Попробую на пальцах объяснить, что такое межконтинентальная баллистическая ракета (МБР) с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД). Для этого надо пойти в магазин и купить три банки пива: литровую, пол-литровую и абсолютно чуждую русскому менталитету емкость ноль тридцать три. Не открывайте пока! Посмотрите на них внимательно – внешне они само совершенство, с огромной прочностью. Если вы на баночку с пивом аккуратно взгромоздитесь, она легко выдержит ваш вес. В интернете видел, как грузили банку колы прессом, так она выдерживает феноменальный вес в триста килограмм! Теперь покрутите пивную банку в пальцах. Цилиндр переходит плавным обводом к кольцевой опоре, а та в свою очередь сопряжена с вогнутым донышком. Тоже самое с плоской горловиной. Места сопряжений геометрических фигур кольцевого вида, заметно толще стенки цилиндра. Это шпангоуты. Поставьте банки друг на друга, перед вами в точности трехступенчатая ракета. Внизу литровая банка – это разгонный блок первой ступени, на ней пол-литровая соответственно разгонный блок второй ступени, ну а сверху – третий. Теперь выпейте первую литровую банку. Ну как вам вкус? Если нынешнее отечественное пиво, то дрянь полная. Ну, а если это не банка пива, а бак баллистической ракеты, то скорее всего вы употребили горючее гептил, тут Вам и пушистый зверек – песец. Несимметричный диметилгидразин – именно так правильно называется ракетное топливо, формула которого C2H8N2 – жуткий яд, вещество первого класса опасности по классификации Всемирной организации здравоохранения. Предельно допустимые концентрации в воде две сотых грамма на литр! Ну, а при окислении гептила образуется вещество в 10 раз токсичнее исходного – нитрозодиметилгидразин. Я, помню, сдавал дипломную работу, тема – конечно ракетная, там были чертежи пять листов формата А1, сто листов расчетов: аэродинамических, баллистических, газодинамических, прочностных. Все с блеском. И тут меня спрашивает преподаватель по охране труда:
– А вот Вы изволили для своего разгонного блока избрать горючее гептил. Скажите мне, какой комплекс мероприятий надо предпринять для спасения жизни топливозаправщика Вашей ракеты, если ему в пищеварительный тракт и дыхательные пути попал этот несимметричный…
Я с недоумением смотрю на него – ведь сделать ничего нельзя! А потом выдыхаю:
– Ему надо выпить стакан азотного тетраоксида!
В аудитории сдачи дипломов гомерический хохот. Ржут все: и дипломники, и члены приемной комиссии, вытирают слезы представители покупателей с ракетных производств. Потому что пострадавшего на сто процентов не спасти, но употребив азотный тетраоксид он уйдет красиво – буквально распылившись на молекулы. Потому как азотный тетраоксид (АТ) – это идеальный окислитель или пара для гептила. При смешивании они самовоспламеняются. Топлива на основе азотных окислителей и гидразина и его производных на профессиональном жаргоне называют "вонючими". Азотный тетраоксид имеет высокую плотность: в полтора раза выше чем у воды, а это очень хорошо, потому как для одной части гептила надо три части азотного тетраоксида. Точно также, как на одну часть сжигаемого бензина для Вашего автомобиля требуется четырнадцать частей воздуха, который содержит пятую часть кислорода, ну дальше понятно…
То есть в нашей литровой банке было два отделения – большое для окислителя и поменьше для горючего. Почему же такое ядовитое топливо используют в ракетах? Да потому, что эта пара идеально подходит для военного применения. Заправили ее, ампулизировали в герметичном контейнере, поместили в шахту подземную или ракетного подводного крейсера стратегического назначения РПКСН – и вперед на боевое дежурство. А представьте себе очень экологически чистую пару, используемую для запуска космических ракет: керосин-кислород. Жидкий кислород никакой термической стабильности не имеет, заправка может занимать по времени целые сутки. Представляете – война, пиндосов надо убивать, которые вероломно напали, а мы тут не спеша заправляем нашу ракету кислородом. А спешить при этом процессе нельзя. Первая межконтинентальная баллистическая ракета Сергея Павловича Королева Р-7, предок нынешнего «Союза», заправлялся именно так. А вот для космических запусков, которые в нашей стране производятся с ныне казахского космодрома Байконур, использовать пару керосин - кислород выгоднее и экологически правильнее. Потому как представляете разбившиеся остовы первых ступеней, в которых по-любому сотни килограмм недогоревшего гептила, в степи? К слову сказать, это одна из причин отказа от когда-то самой надежной тяжелой ракеты Протон, которая и использовала пару гептил–АТ. Остальные причины – это жадность, некомпетентность, не профессиональность и банальное воровство нынешних правителей, отвечающих за космос в том числе. Да вы и сами видите эти толстые рожи, которые нам рассказывают сказки о великом космическом будущем нашей державы: о корабле «Орел-Федерация», о модуле «Наука», о космодроме «Восточный», о тяжелом носителе «Ангара», о будущей колонизации Луны… А меж тем состояние отрасли очень плачевно. И если считать за научное достижение отправку робота – металлолома под названием «Федя» к международной космической станции, то лучше уж действительно выпить гептила.
