённый «космонавт» отлично перенёс путешествие, чем доказал, что полёт на ракете способно выдержать любое здоровое существо.
Для шестого запуска выбрали псов Непутёвого и Рожка, однако перед выездом на полигон вдруг выяснилось, что Рожок загадочным образом исчез.
Пёстрая после успешного полета на рекордную для 1958 года высоту / Mil.ru / [CC BY 4.0]
Пальма и Кусачка после успешного полёта / Mil.ru / [CC BY 4.0]
Ракетные запуски, состоявшиеся в 1951 году, окончательно утвердили собак на роль животных-первопроходцев и выявили достоинства и недостатки проектируемых систем. На следующем этапе требовалось испытать прототипы катапультируемых контейнеров и скафандров, которые будут использоваться для полёта человека. Конструкторы из бюро Королёва разместили в отсеке головной части ракеты Р-1 две катапультируемые тележки — на каждой монтировались парашютная и кислородная системы. Собачий скафандр представлял собой герметичный мешок из трёхслойной прорезиненной ткани, снабжённый шлемом, двумя рукавами для передних лап и ремнями для фиксации. Как и на предыдущем этапе, собак тренировали ежедневно на протяжении месяцев, чтобы они привыкли к скафандру и тележке.
Новая серия запусков на полигоне Капустин Яр началась в июне 1954 года и продолжалась почти два года. Всего стартовали девять ракет, а на космическую высоту (110 километров) поднялись двенадцать собак. Катапультирование правой тележки происходило после достижения пика траектории и снижения до высоты 75−86 километров, а левой — на высоте 39−46 километров. Из-за разных технических сбоев пять собак погибли. Например, тележки с Лисой-2 и Бульбой, запущенные 5 февраля 1955 года, просто выбросило из кабины при неожиданном повороте ракеты. И хотя парашюты раскрылись вовремя, на землю животные вернулись мёртвыми.
С мая 1957 года по июнь 1960 года проводился третий этап запусков. В этот раз использовались более совершенные ракеты Р-2А и Р-5А, способные поднять герметичную кабину на высоту около 200 и 450 километров соответственно. Перегрузка при подобных полетах была значительно выше, а невесомость длилась дольше, поэтому учёным в преддверии орбитальных рейсов было важно набрать статистику по переносимости жёстких условий, которые могли возникнуть при аварии ракеты-носителя. Р-2А стартовали одиннадцать раз, Р-5А — три раза. На них летали семнадцать собак, из них шесть погибли по разным причинам. При этом было поставлено несколько рекордов. Например, Кусачка поднималась в космос пять раз, за что получила новую кличку — Отважная; а Пёстрая и Белянка (Маркиза) 27 августа 1958 года благополучно вернулись с высоты 453 километров.
Всего в ракетных запусках приняли участие тридцать шесть собак, пятнадцать из которых погибли. Последующие многолетние наблюдения за выжившими показали, что путешествие в кабине ракеты не оказывает какого-либо серьезного негативного влияния на здоровье животных.
Первые на орбите
Космическая эра в истории человечества началась 4 октября 1957 года, после благополучного запуска на орбиту Земли первого искусственного объекта — советского «Спутника-1» (ПС-1). Новость об этом вызвала сильнейший резонанс в мире. Глава государства, Никита Сергеевич Хрущёв, не мог не воспользоваться этим, чтобы подчеркнуть преимущества социализма, поэтому потребовал от Королёва нового прорывного достижения к сороковому юбилею Великой Октябрьской революции. Главный конструктор предложил отправить на орбиту одну из собак, подготовленных к ракетным полётам.
Времени было в обрез, поэтому инженеры делали «Спутник-2» на основе технологий, прошедших испытания на полигоне Капустин Яр. Например, герметичную кабину позаимствовали из числа тех, которые изготавливались для запусков ракет Р-2А. Поскольку системы возвращения с орбиты ещё не существовало, было ясно, что полёт для подопытного животного станет последним. Из десятка собак выбрали трёх: Лайку, Альбину и Муху. Альбина уже дважды стартовала на ракете Р-1 и честно послужила науке, к тому же у неё появились щенята, поэтому её оставили дома, назначив «дублёром». После обсуждения решено было отправить на орбиту Лайку — двухлетнюю дворнягу, в «девичестве» носившую кличку Кудрявка. Муха же считалась «технологической собакой» — на ней испытывали систему жизнеобеспечения.
Анимационный фильм «Звёздные собаки: Белка и Стрелка» один из немногих вышел в прокат за пределами России и СНГ. Его создание и показ были приурочены к 50-летнему юбилею полёта Белки и Стрелки / Центр Национального Фильма, 2010
«Спутник-2» отправился на орбиту 3 ноября. По телеметрическим каналам учёные получили информацию о том, что перегрузки прижали Лайку к лотку контейнера, но она оставалась спокойной и не дергалась. Пульс и частота дыхания повысились в три раза, при этом на электрокардиограмме не отмечалось никакой патологии. В невесомости собака тоже чувствовала себя нормально.
Предполагалось, что Лайка проживёт на орбите не меньше недели. Однако конструкторы не учли, что кабина нагреется под солнечными лучами, а сбросить тепло ей некуда. Температура начала быстро расти, что и убило собаку на третьи сутки полёта. Информацию о преждевременной гибели Лайки засекретили. Советские историки в течение нескольких десятилетий утверждали, что собака-первопроходец прожила положенный срок и была усыплена.
В 1950-х системы для возвращения с орбиты ещё не существовало, и было ясно, что полёт для подопытного животного станет последним.
«Ракетные» собаки пригодились и при испытаниях прототипов пилотируемого космического корабля. 28 июля 1960 года на полигоне Тюра-Там (будущий космодром Байконур) стартовала ракета-носитель «Восток». Под ее головным обтекателем находился корабль 1К № 1, содержащий катапультируемый контейнер с собаками Лисичкой и Чайкой на борту. На 24-й секунде полёта взорвалась камера сгорания бокового блока, а ещё через десять секунд ракета развалилась, упав на территории полигона. Спускаемый аппарат корабля разбился при ударе о землю — собаки погибли.
Сергей Королёв тяжело переживал катастрофу: рыжая Лисичка была его любимицей. В то же время страшная смерть животных подстегнула конструкторов к созданию надёжной системы аварийного спасения.
Корабль 1К № 2 отправился на орбиту уже 19 августа. На его борт взошли Вильна и Капля, но перед стартом их решили переименовать в Белку и Стрелку — специалисты прозорливо предположили, что новые клички будут лучше смотреться на страницах газет и журналов. Полёт продолжался сутки. На этот раз наблюдения за животными велись с помощью телекамер. Благодаря этой съёмке, а также расшифровке медицинской телеметрии выяснилось, что на четвёртом и шестом витках Белка (Вильна) вела себя крайне неспокойно: билась, старалась освободиться от привязных ремней, громко лаяла, потом её вырвало. Этот эпизод позднее повлиял на решение ограничить первый полет человека в космос одним витком вокруг Земли.
