Глава 4 ГОНКА ЗА ЛИДЕРОМ
«Эффект разорвавшейся бомбы»
Не так давно в России наконец-то перевели и опубликовали одну из литературоведческих монографий «короля ужастиков» Стивена Кинга. Называется этот фундаментальный труд «Танец смерти», и в нем, в частности, Кинг приводит описание ярчайшего события в своем детстве, ставшего основой страха для целого поколения американцев. Не откажу себе в удовольствии процитировать этот фрагмент целиком:
«Мы сидели на стульях, как манекены, и смотрели на управляющего. Вид у него был встревоженный и болезненный — а может, это было виновато освещение. Мы гадали, что за катастрофа заставила его остановить фильм в самый напряженный момент, но тут управляющий заговорил, и дрожь в его голосе еще больше смутила нас.
— Я хочу сообщить вам, — начал он, — что русские вывели на орбиту вокруг Земли космический сателлит. Они назвали его… «спутник».
Сообщение было встречено абсолютным, гробовым молчанием. Полный кинотеатр детишек с ежиками и хвостиками, в джинсах и юбках, с кольцами Капитана Полночь, детишек, которые только что узнали Чака Берри и Литтла Ричардса и слушали по вечерам нью-йоркские радиостанции с таким замиранием сердца, словно это были сигналы с другой планеты. Мы выросли на Капитане Видео и «Терри и пиратах». Мы любовались в комиксах, как герой Кейси разбрасывает, как кегли, целую кучу азиатов. Мы видели, как Ричард Карлсон в «Я вел тройную жизнь» тысячами ловит грязных коммунистических шпионов. Мы заплатили по четверть доллара за право увидеть Хью Марлоу в «Земле против летающих тарелок» и в качестве бесплатного приложения получили эту убийственную новость.
Помню очень отчетливо: страшное мертвое молчание кинозала вдруг было нарушено одиноким выкриком; не знаю, был это мальчик или девочка; голос был полон слез и испуганной злости: «Давай показывай кино, врун!»
Управляющий даже не посмотрел в ту сторону, откуда донесся голос, и почему-то это было хуже всего. Это было доказательство. Русские опередили нас в космосе. Где-то над нашими головами, триумфально попискивая, несется электронный мяч, сконструированный и запущенный за железным занавесом. Ни Капитан Полночь, ни Ричард Карлсон (который играл в «Звездных всадниках», боже, какая горькая ирония) не смогли его остановить. Он летел там, вверху… и они назвали его «спутником». Управляющий еще немного постоял, глядя на нас; казалось, он ищет, что бы еще добавить, но не находит. Потом он ушел, и вскоре фильм возобновился».
Мы, жители России, привыкли воспринимать запуск первого советского спутника, состоявшийся 4 октября 1957 года, как триумф научной мысли и достижение всего человечества. Чисто национальная гордость отступила за минувшие годы на второй план, и как-то уже забывается, что то давнее событие имело исключительное политическое значение. Теперь об этом можно судить лишь по реакции Запада. И это была реакция стороны, которая вдруг осознала, что проиграла затяжную войну. А что может быть страшнее?
Американский журнал «Форчун» впоследствии напишет: «Мы не ждали советского спутника, и поэтому он произвел на Америку Эйзенхауэра впечатление нового технического Перл-Харбора».
«Нью-Йорк таймс» развивает мысль: «Первый советский спутник до основания потряс миллионы американцев, поскольку впервые поставил под сомнение их уверенность в полном превосходстве Соединенных Штатов и в неизбежности победы Америки в «холодной войне».
«Рухнула догма о техническом превосходстве Соединенных Штатов», — вторит «Пари Матч».
Обозреватель С. Сульцбергер подытоживает: «Соединенные Штаты вступают в новую ущербную фазу своей национальной истории и международного влияния. Американского века не было и нет».
Если для нас 4 октября 1957 года связано только с теплыми и светлыми воспоминаниями, то для американцев — это кошмар. Все они, от школьника до президента, были буквально раздавлены новостью о советском искусственном спутнике, она стала для них первым звонком к Армагеддону. Небо над Америкой перестало быть безопасным, оно больше не принадлежало американцам.
И, что самое интересное, это был вполне закономерный итог.
Космический иллюзион
…Первый полет в космос совершил, разумеется, американец…
Это не фантастика, И даже не ирония.
Очень не хочется злословить по поводу наших новых «геополитических партнеров», но из песни слова не выкинешь: при существующей в США системе пропаганды, основанной на принципе «Америка — родина слонов, а Бенджамин Франклин — основоположник учения о слонах», никто особенно не удивится, если завтра американцы заявят о своем исключительном приоритете в области освоения космического пространства. Тем более что опыт уже есть. Кажущийся нам малозначительным на фоне собственных достижений эпизод запуска баллистической двухступенчатой ракеты на высоту 400 километров, состоявшийся 23 февраля 1949 года в рамках проекта «Бампер» («Bumper» или «Bum-per-WAC»), уже полстолетия представляется всему миру как первый шаг человечества в космос. При этом как-то забывается, что если взять за основу собственно американское определение границы космического пространства, то «первый шаг» за все человечество сделали конструкторы Третьего рейха, которые еще в середине 1944 запускали свою «Фау-2» на высоту более 190 километров.
Но идеологи Нового мирового порядка вполне могут пойти еще дальше. И повод для этого есть. В книге Николая Рынина «Ракеты и двигатели прямой реакции» (1929 год) вы можете обнаружить картинку, на которой изображена металлическая (?) труба, установленная на примитивном подобии стартового комплекса; на трубе сидит человек в кожаной куртке и шлеме летчика. Зовут этого человека Лоу, и он, по утверждению американских газет, на которые ссылается Рынин, воспроизвел подвиг незабвенного китайского мандарина, но с более эффективным результатом -13 марта 1913 года он поднялся на трубе-ракете в небо Нью-Йорка, после чего, «отцепившись» от нее, спустился на парашюте, снимая виды города с помощью киноаппарата. Рынин, разумеется, не принимает всерьез сообщение о полете Лоу, явно недооценивая то влияние, которые оказывали и оказывают средства массовой информации на человеческое представление о мире. Очень многие американцы могли прочитать о Лоу и легко поверить в историю его полета, поскольку она лишний раз доказывала то самое «техническое превосходство» США, которым они так привыкли гордиться.
Эту веру подкреплял и мощный поток фантастического чтива — книг и комиксов, выбрасываемых на лотки магазинов десятками издательств. Джон Картер из романов Эдгара Раиса Берроуза, Капитан Фьючер из романов Эдмонда Гамильтона, Ричард Сетон из романов Эдварда Элмера «Дока» Смита, Лакки Стар из романов Айзека Азимова, Флэш Гордон и Бак Роджерс из одноименных комиксов — все они стопроцентные американцы, отстаивающие идеалы демократии и прогресса на других планетах под светом других солнц. С какого-то момента грань между вымышленным и реальным мирами стиралась, чему подтверждением появление множества фан-клубов, объединивших вовсе не любителей литературы о нереальном (как это было, скажем, в Советском Союзе), а тех, кто уверовал в реальность нереального. Космос в представлении многих и многих был уже населен и перенаселен; там, в черной пустоте, обитали более высокоразвитые существа, строились и разрушались целые галактические империи, и чтобы стать одним из «небожителей» вовсе не требовалось изучать какие-то мудреные книги, чертить невразумительные графики и делать сложнейшие расчеты — достаточно простейшего желания.
Поэтому никакого научного правдоподобия в газетных историях, подобных репортажу о полете ракеты Лоу, и в романах основоположников жанра «космической оперы» искать не имеет смысла: властителей американских дум редко заботит правдоподобие, главное для них — внешний блеск, эффектность. И в этом смысле полет Лоу ничем не хуже полета Гагарина — для подготовленного сознания они совершенно разнозначны, и в виртуальном пространстве космический приоритет США неоспорим. Только проиграв информационную войну, мы начинаем понимать, какой из фронтов XX века был важнейшим.
На самом же деле у довоенной Америки не было ни малейшего шанса стать космической державой. И прежде всего потому, что она в этом не нуждалась.
Ракеты и патенты Роберта Годдарда
Помню, как в годы, которые нынче принято называть «застойными», нам, ученикам средней школы, внушали, будто бы главное преимущество социалистической системы хозяйствования перед капиталистической заключается в том, что при социалистическом планировании любое изобретение или рационализаторское предложение сразу же становится достоянием всего общества, что стимулирует прогресс, а вот у «загнивающего» Запада аналогичное изобретение является собственностью владельца патента и только от его прихоти зависит, получит это изобретение широкое распространение или нет.
Впоследствии, будучи студентом Политехнического института, я убедился, что первая часть этого тезиса, мягко говоря, не соответствует действительности: несмотря на необходимость регулярных публикаций в специальных журналах, многочисленные доклады на конференциях и защиты диссертационных работ, всякий уважающий себя руководитель научной группы все «ноу-хау» старался держать при себе; военные же спецы из «ящиков» в принципе не делились достижениями с гражданскими, а то, что это вовсе не способствует «стимуляции прогресса», никого не интересовало. Именно поэтому, в частности, мы имеем сегодня лучшие в мире истребители и довольно посредственные аэробусы.
Что же касается второй части, то и тут не все правда, В большинстве случаев владельцам патентов невыгодно держать изобретение при себе, изобретение должно приносить прибыль, и если оно кому-нибудь нужно, его раньше или позже купят. Вопрос только в одном: раньше или позже?
Роберт Годдард, которого вполне справедливо называют «пионером ракетостроения», прекрасно ориентировался в реалиях своего общества, понимал значение патента и не относился к числу «полоумных изобретателей», каким его считали соседи. Но, как говаривал Иисус из Назарета, нет пророка в своем Отечестве, и патенты, которые могли бы дать Америке решительное преимущество в освоении космоса, остались невостребованными.
В ряду других «пионеров ракетостроения» Роберт Годдард стоит особняком. В нем нет ничего от той бескорыстной мечтательности, которая отличала других энтузиастов идеи межпланетных путешествий. В трудах Годдарда вы не найдете описаний космических кораблей будущего в духе Циолковского или орбитальных заправочных станций в духе Германа Оберта. Годдард был прагматиком и писал только о таких системах, которые можно было бы построить уже сейчас и на конкретные деньги. Кроме того, американский инженер очень скупо распространялся о своих идеях и достижениях, считая ракеты (по образному выражению Фрэнка Малины) «своим частным заповедником». По этой же причине он терпеть не мог «конкурентов» и патентовал для защиты от них каждую закорюку.
Проблемой полета в космическое пространство Годдард начал интересоваться еще в юности — в 1899 году. Поводом для этого стало увлечение романами Герберта Уэллса и его американских подражателей. Через два года Роберт написал небольшую статью «Перемещение в космосе», где, в частности, анализировал возможность запуска снаряда в космос при помощи пушки. По Годдарду, для запуска 1 фунта (454 грамма) полезного груза на Луну необходимо зарядить такую пушку 500 фунтами (227 килограммов) пироксилинового пороха. Полезным грузом в данном случае являлся пакет с магниевьм порошком, вспышку которого па затененной части Луны можно было бы увидеть в мощный телескоп.
