Текст книги "Битва за звезды-1. Ракетные системы докосмической эры"

Автор книги: Антон Первушин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 16 (всего у книги 30 страниц)

Самым примечательным в этом проекте является то, что именно Кондратюк первым предложил разделить «лунный корабль» на две части – на орбитальный (база) и посадочный (двухместная ракета) модули, показав при этом, что такая схема заметно снизит расходы на лунную экспедицию. Идея «разделения» имела поистине историческое значение.

Вот что однажды написал Джон Хуболт, один из создателей космической системы «Аполлон» («Apollo»):

«Когда ранним мартовским утром 1968 года с взволнованно бьющимся сердцем я следил на мысе Кеннеди за стартом ракеты, уносившей корабль «Аполлон-9» по направлению к Луне, я думал в этот момент о русском – Юрии Кондратюке, разработавшем эту самую трассу, по которой предстояло лететь трем нашим астронавтам».

Именно Джон Хуболт был инициатором использования в американском проекте лунной экспедиции двухмодульной схемы Кондратюка, и в упорной борьбе с ведущими специалистами, в том числе с Вернером фон Брауном, ему удалось настоять на своем.

Подробности этой битвы идей стали известны позднее, когда в марте 1969 года «Лайф» опубликовал статью Дэвида Шеридана «Как идея, которую никто не хотел признавать, превратилась в лунный модуль». В частности, в статье Шеридана говорилось: «Идея, которая вызвала к жизни лунный модуль, еще более дерзка, чем сам аппарат». В 1961 году схема Кондратюка показалась американским специалистам настолько нелепой, что предложивший ее Джон Хуболт был даже осмеян.

Однако потом было признано: настойчивость Хуболта, его «одинокая и бесстрашная битва» за схему Кондратюка сберегла Соединенным Штатам миллиарды долларов и пару лет бесценного времени.

Судьба же талантливого изобретателя, который, не будь Циолковского или Цандера, вполне мог стать «отцом» современной космонавтики, сложилась трагически. В 1930 году он как сотрудник «Хлебстроя» был обвинен во вредительстве и получил три года; срок впоследствии был заменен ссылкой и работой в одном из проектных бюро ОГПу. В 1941 году Юрий Кондратюк ушел добровольцем на фронт и погиб в бою на территории Кировского района Калужской области. Недавно озвученная версия, якобы он попал в немецкий плен и работал в Пенемюнде, не подтвердилась.

ГДЛ: укротители огня

Интерес правителей Советской России к проблеме межпланетных сообщений, чем бы он ни был вызван, весьма способствовал появлению и дальнейшему развитию сообществ энтузиастов космонавтики. В ноябре 1921 года Совет Народных Комиссаров установил пожизненную пенсию для Циолковского. В мае 1924 года образовано «Общество изучения межпланетных сообщений». В апреле 1927 года состоялось открытие первой в истории «Выставки моделей и механизмов межпланетных аппаратов» в Москве. Издаются и переиздаются труды тех, кого впоследствии назовут «пионерами ракетостроения». Проводятся конференции, читаются доклады.

Интерес коммунистических правителей к космонавтике не остался незамеченным в странах «враждебного капиталистического окружения», вызывая понятную озабоченность. А у страха, как известно, глаза велики, и порой доходило до курьезов.

Например, в 1927 году была опубликована статья некоего Б. Рустем-Бека «В два дня на Луну». Статья сообщала о фантастической телеграмме, якобы отправленной из России в Лондон: «Одиннадцать советских ученых в специальной ракете вылетают на Луну». Весьма примечательны комментарии к этому сообщению, напечатанные газетой «Дейли Кроникл»:

«На Луне некого пропагандировать, там нет населения, – писала газета. – Мы должны встретиться с другой опасностью. Если большевикам удастся достигнуть Луны, то, не встретив там никакого вооруженного сопротивления, <…> они без труда овладеют всеми лунными богатствами. Заселенная коммунистическими элементами, Луна сделается большевистской. Затраты на постройку ракеты и риск жизнями нескольких ученых – сущие пустяки в сравнении с теми колоссальными выгодами, которые можно ждать от эксплуатации материи на Луне».