Тем не менее сами собаки невредимыми вернулись на Землю и стали знаменитостями. Они быстро восстановились, а Стрелка (Капля) потом дважды приносила здоровое потомство — всего у нее родилось шесть щенков. В августе 1961 года Никита Хрущёв отправил одного из них, малыша по кличке Пушок, в подарок Жаклин Кеннеди, жене президента США.
Страшная смерть животных подстегнула конструкторов к созданию надёжной системы аварийного спасения.
1 декабря 1960 года ракета вывела на орбиту корабль 1К № 5 с Пчёлкой и Мушкой на борту. О том, что в нём находятся собаки, было объявлено публично, поэтому весь мир с большим интересом следил за космическим путешествием дворняг. В суточном полёте корабль вёл себя нормально, но во время спуска его внезапно уничтожила система аварийного подрыва. Расследование показало, что траектория схода с орбиты оказалась слишком крутой. Спускаемый аппарат мог приземлиться на территории иностранного государства, поэтому сработала автоматика, предотвращающая попадание секретного объекта в руки «вероятного противника».
22 декабря стартовал корабль 1К № 6 с Альфой и Жемчужной, но ему даже не суждено было выйти на орбиту. Команда запуска двигателя третьей ступени прошла с опозданием на несколько секунд, и сработала система аварийного спасения: спускаемый аппарат отделился от корабля и приземлился в 60 километрах от поселка Тура в районе реки Нижняя Тунгуска. Специалисты решили, что собаки погибли, но Королёв настоял на экспедиции. В Эвенкию отправилась поисковая группа, спускаемый аппарат нашли, а собак эвакуировали. По мотивам этой истории режиссёр и актер Сергей Никоненко снял художественный фильм «Корабль пришельцев» (1985).
Катапультируемый контейнер, в котором находились Белка и Стрелка / Pretenderrs / [CC BY-SA 3.0]
Выше человека
Наконец наступило время для «генеральной репетиции» полёта человека в космос. 9 марта 1961 года ракета «Восток-К» вывела на орбиту корабль 3КА № 1. В катапультируемое кресло пилота поместили манекен, прозванный Иваном Ивановичем; в другой части спускаемого аппарата, не предназначенной для катапультирования, находился контейнер с собакой Чернушкой.
Полёт прошёл хорошо, но после торможения спускаемый аппарат не отделился от приборного отсека, что могло закончиться его разрушением. Впрочем, из-за высокой температуры при входе в атмосферу соединительные устройства сгорели, и разделение всё-таки произошло. Непредвиденный сбой привёл к перелёту на 412 километров от предполагаемого места посадки.
Манекен Иван Иванович в Национальном музее воздухоплавания и астронавтики США
25 марта в космос отправился корабль 3КА № 2. На его борту находилась собака Удача, которую позже переименовали в Звёздочку. Сделав один виток, корабль совершил мягкую посадку, но при этом опять перелетел расчётный район — на 660 километров.
Проблема перелёта не имела быстрого решения. Поскольку с предыдущими кораблями ничего страшного не случилось, Королёв для экономии времени предложил запускать следующий корабль уже с космонавтом. Как мы сегодня знаем, он оказался прав: полёт Юрия Гагарина в апреле 1961 года прошёл успешно.
После триумфальных полетов первых советских космонавтов специалисты задумались над созданием системы жизнеобеспечения, которая позволила бы человеку длительное время находиться на орбите. Ею должен был быть оснащен корабль «Восход-3», но сначала новую систему решено было испытать на животных. 22 февраля 1966 года с космодрома Байконур стартовал беспилотный 3КВ № 5 под официальным названием «Космос-110». На его борту находились собаки Ветерок и Уголёк. Исследовалась не только их общая реакция на полет, но и воздействие околоземных радиационных поясов. Для этого корабль был выведен на орбиту с апогеем 904 километра — высоту, на которую никто из отечественных космонавтов никогда не поднимался.
Собаки летали около двадцати двух суток, после чего вернулись на Землю. Однако длительное путешествие едва не закончилось гибелью животных: они облезли, были истощены и страдали от жажды. Они даже не могли скулить, а только слизывали слюну друг у друга.
На этом эксперименты с собаками завершились. К сожалению, полностью предотвратить несчастные случаи в космосе благодаря им не удалось, но, по крайней мере, специалисты обнаружили и решили многие проблемы в подготовке пилотируемых запусков. Космические собаки сослужили верную службу прогрессу — и, быть может, когда-нибудь памятники этим симпатичным дворнягам появятся и на других планетах.
Особенности полётов кораблей-спутников «Восток» (1К и 3КА)
с биологическими объектами на борту.
Корабль-спутник Восток 1К №1
Лисичка (слева) и Чайка,
кадр из телефильма ИМБП 19.08.10 на канале TV 5
«...Ласковая рыжая Лисичка очень понравилась Королеву.
В МИКе [28 июля 1960] медики готовились к примерке ее в катапультируемой капсуле спускаемого аппарата. С инженером Шевелевым мы разбирали очередное замечание по сопряжению электрических схем "собачьего" контейнера катапульты и спускаемого аппарата. Лисичка совершенно не реагировала на наши споры и общую испытательную суматоху. Подошел Королев. Я собрался докладывать, но он отмахнулся, не спрашивая медиков, взял Лисичку на руки. Она доверчиво прильнула к нему.
СП осторожно гладил собаку и, не стесняясь окружающих, сказал:
"Я так хочу, чтобы ты вернулась".
Непривычно грустное было у Королева лицо. Он подержал ее еще несколько секунд, потом передал кому-то в белом халате и, не оглядываясь, медленно побрел в шумящий зал МИКа.
Мы с Королевым за годы совместной работы много раз были в труднейших жизненных ситуациях. Я испытывал по отношению к нему в зависимости от обстоятельств различные, иногда противоречивые, чувства. Память сохранила этот эпизод жаркого дня июля 1960 года. Королев гладит Лисичку, а у меня впервые появляется к нему такое чувство жалости, что к горлу комок подкатывается.
28 июля 1960 года стартовала ракета за индексом 8К72. Второй корабль-спутник 1К № 1 с Лисичкой и Чайкой на борту был оснащен и подготовлен гораздо лучше, чем предшествовавший 1-КП. Однако из-за разрушения камеры сгорания бокового блока "Г" ракеты-носителя вследстие высокочастотных колебаний корабль на орбиту не вышел. Спускаемый аппарат упал на территории измерительного пункта №1 – система спасения СА непосредственно перед стартом ина начальном этапе полёта ещё не была отработана. Собаки погибли на 38 секунде полета ракеты-носителя.