Ну, не будем пока о грустном, вернемся к пивным банкам, которые и есть почти абсолютные копии ракетных баков. Примерный вес конструкции по отношению к топливу ракеты – десять-пятнадцать процентов. А наша пустая металлическая банка весит сорок грамм. Недоработка ракетостроителей? Вовсе нет! Загляните вовнутрь банки. Изнутри наша банка гладкая, а бак ракеты имеет стрингерно-шпангоутный каркас или отфрезерован в «вафельную» конструкцию. Зачем это? Проведем эксперимент. Отломите с крышки Вашей банки клапан, он будет нам мешать, плотно прижмите губы крышке банки и попытайтесь банку надуть. У вас ничего не получится – это прочность, и она у банки запредельная. А теперь попробуйте вдохнуть воздух из банки. Если губами прилипните к ней герметично, то стенки банки с хлопком втянутся вовнутрь, конструкция потеряет устойчивость – «сложится». Вот поэтому-то оболочка ракеты разрушается в первую очередь из-за потери устойчивости, а не прочности. Кроме всего прочего мы забыли о двигателях, топливных магистралях, электрических кабелях. Так набегает вес конструкции.
Да и что такое ракета? Ракетный двигатель с баками или корпус – ракетные баки с двигателем. Вопрос диалектически сложный. Сергея Павловича Королева знают все, а разработчика двигателей Валентина Петровича Глушко знают немногие. А ведь это равноценные титаны, которые держали на плечах всю отечественную космонавтику. Различными были и их судьбы, и их достижения. Ах, какие судьбы! Они были великими энтузиастами, учеными, выдающимися конструкторами, великолепными организаторами, очень тенденциозными и тщеславными людьми. Вот уж кем они не были, так это стяжателями. И положили свою жизнь за идею, за науку, за безопасность нашей страны, за лидерство великого Советского Союза в космосе, а не за второе гражданство и деньги в офшорах. Не будь таких людей, конечно же безжалостные пиндосы разхерачили бы нас атомными бомбами, как в Хиросимах. А потом объяснили бы в своих демократических СМИ, что так было надо и сделано это американским гением, чтобы избежать ненужных жертв: все складно и дураки поверят.
Вот у нас сейчас в окружении нашего Президента плюнуть не в кого, все сплошь Герои России! А за что? Тсс, Государственная тайна. Награждены секретным Указом! А, понятно... Так вот, Королев и Глушко награждены за ракету, способную нести ядерный заряд. А за вывод в космос первого космонавта Земли Ю.А. Гагарина, Королев и Глушко стали дважды Героями Социалистического труда. Великий Королев умер 1966 году. Так первым на Луне в 1969 году оказался пиндосовский Голливуд. Валентин Петрович без работы не остался, и его КБ разработала двигатели знаменитого Протона. Ракета УР 500 (Протон) проектировалась в КБ еще одного знаменитого Советского ракетостроителя Владимира Николаевича Челомея из НПО Машиностроения. Первый полет совершила в 1965 году. Под техническим руководством Глушко была разработана ракета-носитель «Энергия», ставшая энергетической основой многоразовой космической системы «Энергия-Буран». Эта ракета подняла наш челнок «Буран» в ноябре 1988 г. С крахом СССР работы над космическим «Бураном» прекратились. Воссоздать такие программы под руководством нынешних правителей России невозможно.