И в самой России кипели страсти вокруг темы космических путешествий. Новгородская газета «Звезда» сообщала своим читателям:

«На Московском аэродроме заканчивается постройка снаряда для межпланетного путешествия. Снаряд имеет сигарообразную форму, длиной 107 метров. Оболочка сделана из огнеупорного легковесного сплава. Внутри – каюта с резервуарами сжатого воздуха. Тут же помещается особый чиститель испорченного воздуха. Хвост снаряда начинен взрывчатой смесью. Полет будет совершен по принципу ракеты: сила действия равна силе противодействия. Попав в среду притяжения Луны, ракета будет приближаться к ней с ужасной скоростью, и для того, чтобы уменьшить ее, путешественники будут делать небольшие взрывы в передней части ракеты».

На адрес Циолковского и в «Общество изучения межпланетных путешествий» приходят горы писем с просьбой записать в отряд межпланетчиков.

Раньше или позже энтузиазм населения и самих «ракетчиков» должен был принести плоды в виде формирования специальных научных групп, занимающихся исключительно исследованием вопросов космонавтики и разработкой космических аппаратов. И такие группы были созданы. Первая из них объединилась вокруг Газодинамической лаборатории, вошедшей в историю под аббревиатурой ГДЛ.

Прямой предшественницей ГДЛ являлась Лаборатория для реализации изобретений инженера-химика Николая Ивановича Тихомирова, созданная в марте 1921 года и размещавшаяся в Москве в доме № 3 по Тихвинской улице. В состав этой организации входили химическая и пиротехническая лаборатория и слесарно-механическая мастерская.

Николай Тихомиров занимался ракетным делом с 1894 года. Произведя серию опытов с пороховыми и жидкостными ракетами, он счел нужным предложить Морскому министерству проект боевой ракеты, в качестве энергоносителя которой можно было использовать не только твердое топливо – порох, но и жидкое – смеси спиртов и нефтепродуктов. Экспертиза предложения длилась с 1912 по 1917 год, когда, по понятным причинам, это дело было прекращено. Только в мае 1919 года управляющий делами Совнаркома Владимир Бонч-Бруевич получил от Тихомирова предложение реализовать его изобретение – «самодвижущуюся мину для воды и воздуха», которая, по сути дела, являлась пороховой ракетой. Тихомиров просил Бонч-Бруевича довести свое ходатайство до председателя Совнаркома Владимира Ленина. Изобретение было подвергнуто ряду новых экспертиз и только в начале 1921 года признано имеющим важное государственное значение.

К тому времени Тихомиров пришел к выводу, что применявшийся в ракетах черный дымный порох не может обеспечить ни значительной дальности, ни стабильности полета ракет. Поэтому он сосредоточил все усилия на создании принципиально нового пороха, свободного от недостатков черного. В результате упорных изысканий появился мощный, стабильно горящий бездымный пироксилиновый порох на нелетучем растворителе – тротиле. Шашки из пироксилино-тротилового пороха горели без дыма, с огромным газообразованием и вполне стабильно.

В 1925 году ГДЛ перебазировалась в Ленинград. Ее сотрудники занимались в основном разработкой ракетных двигателей: сначала – на бездымном порохе (шашки для боевых активно-реактивных снарядов, твердотопливные ускорители для самолетов), затем – на жидком.