Корабль-спутник Восток 1К №2
19 августа 1960 состоялся первый полностью успешный запуск корабля-спутника, Корабль-спутник совершил 18 витков (27 часов). Апогей 339 км, перигей 306 км.
Собаки Белка и Стрелка впервые совершили суточный полёт вокруг Земли и успешно вернулись на Землю в спускаемом аппарате корабля. Приземлился СА в заданном районе, в треугольнике Орск-Кустанай-Амангельды всего в 10 км от расчетной точки.
"В катапультируемом контейнере кроме двух собак находились 12 мышей, насекомые, растения, грибковые культуры, семена кукурузы, пшеницы, гороха, лука, некоторые виды микробов и другие биологические объекты. Вне катапультируемого контейнера, в кабине корабля, были помещены 28 лабораторных мышей и 2 белые крысы.
<...>
Питание и водоснабжение подопытных животных в длительном полете на искусственном спутнике Земли представляло некоторые трудности, связанные главным образом с условиями невесомости. Исключалась возможность выдачи собаке воды в открытом сосуде, так как жидкость могла легко улететь и стать недоступной для животных. Твердая пища, предназначенная для питания в условиях невесомости, не должна была крошиться и разламываться на куски. Простым и эффективным способом преодоления перечисленных трудностей являлось применение вязкой, желеобразной смеси, содержащей необходимые питательные вещества и воду в достаточном количестве.
<...>
Полет собак прошел с некоторыми сдвигами в физиологическом состоянии Белки. Она была крайне беспокойной, билась, старалась освободиться от крепежных ремней, лаяла, и было видно, что собака чувствует себя плохо. Эти симптомы стали проявляться бурно после четвертого витка полета. Все это заставило нас планировать предстоящий полет человека на корабле «Восток» продолжительностью не более одного витка вокруг Земли".
см. В.И.Яздовский "На тропах Вселенной" (1.4. Третий этап исследований на животных при полетах на искусственных спутниках Земли)
Корабль-спутник Восток 1К №5
1 декабря 1960 года был выполнен запуск четвёртого корабля-спутника с собаками Пчёлка и Мушка на борту, совершившие успешный орбитальный полёт — 17 витков (24 часа).
Апогей составил 240 км, перигей 180 км.
В суточном полете системы КС работали нормально, но во время работы ТДУ из-за отказа ситемы стабилизации величина тормозного импульса оказалась недостаточной, а тректория спуска – очень пологой, это грозило его приземлением вне территории СССР.
В соответствие с логикой работы системы АПО, которая не зафиксировала в расчетное время вход в атмосферу по по датчику перегрузки. корабль был взорван. Таким образом система АПО была успешно испытана.
Собаки Пчёлка и Мушка погибли.
Корабль-спутник Восток 1К №6
22 декабря 1960 года состоялся запуск пятого корабля с собаками Альфа и Жулька на борту.
Из-за разрушения газогенератора двигателя третьей ступени максимальная высота подъема ракеты-носителя составила 214 км.
Авария РН на позднем этапе запуска привела к аварийному отделению спускаемого аппарата, который совершил суборбитальный полёт и приземлился, хотя и не совсем нормально.
Собаки Жулька (слева) и Альфа (Комета и Шутка по версии РКК "Энергия"), совершив баллистический спуск, приземлились в 65 км юго-западнее п.Тура, Эвенкийский национальный округ, Красноярский край.
«...на СА не отделилась плата отрывного многоконтактного разъема кабеля, соединяющего СА и ПО [приборного отсека]. Кабель просто перегорел во время спуска в плазме. Благодаря тому, что провода перепутались и местами спеклись, не произошел автоподрыв, который должен был сработать через 4 часа. Не отстрелилась также капсула с животными, благодаря чему собаки остались живы...»
(Порошков В.В. - полковник-инженер)
Из-за отдаленности места приземления и слабой инфраструктуры местного аэропорта собак спасли только 25 декабря 1960 года, вся остальная живность погибла.
Корабль-спутник Восток 3КА №1
9 марта 1961 года состоялся первый запуск модифицированного корабля ЗКА, разрабатываемого уже для полёта человека. На его борту находился манекен человека («Иван Иванович»), собака Чернушка и другие подопытные животные, которые размещались внутри манекена (в грудной полости, полости живота и т.п.). таким образом разместили мышей, морских свинок, микробы и другие биологические объекты в целях изучения влияния радиационного излучения, а внутри спускаемого аппарата — семена растений, элементы крови человека и др. Программа полёта была полностью выполнена.
«...Послеполетный осмотр спускаемого аппарата показал, что после выключения ТДУ герморазъем кабель-мачты, связывающий спускаемый аппарат и сгорающий в атмосфере приборный отсек, не отстрелился. Обе части вошли в атмосферу механически разделенные, но соединенные толстым кабелем. Окончательное разделение произошло только после сгорания кабель-мачты в атмосфере».
(Б.Е. Черток. Ракеты и люди. Т.3, РТСофт, 2007)
Фото из музея НПП "Звезда" (бывший завод №918).
На заднем плане кабины для животных которые, как и скафандры для космонавтов, создавались на этом заводе.
Корпус манекена включал в себя металлический каркас, обтянуиый кожей. Голова манекена была съемной, ее присоединяли к корпусу после размещения манекена в скафандре через открытый шлем. Изготавливалась голова манекена из металла, обклеенного губчатой резиной, изображавшей "лицо". Манекен имел массу и центр тяжести, соответствующие отдельным частям человеческого теля, Веутри манекена имелись полости, в которых размещалась контрольно-измерительная аппаратура для регистрации перегрузок, угловых скоростей, уровня комсической радиации и проверки радиосвязи путем ретрансляции на землю звуков через микрофон. Для этого использовались записи популярных русских песен.
Совершив один виток, манекен "Иван Иванович" впервые благополучно приземлился. Чтобы случайный человек, увидивший скафандр (СК-1) после его приземления понял, что в нем находится не человек, на "лице" манекена уже на космодроме была сделана надпись "макет". (Фото из книги О.Г. Ивановского)
Корабль-спутник Восток 3КА №2
25 марта 1961 года выполнен ещё один запуск корабля ЗКА с аналогичной программой полёта. Собака Удача (Звёздочка – это имя дал ей перед полетом Ю.А. Гагарин) и манекен "Иван Иванович" совершили один оборот вокруг Земли.
Были успешно испытаны все системы спуска и спасения. Спускаемый аппарат с собакой Звёздочкой успешно приземлился, а манекен в соответствии с планом полёта был катапультирован. Приземлиление произошло в 45 км юго-восточнее г. Воткинска (Удмуртская АССР). Перелёт расчетной точки составил 660 км.
Была испытана фоторазведывательная аппаратура по заданным объектам Африки и Турции.
«...На спускаемом аппарате ЗКА № 2 зафиксировали тот же отказ — несвоевременное отделение кабель-мачты, что и на предыдущем пуске. Перелет относительно расчетной точки приземления составил 660 км..