В 1906 году Годдард обратился к проблематике использования для движения в космосе реакции заряженных частиц. В октябре 1907 года он написал работу «О возможности перемещения в межпланетном пространстве», в которой размышлял о средствах поддержания жизни в космосе, метеорной опасности и борьбе с ней, реактивном способе движения на энергии пороха и анализировал возможность применения энергии распада атома,
В 1909 году Годдард впервые записал свои соображения и расчеты по теме космической ракеты и оптимальных топлив для нее.
Интересы Годдарда на ранней стадии его деятельности были весьма разнообразными. Так, в его записях, которые он, начиная с 1906 года, вел регулярно, содержатся такие идеи, как использование для полета магнитного поля Земли; создание реактивной тяги для движения аппарата в космосе за счет электростатического эффекта (с нейтрализацией потока ионов за космическим аппаратом); проведение фотосъемки Луны и Марса с облетных траекторий; производство на Луне кислорода и водорода для использования в качестве ракетного топлива и так далее в том же духе. Все эти богатые идеи Годдард преподносит чрезвычайно скупо, давая им лишь самую общую оценку.
Само по себе любопытно обоснование необходимости разработок по космической тематике, которое приводит Годдард в одной из своих статей. Опираясь на пророчество англичанина Джорджа Дарвина о том, что когда-нибудь Луна упадет на Землю, тем самым перечеркнув историю человеческой цивилизации, Годдард призывает готовить целый флот космических кораблей, который позволит в критический момент эвакуировать население в более пригодное для жизни место.
В 1912–1913 годах, уже будучи дипломированным инженером и доктором философии, Годдард разрабатывает свою собственную теорию движения ракет, а в 1915 году приступает к стендовыми экспериментам с твердотопливными ракетами, определяя их эффективность при различных конфигурациях, размерах и видах топлива. Тогда же он провел сложный опыт по доказательству существования и отсутствия уменьшения тяги ракетного двигателя в вакууме.
В июле 1914 года Годдард получил патенты США на конструкцию составной ракеты с коническими соплами и ракеты с непрерывным горением в двух вариантах — с последовательной подачей в камеру сгорания пороховых зарядов и с насосной подачей в камеру двухкомпонентного жидкого топлива. Исторический приоритет Годдарду в этой области не принадлежит: как мы помним, жидкостную ракету для космических полетов и вывод уравнения движения ракеты еще в 1903 году предложил Циолковский.
Начиная с 1917 года, Годдард занимался конструкторскими разработками в области твердотопливных ракет различного типа, и в том числе многозарядной ракеты импульсного горения, подобной той, которую предлагал Кибальчич. Испытания этой ракеты, проведенные в ноябре 1918 года, были не слишком удачными, но Годдард в течение еще трех лет пытался создать работоспособную конструкцию.
В 1921 году американский конструктор решил перейти к экспериментам с жидкостно-ракетными двигателями, используя в качестве окислителя жидкий кислород, а в качестве горючего — различные углеводороды. Первый запуск ЖРД на стенде состоялся в марте 1922 года.
Неудачи с созданием небольшой ракеты с насосной подачей топлива заставили Годдарда перейти к конструированию простейшей ракеты с вытеснительной системой подачи (топливо — жидкий кислород и бензин). Впервые успешный полет такой ракеты — первой в мире на жидком топливе — состоялся 16 марта 1926 года в местечке Обурне (штат Массачусетс). Ракета, получившая название «Nell», со стартовым весом 4,2 килограмма достигла высоты 12,5 метра и пролетела 56 метров. Весь полет продолжался 2,5 секунды.
17 июля 1929 года Годдард впервые осуществил запуск ракеты с приборами и фотокамерой на борту. Ракета со стартовым весом 25,7 килограмма достигла высоты 28 метров, и приборы (барометр и термометр) после приземления оказались неповрежденными. Полет привлек внимание местных жителей, решивших, что где-то поблизости разбился аэроплан, и Годдарду не удалось сохранить факт проведения испытания в тайне. Впоследствии он напишет об этом так:
«Мы уже почти упаковались, когда из-за холма со стороны жилого дома на ферме я увидел около дюжины автомобилей, поднимающих большое облако пыли; первые две машины были каретами скорой помощи. Я спросил двух офицеров, не смогут ли они не поднимать шума вокруг этого дела. В ответ один из них спросил: «Видите ли вы этих двух приближающихся людей?». Я ответил: «Да, А что?» — «Это репортеры, один из „Пост", а другой из „Газетт"», — был его ответ. Я пытался договориться с редакторами двух городских газет, чтобы не поднимать шумиху, но в это время уже выходили два экстренных выпуска.
Я намеревался вообще не делать какого бы то ни было заявления, но, когда узнал, что во всех сообщениях важнейшее место отводилось исключительно ракете для полета на Луну, которая якобы взорвалась в средних слоях атмосферы, я опубликовал короткое заявление следующего содержания: «Испытание сегодня после полудня было одним из длинной серии экспериментов с ракетами, использующими совершенно новое топливо. Не предпринималось никакой попытки достичь Луны или что-нибудь другое столь же эффектного характера. Ракета обычно шумит, и этого достаточно, чтобы привлечь значительное внимание. Испытание было совершенно удовлетворительным; в воздухе ничто не взрывалось, и не было причинено никакого ущерба, исключая инцидент, сопутствовавший приземлению». На следующий день я опубликовал то же самое заявление, заменив лишь слова «совершенно новое топливо» на «жидкое топливо»…
В прессе было много любопытных комментариев относительно характера полета. Все сошлись на том, что ракета летела с громким гулом, слышимым, как говорили, в радиусе 2 миль. Некоторые упоминали громкий монотонный шум, как у пропеллера аэроплана перед взлетом. Конечно, пока давление существенно не возрастет, сгорание происходит неравномерно. Во время предыдущих испытаний возле пусковой башни было обожжено много зелени, и это также вызвало комментарии. Возбудили интерес камни, находящиеся прямо под соплом. Они были навалены на трубчатую раму, к которой крепились две трубчатые направляющие диаметром 3/8 дюйма, чтобы удерживать эти направляющие в возможно более строго вертикальном положении за счет давления, создаваемого таким образом. Камни сильно почернели от дымного бензинового пламени и раздробились в значительной степени из-за длительного воздействия тепла во время испытаний, при которых ракета не покидала башню.
Репортеры измерили и сфотографировали башню и укрытие, а также тщательно исследовали место, где приземлилась ракета».
После этого события Годдард, получив крупную финансовую помощь Фонда Гуггенхеймов, оборудовал небольшой полигон с мастерской близ Розуэлла (штат Нью-Мексико). Интересно, что через 15 лет после этого в 160 километрах от испытательной площадки Годдарда был воздвигнут полигон Уайт-Сандс для изучения «космического наследия» Третьего рейха.
К сентябрю 1930 года Годдард построил на своей площадке небольшую мастерскую-лабораторию размером 9 на 17 метров, а в 24 километрах от нее воздвиг наблюдательную вышку высотой 18 метров, которая ранее использовалась в Оберне и форте Дэвенс. Вторая вышка, высотой 6 метров, была построена вблизи мастерской, где велись стендовые испытания.
Первый полет состоялся 30 декабря 1930 года. Годдард запустил ракету со стартовым весом около 21 килограмма и длиной 3,4 метра Высота, достигнутая ракетой, составила 600 метров, а максимальная скорость — свыше 800 км/ч.
В дальнейшем Годдард много внимания уделял вопросу стабилизации ракеты на вертикальной траектории. Проведя исследование по различным видам управляющих устройств, он остановился на идее использования гироскопически управляемых рулей, помещенных в потоке истекающих газов (позже Годдард добавил к ним также аэродинамические рули). На это устройство был выдан патент за № 1879187.
Первый полет ракеты с гироскопически управляемыми рулями состоялся 19 апреля 1932 года. А в марте 1935 года ракета достигла уже высоты около 1,5 километра при дальности 4 километра. Вес ее составлял 60 килограммов. В мае того же года Годдарду удалось достичь высоты 2,3 километра при хорошей стабилизации ракеты. Максимальный же подъем ракет Годдарда составил около 2,8 километра (март 1937 года).
В октябре 1934 года Годдард продолжил свою работу в Нью-Мексико. Главная трудность в экспериментальной работе этого и последующего периодов была, по-видимому, связана не с двигателем ракеты, а со стабилизирующим устройством. Вначале был испытан маятниковый стабилизатор, работавший нормально только в момент взлета, что объяснялось свойством маятника отклоняться в направлении наибольшего ускорения. Когда ускорение превышает допустимую для данного маятника норму, он перестает выполнять свои функции. Годдард понял это и решил использовать гироскоп.
Наибольшее внимание общественности привлекли два последних испытания из этой серии опытов. Профессор Годдард сделал о них сообщение на заседании научного общества в конце 1935 года и продемонстрировал два кинофильма, снятых во время испытаний. Из-за этого все решили, что пуски ракет были только что произведены, на самом же деле испытания состоялись 31 мая (высота — 2250 метров) и 14 октября 1935 года (высота — 400 метров). В этих фильмах была четко видна работа стабилизатора и двигателя, и если первый функционировал хорошо, то последний действовал явно неудовлетворительно. Ракеты оставляли за собой заметный хвост дыма, а иногда ниже сопла наблюдались вспышки в результате взрыва паров бензина в воздухе. Вес этих ракет составлял соответственно 26 и 38 килограммов. В этих ракетах кислород подавался в двигатель под давлением за счет наддува, создаваемого в баке, а горючее — с помощью небольшого центробежного насоса.
После трагедии Перл-Харбора Годдард предложил свои услуги Военно-морскому флоту США и некоторое время работал в Аннаполисе над созданием стартовых ракет для самолетов морской авиации. Он умер внезапно 10 августа 1945 года после неудачной операции горла.
За период между 1914 и 1940 годами Роберт Годдард получил 83 патента на изобретения в области ракетной техники. После его смерти на основе архивных материалов на имя Годдарда был зарегистрирован еще 131 патент.
Но заметного влияния на развитие американской космонавтики ни его патенты, ни его ракеты не оказали. До самой войны в Америке мало кто интересовался реальными ракетными разработками, а падкая на дешевые сенсации пресса создавала Годдарду антирекламу в научных кругах, публикуя статьи о «строителе лунных ракет», переполненные совершенно фантастическими подробностями.
Сегодня, задним числом, американцы сделали из Годдарда культовую фигуру: изданы полные собрания его сочинений, имя Годдарда присвоено Центру космических полетов НАСА, учреждена медаль, вехи его жизни отмечаются с завидной регулярностью. Однако даже в 1946 году, когда в США был поднят вопрос о начале крупных ракетных разработок, за основу была все-таки принята ракета Вернера фон Брауна — «А-4» («Фау-2»).
«Американское ракетное общество» и проект «ORDICIT»
Нельзя сказать, что в Соединенных Штатах совсем не было людей, которые не интересовались бы проблемами практического создания космических кораблей, — это было бы неправдой. Однако, в отличие от Советской России, деятельность этих энтузиастов рекламировалась не столь широко и государственной поддержки они почти не получали.