В 1929 году в ГДЛ был организован отдел под руководством Валентина Петровича Глушко. В этом отделе был спроектирован и создан первый в истории электрический ракетный двигатель (ЭРД). Принцип действия такого двигателя был довольно прост: в камеру сгорания двигателя, снабженную соплом, подается электропроводящее вещество, через которое производится мощнейший электрический разряд; при этом проводник мгновенно переходит в газообразное состояние, и продукты сгорания вытекают через сопло, создавая реактивную тягу. Отдел Глушко провел ряд экспериментов с этим двигателем, используя в качестве электропроводящего рабочего вещества литий, бор, алюминий, магний, кремний и бериллий.

Первоначально эти опыты велись в лаборатории «Миллион вольт» академика Чернышева в Лесном, а позднее, с начала 1933 года, – на собственной экспериментальной установке, смонтированной в одном из казематов Петропавловской крепости на Неве. Установка позволяла получать энергетические дозы в виде электрических импульсов с крутым фронтом (порядка нескольких микросекунд) и амплитудой до 100000 В. Существо происходящего при этом процесса Глушко описал в своей дипломной работе следующим образом: «В рассматриваемом случае взрыв происходит вследствие быстрого перехода вещества из твердого состояния в газообразное, то есть вследствие чисто физических причин, без изменения химической структуры участвующего во взрыве вещества».

На базе идеи электрического ракетного двигателя Валентин Глушко предложил проект космического корабля «Гелиоракетоплан». Этот корабль должен был представлять собой полую сферу с кольцевым поясом ЭРД, снабжение которых электроэнергией осуществлялось посредством плоской батареи из «солнечных» термоэлементов.

Помимо столь экзотических проектов, отдел Глушко занимался разработкой жидкостных реактивных двигателей и создал целую серию их – от «ОРМ-1» по «ОРМ-52» (сокращение от «Опытный Ракетный Мотор»).

Мы не будем перебирать здесь все эти двигатели, отметим только некоторые из них, имевшие особое значение для истории космонавтики.

«ОРМ-1» стал первым советским экспериментальным ЖРД. Топливо – четырехокись азота (окислитель) и толуол (горючее); при испытании на жидком кислороде и бензине двигатель развивал тягу до 20 килограммов. Камера двигателя была плакирована изнутри медью и охлаждалась водой, заливавшейся в наружный кожух. Весь двигатель состоял из 93 деталей.

^{Схема двигателя «ОРМ-1» (продольный и поперечный разрезы)}

«ОРМ-1» показал себя довольно капризным двигателем, работал нестабильно, часто взрывался. В конце концов работы по двигателям с монотопливом были в ГДЛ прекращены.

В 1931–1932 годах на двигателе «ОРМ-16» группа Глушко провела более 100 огневых стендовых испытаний. В качестве окислителя использовались жидкий кислород, азотная кислота и растворы четырехокиси азота, а в качестве горючего – керосин.

Двигатель «ОРМ-48» на двухкомпонентном топливе (окислитель – азотная кислота, горючее – керосин) был разработан и испытан в 1933 году. «ОРМ-48» отличался от предыдущих моделей двигателей конструкцией сопла, которое состояло из внутренней стальной стенки с несколькими поясами спиральных ребер и внешней медной рубашки; стенка и рубашка соединялись в одно целое при помощи пайки по вершинам ребер. В полученные таким путем каналы подавалась вода с целью охлаждения конструкции. «ОРМ-48» явился прототипом современных камер сгорания со связанными оболочками.

«ОРМ-52» был наиболее мощным ЖРД, разработанным в ГДЛ и прошедшим официальные испытания в 1933 году. Он развивал тягу 250–300 килограммов и скорость истечения – 2060 м/с Топливо – азотная кислота и керосин. Масса – 14,5 килограмма.

Разумеется, двигатели создавались группой Глушко не только для экспериментальной отработки элементов конструкции и подбора оптимальных топливных смесей – всегда подразумевались какие-то проекты ракет, на которые эти двигатели будут установлены.