(Б.Е. Черток. Ракеты и люди. Т.3, РТСофт, 2007)
Запуск стал завершающей проверкой космического корабля перед полётом человека.
Ракета 6
Первая ракета: как США использовали разработки нацистов.
24 июля 1950 года с полигона на мысе Канаверал впервые был произведен запуск американской баллистической ракеты Bumper-8. Она состояла из немецкой трофейной ракеты «Фау-2» и американской WAC Corporal, разработанной после Второй мировой войны. Пуск окончился неудачей, однако открыл новую страницу в истории космических полетов. Отныне мыс Канаверал стал центром американских испытаний.
В июле 1945 года американцы приступили к осуществлению программы по вывозу немецких ученых в США. Охоту за научными разработками нацистской Германии американская разведка начала еще во время Второй мировой войны. Этот проект не нашел поддержки у президента Франклина Рузвельта, который не желал привлечения на работу специалистов, замешанных в преступлениях нацистского режима. Однако смерть главы государства развязала руки сторонникам этой инициативы. В итоге они создали американскую космическую программу и провели важные исследование в других областях.
Ракета Bumper V-2 — первая ракета, запущенная с мыса Канаверал 24 июля 1950 года NASA/U.S. Army
Подготовка к запуску Фау-2 на «Ракетном полигоне Уайт Сэндс» NASA Marshall Space Flight Center
Баллистическая ракета А-4 №2 на полигоне Уайт-Сэндз 16 апреля 1946 года.
NASA Marshall Space Flight Center
Центральной фигурой всего проекта являлся Вернер Магнус фон Браун — член нацистской партии с 1937 года и обладатель звания штурмбаннфюрер СС, известный сегодня как отец космической программы США. В период войны он трудился над созданием баллистической ракеты дальнего действия «Фау-2», что представляло особый интерес для американцев. Фон Браун считался блестящим организатором, весьма ценимым нацистской верхушкой. Так, титул профессора руководитель немецкой ракетной программы получил лично от Адольфа Гитлера.
«Переезд в США ученых, причастных к нацистскому аппарату, не мог пройти беспрепятственно, — подчеркивается в материале Поля Лабарика «Операция Paperclip»: от ракет V2 до Луны». — Значительная их часть согласилась на эту «ссылку» лишь под угрозой судебного преследования в их собственной стране, что вряд ли можно считать доказательством их надежности. В лучшем случае, они рассчитывали сотрудничать с американцами в борьбе с СССР, в худшем, — намеревались в минимальной степени делиться располагаемой информацией и технологиями или продавать их тем, кто больше предложит».
В дальнейшем фон Браун занимал должности заместителя директора NASA, руководителя космодрома на мысе Канаверал и сыграл одну из ключевых ролей в программе пилотируемых космических полетов «Аполлон».
Используя захваченные в Германии ракеты, США начали проводить программу исследований верхних слоев атмосферы. До постройки первой американской «Фау-2» было запущено более 60 трофейных ракет. На базе технологий «Фау-2» в лаборатории прикладной физики была разработана средневысотная ракета Aerobee. Одновременно исследовательская лаборатория ВМФ создала высотную ракету Neptune, позднее известную под названием Viking. Уже в марте 1946 года первая собранная в США «Фау-2» прошла статистические испытания на полигоне Уайт-Сэндс, а в апреле впервые была запущена. Во время пятого и девятого запусков в июле того же года удалось установить новый рекорд высоты полета, равный отныне 180 км. Во время 17-го запуска был достигнут рекорд скорости полета – 5760 км/ч.
Испытания продолжались, и эти показатели постоянно улучшались. При помощи «Фау-2» американцы получили снимки Земли с высоты свыше 100 км, а в ходе 20-го запуска впервые состоялся отстрел контейнера, который затем спустился на парашюте. Внутри находились мухи-дрозофилы и образцы семян различных растений. Изучалось влияние космической радиации на живые организмы. Не все пуски получались удачными. Так, в сентябре 1947-го на высоте 9,6 км взорвалась ракета, запущенная с авианосца «Мидуэй».
14 июня 1949 года «Фау-2» вывела на высоту 132 км контейнер с обезьяной по кличке Альберт II. Животное, однако, погибло при падении ракеты.
В какой-то момент полигон Уайт-Сэндз стал слишком тесным для ракетчиков: расстояние от стартовой позиции на нем до района падения снарядов не превышало половины дальности ракеты «Фау-2». Лучшие умы были задействованы в реализации запусков по программе Bumper на мысе Канаверал. Целью проекта являлось изучение вопросов создания многоступенчатых ракет, решение проблемы отделения ступеней в ракетах с жидкостными двигателями, а также подъем до максимально возможной высоты.
Первый старт Bumper WAC № 7 на мысе Канаверал планировался на 19 июля 1950 года, но график подготовки пуска оказался сорван. 24 июля попытку повторили с ракетой № 8. Со стартового комплекса 3 ракетного полигона был произведен испытательный пуск американской опытно-экспериментальной составной двухступенчатой ракеты. Пуск проводился по заказу компании General Electric в рамках проекта Hermes по программе Bumper для отработки разделения ступеней ракеты на высокой скорости. Ракета была собрана персоналом фирмы General Electric в сборочных залах ракетного полигона Канаверал из трофейных деталей и агрегатов немецких ракет «Фау-2» (первая ступень) и модифицированной ракеты WAC Corporal, получившей название Bumper WAC. На армейских тягачах ракета была доставлена во Флориду на мыс Канаверал.
Подготовка двухступенчатой ракеты Bumper-WAC №8 на полигоне мыса Канаверал, 24 июля 1950 года. NASA Marshall Space Flight Center
В отличие от основной модели WAC Corporal, Bumper WAC имела не три, а четыре стабилизатора, увеличенных для обеспечения устойчивости ракеты в разреженной атмосфере на высоте более 40 км. Помимо основного двигателя, на ракете были смонтированы два небольших твердотопливных двигателя раскрутки, для обеспечения стабилизации в космосе за счет гироскопического эффекта. Ракета размещалась в носовой части «Фау-2», при этом стабилизаторы Bumper WAC располагались в прорезях носовой оконечности трофейной ракеты. Предполагалось, что ракета «Фау-2» поднимет Bumper WAC на значительную высоту, где при помощи запального шнура произойдет запуск двигателей второй ступени, стабилизаторы Bumper WAC выскользнут из прорезей, и ракета отправится в полет.
Пуск был произведен под очень низким углом атаки и окончился неудачей, хотя сначала все шло благополучно. Достигнув высоты 16 км, ракета начала выходить на наклонный участок траектории. В то же время Corporal отделилась от первой ступени, которая медленно снизилась и была подорвана на высоте 5 км. Обломки «Фау-2» упали в море на расстоянии примерно 80 км от стартовой площадки. В свою очередь, Corporal, слишком маленькая, чтобы нести на себе приборы и заряд взрывчатки, упала в море в 320 км от полигона.