Тем не менее этим энтузиастам удалось организоваться в клуб, получивший название «Американское межпланетное общество» («American Interplanetary Society»), Основанная в 1930 году Эдуардом Пендри и Давидом Лассером, эта общественная организация вскоре была переименована в «Американское ракетное общество» («American Rocket Society», ARS) и впервые серьезно заявила о себе серией публикаций в специализированных научных изданиях. Основную свою задачу члены «Общества» видели в популяризации разработок в области космонавтики. Поэтому с момента своего основания «Общество» выпускало альманах, который с 1957 года разделился на два ежемесячных журнала: «Реактивное движение» и «Астронавтика».
Впрочем, нет более эффективного способа популяризировать ракетостроение, чем демонстрационными запусками моделей ракет. Первой ракетой, построенной «Обществом» и испытанной осенью 1932 года, стала точная копия «Репульсора», созданного немецкими ракетчиками. Вскоре были сконструированы еще три ракеты, одна из которых («Ракета № 4») 9 сентября 1934 года прошла летные испытания. Она удачно стартовала и поднялась почти вертикально до высоты 90 метров. На этой высоте одно из четырех сопел двигателя вышло из строя и ракета странно завиляла. Максимальная высота, достигнутая ракетой, составила 116 метров, а дальность по горизонту — около 400 метров.
Другой несомненной удачей «Американского ракетного общества» стал кислородно-спиртовой двигатель с регенеративным охлаждением конструкции Джона Уайлда (тяга — 40 килограммов, скорость истечения — 1830 м/с). Успешные испытания этого двигателя побудили членов «Общества» создать в 1941 году фирму «Риэкшен моторс» («Reaction Motors»), которая по факту считается первой американской фирмой, специализировавшейся на разработке и производстве ЖРД. (Напомню в скобках, что к тому времени уже вовсю работал ГИРД-РНИИ, поднимался в воздух ракетоплан «РП-318-1», Березняк и Исаев вычерчивали эскизы ракетного перехватчика, а в Пенемюнде взлетали тяжелые баллистические ракеты — прототипы «Фау-2».)
Впрочем, этот удачный с общих позиций менеджмента ход не принес желаемого результата, и к 1945 году «Американское ракетное общество» потеряло самостоятельность, присоединившись к «Американскому обществу инженеров-механиков».
Гораздо больший вклад в развитие космической программы США внесла другая группа, сформированная в 1936 году в Калифорнийском технологическом институте по инициативе доктора Теодора фон Кармана. В эту группу входили такие корифеи ракетостроения, как Фрэнк Малина, Цзян Сюсэнь, Джон Парсонс, Эдвард Форман и Уэлд Арнольд. Основной задачей первого этапа исследовательских работ, финансировавшихся Арнольдом, было конструирование ракеты для исследования верхних слоев атмосферы.
Как показали дальнейшие события, эта группа (ныне известная под названием «Лаборатория реактивного движения» — «Jet Propulsion Laboratory», JPL) проделала огромную работу, не ограничившись созданием высотной ракеты. Ею была отработана целая серия ракетных топлив, сконструирован и запущен в массовое производство первый американский стартовый ракетный ускоритель и проведено много весьма ценных исследований.
Что касается проекта создания высотной ракеты, то он получил конкретную форму в памятной записке доктора Кармана, Малины и Цзян Сюсэня, подготовленной для Управления артиллерийско-технического снабжения армии США в ноябре 1943 года. В ответ на нее генерал-майор Варнс потребовал, чтобы группа форсировала начатые работы. Программа этих работ получила название проекта «ORDICIT» (сокращение от «Ordnance and California Institute of Technology», то есть «Совместный проект артиллерийско-технического управления и Калифорнийского института»).
Первой системой, разработанной согласно этому проекту, была ракета «Прайвит-А» («Private-А»), имевшая длину около 2,4 метра. Она была сконструирована для полета со сверхзвуковой скоростью и поэтому имела заостренный носовой конус. В нижней части ракеты были смонтированы четыре пера стабилизатора, причем каждое из них выступало из корпуса двигательного отсека на 30 сантиметров. Полный вес ракеты составлял более 225 килограммов, включая полезную нагрузку в 27 килограммов. Снабженная двигательной установкой на твердом топливе фирмы «Аэроджет» («Aerojet»), ракета создавала тягу порядка 450 килограммов в течение более 30 секунд.
Для ранних разработок Лаборатории реактивного движения характерно наличие ускорителя старта — особого комплекса, позволяющего заметно увеличить тяговооруженность в момент старта. Ускоритель старта для ракет «Прайвит-А» представлял собой стальной корпус с четырьмя 114-миллиметровыми артиллерийскими ракетами, запускаемыми одновременно. Снабженный отверстием в центре для прохода струи газов маршевого двигателя ракеты ускоритель создавал дополнительную тягу при взлете свыше 9700 килограммов. На пусковой установке были предусмотрены приспособления, препятствующие вращению как ракеты, так и ускорителя. Для предотвращения чрезмерной перегрузки, которая неизбежно могла возникнуть, если запуск ускорителя происходил после запуска маршевого двигателя, ускоритель крепился на ракете с помощью срезной шпильки.
Пусковая установка была выполнена в виде прямоугольной стальной фермы длиной 11 метров с четырьмя направляющими рельсами внутри. Ферма устанавливалась на стальном основании, с которым она соединялась посредством шарниров, что обеспечивало возможность наводки в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Ферма предназначалась, во-первых, для поддержания ракеты и направления ее по траектории до тех пор, пока она не разовьет скорость, достаточную для приобретения аэродинамической устойчивости, а во-вторых, для обеспечения полного выгорания топлива ускорителя и его отсоединения от ракеты «Прайвит», прежде чем та покинет пусковую установку.
Пусковые испытания ракеты «Прайвит-А» проводились с 1 по 16 декабря 1944 года в Лич-Спринге близ Барстоу (Калифорния). Всего было произведено 24 пуска. Средняя дальность составила примерно 16 километров, максимальная — 18 километров.
Вслед за ракетой «Прайвит-А» была подготовлена к испытаниям опытная ракета «Прайвит-Ф» («Private F»). Она была построена для исследования влияния несущих поверхностей на полет управляемого снаряда и по существу мало чем отличалась от ракеты «Прайвит-А». Однако вместо четырех симметричных перьев стабилизатора в хвостовой части она несла только одно перо и две горизонтальные несущие поверхности с размахом до 1,5 метра. В головной части снаряда для создания аэродинамического равновесия были установлены два тупых крыла с размахом в 1 метр.
Ускоритель старта ракеты «Прайвит-Ф» почти целиком повторял конструкцию ускорителя старта ракеты «Прайвит-А», однако наличие крыльев и несущих поверхностей на ракете потребовало переделки пусковой установки. Новая установка имела ажурную конструкцию, выполненную из стали, с двумя рельсами снаружи вместо прежних четырех внутри.
Летные испытания ракеты состоялись с 1 по 13 апреля 1945 года на полигоне Гуеко в форте Блис (Техас). Полигон был оборудован радиолокатором наблюдения за траекторией полета ракет и кинокамерами для съемки начального участка траектории. Всего было запущено 17 ракет.
Как «Прайвит-А», так и «Прайвит-Ф» были опытными ракетами; они предназначались только для изучения конструкции ракет. Приборы, которые на них устанавливались, должны были давать сведения о поведении ракеты в полете. Однако вскоре из Управления артиллерийско-технического снабжения поступило задание создать ракету для исследования верхних слоев атмосферы, которая могла бы поднять полезный груз на высоту до 30 километров. Этот заказ предопределил совершенно новый этап в развитии американской космонавтики.
«WAC–Corporal»: полет в историю
Новая ракета Лаборатории реактивного движения, созданная по заказу Управления артиллерийско-технического снабжения и получившая название «ВАК-Корпорал» («WAC–Corporal»), была сконструирована как ракета с ЖРД, причем в качестве горючего использовалась экзотичная по тем временам смесь анилина с 20 %-ной добавкой фурфурилового спирта, а в качестве окислителя — азотная кислота.
Еще до окончания отработки ракеты «ВАК-Корпорал» понадобилось установить экспериментальным путем несколько основных характеристик ракеты. Для этого была создана модель (в одну пятую натуральной величины) ракеты, получившая название «Бэби-ВАК» («Baby-WAC»). Опытные запуски модели производились на полигоне Голдстоун с 3 по 5 июля 1945 года. Они подтвердили правильность выбора трех стабилизаторов вместо обычных четырех и обоснованность конструкции стартового ускорителя на твердом топливе.
В окончательном виде ракета «ВАК-Корпорал» представляла собой трубу с длинной конической носовой частью и тремя стабилизаторами; общая длина ракеты составляла 4,93 метра, а диаметр — 31 сантиметр. Стартовый вес ракеты без ускорителя — 302 килограмма, полезная нагрузка — 11 килограммов. Двигатель ракеты создавал на протяжении 45 секунд работы тягу порядка 680 килограммов.
Система подачи компонентов топлива в камеру сгорания было вытеснительным, давление создавалось сжатым воздухом, а не азотом, как это делалось раньше. Такая замена позволила значительно упростить эксплуатацию ракеты в полевых условиях.
Двигательная установка ракеты включалась с помощью особого инерционного клапана Когда ускоритель сообщал ракете скорость, достаточную для отрыва от пусковой установки, клапан под действием силы инерции автоматически открывался и сжатый воздух одновременно устремлялся в топливные баки и к приводному поршню главного топливного клапана.
Вместе с метеорологическими приборами в носовой части ракеты «ВАК-Корпорал» размещались парашют и автоматические устройства для сбрасывания носового конуса и раскрытия парашюта.
Первоначально выбранный ускоритель старта оказался недостаточно эффективным, поэтому он был заменен одним из вариантов морской ракеты, известной под названием «Тайни Тим», для чего была увеличена тяга ее двигателя, а также подвергнуты изменению стабилизаторы и головная часть. В первом варианте ракета «Тайни Тим» имела двигатель, обеспечивавший тягу примерно в 13500 килограммов в течение 1 секунды, но после изменения конструкции двигатель ее стал развивать тягу до 22700 килограммов за время немногим больше полсекунды.
Однако расчеты показывали, что за это время ускоритель и ракета поднимутся на высоту 65 метров. Разумеется, построить такую пусковую вышку не представлялось возможным. Поэтому было решено сохранить прежнюю высоту вышки — 30 метров. Следовательно, разгон ракеты должен был продолжаться и на начальном участке траектории, вне пределов пусковой вышки.
Опыт отработки ракеты «Прайвит-А» дал много ценного в вопросе связи ракеты и ускорителя во время разгона и автоматического их разъединения после окончания работы последнего. Эксперименты с ракетой «Бэби-ВАК» показали надежность конструкции разъединяющего устройства и подтвердили правильность сохранения невысокой вышки.
Новая стальная пусковая вышка представляла собой прямоугольную башню высотой 30 метров с тремя направляющими рельсами, установленными в вершинах равностороннего треугольника. Длина рабочей части рельсов несколько превышала 24 метра. К пусковой башне были подведены трубы, через которые осуществлялась заправка ракеты топливом и сжатым воздухом.
Новые ракеты требовали и нового полигона. И такой полигон был создан в одном из районов штата Нью-Мексико, известном под названием Уайт Сандс (White Sands — Белые Пески). Этот район был облюбован специалистами в области ракет по тем же соображениям, которыми руководствовались ученые Манхэттенского проекта, выбравшие это место для взрыва первой урановой бомбы: большие открытые участки местности с плохими почвами и малочисленным населением создавали благоприятные условия для проведения здесь любых крупномасштабных испытаний.