Одним из первых проектов, предложенных группой Глушко, стала ракета «РЛА-100» («Реактивный летательный аппарат с высотой подъема 100 километров»). Согласно проекту, стартовый вес этой ракеты должен был составлять 400 килограммов, вес азотнокислотного топлива – 250 килограммов, вес двигателя – 20 килограммов, вес полезного груза – 20 килограммов, тяга двигателя – 3000 килограммов, время работы – 20 секунд.

Ракета состояла из двух корпусов с общей головкой. Для стабилизации полета «РЛА-100» предусматривалась установка двигателя выше центра тяжести ракеты на карданном подвесе при стабилизации двигателя непосредственно гироскопом. В головной части ракеты предусматривалось размещение метеорологических приборов с парашютом и автоматом для выбрасывания их в атмосферу, а в нижней части корпуса – аккумуляторов давления со сжатым воздухом для подачи компонентов топлива в двигатель; верхние баки предназначались для окислителя, средние – для горючего. Материал баков и аккумуляторов давления – высокопрочная сталь. Нижние части корпусов несли дюралюминиевое оперение. Для определения траектории полета было предусмотрено использование разработанного для этой цели киносъемочного аппарата с секундомером, установленного в одном из хвостовых обтекателей.

^{Ракета «РЛА-100» (проект ГДЛ)}

В 1932 году за изготовление трех ракет «РЛА-100» взялся Мотовилихинский машиностроительный завод в городе Перми. Об огневых испытаниях одной из этих ракет рассказывает бывший сотрудник лаборатории Владислав Соколов в своей книге «Огнепоклонники»:

«С этим аппаратом связано забавное приключение. На полевые пусковые испытания прибыло из Москвы одно весьма высокопоставленное лицо. И надо же было такому случиться, что при пуске аппарата произошло искривление его стабилизатора, превратившее ракету в бумеранг. Ракета, описав дугу, помчалась в сторону пусковой позиции. Все бросились к укрытию. Первым добежало до него высокопоставленное лицо, чем убедило нас в пользе физической подготовки…»

Для ускорения летных испытаний двигателей с тягой до 300 килограммов и проверки способов старта и управления ракет в 1933 году в ГДЛ были разработаны конструкции экспериментальных ракет «РЛА-1», «РЛА-2», «РЛА-3», способные осуществить вертикальный взлет на высоту порядка 2–4 километров.

В этих ракетах предусматривалось жесткое крепление двигателей в хвостовой части ракеты; подача топлива – с помощью сжатого газа из аккумулятора давления; бак горючего размещался концентрично внутри бака окислителя.

«РЛА-1» по конструкции была наиболее простой: ее головка и хвостовое оперение – деревянные, длина – 1,88 метра, диаметр корпуса – 195 миллиметров, подача топлива в двигатель – сжатым воздухом без редуктора давления.

«РЛА-2» отличалась от первой модели использованием дюралюминиевой головки, несущей контейнер метеоприборов с парашютом, раскрытие которого предусматривалось вышибным автоматом; введением в средней части корпуса ракеты арматурного отсека с редуктором давления воздуха; применением дюралюминиевого хвостового оперения.

^{Ракета «РЛА-2» (проект ГДЛ)}

В 1933 году на стенде была отработана укладка парашюта в головку «РЛА-2», а также испытаны автомат для выбрасывания парашюта и арматурный отсек с редуктором давления. В связи с этим «РЛА-1» был перебран по схеме «РЛА-2» путем введения арматурного отсека и в таком виде прошел стендовые испытания в конце 1933 года

«РЛА-3» отличалась от «РЛА-2» наличием приборного отсека с двумя гироскопами с воздушным дутьем, управлявшими с помощью пневматических сервоприводов и механических тяг двумя парами воздушных рулей, размещенных в хвостовом оперении. Однако изготовление опытного образца «РЛА-3» так и не было завершено.

На все три ракеты конструкторы планировали установить двигатель «ОРМ-52».