Старт ракеты №7 состоялся через пять дней и завершился успехом. Новый полигон, которому в будущем предстояло стать космодромом, начал свою работу.
В 1951 году, в связи с исчерпанием запаса трофейных германских ракет и появлением новых, более совершенных исследовательских ракет, программа Bumper была закрыта. Тем не менее, запуски по программе Bumper доказали необходимость создания новых многоступенчатых ракет. Только с их помощью можно было достигнуть космических высот. Поняв это, американцы начали создавать различные типы таких ракет. На первом этапе они использовали имеющиеся разработки. То есть, первые многоступенчатые ракеты представляли собой соединение одноступенчатых ракет с их небольшими модификациями.
В то же самое время группа инженеров, руководимая фон Брауном, работала над созданием многоступенчатых баллистических ракет для Редстоунского арсенала армии США. Ракета Redstone, называемая также Jupiter-A, была «дочкой» А-4 и во многом на неё походила. Однако при этом она имела бо́льшие габариты и более мощный двигатель, что обеспечивало дальность полёта до 400 км и грузоподъёмность до 5 т. Значительная полезная нагрузка делала Redstone почти идеальной первой ступенью для многоступенчатых ракетных систем – например, она могла бы нести связку твердотопливных ракет, придавая им начальную скорость.
Баллистическая ракета Redstone, созданная командой Вернера фон Брауна на основе ракеты А-4.
Связка твердотопливных ракет Sergeant-Baby.
Вечером 19 сентября 1956 года на полигоне мыса Канаверал стартовала ракета Redstone №27. В качестве второй ступени на ней использовалась связка из четырёх ракет на твёрдом топливе Sergeant-Baby; третьей ступенью служила одна ракета Sergeant-Baby. При этом последняя достигла высоты 1096 км.
Подготовка ракеты Jupiter-C к первому пуску, 19 сентября 1956 года.
Новая трёхступенчатая ракетная система получила название Jupiter-C. Её жизнь в технике была короткой, но счастливой. Система использовалась всего два года, но зато именно ей было суждено вывести на орбиту Земли первый американский спутник Explorer-1. Мечты немецких энтузиастов космических полётов стали реальностью, хотя для этого им пришлось стать пленниками другой страны.
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 3
Группа изучения реактивного движения
В Советской России также предпринимались попытки создать организацию ракетчиков, занимающихся проектированием систем для космических полетов. Наибольшую активность на этом поприще проявил выпускник Рижского политехнического института Фридрих Артурович Цандер.
Позднее Цандер вспоминал, что на его жизненный выбор повлияли два текста: роман Жюля Верна «С Земли на Луну…» и статья Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами», фрагменты из которой зачитал его классу школьный учитель. Цандер верил, что Марс обитаем, и, добравшись до красной планеты, земляне встретят там высокоразвитую цивилизацию. На всю жизнь лозунгом Фридриха Артуровича стал призыв: «Вперед! На Марс!»
Фридрих Артурович Цандер
Внимание Цандера привлекали вопросы конструирования космических аппаратов, выбора движущей силы, создания замкнутой системы жизнеобеспечения. В 1909 году Цандер впервые высказал мысль о том, что в качестве горючего можно использовать элементы конструкции межпланетного корабля. В 1915 году в связи с приближением фронта к Риге Цандер был эвакуирован вместе с персоналом завода «Проводник» в Москву. С 1917 года он приступил к систематическим исследованиям проблем теоретической космонавтики.
Результаты своих предварительных изысканий Фридрих Цандер представил 29 декабря 1921 года на первой Губернской конференции изобретателей, проходившей в Москве. Он специализировался на авиационных двигателях, однако на этот раз решил удивить коллег фантастическим проектом корабля-аэроплана для полета на Марс. Символическое совпадение – в то же самое время находящийся в эмиграции знаменитый писатель Алексей Николаевич Толстой начал работу над романом «Аэлита», в котором собирался описать полет изобретательного инженера Лося и красногвардейца Гусева в космическом корабле на Марс.
Модель межпланетного корабля системы Цандера
Проект, озвученный на Губернской конференции изобретателей, был весьма оригинален. В качестве межпланетного корабля действительно служил большой герметичный аэроплан. В пределах атмосферы он должен был летать с помощью поршневых двигателей высокого давления, а на границе космоса большие крылья втягивались внутрь фюзеляжа и расплавлялись, служа дополнительным топливом для ракетного двигателя. Малые крылья были необходимы для планирования в атмосфере Марса и при возвращении на Землю.
Доклад был принят благосклонно, и тогда Цандер попросил у руководства Госавиазавода № 4, на котором в то время трудился, годичный отпуск для развития проекта. На общем собрании работников просьбу энтузиаста поддержали – идея полета на Марс так завораживала, что было решено отчислять Цандеру процент с зарплаты для того, чтобы он мог спокойно довести свой космический аэроплан до реальной модели.
Будучи по натуре практиком, Цандер сразу занялся поисками технических решений, которые могли бы ускорить постройку такого аэроплана. В 1924 году он приступил к разработке методик расчета жидкостных ракетных двигателей.
Рижский инженер столкнулся с той же проблемой «замкнутого круга», что и немец Герман Оберт: для создания жидкостного ракетного двигателя нужна теория двигателей, но теория не может возникнуть без двигателя.
Двигатель «ОР-1», разработанный Фридрихом Цандером
Фридрих Цандер решил пойти эмпирическим путем, то есть методом проб и ошибок. Прототип он нашел на заводе имени Матвеева в Ленинграде – им стала обычная паяльная лампа. Переделав ее, инженер создал двигатель «ОР-1» («Первый опытный реактивный»), работающий на бензине и воздухе. В период с 1930 по 1932 год Цандер провел большое количество испытаний. Полученные результаты дали возможность перейти к созданию более совершенных двигателей, в которых окислителем служил жидкий кислород. Именно в этот период Цандер познакомился с амбициозным авиаконструктором Сергеем Павловичем Королёвым.
Сергей Королёв, выпускник Московского высшего технического училища и Московской школы летчиков-планеристов, в начале карьеры занимался конструированием планеров. Первую славу ему принес планер «Красная Звезда» – 28 октября 1930 года пилот Василий Степанчонок сделал на нем три «мертвые петли» подряд. О выдающемся полете написали профильные издания: «Самолет», «Красная Звезда», «Физкультура и спорт».