КБ Янгеля создало ракеты Р-36 – знаменитую Воеводу или Сатану для пиндосов, до сих пор самую мощную боевую ракету в мире. А еще есть Макеевское КБ – разработчик ракет для подводного старта. И непревзойденной вершиной является РСМ -54 – баллистическая ракета – основа морской составляющей ядерной триады.
В школе все изучают формулу Циолковского для идеальных ракет. Там натуральный логарифм отношения начальной массы к конечной. Земля держит очень крепко и преодолеть силу ее притяжения, для выхода на околоземную орбиту можно лишь используя многоступенчатую схему – беспощадно уменьшая вес конструкции, отбрасывая отработанные разгонные блоки. Кроме этого ракетные двигатели каждой ступени выходят на самые эффективные показатели своей работы, а это скорость истечения газов из сопла – удельный импульс на определенных высотах. Это связано с изменяющимся с высотой атмосферным давлением. Теоретически, чем больше ступеней – тем лучше, но редко используют больше трех. Вопрос в стоимости, а каждый разгонный блок стоит немало денег, и в надежности. Так, если надежность каждой ступени 0,98, то есть Вы проведете сто запусков и лишь два окажется неудачным, то надежность трехступенчатой будет 0,98 в кубе – шесть неудачных запусков, а у четырехступенчатой – восемь. Формула Циолковского не учитывает следующие поправки: преодоление силы притяжения земли, сопротивление атмосферы истечению газов из сопла и аэродинамическое сопротивление среды. Преодоление силы притяжения земли – это наиболее существенная поправка. Для наиболее эргономичной траектории баллистики пишут так называемую программу тангажа. Как бы проще объяснить, запускаем ракету из Красноярска бомбить Вашингтон, берем глобус, проводим прямую линию Красноярск – Вашингтон через Северно-Ледовитый океан. Получается три точки Красноярск – северный полюс – Вашингтон. Через три точки можно провести плоскость. Движение ракеты в этой плоскости и есть программа тангажа. Но есть одна хитрость, как сказал толи Галилей, толи Бруно, перед тем как их сожгли: «И все-таки она вертится». Вертится земля с угловой скоростью – один оборот в сутки. Вроде бы немного, но и радиус имеет приличный – 6400 километров. Умножь угловую скорость на радиус и получишь скорость вращения земли на экваторе 1674 километра в час или 465 метров в секунду! Именно поэтому космодромы надо размещать, как можно ближе к экватору. А по стрельбе по Вашингтону поправочку надо давать на упреждение. Иначе убежит логово пиндосовского супостата от нашей неотвратимой кары на сотни километров за тридцать-сорок минут полета нашей ракеты. Отклонение от плоскости тангажа влево-вправо называется рысканьем по курсу. В идеале их вообще не должно быть, равно как и колебаний в плоскости тангажа. Но ракета – вещь неустойчивая и они есть, справляются с ними управляющие двигатели. Вращение ракеты вокруг своей оси называется креном.
Итак, наша ракета из трех банок стартовала, за две-три минуты двигатели первой ступени израсходуют все горючее. Мы тоже можем осилить литровую банку пива за это время, но с трудом. А ракетные двигатели очень прожорливые. Так, двигатели самой мощной Советской ракеты «Энергия» кушали восемь тонн в секунду. А фон Брауновская «Сатурн», что летала до Луны – одиннадцать тонн в секунду. Наша конструкция из трех банок изначально весила почти два килограмма. Допустим, тяга двигателя была в 1,2 раза больше ее веса – 2,5 килограмма. Так что изначально ракета медленно отрывается от нашего стартового-обеденного стола. Но по мере того, как топливо вырабатывается, и конструкция становится все легче и легче, тяговооруженность возрастает. И вот топливо первой ступени выработано. Конструкция весит всего килограмм, а тяга в 2,5 раза больше. Так что если она везет космонавтов, то у них в этот момент три собственного веса. Отстрел разгонного блока первой ступени, нам после пива можно и сходить в туалет, а космонавтам или боевым блокам нет – краткий миг невесомости и запуск двигателей второй ступени. Вес опять начинает нарастать. И так три раза ракета – у нас трехступенчатая.