Полигон представлял собой плоскую сухую песчаную долину, лежащую между двумя горными хребтами, местами поросшими шалфеем и сорными травами. Долина расположена на высоте около 1200 метров над уровнем моря; наиболее же высокие вершины горных хребтов возвышаются над долиной еще на 2000 метров. Климатические условия в долине вполне благоприятны, небо почти всегда безоблачно. Короче говоря, испытательный полигон в Уайт Сандс, основанный распоряжением военного министра от 20 февраля 1945 года, можно назвать идеальным, если не считать, что его размеры сравнительно невелики. Длина его с юга, от границы между штатами Техас и Нью-Мексико, на север составляет около 280 километров, а ширина с запада на восток — в среднем 65 километров.
После постройки первоочередных объектов — колодцев, казарм, мастерских, сборочных залов, линий связи — в центре полигона была сразу же сооружена бетонная стартовая площадка На расстоянии 100 метров от нее инженеры-фортификаторы выстроили самое прочное в мире здание — «блокгауз», которое стало своего рода нервным центром всего полигона, где сходились десятки линий связи. Толщина стен «блокгауза», имевших в плане почти прямоугольную форму, была свыше 3 метров. Прочная железобетонная крыша в виде пирамиды имела толщину до 8,2 метра. Внутри «блокгауз» освещался мощными лампами дневного света. Визуальное наблюдение за ракетами велось с помощью перископов.
Именно на этом полигоне состоялись летные испытания ракеты «ВАК-Корпорал» — первой американской ракеты, «нацеленной» в космос. Они были проведены в период с 26 сентября по 25 октября 1945 года. По данным радиолокатора ракета достигла в вертикальном полете высоты 70 километров. Значительное превышение высоты по сравнению с расчетной объяснялось главным образом снижением веса за счет изменений и улучшений конструкции ракеты, введенных в ходе ее отработки, а также увеличением начального импульса в связи с использованием ускорителя старта на основе ракеты «Тайни Тим».
«Космическое» наследие Третьего рейха. Разработка и успешные запуски ракет «ВАК-Корпорал» свидетельствуют о том, что и в Америке нашлись здравомыслящие люди, оценившие те перспективы, которые дает ракетная техника, И хотя это было вызвано, скорее, военной необходимостью, чем осознанным желанием сделать первый шаг в космическое пространство, сам по себе факт создания работоспособной метеорологической ракеты с возвращаемым приборным отсеком говорит о многом.
Но несомненный успех конструкторов из Лаборатории реактивного движения поблек на фоне сообщений, поступавших из Европы. Когда американские войска добрались до материалов ракетного центра Третьего рейха, как никогда стало очевидным колоссальное отставание Америки в области военного ракетостроения. Теперь главную свою задачу американские военные видели не в создании собственных ракет, а в воспроизведении на американской территории того, что успели сделать немецкие конструкторы. По этой причине многие проекты оказались отложены на потом, а все силы брошены на освоение чужого опыта.
Операция «Пейпер-клипс», направленная на «отлов» немецких ракетчиков, увенчалась полным успехом. Из Европы в США было вывезено 492 немецких специалиста по ракетостроению и 644 члена их семей. Эту группу возглавляли Вальтер Дорнбергер и Вернер фон Браун.
А в конце июля 1945 года на испытательный полигон в Уайт Сандс было доставлено 300 вагонов с агрегатами и деталями ракет «Фау-2». К тому времени уже был построен стенд для испытания полностью собранных ракет. Он расположился на обрыве холма и представлял собой прочную бетонную шахту с отверстием в нижней части для выпуска струи газов в горизонтальном направлении. Сама ракета помещалась сверху и удерживалась на месте с помощью прочной стальной конструкции, снабженной устройством для измерения силы тяги ракетного двигателя.
Программа испытаний предусматривала систематический запуск ракет «Фау-2» в среднем по две штуки в месяц. Контроль над запусками осуществляло Управление артиллерийско-технического снабжения, а ответственность за создание и подготовку ракет несла фирма «Дженерал Электрик» («General Electric»), что являлось частью ее обязанностей по крупному производственному контракту, условно названному «Проектом Гермес» («Project Hermes»). Различные научно-исследовательские институты, правительственные агентства и даже учебные институты имели задачу обеспечивать создаваемый ракетный центр бортовыми приборами и аппаратурой управления.
К тому времени, когда начались работы в Уайт Сандс, англичане успели запустить две ракеты «Фау-2». Однако запуск этих ракет, осуществленный из района Куксхафена немецкими специалистами под наблюдением англичан, был простым повторением того, что делалось в военное время; к тому же один из стартов оказался неудачным.
Американцы подошли к процессу более творчески. Им ничего другого не оставалось. Дело в том, что инженеры, которым была поручена сборка ракет, сразу же столкнулись с довольно сложной проблемой, заключавшейся в том, что американские войска захватили в качестве трофеев не целиком собранные и готовые к пуску ракеты, а главным образом отдельные детали и агрегаты. Они просто «очистили» немецкие заводы и упаковали все, что могли найти. Примерно 50 боеголовок были в хорошем состоянии, но для научных целей они оказались почти бесполезными из-за чрезмерной тяжести и отсутствия люков для установки приборов. По специальному заказу завод морских орудий изготовил новые боевые головки, в которых можно было размещать аппаратуру, а до этого ученым пришлось довольствоваться немецкими образцами. Имелось также 115 приборных отсеков, из которых больше половины оказалось в совершенно непригодном состоянии и требовало серьезного ремонта. Кроме того, было вывезено 127 комплектов вполне исправных топливных отсеков, около 100 рам двигателя, большая часть которых находилась в хорошем состоянии, и 90 комплектов хвостовой части. Далее американские инженеры и ученые получили около 180 трофейных кислородных баков и такое же количество баков для спирта, примерно 200 турбонасосных агрегатов и 215 наполовину исправных ракетных двигателей.
Каждая ракета собиралась из только что испытанных деталей непосредственно накануне пуска, так как немцы предупредили своих американских коллег, что надежность работы ракет резко ухудшалась, если полностью собранные ракеты хранились на складе в течение более или менее продолжительного времени. В дальнейшем на полигоне стало правилом не запускать ракету, собранную более чем за 72 часа до старта.
Первое огневое испытание ракеты «Фау-2» на полигоне в Уайт Сандс было проведено 15 марта 1946 года. Ракета грохотала на стенде в течение более одной минуты, и все кончилось благополучно. Первый пуск был назначен на 16 апреля. Хотя все детали и части испытывались непосредственно перед сборкой, они все-таки не были новыми, поэтому организаторы запуска предприняли дополнительные меры предосторожности. Инженеры сконструировали специальное устройство аварийной отсечки топлива, которое по радиокоманде с наземной станции управления прекращало доступ топлива в двигатель. Случилось так, что это устройство пригодилось при первом же опытном пуске. Спустя всего 19 секунд после взлета ракета внезапно развернулась на 90° и устремилась на восток. Прежде чем устройство аварийной отсечки топлива вступило в действие, наблюдатели заметили, что стабилизатор № 4 разрушился. Расследование показало, что соответствующий этому стабилизатору графитовый газовый руль раскрошился вскоре после взлета и триммер, приняв на себя всю нагрузку, ослабил свой стабилизатор. Для того чтобы предотвратить подобные аварии, все графитовые газовые рули впоследствии просвечивались рентгеновскими лучами, а затем покрывались слоем картона, который быстро сгорал после пуска маршевого двигателя.
10 мая 1946 года для представителей прессы и всех, кому случилось оказаться в тот день на полигоне, был проведен показательный пуск ракеты «Фау-2» под № 3. Демонстрация закончилась успешно, а вслед за этим состоялись летные испытания ракет № 4, 5 и 6. Ракета под № 7 отклонилась от заданной траектории, однако это было замечено только теми, кто обслуживал следящее устройство. Ракета № 8 повела себя явно ненормально и взорвалась через 27 секунд после старта на высоте 5,5 километра. Причиной взрыва явилась авария турбонасосного агрегата, один из подшипников которого, работающий на перекачке жидкого кислорода, был густо смазан маслом. Загорание этого масла и привело к взрыву ракеты.
Ракета № 9, запущенная 30 июля, работала безотказно, достигнув рекордной высоты в 167 километров. При испытании ракеты № 10 снова пришлось прибегнуть к устройству аварийной отсечки топлива; через 13,5 секунды после взлета эта ракета повела себя весьма странно: по-видимому, что-то случилось с системой управления ракеты, заставившей сервопривод одного из газовых рулей отклонить его в крайнее положение.
Неожиданными отклонениями от заданной траектории были отмечены и испытания ракет № 11 и 14. Первая развернулась на восток спустя 4 секунды после старта и пошла над землей на высоте около 100 метров по траектории с незначительным восхождением. Вторая взлетела нормально, но через 5 секунд на мгновение «клюнула» носом; после этого ракета выровнялась и в течение следующих 2–3 секунд продолжала набирать высоту, затем «клевок» повторился более отчетливо. Ракета в это время, по-видимому, находилась на высоте около 180 метров. Прежде чем кто-либо успел сообразить, что произошло с ракетой, она развернулась носовой частью на юг и, приобретя хорошую устойчивость, с ревом прошла над головами экспериментаторов в сторону расположения военного гарнизона, на Эль-Пасо. Оператор, управлявший ракетой, точно приземлил ее за пределами военного городка.
Интересным опытным запуском, не входившим в программу исследований верхних слоев атмосферы, но являвшимся частью «Проекта Гермес», был пуск ракеты «Фау-2» с палубы авианосца «Мидуэй». Он состоялся вблизи Бермудских островов 6 сентября 1947 года. Целью этих испытаний, названных «Операцией Сэнди», было проверить, возможно ли снаряд такого размера заправлять топливом и запускать с палубы военного корабля, может ли корабль-ракетоносец продолжать движение во время пуска ракеты и будет ли он способен выполнять свои обычные функции сразу после запуска ракеты, а если нет, то сколько времени понадобится на то, чтобы восстановить нормальные функции корабля. Испытания дали положительный ответ на все три вопроса, однако сама ракета «Фау-2» потерпела аварию. Она взлетела под острым углом и взорвалась, покрыв расстояние всего лишь около 10 километров.
Еще один комплекс испытаний, явившийся новой фазой работы над «Проектом Гермес», был известен под названием «Операция Пушовер». Эта операция заключалась в том, чтобы специально взорвать полностью заправленную ракету «Фау-2», поднятую в воздух с военного корабля.
Анализируя общую сводку летных испытаний американских ракет «Фау-2», можно подумать, что она отражает процесс медленного «старения» оборудования. В первых семи запусках ракетам не удалось подняться выше 150 километров, что, вероятно, объясняется недостатком практического опыта у экспериментаторов. Однако по мере того, как персонал приобретал больший опыт в подгонке деталей, были достигнуты более значительные результаты. Ракета № 9 поднялась на высоту 167 километров, а затем, после двух неудачных попыток, ракета № 12 набрала высоту 164 километра. Две следующие ракеты показали не очень хорошие результаты, а ракета № 14 вообще отказала, но зато ракеты № 16 и 17 взлетали на высоту соответственно 167 и 177 километров. После этого высота вновь пошла на снижение. Так, если ракета № 21 набрала высоту в 160 километров, то все последующие уже не превышали ее.