Когда Королёв начал обучение на инженера-конструктора, он не задумывался о космических полетах и ничего не слышал ни о Циолковском, ни о Цандере. Однако стремление летать выше и дальше, присущее всем авиаторам, побуждало его искать новые пути. В майском номере журнала «Самолет» за 1931 год была опубликована подборка материалов о первых удачных опытах с ракетными двигателями – этих сведений оказалось достаточно, чтобы молодой инженер обратил внимание на новые веяния. Заинтересовавшись темой, Королёв начал перебирать конструктивные схемы планеров с целью найти ту, которая идеально подошла бы для размещения ракетного двигателя, и остановился на «бесхвостой схеме». Оказалось, что такой планер – «БИЧ-8» («Треугольник») – уже существует. Королёв сразу присоединился к его испытаниям, которые проходили на аэродроме ОСОАВИАХИМА. Там молодого авиаконструктора и нашел Фридрих Цандер.
Сергей Королев (слева) и Борис Черановский у планера «БИЧ-8»
Судьбоносная встреча состоялась 5 октября 1931 года, и уже через два дня Королёв присутствовал при тридцать втором по счету стендовом запуске двигателя «ОР-1». Видимо, испытания произвели впечатление, и авиаконструктор загорелся идеей создания ракетоплана – самолета с ракетным двигателем.
Незадолго до этого Цандер начал формировать Группу по изучению реактивного движения (ГИРД). Королёв поддержал начинание – и до ГИРД в Советской России появлялись группы ракетчиков-энтузиастов, однако все они быстро прекращали существование, не имея конкретных задач и, соответственно, финансирования. У ГИРД такая задача была четко сформулирована: проектирование и создание ракетоплана «РП-1» с жидкостным двигателем «ОР-2».
Почему именно ракетоплан, а не большая баллистическая ракета? Объяснение простое – создание больших ракет в ту пору было делом совершенно новым, и любой, кто начинал заниматься серьезным проектированием в этой области, наталкивался на ряд проблем. Одна из серьезнейших – как обеспечить стабильность полета ракеты и ее управляемость на всех этапах? Если в момент старта траекторию движения задавал пусковой станок с направляющими, а в дальнейшем ее поддерживали хвостовые стабилизаторы, то как быть с маневрированием в атмосфере и за ее пределами? Как обеспечить автоматическое регулирование тяги двигателя на различных режимах полета? Ракетоплан, казалось, решал большую часть этих проблем – управляемость обеспечивали крылья и их механизация; тягу двигателя мог регулировать сидящий в герметичной кабине пилот. Кроме того, в авиации уже был накоплен значительный опыт по созданию аппаратов тяжелее воздуха, и этим опытом не стоило пренебрегать.
Схема ракетного планера «РП-1» («БИЧ-11» с двигателем «ОР-2»)
Зимой 1932 года Сергей Королёв формально не являлся членом ГИРД, участвуя в деятельности группы на общественных началах. Однако положение коренным образом изменилось в марте, после совещания, созванного начальником вооружений Рабоче-крестьянской Красной армии Михаилом Николаевичем Тухачевским. На этом совещании обсуждались перспективы применения ракет в военном деле. Выступил с докладом Королёв, который открыто взял на себя ответственность за организацию всех работ группы ракетчиков-энтузиастов.
В апреле 1932 года ОСОАВИАХИМ выделил средства для формирования штата ГИРД. Тогда же для размещения группы было найдено подвальное помещение в доме № 19 на Садовой-Спасской улице. В июле ГИРД была преобразована из сугубо общественной группы в научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую организацию по разработке ракет и двигателей, а с августа стала финансироваться Управлением военных изобретений. Сергея Королёва назначили начальником ГИРД.
Структурно Группа была разделена на четыре тематические бригады.
Первая бригада, которую возглавил Фридрих Артурович Цандер, экспериментировала с двигателем «ОР-1», конструировала двигатель «ОР-2» и исследовала проблематику сжигания металлических добавок в топливе.
Рабочий план второй бригады, возглавляемой Михаилом Клавдиевичем Тихонравовым, включал несколько важных позиций, связанных с перспективами развития ракетной техники. Тема, шедшая под обозначением 03, заключалась в разработке кислородного насоса и считалась поистине революционной. Дело в том, что существовавшие на тот момент вытеснительные системы подачи компонентов ракетного топлива отличались громоздкостью, а насос исправил бы положение. Тема 05 была посвящена обеспечению устойчивости полета реактивных аппаратов – для исследований в этой области разрабатывалась экспериментальная ракета с мощными стабилизаторами, переходящими в крылья.
Члены ГИРД обсуждают проект ракетоплана, слева направо: Н.В. Сумарокова, И.П. Фортиков, С.П. Королев, А. Левицкий, Б.И. Черановский, Ф.А. Цандер, ЮА. Победоносцев, Заботин
Третья бригада под руководством Юрия Александровича Победоносцева занималась уже сущей экзотикой – опытной проверкой теоретических основ воздушно-реактивного двигателя. Для этой цели была построена специальная установка «ИУ-1», на которой исследовались способы зажигания и условия устойчивости горения в таких двигателях.
Четвертая бригада Сергея Павловича Королёва была создана для практического осуществления полета человека на ракетоплане. На начальном этапе работа четвертой бригады сводилась к конструктивной доработке планера «БИЧ-11» с целью установки на нем двигателя «ОР-2».
Покровительство военных дорого стоило – теперь нельзя было ограничиться мечтами о грядущих полетах на Марс, от «гирдовцев» ждали нового оружия. Причем требовалось как можно быстрее представить конкретные результаты.
И вот тут начались сложности. Отправившись в санаторий на отдых, Фридрих Цандер подхватил по дороге сыпной тиф и 28 марта 1933 года ушел из жизни.
Не получалось «довести до кондиции» и его новый двигатель «ОР-2». Пока «гирдовцы» корпели над двигателем, было решено начать испытания нового планера «БИЧ-11» с обычным мотором. Сергей Королёв лично пилотировал планер. Испытания 26 июля 1933 года едва не закончились катастрофой – машина стартовала лишь с третьей попытки и на большой скорости ударилась о землю. К счастью, Королёв уцелел.
Ракета «ГИРД-09» конструкции Михаила Тихонравова
В это время вторая бригада ГИРД работала над ракетой, проходившей в документах под индексом 07, с двигателем на бензине и жидком кислороде. Двигатель на испытаниях постоянно прогорал, поэтому в бригаде производились опыты по поиску других горючих материалов. Однажды камера сгорания взорвалась. По всему коридору гирдовского подвала прошла взрывная волна. Захлопали двери, деревянная перегородка инструментальной, примыкавшей к испытательному боксу, покосилась. А сами испытатели, работавшие за кирпичной стеной полуметровой толщины, едва устояли на ногах. Составили акт, в котором указали, что подобных опытов в подвале проводить больше не следует, и решили расходиться. Но выйти из подвала оказалось непросто – у дверей собрались возмущенные и вооруженные чем попало жильцы. «Гирдовцам» пришлось звонить в милицию и бурно объясняться.
