Пламенный мотор
Ракеты были известны еще в древнем Китае. Их использовали как для фейерверков, так и в военном деле — например, в качестве зажигательных снарядов при осаде городов. Историки полагают, что в Европу они с монгольскими завоевателями. Однако все эти ракеты использовали твердое топливо — порох. Жидкостный ракетный двигатель, сделавший возможным космические полеты и лежащий в основе первых боевых баллистических ракет, отличается от твердотопливного тем, что его тягу можно регулировать, а жидкие компоненты значительно превосходят твердые смеси по эффективности — при той же массе они позволяют получить гораздо большую мощность.
Работы в области жидкостных ракетных двигателей начались в США, СССР и Германии еще в 1920–1930-х годах. В Соединенных Штатах этим занимался ученый Роберт Годдард. В 1926 году его ракета, работающая на бензине и жидком кислороде, поднялась на 56 м, став первой, взлетевшей с помощью ЖРД. Годдард экспериментировал с гироскопическими системами управления, а в 1935 году одна из его ракет достигла высоты 2 км.
В Советском Союзе ракеты и двигатели к ним строили в ленинградской Газодинамической лаборатории, созданной еще в 1921 году. Именно в ней первые реактивные снаряды на бездымном порохе, которые после модернизации использовались в легендарной реактивной установке . Здесь же были первые отечественные опытные жидкостные ракетные моторы, первый в мире электротермический реактивный двигатель (сегодня устройства такого принципа широко используются в спутниках).
В Москве ракетной тематикой занималась Группа изучения реактивного движения (ГИРД) с участием, а затем и под руководством будущего главного конструктора ракетной техники . В ГИРД были созданы ракетные двигатели, где окислителем был жидкий кислород, а топливом — сгущенный бензин или спирт. В августе 1933 года ракета конструкции Михаила Тихонравова ГИРД-09 массой 20 кг поднялась на 400 м.
В том же году был создан Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ), объединивший группы ученых. В нем конструировались и испытывались боевые ракеты, в том числе крылатые. Разработка ракет с ЖРД прервалась в 1938 году из-за ареста Королева по ложному обвинению. Репрессии коснулись и других конструкторов советской ракетной техники.
В начале 1941 года конструкторы Александр Березняк и Алексей Исаев создать сверхскоростной истребитель-перехватчик с ракетным двигателем. В 1942 году его прототип под названием БИ-1 совершил первый полет и продолжил испытания. Самолет, вооруженный двумя автоматическими пушками калибра 20 мм, был оснащен ЖРД тягой более 1 т, работающим на керосине и азотной кислоте.
Таким образом, к лету 1944 года, когда в руки советских специалистов впервые попали для изучения фрагменты огромных немецких ракет, вывезенные с освобожденных в ходе Второй мировой войны территорий Польши, Советский Союз обладал научной и инженерной школой для создания ракетной техники, а также практическим опытом подобных разработок.
"Оружие возмездия"
В Германии до прихода к власти нацистов велись работы в области ракетной техники, а результаты исследований публиковались. Так, в 1930 году конструкторами Рудольфом Небелем и Клаусом Риделем было создано объединение . Через несколько лет к нему присоединился — в будущем одна из ключевых фигур американской ракетной программы. Группа создала несколько образцов ЖРД с тягой до сотен килограммов, продемонстрировала разработки военным, которые увидели в них большой потенциал. С 1934 года все ракетные разработки проходили уже в строжайшей тайне. Фон Браун продолжил работать на нацистов, в 1937 году вступив в Национал-социалистическую рабочую партию Германии и став техническим руководителем секретного полигона в Пенемюнде на балтийском побережье.
Главным детищем команды фон Брауна стала первая в мире боевая баллистическая ракета "Фау-2" (V-2, сокращение от Vergeltungswaffe-2 — "Оружие возмездия — 2") с жидкостным ракетным двигателем. Боеприпас длиной 14 м и массой 12 т был способен доставить боезаряд в 900 кг на расстояние 320 км. В октябре 1942 года "Фау-2" совершила первый успешный полет, а с сентября 1944-го начала падать на Лондон, Париж, Антверпен. Ракета фон Брауна стала первым рукотворным объектом, достигшим космоса: при пусках она поднималась выше 80 км, принятых в ВВС США за нижнюю границу космического пространства.
Тысячи "Фау-2", выпущенных по городам Западной Европы, не могли переломить ход Второй мировой войны. Завод по производству ракет возле немецкого города Нордхаузен вместе с готовыми изделиями и оборудованием попал в руки американских войск, однако позднее союзники поделились трофеями с советскими специалистами. Для их изучения в июле 1945 года была создана комиссия, куда вошли военные, ученые, инженеры — в том числе Королев, с которого была снята судимость.
Рождение космодрома
После прихода в Германию союзников по антигитлеровской коалиции фон Браун с командой специалистов и документацией на разработки сдался американским военным. Вместе с трофейными компонентами "Фау-2" они отправились в Соединенные Штаты. Первый успешный пуск ракеты, собранной из немецких компонентов при участии немецких специалистов, состоялся в США на полигоне Уайт-Сэндс (штат Нью-Мексико) в мае 1946 года, а в октябре ракета Землю из космоса — с высоты более 100 км.