На самом же деле причиной постепенного снижения максимальной высоты подъема ракет является не «старение» оборудования, а постоянная работа по модификации ракет, обусловленная определенными целями и задачами, которые экспериментаторы ставили перед собой на различных этапах испытаний. У 24 ракет была существенно изменена форма, и это, по-видимому, отразилось на высоте их подъема. Более того, все время увеличивался стартовый вес ракет. Если сухой вес стандартной американской ракеты «Фау-2», включая боевую головку весом 1048 килограммов, вначале составлял 4056 килограммов, то уже в 1946 году ракеты имели избыточный вес 72 килограмма, а в 1947 году они были на целых 180 килограммов тяжелее стандартных ракет. В 1948 году вес ракеты был увеличен еще на 239 килограммов, а в 1949 году он вырос до 4460 килограммов.
То, что «старение» оборудования оказывало лишь незначительное влияние, было доказано пуском ракеты, не входившим в программу испытаний. Эта ракета была запущена с единственной целью — определить, какой высоты она может достичь. Оказалось, что предельным практическим потолком для американского варианта ракеты «Фау-2» является высота в 206 километров.
Благодаря приборам, устанавливаемым на ракетах «Фау-2», удалось получить достаточно обширный массив метеорологических данных. Помимо измерения температуры и давления воздуха с ракеты производилось фотографирование поверхности Земли с больших высот и солнечного спектра, что имело по тем временам большую научную ценность. И, наконец, с помощью ракет «Фау-2» была измерена интенсивность космических лучей на больших высотах и взяты пробы воздуха до высоты 72 километров.
«Viking», «Aerobee» и другие ракеты
Интенсивные испытания ракет «Фау-2» вели еще и к тому, что их запас неуклонно сокращался. В первой серии программы испытаний было запущено 25 ракет. Затем прошла вторая серия испытаний. По-видимому, можно было бы завершить и третью серию, однако все, занятые в работах на полигоне, понимали, что недалек тот день, когда на стартовую площадку привезут последнюю ракету.
Требовались новые ракеты, и не просто ракеты «Фау-2», а новые типы, новые конструкции. В связи с этим возникли разногласия. Военные, естественно, хотели иметь баллистический снаряд большой дальности, ученые желали продолжать исследования верхних слоев атмосферы и мечтали о новой высотной ракете.
После бесконечных споров было выработано решение о подготовке двух новых и совершенно различных по типу ракет. Большую ракету было решено назвать «Нептуном» («Neptune»), а маленькую — «Венерой» («Venus»), но оба названия сохранились только на стадии проектирования. Когда же ракеты были изготовлены, они стали именоваться соответственно «Викинг» («Viking») и «Аэроби» («Aerobee»).
О существовании ракеты «Викинг» впервые стало известно в 1947 году; в то время она находилась в производстве на заводе фирмы «Глэн Л. Мартин» («Glenn L. Martin») в Балтиморе, а двигательная установка для нее «RMI 2000 °C1» изготавливались фирмой «Риэкшн Моторс» («Reaction Mo-tors») в Нью-Джерси. В январе 1949 года первые ракеты были отправлены на испытательный полигон Уайт Сандс, куда одновременно прибыли и некоторые сотрудники фирмы «Глэн Л. Мартин».
Хотя в ракете «Викинг» использовалось то же топливо, что и в «Фау-2», она значительно отличалась от немецкой ракеты. Первые ракеты «Викинг» представляли собой узкий цилиндр диаметром 82 сантиметра и длиной от 13,8 до 14,8 метра. Стартовый вес первого образца ракеты «Викинг» (4380 килограммов) был меньше сухого веса ракеты «Фау-2», испытываемой на полигоне Уайт Сандс. На ракете «Фау-2» устанавливались независимые топливные баки, а в ракетах «Викинг», которые строились кустарным способом, бак со спиртом был несущим, то есть стенки его являлись оболочкой ракеты. В последующих образцах ракеты «Викинг» бак для кислорода также делался несущим. Это не только позволило сэкономить на весе, но и ликвидировало промежутки между стенками бака и оболочкой ракеты, в которых при образовании течи могут скапливаться пары спирта и кислорода, что нередко приводит к взрыву.
В конструкции «Викинга» имелись и другие новшества, наиболее интересным из которых является метод управления полетом. От графитовых рулей здесь отказались главным образом потому, что они поглощали некоторую часть энергии двигателя. В ракетах «Викинг» двигатель устанавливался на карданном подвесе таким образом, что сервомоторы могли отклонять ось двигателя для компенсации случайного отклонения. Триммеры на стабилизаторах ракеты были сохранены для увеличения эффективности последних. Бачок для перекиси водорода в первых образцах ракеты «Викинг» принял форму трубы, обвитой с целью экономии места вокруг корпуса турбины. В отличие от «Фау-2» в «Викинге» зажигание осуществлялось без предварительной ступени.
Еще одна особенность, которая отличала «Викинг» от «Фау-2», заключалась в способе транспортировки по дорогам на небольшие расстояния — например, из сборочного цеха до стартовой площадки. Перевозка осуществлялась на так называемой тележке Бэрра, которая состояла из прямоугольного ажурного каркаса для хвостовой части ракеты и носового ярма. В нижней части носового ярма имелось одно, а у хвостового каркаса — два колеса; таким образом, ракета «Викинг» перевозилась на приспособлении, напоминающем шасси современного пассажирского самолета. Буксировка осуществлялась автомашиной типа «джип», установка в вертикальное положение производилась с помощью крана «Гэнтри». Первоначально «Викинги» перевозились в полностью собранном виде, но в дальнейшем головная коническая часть транспортировалась отдельно.
При подготовке ракет к пуску выявились все те мелочи и недостатки, которые всегда обнаруживаются только на испытательной площадке. 7 марта 1949 года была предпринята попытка провести стендовые огневые испытания, однако за 15 минут до начала все приготовления пришлось прекратить вследствие того, что отрывной штекер головной части ракеты плохо входил в свое гнездо. На следующий день это было исправлено, но перед самым испытанием из-за неплотного закрытия дренажных клапанов бака с кислородом весь сжатый азот вытек из баллонов. Потом лопнул трубопровод высокого давления, и на устранение этой неисправности было затрачено еще три дня.
Первый пуск был назначен на 28 апреля, но его пришлось отложить из-за плохой погоды сначала на один, а потом еще на несколько дней. 3 мая 1949 года первая ракета «Викинг» все же поднялась в воздух после некоторой задержки, вызванной неисправностью дренажных клапанов. Подъем прошел удачно, однако через 54 секунды после старта, когда ракета была уже на высоте 27 километров, двигатель выключился. По этой причине максимальная высота полета через 160 секунд после старта составила всего лишь 80 километров; максимальная скорость, показанная ракетой, равнялась 3600 км/ч.
Все были несколько разочарованы. Хотя официальная программа и не предусматривала, что «Викинг» превысит рекорд «Фау-2», однако все этого ожидали. Ведь полезная нагрузка составляла всего 209 килограммов, и, согласно расчетным таблицам, ракета должна была набрать высоту около 300 километров.
Причину неудачи должны были прояснить испытания второй ракеты «Викинг». Ее стендовые огневые испытания прошли быстро и без особых затруднений. Запуск был намечен на 26 августа. В 11 часов утра представителей прессы попросили покинуть стартовую площадку, а в 11 часов 29 минут поступила команда: «Огонь!» Воспламенитель загорелся, посыпались искры, отрывной штекер отделился от носовой части ракеты, но двигатель не работал. Через 10 секунд была нажата кнопка «стоп». При осмотре ракеты выяснилось, что жидкий кислород вытек и залил турбину, заморозив клапаны турбонасосного агрегата.
Запуск ракеты был перенесен на 6 сентября. На сей раз ракета взлетела. Операторы тревожно поглядывали на стрелки приборов, боясь новой неудачи. Через 19 секунд двигатель перестал работать. Достигнутая высота составила 51,5 километра
Несмотря на неудачу, этот пуск был весьма полезным, так как удалось совершенно точно установить, что прекращение работы двигателя в какой-то степени связано с недостаточной герметичностью корпуса турбины. После испытаний турбины на заводе было установлено, что корпус турбины можно сделать сварным и таким образом предотвратить даже малейшую утечку пара. Действительно, после сварки корпуса никаких утечек не наблюдалось; прекратились и преждевременные остановки двигателя.
Запуск новой улучшенной ракеты назначили на 9 февраля 1950 года. Через 34 секунды после старта радиолокационная станция слежения сообщила, что «Викинг» № 3 слишком далеко отклонился к западу. Нужно было остановить двигатель, иначе ракета упала бы за пределами полигона. Однако ракете дали возможность пролететь еще некоторое расстояние, и только через минуту после старта двигатель был выключен. Максимальная высота, достигнутая ракетой, составила 80 километров.
Запуск «Викинга» № 4, состоявшийся 7 мая с борта военного корабля «Нортон Саунд», был еще более удачен. Ракета поднялась на 170 километров, несмотря на очень большую полезную нагрузку. Она упала в море через 435 секунд после старта, примерно в 13 километрах от корабля. Это был первый вполне успешный пуск ракеты типа «Викинг».
Начиная с «Викинга» № 8, геометрические характеристики этих ракет подверглись существенным изменениям. Теперь ракета имела диаметр 115 сантиметров и длину от 12,6 до 13,7 метра. Кроме того, ее масса была распределена лучше, чем в первых ракетах «Викинг». Вследствие увеличения диаметра хвостового отсека бачок для перекиси водорода уже не нужно было обвивать вокруг турбины. Далее, подготовленный к запуску «Викинг» № 8, равно как и другие последующие ракеты этого типа, опирался при установке на стартовый стол не на перья стабилизатора, а на свое основание, и для его крепления требовалось всего лишь два ветровых болта.
Всего было запущено 12 ракет «Викинг». При этом максимальная высота полета составила 254 километра
Осенью 1947 года в Уайт Сандс появилась еще одна новая ракета — «Аэроби». Начало ее созданию было положено в лаборатории прикладной физики Университета Джона Гопкинса Работу финансировало артиллерийско-техническое управление ВМС США, непосредственно конструирование осуществлялось фирмой «Аэроджет» и «Дуглас Эйркрафт» («Douglas Aircraft»). В ракете была использована компоновочная схема ракеты «ВАК-Корпорал», то есть схема жидкостной ракеты со стабилизаторами и стартовым ускорителем на твердом топливе, но без системы наведения. Ракета «Аэроби» имела длину около 5,7 метра (без ускорителя) и диаметр 381 миллиметр.
Так же, как и в ракете «ВАК-Корпорал», здесь в качестве топливных компонентов применялись анилин с примесью фурфурилового спирта и азотная кислота. Подача топлива в двигатель осуществлялась под давлением с помощью наддува баков гелием. Охлаждался двигатель за счет циркуляции топлива в рубашке камеры сгорания и сопла. Ускоритель длиной 1,8 метра разгонял ракету до скорости 305 м/с и затем сбрасывался, после чего вступал в действие маршевый двигатель, работавший на жидком топливе в течение 34 секунд. В момент прекращения работы двигателя ракета имела скорость 1250 м/с и поднималась на высоту порядка 29 километров, если траектория полета приближалась к вертикальной. Максимальная высота подъема ракеты при полезной нагрузке в 68 килограммов обычно составляла около 115 километров. Вес полезной нагрузки колебался от 45 до 113 килограммов. Показания бортовых приборов ракеты передавались частично с помощью телеметрической системы, частично снимались после спасения приборного (носового) отсека.