Заставить работать двигатель для «07» никак не получалось. Помог случай. Летом 1932 года старший инженер второй бригады Николай Иванович Ефремов по заданию Королёва ездил в Баку с лекциями по ракетной технике. Там он познакомился с сотрудником Азербайджанского нефтяного института Гурвичем, который рассказал о «сгущенном» бензине. Технология производства этого продукта очень проста: бензин смешивается с канифолью, и получается масса типа солидола. Бакинский «сгущенный» бензин натолкнул Тихонравова на идею создания новой ракеты, получившей обозначение 09.
Конструкция ракеты упрощалась тем, что не требовалось никаких насосов для подачи компонентов топлива в камеру сгорания. Жидкий кислород закипал в баке и вытеснялся в камеру сгорания давлением собственных паров. «Сгущенный» бензин помещался в самой камере и поджигался обычной авиасвечой. Корпус ракеты был разделен на четыре отсека: парашютный, полезного груза, топливный и хвостовой. Согласно расчетам, при стартовой массе 19 кг ракета должна была достигнуть высоты 5 км.
Старт первой советской ракеты «ГИРД-09» состоялся 17 августа 1933 года на подмосковном полигоне Нахабино. Ракета взлетела, поднявшись на высоту около 400 м. Полет продолжался 18 секунд и был признан успешным. Теперь у Королёва имелось что предъявить военному начальству.
Подготовка ракеты «ГИРД-09» к запуску
При разработке серийного варианта ракеты, получившего индекс 13, в конструкцию внесли ряд усовершенствований: увеличили тягу двигателя и изменили систему заправки кислородом. Всего было изготовлено шесть ракет, три из них поднялись до 1,5 км. Несомненно, что при дальнейшей доводке этой машины ее создатели добились бы расчетной высоты полета, но их уже поглотила разработка новых и более сложных проектов.
С момента прихода в ракетостроение Сергей Королёв «продавливал» идею создания большого Реактивного института, рассчитывая получить должность его главы. В активе молодого конструктора был определенный опыт работ в новой области техники, его ценили как руководителя, ему доверяли, выделяя крупные ассигнования на исследования. Однако когда приказом по Реввоенсовету № 0113 от 21 сентября 1933 года, а затем Постановлением № 104 Совета Труда и Обороны от 31 октября 1933 года был организован Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ), его начальником стал кадровый офицер Иван Терентьевич Клейменов. Королёву пришлось довольствоваться должностью заместителя. Позднее это спасло Сергею Павловичу жизнь.
Сможете найти на картинке цифру среди букв?
Справились? Тогда попробуйте пройти нашу новую игру на внимательность. Приз — награда в профиль на Пикабу: https://pikabu.ru/link/-oD8sjtmAi
Ракета 2
Ракеты Оберта
О Циолковском и его работах появилось множество публикаций, однако подлинное признание к нему пришло только в 1923 году, после того как в советской прессе появились сообщения о ракетных достижениях Германии.
Основоположником немецкого ракетостроения по праву считается Герман Оберт. С юности он занимался проблемами теоретической космонавтики. В десять лет прочитал роман Жюля Верна «С Земли на Луну…» и, проделав с помощью учителя физики простейшие расчеты, понял, что проект космической пушки неосуществим. В четырнадцать лет Оберт пришел к выводу, что космос покорится только ракетам. В пятнадцать лет самостоятельно вывел формулу Циолковского. В восемнадцать лет разработал проект ракеты с жидкостным двигателем. В 1917 году Оберт, будучи на военной службе, сконструировал боевую баллистическую ракету высотой 25 м. Компоненты топлива – этиловый спирт и жидкий кислород – нагнетались в ракетный двигатель с помощью насоса. Для стабилизации полета применялся гироскоп. Таким образом, была намечена принципиальная схема жидкостной ракеты, используемая в конструкторских разработках до сих пор.
Основоположник немецкого ракетостроения Герман Оберт
Расчеты показывали, что спиртовая одноступенчатая ракета улетит дальше любого снаряда, но для космических путешествий непригодна – топливные баки постепенно опорожняются и с какого-то момента становятся бесполезной нагрузкой, не ускоряющей, а замедляющей полет. Оберт нашел выход и летом 1920 года описал проект двухступенчатой ракеты. Первая ступень использовала в качестве топлива пару спирт-кислород, а вторая – водород-кислород.
Позднее Герман Оберт обобщил свои изыскания, и в июне 1923 года вышла его монография «Ракета в межпланетное пространство». Эта книга оказалась первой в мировой литературе, в которой с научной добросовестностью была показана техническая реальность создания больших жидкостных ракет и обсуждались ближайшие цели их практического применения. Привлекали внимание детально проработанные чертежи – ничего похожего в те годы у других пионеров космонавтики просто не было. Благодаря этой книге все увидели, что космонавтика – не только область профессиональных интересов писателей-фантастов, но и вид деятельности, в которой могут проявить свои способности инженеры и промышленники.
Обложка книги Германа Оберта «Пути осуществления космического полета» (1929)
В Советском Союзе книга Оберта тоже вызвала резонанс. 2 октября 1923 года в газете «Известия» появилась рецензия на нее. Всё это возмутило Константина Циолковского, поскольку в рецензии ничего не говорилось о его работах. Чтобы исправить допущенную несправедливость, в 1924 году он выпустил в виде отдельной брошюры второе издание своей статьи 1903 года и разослал ее заинтересованным лицам. Отдадим должное Оберту – он сразу признал приоритет русского ученого, о чем немедленно раструбили советские популяризаторы. В итоге книга Оберта не только послужила толчком для подтверждения приоритета Циолковского, но и способствовала пропаганде ракетно-космической тематики в Советской России.
Следующий труд Германа Оберта под названием «Пути осуществления космического полета» увидел свет в 1929 году. В ней немецкий ученый обобщил и скрупулезно проанализировал свои предыдущие и новые разработки в области ракетостроения. Оберт рассматривал два типа ракет. «Modell В» служила носителем научных приборов для исследования верхних слоев атмосферы, а «Modell E» была предназначена для полета в космическом пространстве. Особый интерес представляет второй тип, поскольку в нем воплотились технические идеи, оказавшие значительное влияние на дальнейшее развитие ракетостроения.
«Modell E» – это ракета с одной большой дюзой и широким основанием, к которому прикреплены четыре опоры-стабилизатора. Она состоит из двух частей: первая разгонная ступень работает на спирте и жидком кислороде, а вторая при том же окислителе использует жидкий водород. В верхней части второй ступени размещена каюта с иллюминаторами, позволяющими вести астрономические наблюдения, – Оберт назвал ее «аквариумом для земных жителей». Высота всей ракеты, рассчитанной на двух пассажиров, оценивалась Обертом как «примерно соответствующая высоте четырехэтажного дома». Общий вес заправленной ракеты перед стартом – 288 т. В ходе космического рейса пассажиры могли на время покидать «аквариум» в специальных костюмах, сходных с водолазными. Торможение в атмосфере при возвращении пассажирской кабины на Землю Оберт предлагал осуществлять посредством парашюта или при помощи специальных несущих поверхностей и хвостовых стабилизаторов, позволяющих планировать и таким образом уменьшающих перегрузку при сбросе
Modell B – «регистрирующая» ракета Германа Оберта для изучения высших слоев атмосферы
Modell E – двухступенчатая космическая ракета Германа Оберта на рекламном плакате фильма «Женщина на Луне»
Продуманные и технически детализированные работы Германа Оберта произвели фурор. В республиканской Германии и дружественной Австрии за пять лет после издания «Ракеты в межпланетное пространство» вышло более восьмидесяти книг по ракетно-космической технике. Возник своего рода ракетный бум.