Для испытаний перспективных американских ракет требовалась площадка, позволяющая запускать их на большую дальность. Таким местом был выбран малонаселенный удаленный район полуострова Флорида на побережье Атлантического океана под названием мыс Канаверал. Здесь же располагалась недействующая база военно-морской авиации. Близость площадки к экватору осуществлять пуски на орбиту с меньшими энергетическими затратами. Военные инженеры приступили к обустройству полигона, и 24 июля 1950 года с мыса Канаверал была запущена двухступенчатая ракета: первой ступенью служила "Фау-2", второй — существенно меньшая ракета Corporal национальной разработки с ЖРД.
Ранее в ходе экспериментов по программе такой американо-германский тандем достиг высоты 390 км. Программу сопровождало большое число аварий. Неудачным стал и первый пуск с побережья Атлантики, а следующий полет двуступенчатой ракеты 29 июля (частично удачный) стал для Bumper последним.
Немецкие трофеи и их "потомки"
Советские специалисты изучали немецкие трофеи и осенью 1947 года совершили 11 испытательных пусков собранных "Фау-2". На основе ее конструкции в апреле 1948 года было принято решение создавать . У советского изделия, получившего название Р-1, были доработаны хвостовое оперение и приборный отсек, увеличен запас топлива. Р-1 создавали 13 научно-исследовательских институтов и 35 предприятий. Главным конструктором стал Сергей Королев, головным разработчиком — НИИ-88 (ныне — Центральный научно-исследовательский институт машиностроения, ЦНИИмаш в подмосковном городе Королеве). 10 октября 1948 года Р-1 совершила первый успешный полет на дальность 288 км. В 1952-м начнет эксплуатироваться Р-2 с дальностью пуска 600 км, в 1956 году на вооружение встала Р-5М с дальностью 1 200 км.
Команда германских специалистов во главе с фон Брауном на базу Редстоун-Арсенал (штат Алабама), где продолжила работы над боевыми ракетами. В августе 1953 года с мыса Канаверал совершила первый полет ракета с дальностью порядка 400 км. В последующие годы инженеры разработали ракеты серий Jupiter, Saturn в интересах Сухопутных войск США. Параллельно другие команды по заказу ВВС США создавали ракеты средней дальности Atlas и Thor, для военно-морских сил — трехступенчатую Vanguard.
Как США проиграли первый этап космической гонки
Вернер фон Браун предложил отправить на орбиту искусственный спутник Земли еще в 1954 году. Носителем должна была стать ракета Redstone — глубокая модернизация "Фау-2".
На нее предполагалось установить целых три ступени из пакетов небольших (длиной всего 1,2 м) твердотопливных ракетных двигателей, последний из которых вывел бы на орбиту миниатюрный космический аппарат. Однако в 1955 году проект был отменен, для запуска спутника был выбран носитель Vanguard, который испытывался на мысе Канаверал.
Первый американский спутник мог быть запущен ракетой Jupiter C (многоступенчатой модификацией Redstone, применявшейся для исследования термостойких покрытий головных частей в интересах Пентагона) в 1956 году во время одного из испытательных пусков на значительную дальность, однако по указанию президента США Дуайта Эйзенхауэра такой эксперимент на военной ракете был запрещен.
21 августа 1957 года состоялось первое успешное испытание советской межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, которая 4 октября 1957 года по инициативе Королева в ходе шестого испытательного полета вывела на орбиту первый искусственный спутник Земли.
Рассекреченные к 60-летию запуска советского спутника свидетельствуют, что Центральному разведывательному управлению (ЦРУ) США было известно о планах Советского Союза запустить рукотворную Луну. "Мы полагаем, что СССР способен вывести в начале 1957 года спутник, который мог бы собирать научную информацию и данные, имеющие ограниченную военную ценность", — говорилось в оценке ЦРУ. В документах за 1955 год отмечалось, что спутник можно использовать для сбора разведданных.
Открытие космической эры Советским Союзом стало для руководства США шоком: ведь весь 1957 год американские СМИ рассказывали о готовящемся запуске американской рукотворной Луны. Эмоций добавили кадры последующей неудачной попытки запустить американский спутник ракетой Vanguard 6 декабря 1957 года: в присутствии гостей и журналистов носитель приподнялся на метр, накренился и взорвался.
Пресса космический аппарат-неудачник "Флопником" и "Капутником", обыгрывая русское название "Спутник", которое узнали во всем мире в октябре 1957 года.
Лишь 1 февраля 1958 года ракета Jupiter C фон Брауна в четырехступенчатой модификации, названной Juno 1, отправила с мыса Канаверал на орбиту первый американский спутник .
Однако космическая гонка между сверхдержавами продолжалась. 15 мая 1958 года СССР вывел в космос целую исследовательскую лабораторию — третий советский спутник длиной более 3,5 м, диаметром до 1,7 м и массой 1,3 т, из которой 968 кг приходилось на научную аппаратуру. 12 апреля 1961 года к звездам Юрий Гагарин — первый космонавт планеты Земля.
Мыс Канаверал стал крупнейшим средоточием площадок для запусков американских космических ракет. Отсюда совершили первые полеты — сначала суборбитальные, а затем и орбитальные — астронавты на модифицированных ракетах Redstone, отсюда стартовали ракеты-носители Saturn 5, доставившие человека на Луну (главным конструктором ракеты был фон Браун), многоразовые корабли Space Shuttle.
В наши дни с космодрома с 75-летней историей многоразовые ракеты-носители Илона Маска, доставляя людей и грузы на Международную космическую станцию, отсюда сверхтяжелый носитель Space Launch System (SLS), предназначенный для лунной программы Artemis. Artemis, в середине 2030-х годов США планируют высадить людей на Марс.
Виктор Бодров
Комментарии