К испытаниям на полигоне Уайт Сандс ракета «Аэроби» была готова осенью 1947 года. После предварительного запуска трех макетов, 24 ноября 1947 года, была запущена первая ракета «Аэроби». Вследствие большого рысканья через 35 секунд полета пришлось по радио «отсечь» двигатель для того, чтобы избежать приземления ракеты за пределами полигона. В результате этого максимальная высота составила всего лишь 58 километров. Второй пуск ракеты «Аэроби» состоялся 5 марта 1948 года и прошел весьма успешно. Приборы для измерения направленной интенсивности и углового распределения космических лучей были подняты на высоту 113 километров, что дало возможность получить новые научные данные. В апреле был осуществлен еще один запуск на такую же высоту. При этом удалось произвести замеры магнитного поля Земли. Четвертая ракета была оборудована аэрофотокамерами и запущена 26 июля 1948 года. Полет и на этот раз протекал нормально, максимальная высота составила свыше 110 километров.
Поскольку в ходе этих первых испытаний ракета «Аэроби» показала достаточную надежность и потому, что она была конструктивно весьма несложной и не требовала больших производственных затрат, она быстро стала основной «тягловой силой» в работе по исследованию верхних слоев атмосферы. Первоначально у сотрудников полигона на этот счет имелись некоторые опасения, ведь ракета «Аэроби» не имела никакой системы управления, да и устойчивость ее обеспечивалась всего лишь тремя неподвижными перьями стабилизатора. Тем не менее из 24 ракет «Аэроби», запущенных до конца 1949 года, только 3 сбились с расчетной траектории, и только в одном случае (при первом пуске) пришлось использовать аварийную отсечку двигателя.
Имелось несколько модификаций ракет «Аэроби», которые отличались друг от друга мощностью маршевого двигателя и весом полезной нагрузки; соответственно они имели разную высоту подъема.
В 1952 году фирма «Аэроджет» обратилась к руководству ВВС и ВМС США с предложением о постройке еще более совершенной ракеты типа «Аэроби» за счет использования магния и нержавеющей стали марки «410». Предложение было принято, и началась разработка новой ракеты, которой было дано название «Аэроби-Хи» («Aerobee-Hi»). Первый пуск этой ракеты состоялся 2 мая 1956 года на полигоне Уайт Сандс. Ускоритель ракеты на испытаниях действовал нормально, однако топливный клапан системы питания не открылся. Ракета поднялась вверх на 3 километра, но затем стала падать и при ударе о землю взорвалась. У второй ракеты, испытанной 8 мая, двигатель проработал 51 секунду, и отсечка топлива была произведена на высоте 24 километров. Ракета подняла полезный груз весом 54 килограмма на высоту 187 километров. Результаты пуска следующей ракеты (4 июня) оказались довольно обескураживающими: дело в том, что топливный клапан открылся, вероятно, только частично, поскольку двигатель не обеспечил необходимой тяги, и ракета поднялась на высоту всего лишь 59 километров. Еще одна ракета «Аэроби-Хи», запущенная 29 июня, достигла высоты 262 километров.
Наряду с ракетами «Викинг» и «Аэроби» на полигоне Уайт Сандс испытывались и другие ракеты. Одной из них была ракета «Конвейр МХ-774» («Convair МХ-774»), изготовленная фирмой «Консолидейтид-Валти» («Consolidated-Vultee») по заказу ВВС США. Эта ракета, очень похожая на «Фау-2», но имевшая несколько меньшие размеры (длина — 9,75 метра, диаметр — 16 сантиметров) и трехперый стабилизатор, выполненный в виде коробчатого змея. Она предназначалась для тренировочных занятий стартовых расчетов и для опробования систем питания и наведения, но могла быть использована и для исследования верхних слоев атмосферы, поскольку ее потенциальный потолок составлял 160 километров. Впервые она была запущена летом 1948 года.
Тогда же состоялся и первый запуск небольшой ракеты «Нэйтив МХ-770А» («NATIV», сокращение от «North American Test Instrument Vehicle», что означает «Североамериканская опытная инструментальная система»), изготовленной фирмой «Норт Америкен» («North American»). Ее диаметр составлял 46 сантиметров, а высота — 505 сантиметров; стартовый вес ракеты равнялся 560 килограммам. Носовой части ракеты придана заостренная иглообразная форма Поверхности управления прикреплены к четырем крестообразно расположенным стабилизаторам. При пуске с вышки и при помощи ускорителя на твердом топливе ракета «Нэйтив» могла подняться на высоту 15 километров.
Проект «Bumper»
На самом деле под общим обозначением «Проект Гермес» проходило несколько конструкторских программ, среди которых особое значение для американской космонавтики имел проект «Бампер» («Project Bumper»).
Целью проекта «Бампер» было изучение вопросов создания многоступенчатых ракет, решение проблемы отделения ступеней в ракетах с жидкостными двигателями, а также подъем до максимально возможной высоты. Для достижения этой цели была создана двухступенчатая ракета «Бампер-ВАК» («Bumper-WAC»). Первой ступенью служила модифицированная ракета «Фау-2», второй — «ВАК-Корпорал». Как мы уже отмечали выше, запуски ракет «Бампер-ВАК» некоторые историки считают первым шагом человечества в космос, что безусловно является величайшим достижением американских конструкторов. А по мне так именно проект «Бампер» — самое красноречивое свидетельство отставания США в ракетной гонке. Достаточно взглянуть на саму ракету: вторая американская ступень кажется смешной и лишней на фоне первой ступени, созданной в Третьем рейхе.
Первые шесть пусков ракет «Бампер-ВАК», начиная с первого, состоявшегося в мае 1948 года, были произведены с полигона Уайт Сандс. Лишь пятый из них закончился достижением рекордной (космической) высоты. Этот запуск состоялся 24 февраля 1949 года Уже через минуту после старта ракета «Бампер-ВАК» достигла высоты около 36 километров и развила скорость примерно 1600 м/с. Здесь «ВАК-Корпорал» отделилась от «Фау-2» и продолжила подъем, значительно увеличив скорость. Через 40 секунд после включения своего двигателя «ВАК-Корпорал» летела уже со скоростью примерно 2,5 км/с. Пустая ракета «Фау-2» вначале поднялась еще выше (до 161 километра), а затем начала падать. Когда через 5 минут после старта «Фау-2» разбилась в пустыне в 36 километрах севернее стартовой позиции, ракета «ВАК-Корпорал» продолжала набирать высоту. Ракета поднималась еще около 90 секунд. Высота в 402 километра (по другим данным — 392,6 километра) была достигнута через 6,5 минуты после старта.
«Бампер-ВАК» представляла собой гибрид из двух плохо совместимых систем, а потому ее конструкция была очень далека от совершенства. Теоретически вторая ступень должна была отделяться точно в момент израсходования нижней ступенью всего запаса топлива. В действительности же осуществить это было невозможно, так как ускорение ракеты «Фау-2» в последние секунды работы ее двигателя значительно превышало возможное начальное ускорение второй ступени, то есть ракеты «ВАК-Корпорал». Следующей проблемой являлось воспламенение топлива в двигателе второй ступени. Обычно в ракете «ВАК-Корпорал» оба топливных компонента перемешиваются непосредственно в двигателе и воспламеняются самопроизвольно на высоте нескольких тысяч метров над уровнем моря, где давление окружающего воздуха еще близко к нормальному. Но на высоте 30 километров, где происходит отделение второй ступени, давление окружающего воздуха фактически отсутствует. Это может привести к тому, что поступающее в камеру сгорания топливо быстро испарится и произойдет взрыв. Для того чтобы этого не случилось, в сопле двигателя устанавливается герметизирующая диафрагма, которая разрывается при запуске двигателя.
Ракеты № 8 и 9 по программе пусков предназначались для проведения специального эксперимента, которым был «торжественно открыт» новый испытательный полигон во Флориде. Уже давно признавалось, что полигон Уайт Сандс стал тесен для ракетчиков: расстояние от стартовой позиции на нем до района падения снарядов не превышало половины дальности ракеты «Фау-2». Ракетный полигон большей протяженности можно было найти только на берегу океана. В мае 1949 года были начаты переговоры с английским правительством о том, чтобы создать станции наблюдения и слежения на Багамских островах. Одновременно для строительства стартовых позиций был выбран мыс Канаверал на восточном побережье Флориды.
Однако для первых испытаний, проводившихся на мысе Канаверал по проекту «Бампер», надобности в пунктах наблюдения на Багамских островах не возникло. Ракеты запускались на сравнительно небольшую дальность. Основной целью этих запусков был вывод ракеты «ВАК-Корпорал» на максимально пологую траекторию.
Первый старт ракеты с мыса Канаверал был намечен на 19 июля 1950 года, но график подготовки запуска оказался сорван и его отложили. 24 июля испытание повторили со второй ракетой. На этот раз все прошло хорошо: ракета поднялась, как было намечено, и быстро исчезла в тонкой пелене перистых облаков. Достигнув высоты 16 километров, она начала выходить на наклонный участок траектории, чтобы продолжить полет в горизонтальной плоскости. В это же время ракета «ВАК-Корпорал» отделилась от первой ступени, которая медленно снизилась и была подорвана на высоте 5 километров. Обломки «Фау-2» упали в море на расстоянии примерно 80 километров от стартовой позиции. Ракета «ВАК-Корпорал», слишком маленькая для того, чтобы нести на себе приборы и подрывной заряд, упала в море в 320 километрах от мыса Канаверал.
«Redstone» на старте
Запуски по программе «Бампер» доказали необходимость создания новых составных (многоступенчатых) ракет. Только с их помощью можно было выйти на уровень «космических» высот.
Пока же таких ракет не было, приходилось обходиться тем, что есть. Довольно необычную составную ракету придумал доктор Джеймс Ван Аллен. Он предложил производить запуск небольшой ракеты «Дикон» («Deacon») с высоты в 20 километров. В качестве средства доставки ракеты на такую высоту можно было использовать пластмассовые воздушные шары «Скайхук» («Skyhook»).
Первый «Рокун» («Rockoon» образовано от словосочетания «Balloon-launched rocket»), как стала называться эта комбинация ракеты с воздушным шаром, был запущен 29 июля 1952 году с катера береговой охраны «Истуинд» у берегов Гренландии. Пусковая цепь ракеты замыкалась барометрическим реле, когда давление окружающего воздуха падало до заданного уровня (это происходило приблизительно через час после запуска воздушного шара). Такой способ запуска позволял ракете «Дикон» подняться на высоту свыше 80 километров.
Вторая серия экспериментальных пусков «рокунов» была осуществлена в Тихом океане примерно в 300 милях к юго-западу от Сан-Диего (Калифорния) во второй половине июля 1956 года. Кораблем-маткой на этот раз служил американский военный корабль «Колониэл», сопровождаемый эсминцем «Перкинс», который обеспечивал радиолокационное слежение за ракетой. Целью этих запусков было исследование ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца при периодических вспышках.