11 июня 1927 года, на пике бума, в немецком городке Бреслау (ныне – польский город Вроцлав) собрались несколько человек, увлекавшихся идеей космических полетов, и учредили Общество межпланетных сообщений. Почти сразу члены Общества занялись согласованным проектированием небольших ракет.
В мае 1929 года популярный режиссер Фриц Ланг, наслышанный об Оберте, пригласил его стать научным консультантом фильма «Женщина на Луне». Когда Оберт приехал в Берлин, возникла еще одна идея – в качестве рекламного трюка запустить перед премьерой настоящую ракету. Ланг ее одобрил, и из бюджета фильма было выделено 10 тыс. рейхсмарок. Назначили дату старта – 19 октября 1929 года.
Рекламный отдел киностудии тут же распространил эту информацию. О ракете Оберта начала усиленно писать пресса. Хуже обстояло дело с самой ракетой. Ведь одно дело – выдвинуть идею и даже обосновать, и совсем другое – воплотить ее в металле.
Принцип действия жидкостного ракетного двигателя кажется простым. Из одной емкости в камеру сгорания поступает горючее (жидкий водород, бензин, керосин, спирт), из другой – окислитель (жидкий кислород), обеспечивающий горение. Смесь в камере поджигается, продукты сгорания вылетают через сопло. Но реализовать этот принцип – сложнейшая задача. Камера сгорания работает в условиях высоких температур, давлений и скоростей.
Kegelduse – первый жидкостный ракетный двигатель Германа Оберта
Подобная среда не встречается ни в природе, ни в промышленных установках, поэтому к моменту появления идеи жидкостных ракет наука не изучала эти сложные процессы. Однако, чтобы изучить их, нужно иметь хотя бы один работающий двигатель. А его не было. Замкнутый круг.
Проведя предварительные расчеты, Оберт выбрал в качестве горючего бензин. В то время считалось, что смешение жидкого кислорода с бензином тут же приведет к взрыву. Желая переломить такую точку зрения и добиться устойчивого горения, Оберт начал опыты не с конкретным прототипом двигателя, а в «академической» постановке. Он провел серию экспериментов, изучая поведение тончайшей струйки бензина, направленной в сосуд с жидким кислородом. И однажды взрыв все-таки произошел – ударной волной ученого швырнуло через всю лабораторию. У Оберта лопнула барабанная перепонка и был поврежден левый глаз. Для полного излечения врачи посоветовали ему уйти в отпуск, но упорный ученый продолжил эксперименты.
В итоге Герман Оберт создал уникальную коническую камеру сгорания, названную Kegelduse. Несмотря на опасения, камера показала стабильную работу. По сути, это был первый в Европе действующий ракетный двигатель на жидком топливе.
Возникали проблемы и другого рода. Требовалось проверить аэродинамические характеристики ракеты. Обычно это делается путем продувки в аэродинамической трубе, но такой эксперимент был очень дорогим и отнял бы много времени. Оберт решил, что качественное представление может дать опыт, сводящийся к наблюдению характера падения модели с большой высоты. Была найдена соответствующая фабричная труба и с нее сброшена деревянная модель ракеты – ее даже удалось сфотографировать в этот момент. «Рекламщики» продемонстрировали смекалку: перевернули фотографию и, сделав таким образом падающую ракету взлетающей, сообщили о «первом экспериментальном старте ракеты Оберта».
Построить полноценную ракету к премьере «Женщины на Луне» Оберт так и не успел. Он допустил перерасход средств и был вынужден на несколько месяцев покинуть Германию.
Герман Оберт и члены немецкого Общества межпланетных сообщений (молодой человек справа – Вернер фон Браун)
В конце концов Общество межпланетных сообщений выкупило у киностудии незаконченную ракету, двигатель Kegelduse и пусковую установку. В начале 1930 года состоялась конференция, на которой обсуждались дальнейшие планы. В итоге было решено строить упрощенную ракету, которая получила название Mirak. В июле двигатель Kegelduse успешно испытали на стенде. Теперь предстояло запустить саму ракету.
27 сентября 1930 года Общество приобрело небольшой участок земли, расположенный в районе Рейникендорфа (пригород Берлина). Там возник испытательный полигон, вошедший в историю как Raketenflugplatz – Ракетодром. До конца 1933 года на ракетодроме было осуществлено 87 стартов ракет Mirak и 270 запусков двигателей на стенде.
Последним крупным предприятием немецкого Общества межпланетных сообщений стала пилотируемая ракета Pilotrakete. По проекту она должна была иметь огромные для того времени размеры (высота – почти 8 м) и мощный ракетный двигатель с «носовой» тягой, работающий на смеси бензин-кислород. В одном отсеке планировалось разместить кабину с пассажиром и топливные баки, в другом – двигатели и парашют. Создатели ракеты надеялись, что она достигнет высоты 9 км.
«Pilotrakete» – пилотируемая ракета немецкого Общества межпланетных сообщений
В реализации проекта проявила заинтересованность администрация Магдебурга, выделив на него 40 тыс. рейхсмарок. Нашелся даже смельчак, готовый отправиться в ракетный полет, – некто Курт Гейниш.
На начальном этапе члены Общества собирались построить прототип – ракету той же схемы, что и Pilotrakete, но меньших размеров. Работа началась в рождественские праздники 1932 года, а первый старт был запланирован на июнь 1933 года. Поблизости от Магдебурга члены Общества соорудили большую пусковую направляющую. 29 июня, после двух неудачных попыток запуска, ракета все же стартовала. При этом один из роликов сошел с направляющего рельса, из-за чего ракета взлетела почти горизонтально и упала плашмя на землю в 300 м. Максимальная высота полета составила около 30 м. На этом проект был закрыт.
В роковом 1933 году к власти в Германии пришли нацисты. Уже зимой количество членов Общества межпланетных сообщений сократилось до трехсот человек, а многие из них лишились средств к существованию. Общество пыталось найти поддержку у военных, однако показательный запуск ракеты Mirak на полигоне Куммерсдорф южнее Берлина не произвел должного впечатления на боевых офицеров – ракета упала всего лишь на расстоянии 2 км от старта.