Ракетоплан «РП-1» («Имени XIV годовщины Октября»)

Параллельно с Газодинамической лабораторией над проблемой создания ракет и двигателей для них трудились в общественных группах изучения реактивного движения, известных под названиями МосГИРД и ЛенГИРД. Они были организованы осенью 1931 года по инициативе неутомимого Фридриха Цандера. В то время он, осуществляя свою «космическую» программу, всерьез работал над проектом ракетоплана «РП-1». В качестве основы Цандер собирался использовать бесхвостый планер «БИЧ-11», на который планировалось установить новый двигатель «ОР-2».

Поскольку речь шла о первом по-настоящему серьезном проекте, самодеятельность энтузиастов-одиночек тут была неуместна, и для работ над ракетопланом при Бюро воздушной техники Центрального совета Осоавиахима была сформирована Группа изучения реактивного движения (сокращенно – ГИРД). Руководителем ее стал сам Фридрих Цандер. А Технический совет возглавил молодой талантливый инженер и планерист с большим стажем Сергей Павлович Королев.

В числе первых в ГИРД вошли конструктор планера «БИЧ-11» Борис Черановский, известный аэродинамик Владимир Ветчинкин и авиационный инженер Михаил Тихо-нравов.

Планер «БИЧ-11» («Треугольник») с трапециевидным в плане крылом, созданный выдающимся советским авиаконструктором Борисом Черановским, был выбран в качестве основы для строительства первого ракетоплана неслучайно. Его обкатывал сам Сергей Королев, и именно он, согласно сохранившимся свидетельствам, уговорил Фридриха Цандера остановить выбор на этой машине. К тому же планер не имел хвоста, и «гирдовцы» сочли, что это упростит задачу размещения ракетного двигателя.

Несколько позже был заключен и соответствующий договор, регламентирующий деятельность группы ГИРД при конструировании ракетоплана. Он назывался «Социалистический договор по укреплению обороны СССР № 228/10 от 18 ноября 1931 года», и на нем стоял гриф «Не подлежит оглашению».

По этому договору, например, Цандер брал на себя проектирование и разработку чертежей и производство по опытному реактивному двигателю «ОР-2» к реактивному самолету «РП-1». В свою очередь, Осоавиахим принимал на себя финансовые расходы и хозяйственные заботы, связанные с договором. Первая тысяча рублей была переведена ГИРДу вскоре после заключения договора. Центральный совет Осоавиахима наметил ассигновать в феврале и марте 1932 года на испытания ракетного самолета 93 тысячи рублей. Ответственность за выполнение всех работ, связанных с ракетопланом, возлагалась на Технический совет ГИРДа и лично на Сергея Королева.

В составе МосГИРДа работало две бригады, занимавшиеся непосредственно ракетопланом «РП-1»: первая и четвертая. Первая бригада состояла из специалистов Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ), которых привел в ГИРД Цандер, и занималась двигателем «ОР-2». Четвертая бригада, руководимая Королевым, готовила «БИЧ-11» к переделке в ракетоплан.

Согласно проекту, «РП-1» («гирдовцы» придумали ему еще одно название: «Имени XV годовщины Октября») должен был иметь следующие характеристики: стартовый вес – 470 килограммов, длина – 3,2 метра, высота – 1,3 метра, размах крыла – 12,5 метра, максимальная скорость – 140 км/ч, посадочная скорость – 54 км/ч, продолжительность полета – 7 минут.

^{Схема ракетного планера «РП-1» («БИЧ-11» с двигателем «ОР-2»)}

Сергей Королев сам выполнял все полетные испытания планера. О каждом из них он докладывал в Осоавиахим.

«Мною, – писал он в одной из докладных, – были произведены два тренировочных полета на самолете РП-1 без мотора… Несмотря на сильный боковой ветер, во время каждого полета мною были использованы два глубоких разворота более чем на 90 градусов. Причем самолет оказался вполне устойчивым и легко управляемым при всех режимах…»

Однажды при испытании второго экземпляра «РП-1» резко пошел на снижение, при жесткой посадке Королева выбросило из машины, и он чудом остался жив.