Результаты, полученные при запуске первого «рокуна», показали, что для исследования верхних слоев атмосферы могут быть использованы и более крупные ракеты, чем «Ди-кон». Это привело к созданию целой серии двухступенчатых ракет с двигателями на твердом топливе: «Найк-Дикон» («Nike-Deacon»), «Найк-Кэджун» («Nike-Cajun»), «Найк-Аякс» («Nike-Ajax») и другие.
Первые комбинированные ракеты «Найк-Дикон», известные больше под названием «DAN», были готовы для запуска летом 1955 года. Две из них запустили на испытательной станции в Уоллопс-айленд в примерно одинаковых условиях, за исключением того, что ракета № 1 имела полезную нагрузку весом 15,5 килограмма, а ракета № 2 — 17,5 килограмма Запущенная под углом в 75° ракета № 1 достигла максимальной высоты 108 километров, а ракета № 2 поднялась до 107 километров. В основании носового конуса второй ступени ракеты «Найк-Дикон» помещался сферический акселерометр, поджатый пружинами; носовой конус и акселерометр соединялись с корпусом ракеты с помощью кольца-держателя. На высоте 55 километров это кольцо подрывалось специальным зарядом, и нижняя пружина (более сильная) выталкивала акселерометр вместе с носовым конусом вперед по ходу ракеты. Сразу после этого более слабая верхняя пружина отделяла акселерометр от носового конуса.
Если бы двигатели обеих ступеней ракеты «Найк-Дикон» запускались так же, как в ракете «Бампер», то вторая ступень имела бы скорость более высокую, чем оптимальная. Чтобы избежать этого, в работе двигателей была предусмотрена пауза между концом работы двигателя первой и началом работы второй ступени. В силу этого движение ракеты после отделения ускорителя замедлялось, и она могла преодолевать плотные слои атмосферы на сравнительно небольшой скорости. Тем самым снижалась максимальная температура нагрева обшивки носового конуса и кожуха двигателя и уменьшалось аэродинамическое сопротивление. Предварительными расчетами было определено, что оптимальная продолжительность паузы, во время которой вторая ступень по инерции продолжала набирать высоту, должна составлять 10–14 секунд. Для этого во второй ступени (собственно ракета «Дикон») был применен электрический пиропатрон с номинальной задержкой воспламенения порядка 15,5 секунды для обеспечения 12-секундной паузы после окончания работы двигателя первой ступени, продолжавшейся 3,5 секунды. Хотя расчетная точность времени задержки воспламенения пиропатрона не превышала 1 секунды, при первом действительном пуске ракеты «DAN» пауза продолжалась около 17 секунд. Соответственно во время испытаний второй ракеты «DAN» задержка воспламенения была сокращена до 13,5 секунды, благодаря чему паузу удалось уменьшить до 12,8 секунды.
Ракету «Найк-Кэджун», во многом похожую на ракету «Найк-Дикон», можно рассматривать как результат развития последней. Первая ступень ее представляла собой ускоритель ракеты «Найк», вторая — ракету «Кэджун», которая отличалась от ракеты «Дикон» только более совершенным топливом. Первая ракета «Найк-Кэджун» была запущена с базы Уоллопс-айленд 6 июля 1956 года. Запуск осуществлялся под углом 75° к вертикали; стартовый вес несколько превышал 705 килограммов, вес второй ступени был равен 116 килограммам, вес полезной нагрузки — 23 килограмма. Через 3,3 секунды после старта ракета уже достигла высоты 1600 метров и двигалась со скоростью, в три раза превышающей скорость звука. Через 12,3 секунды после отделения ускорителя скорость второй ступени уменьшилась на одну треть, но ракета уже поднялась на 8600 метров. В этот момент включился двигатель ракеты «Кэджун», проработавший в течение 3 секунд, за которые ракета успела достичь высоты 11,9 километра и развить скорость, в 5,7 раза превышающую скорость звука. Через 175 секунд после отделения ускорителя ракета упала в океан, достигнув максимальной высоты 130 километров и покрыв расстояние по прямой более 142 километров.
По заказу ВМС США фирма «Купер Девелопмент» разработала одноступенчатую высотную ракету «ASP» (сокращение от «Atmospheric sounding projectile») с двигателем на твердом топливе. Стартовый вес ракеты «ASP» составлял 111 килограммов, конечный вес равнялся 43 килограммам. Опытные пуски ракет «ASP» проводились на полигонах в Пойнт-Мугу и Уайт Сандс, причем пуск большей частью осуществлялся под углом 30° для получения полных баллистических данных. Используя ракету «ASP» в системе «рокун», можно было бы поднять ее на высоту 195 километров с полезной нагрузкой в 11,5 килограмма или на высоту 152 километров с полной нагрузкой в 23 килограмма. С ускорителем «Найк» ракета «ASP» («Nike-ASP») при полезной нагрузке в 11,5 килограмма должна была достичь высоты 259 километров при условии нормальной задержки воспламенения топлива в двигателе второй ступени.
21 сентября 1956 года с полигона Уоллопс-айленд стартовала еще одна новая ракета — «Террапин» («Terrapin»), спроектированная Университетом штата Мэриленд совместно с фирмой «Рипаблик авиейшн» («Republic aviation») под руководством доктора Фрэда Зингера. Вторая ступень этой ракеты с двигателями на твердом топливе достигла высоты 128 километров и упала в море через 5 минут 36 секунд после старта. Ракета имела длину 4,57 метра и максимальный диаметр — 158 миллиметров. Стартовый вес ракеты — 102 килограмма, а вес научной аппаратуры — 2,7 килограмма.
В конце 1957 года была запущена четырехступенчатая сверхзвуковая опытная ракета «HTV». Она состояла из двух ускорителей ракеты «Найк» (первые две ступени), 137-сантиметровой ракеты «Т-40» на твердом топливе (третья ступень) и 183-сантиметровой ракеты «Т-55» (четвертая ступень). Общая длина всей ракеты равнялась 10,87 метра, а ее стартовый вес — 1270 килограммов. Пауза после окончания работы двигателя первой ступени продолжалась 11 секунд, второй ступени — 5 секунд, третьей ступени — 2 секунды. Максимальная скорость четвертой ступени на высоте 25,5 километра превышала скорость звука в 10,4 раза, а максимальная высота подъема составляла около 305 километров.
В это же самое время группа инженеров из Пенемюнде, руководимая Вернером фон Брауном и обосновавшаяся в Хантсвилле (Алабама), работала над созданием многоступенчатых баллистических ракет для Редстоунского арсенала армии США.
Ракета «Редстоун» («Redstone»), называемая также «Юпитер-А» («Jupiter А»), являлась прямым «потомком» ракеты «Фау-2». Она во многом походила на свой прототип. В качестве топлива в ней тоже применялись этиловый спирт и жидкий кислород. Центробежный турбонасос подачи топлива приводился в действие путем разложения перекиси водорода. Управление также осуществлялось с помощью четырех графитовых газовых рулей, помещенных в потоке истекающих газов. Мало отличий имелось и у пускового стола ракеты; из комплекса наземного оборудования ракеты «Редстоун» был исключен только грунтовой лафет для перевода ее из горизонтального положения в вертикальное. Ракета снималась с тележки транспортера и устанавливалась прямо на пусковой стол с помощью длинной стрелы крана. Отделение головной части ракеты, в которой были заключены боевая часть и приборный отсек, от остальной части ракеты происходило на нисходящей ветви траектории.
Дальность полета ракеты «Редстоун» составляла примерно 320–400 километров. Поскольку эта ракета имела значительно большие габариты, чем ракета «Фау-2» (длина — 21,2 метра, диаметр — 1,8 метра, размах стабилизаторов — 4,4 метра, стартовый вес — 18 000 килограммов, тяга ракетного двигателя при старте — 29500 килограммов), боевая часть должна была весить не менее 5 тонн. Большая полезная нагрузка делала ракету «Редстоун» почти идеальным ускорителем — вернее, первой ступенью — для весьма сложных и тяжелых опытных многоступенчатых ракетных систем. Например, она могла бы нести многоступенчатую систему связок ракет на твердом топливе, и надо сказать, что этот эксперимент не замедлил состояться. Вечером 20 сентября 1956 года с помощью ракеты «Редстоун» № 27 на испытательном полигоне мыса Канаверал была поднята система ракет на твердом топливе. Вторая ступень этой системы (ракета «Редстоун» была первой ступенью) представляла собой связку из четырех ракет на твердом топливе — уменьшенные ракеты типа «Сержант» («Serge-ant»), получившие название «Сержант-Бэби» («Sergeant-Ba-by»). Третьей ступенью системы являлась одна ракета «Сержант-Бэби».
Так как ракета «Редстоун» была жидкостной ракетой с небольшим ускорением, задержка воспламенения в двигателе второй ступени не была нужна. Система показала на летных испытаниях следующие результаты: первая ступень упала в 160 километрах от стартовой позиции, вторая ступень (связка пороховых ракет) упала на расстоянии 614 километров от точки старта, а третья ступень была найдена в 5310 километрах. Эта последняя достигла высоты 1096 километров. В том запуске описанная система, получившая название «Юпитер-С» («Jupiter С»), побила рекорд высоты, установленный ранее ракетой «Бампер-ВАК» № 5.
Жизнь ракеты «Юпитер-С» была короткой, но счастливой. Она использовалась всего два года, но зато именно ей было суждено вывести на орбиту Земли первый искусственный спутник производства США.
Искусственный спутник Земли и проект «RAND»
Популяризатор космонавтики и бывший сотрудник ракетного центра Пенемюнде Вилли Лей в своей книге «Ракеты и полеты в космос» честно пытался вспомнить, кто из немецких ракетчиков, вывезенных в США, первым сформулировал на английском языке идею искусственного спутника Земли, то есть беспилотного космического аппарата, вращающегося вокруг нашей планеты по замкнутой орбите. Попытка эта не увенчалась успехом. Возможно, это был плод «коллективного бессознательного», порожденного работами Германа Оберта, который в 1923 году сформулировал концепцию орбитальной станции. Вальтер Дорнбергер в книге воспоминаний указывает, что при обсуждении будущих разработок в Пенемюнде было предложено для воздаяния почести первым
путешественникам в космос помещать их набальзамированные тела в стеклянные шары, запускаемые по орбитам вокруг Земли. Видимо, эта мысль прочно засела в головах немецких ракетчиков (которые уже видели себя в этих шарах), что и привело к возникновению проекта «Рэнд».
В марте 1946 года авиация армии США, которая вскоре получила статус самостоятельного вида вооруженных сил — ВВС США, по контракту с корпорацией «Дуглас Эйркрафт компани» подготовила научный доклад «Предварительный проект экспериментального космического корабля для полетов вокруг Земли». Этот доклад считается первым документом проекта «Рэнд» (от английского сокращения «RAND» — Исследования и разработки»), положившего начало деятельности одноименной военно-политической организации. Как признают американские исследователи деятельности «Рэнд», ее сотрудники «содействовали обоснованию в 50-х годах и в последующие годы использования космических средств в интересах разведки и контроля за мероприятиями по контролю над вооружениями, прогнозирования погоды, картографирования и геодезической съемки, связи, исследования планет и межпланетного пространства, решения других задач».