На данном этапе технического прогресса ракетная техника достигла своего предела. Все упирается в скорость истечения газов из сопла – удельный импульс, для пары гептил – АТ это 3000 метров в секунду, а первая космическая скорость восемь километров в секунду. Вот поэтому-то и ракеты такие огромные, а забрасываемый вес на орбиту или вес боеголовок столь мал. Знаменитая ракета «Союз» – дочка доброй, старой, Королевской Р-7 весит триста десять тонн, а забрасывает на низкую орбиту всего семь с половиной тонн. Высота низкой орбиты всего двести километров, на автомобиле по городу за день столько можно проехать. Велико притяжение земли. Конструкции ракет и классических ЖРД за последние десятилетия были доведены до совершенства и практически подошли к пределу своих возможностей. Янгелевская «Воевода» или Макеевская «Синева» – это технологический предел, сделать лучше уже просто невозможно. То же самое с ракетными двигателями ЖРД, не случайно наши РД-180 продают в Америку. Можно, вложив огромные деньги, улучшить показатели на проценты, ну а смысл?
Для удешевления запусков в Пиндостане используют многоразовые разгонные блоки первых ступеней, которые Илон Маск ловит в мировом океане. Сомнительная экономия. Мне чем-то напоминает пиндосовскую сланцевую революцию. Вроде все убыточно, а работает. Здорово и в том, и в другом случае смахивает на финансовую пирамиду. Пиндосы большие мастера во всемирном надувательстве. Вроде дебет с кредитом не сходится, а что-то вывели из расходов, хеджировали риски и шабаш! Нигде эта сланцевая революция и многоразовые ракеты не получаются, а в Пиндостане все зашибись.
Нужен другой принцип. И, если с воплощением антигравитации пока туго, а ракета с ядерной энергетической установкой у нас позволяет лишь выиграть выборы нашего Президента, то есть наработки по детонационному двигателю. В 2016 НПО «Энергомаш» имени того самого Валентина Петровича Глушко, тот самый, что продает ракетные двигатели, представил в подмосковных Химках первый в мире полноразмерный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) с использованием детонационного горения «Ифрит». Тяга опытного изделия достигла двух тонн. Это пока только начало пути. Ведь до сотен необходимых тонн для двигателей первой ступени еще очень далеко! До полноценного практического применения десятки лет! Задачи фантастически сложные: детонационная волна внутри камеры движется по кругу, с частотой вращения – десятки тысяч в секунду. Тут даже новые направления в науке появились, вроде физико–химической кинетики, изучающие поведение материи при огромных температурах, скоростях и давлениях. Атомарное притяжение в молекулах рабочей смеси учитывается! Для решения задач математического моделирования суперкомпьютеры нужны. Но дело даже не в этом, специалисты наших КБ говорят, что проект не имеет реальных перспектив. Главная причина – отсутствие заказа и необходимого финансирования. Эффективным менеджерам, правящим нашей страной по указке из Пиндостана, физико-химическая кинетика не понятна. Вот самим себе продать Сбербанк и использовать для этого треть фонда национального благосостояния – это понятно. Возвести три миллиона квадратных метров деловой недвижимости на месте ракетного завода имени Хруничева, что делал «Протоны», возле парка Фили в Москве – это тоже понятно. Главным зданием «Роскосмоса» станет небоскреб в виде ракеты – и это тоже понятно.
Для того, чтобы решать задачи такого уровня, надо было сохранить Советский Союз с его Госпланом, или бороться за мировое техническое лидерство, как Пиндостан, или иметь стратегическое планирование на десятки лет вперед, как Китай.
Детонационные двигатели могут использоваться в гиперзвуковых летательных аппаратах и в авиации. В Пиндостане разрабатываются спиновые детонационные газотурбинные установки для флота. Вот, казалось бы, возможность импортозамещения – развивай Советский задел на будущее! Ан нет, дальше трепа не уходим и по-прежнему: сырье, сырье, сырье… В Пиндостане, имеющим неограниченные резервы по финансированию, кандидаты в президенты, что от демократов, что от республиканцев декларируют возврат производств в Америку - новые инфраструктурные проекты, автобаны, мосты. А у нас олимпиады и мундиали… Что можно вспомнить? Только Крымский мост, смешно…Пойдем за пивом.