В принципе, «БИЧ-11» был готов к переделке: баки, трубопроводы, краны и другое оборудование уже было смонтировано. Однако работы над двигателем «ОР-2» затягивались. В конечном виде он должен был выглядеть следующим образом: в качестве топлива выбрали бензин с жидким кислородом, проектная тяга – 50 килограммов, охлаждение сопла осуществляется водой, камера сгорания – газообразным кислородом, подача компонентов топлива – вытесни-тельная, давлением азота.

У ГИРДа имелся высокий покровитель. Им был заместитель председателя Реввоенсовета СССР и начальник вооружений РККА Михаил Николаевич Тухачевский – один из тех крупных советских военачальников, кто мнил себя реформатором армии, а следовательно, интересовался любыми перспективными инженерными разработками, которые могли бы иметь применение в военном деле. Именно Тухачевский выделил ГИРДу полигон в Нахабино, где проводились все огневые испытания, включая и тесты по отработке элементов двигателя «ОР-2».

Первые испытания полностью собранного двигателя состоялись 18 марта 1933 года, но в ходе их двигатель взорвался, а испытательный стенд был разрушен.

^{Жидкостный ракетный двигатель «ОР-2» на испытательном стенде}

Впоследствии первая бригада ГИРДа усовершенствовала двигатель, заменив бензин этиловым спиртом для снижения температуры газов и облегчения охлаждения (эта модификация получила обозначение «02»). В течение 1933 года было проведено еще три испытания двигателя, но он продолжал вести себя капризно: не удавалось добиться устойчивого горения. Максимальная продолжительность работы составила 35 секунд, полученная тяга – примерно 40 килограммов.

Несмотря на проблемы с двигателем, надежда на то, что ракетоплан «РП-1» будет достроен, все еще оставалась. Секретарь ГИРДа писал Константину Циолковскому:

«Наши опытные работы по ракетоплану ГИРД-РШ подходят к концу. <…> У нас работает много высококвалифицированных инженеров, но лучшим из лучших является председатель нашего техсовета инженер С. П. Королев. <…> Он-то и будет пилотировать первый ракетоплан».

Тем временем у деревянного планера приближался к концу паспортный срок эксплуатации. Чтобы четвертая бригада не простаивала, инициативный Королев переориентировал ее на исследования по теме обеспечения жизни человека при полете в стратосфере и выше. В этих исследованиях бригада действовала в содружестве с лабораторией летного труда Военно-воздушной академии имени Жуковского. Были рассмотрены особенности полета в скафандрах, в герметических кабинах с регенерацией воздуха и так далее.

В архиве сохранился отчет об одном из исследований, выполненных в Академии имени Жуковского и посвященных обеспечению дыхательной функции экипажа на «стратосамолете». В отчете говорится: «В целях разрешения поставленного ГИРДом перед лабораторией вопроса раньше всего были изучены явления, создающиеся в герметической кабине. Для этого были проведены опыты в сварной железной герметической кабине объемом 1,37 куб. метра с пребыванием в ней двух человек в течение различного времени».

В конце концов Королев и остальные «гирдовцы» были вынуждены отказаться от идеи создания «РП-1». Изменилась конъюнктура, изменились и дальнейшие планы. Ракетоплан «РП-1» («Имени XIV годовщины Октября») так и остался проектом, а Сергей Королев так и не стал первым советским пилотом, поднявшим в воздух самолет с реактивным двигателем.

Позднее на планер «БИЧ-11» установили двигатель внутреннего сгорания «Скорпион» мощностью в 27 лошадиных сил, превратив его тем самым в авиетку. В таком виде «БИЧ-11» совершил несколько удачных полетов, став одним из первых самолетов типа «летающее крыло».