В архиве Института космической политики Университета Джорджа Вашингтона имеется полный текст исторического доклада «Рэнд». В этом документе предпринята первая попытка оценить возможности создания космического аппарата, который будет вращаться вокруг Земли как ее спутник. Хотя этот документ был призван прежде всего оценить технические проблемы, решение которых приблизит начало освоения космоса, в нем содержится ряд недвусмысленных деклараций политического характера. Так, во введении к докладу подчеркивается, что, несмотря на неясность перспективы, касающейся начала космической деятельности, два момента не вызывают сомнения: «1) Космический аппарат, оснащенный соответствующим приборным оборудованием, по всей вероятности, станет одним из наиболее эффективных средств научных исследований XX века. 2) Запуск спутника Соединенными Штатами возбудит воображение человечества и наверняка окажет влияние на события в мире, сравнимое со взрывом атомной бомбы».
В докладе содержались первоначальные оценки областей возможного практического применения искусственных спутников Земли. Таких областей рассматривается три: военное использование, научные исследования и дальняя связь:
«Военное значение вывода аппаратов на околоземные орбиты обусловлено в первую очередь тем обстоятельством, что средства защиты от воздушного нападения быстро совершенствуются. Современная радиолокационная техника обнаруживает самолеты на расстоянии до нескольких сотен миль и способна предоставить точные данные об их движении. Зенитная артиллерия и управляемые снаряды способны поражать воздушные цели на значительном удалении, а применение дистанционных взрывателей повышает в несколько раз эффективность зенитных средств. В этих условиях большое внимание уделяется повышению скорости ракетных систем, что существенно затруднит их перехват. С учетом этого обстоятельства можно предположить, что в будущем для нападения с воздуха будут использоваться в значительной степени и почти исключительно высокоскоростные беспилотные ракетные системы. <…> Следовательно, разработка искусственного спутника Земли будет иметь самое непосредственное отношение к созданию межконтинентальной баллистической ракеты. Следует также отметить, что искусственный спутник Земли представляет собой наблюдательный аппарат, который не может быть сбит противником, не имеющим в своем распоряжении подобных технических средств».
4 октября 1950 года, ровно за семь лет до старта первого в мире советского искусственного спутника Земли, американский ученый Кечкемети в рамках проекта «Рэнд» представил исследовательский меморандум «Ракетный аппарат — спутник Земли: политические и психологические проблемы». В меморандуме анализируются «вероятные политические последствия, которые вызовет запуск искусственного спутника Земли в США и его успешное использование в интересах военной разведки». Главное содержание этого документа составляют главы, анализирующие влияние запуска спутника на национальную безопасность, на общественное мнение в зарубежных государствах, на секретность, суверенитет, другие политические аспекты проблемы. Автор обращает внимание на то обстоятельство, что «технические возможности и вероятные области применения искусственных спутников Земли не дают оснований квалифицировать их как «оружие» в прямом смысле этого понятия. Однако указанные выше его возможные функции однозначно имеют непосредственное отношение к проблемам национальной безопасности… Подключение этих качественно новых и необычных технических средств к военной системе государства, независимо от того, будут они использоваться как инструмент насилия или нет, вероятнее всего, будет расценено другими государствами как свидетельство изменения баланса силы. И как только этот факт станет достоянием мировой общественности, запуск спутника превратится в политическую проблему».
Из меморандума Кечкемети видно, что эксперты, работавшие над проектом «Рэнд», еще в начале 50-х годов прекрасно понимали, какое значение в политической и военной сфере будет иметь запуск первого искусственного спутника. Речь уже не шла о стеклянных шарах с телами покорителей космоса — воображению конструкторов рисовались целые орбитальные группировки, осуществляющие слежение за территорией потенциального противника.
Значение спутников понимал и президент США Дуайт Эйзенхауэр. Будучи профессиональным военным (а в годы Второй мировой войны — Верховным главнокомандующим Союзных сил в Европе), Эйзенхауэр знал, какую опасность представляет отсутствие достоверной информации о возможностях и намерениях врага в условиях глобального противостояния. Американские историки космонавтики приводят такое высказывание Эйзенхауэра, относящееся к марту 1954 года: «Современное оружие облегчило для враждебного государства с закрытым обществом планировать нападение в условиях секретности и таким образом пытаться добиться преимущества, которое недоступно государству с открытым обществом».
Неудивительно поэтому, что еще в июле 1955 года на встрече в Женеве Эйзенхауэр выступил со своим планом «Открытого неба», в соответствии с которым СССР и США могли бы вести воздушное фотографирование территории друг друга, чтобы не подвергать себя «страхам и опасностям внезапного нападения». Разумеется, его предложение было отвергнуто Никитой Хрущевым, и Эйзенхауэру ничего не оставалось, как продолжать поиски путей и средств для снижения степени неопределенности оценок реальных военных и других возможностей Советского Союза.
Обратимся к протоколу заседания Совета национальной безопасности от 8 мая 1956 года, которое вел сам президент Эйзенхауэр. При обсуждении «практического действия» № 1545 (пункт «b») «было рекомендовано продолжить политику, изложенную в решении СНБ № 15520, имевшую целью обеспечить запуск одного или нескольких искусственных спутников Земли к 1958 году — в период Международного геофизического года, имея при этом в виду, что реализуемая в этих целях программа не повлияет на работы по созданию межконтинентальных баллистических ракет и баллистических ракет средней дальности, и одновременно этой программе будет придан соответствующий приоритет в министерстве обороны в связи с разработкой других систем оружия, предписанных решением СНБ № 15520».
Еще одним свидетельством того, что республиканская администрация Эйзенхауэра отдавала приоритет разработке искусственных спутников Земли для решения задач в интересах вооруженных сил, являются разработки корпорации «Рэнд» в конце 50-х годов. В 1956 году началась отработка возвращаемого космического разведывательного аппарата. Одновременно велись работы над космическими разведывательными системами, передающими на Землю информацию в реальном масштабе времени. По инициативе генерала Шривера специалисты проекта «Рэнд», занимавшиеся раньше отработкой разведывательного оборудования для высотных аэростатов, перешли в проект «WS-117L», имевший целью создание разведывательного спутника.
Спутник Фрэда Зингера «MOUSE»
Идея искусственного спутника Земли обсуждалась не только на закрытых заседаниях Совета национальной безопасности США и межведомственной корпорации «Рэнд», но и на различных научных конференциях, материалы которых были вполне доступны всем заинтересованным лицам.
Так, на 4-м Международном конгрессе по астронавтике, проходившем в 1953 году в Цюрихе, Фрэд Зингер из Университета штата Мериленд заявил, что в США имеются предпосылки для создания искусственного спутника Земли, сокращенно названного «MOUSE» (сокращение от «Minimum Orbital Unmanned Satellite of Earth» — «Автоматический искусственный спутник Земли с минимальной орбитой движения»). В более ранних докладах и статьях рассматривались вопросы, преимущественно касающиеся двигателей, причем основное внимание в них обращалось на то, чтобы создать условия для вывода третьей ступени в качестве беспилотного спутника в безвоздушное пространство. В докладе же Зингера главным был вопрос о полезной нагрузке. В частности, были затронуты проблемы использования ракет-спутников для научных исследований, оборудования их необходимыми приборами, вероятного веса спутников и способов передачи данных на Землю.
Гипотетический спутник Зингера представлял собой автономную приборно-измерительную систему, помещенную в прочный шар, которая по достижении заданной высоты отделялась от третьей ступени составной ракеты. Этот шар-спутник весом около 45 килограммов стабилизировался вращением. Ось приборно-измерительного блока должна быть постоянно направленной к Солнцу; в этом своеобразном «полюсе» спутника предполагалось разместить солнечные батареи для питания радиопередатчика. Орбита спутника должна была проходить через оба географических полюса Земли и находиться на удалении 300 километров. Предположительный период обращения спутника составлял 90 минут.
Двухполюсная орбита была выбрана потому, что она проходит над двумя определенными точками, с которых можно принимать передачу данных, а именно над полюсами. Данные измерений приборов должны записываться на медленно движущейся ленте (5 см/мин). Прием информации со спутника предлагалось осуществлять следующим образом: при выходе «MOUSE» на один из полюсов в воздух поднимается самолет, выполняющий функцию приемной радиотелеметрической станции; по радиосигналу, посланному с самолета, включается передатчик спутника, и все записанное на ленте передается в течение 5 минут на самолет. После этого запись на магнитной ленте стирается и лента снова оказывается готовой к записи новых данных.
Разговор об искусственном спутнике был поднят Зингером и на 3-й Конференции по космическим полетам в Гэйденском планетарии, проходившей 4 мая 1954 года Он опять утверждал, что его проект — это не проект далекого будущего, и что его вполне можно осуществить в настоящее время.
По свидетельству участников конференции, заявление Фрэда Зингера произвело очень сильное впечатление на представителей прессы и промышленников. После выступления доктора Гарри Векслера из Бюро погоды США, который сказал, что искусственный спутник, движущийся по орбите вокруг Земли, будет иметь огромную ценность для метеорологов, так как облегчит им наблюдения и повысит точность краткосрочных и долгосрочных прогнозов, почти ни у кого не осталось сомнений в целесообразности создания спутника.
Проект «Orbiter»
Весной 1954 года Комитет по космическим полетам «Американского ракетного общества» разработал предложения по созданию искусственного спутника Земли, которые были представлены на рассмотрение различным ведомствам.
К тому времени уже активно работала межведомственная корпорация «Рэнд», а потому реакция на предложения Комитета последовала очень быстро. 25 июня 1954 года в здании Научно-исследовательского управления Военно-морских сил в Вашингтоне состоялась встреча, на которой присутствовали как представители «Общества», так и другие американские ракетчики: Вернер фон Браун, профессор Зингер, профессор Уиппл из Гарварда, Дэвид Янг из фирмы «Аэроджет» и некоторые офицеры управления.
На повестке стоял вопрос, можно ли в ближайшее время произвести запуск искусственного спутника Земли крупных размеров на орбиту, находящуюся на удалении в 320 километров от Земли. Под ближайшим временем подразумевался период в 2–3 года. Вернер фон Браун заявил, что это можно сделать раньше, и изложил свои соображения относительно использования ракеты «Редстоун» в качестве первой ступени и нескольких связок ракет «Локи» («Loki», доработанная немецкая ракета «Тайфун» на твердом топливе, предназначенная для установки залпового огня типа «Катюши») в качестве последующих ступеней. По его расчетам, скорость последней ступени — одна ракета «Локи» — была бы вполне достаточной, чтобы выйти на орбиту вокруг Земли. Основное преимущество этой схемы заключалось в том, что в ней могли быть использованы уже существующие ракеты.
Каждый из участников встречи выступил затем с предложениями по своей специальности, в результате чего было принято предварительное решение считать проект искусственного спутника профессора Зингера весьма полезным, но осуществимым только после того, как будет закончена какая-либо более простая разработка, предусматривающая запуск легкого спутника.
Вслед за этим представители ВМС посетили Редстоунский арсенал, чтобы убедиться в реальности того, о чем говорил Вернер фон Браун. Так на свет появился проект «Орбитер» («Project Orbiter»). А еще через некоторое время по согласованию с начальниками Артиллерийско-технического управления армии и Научно-исследовательского управления ВМС руководителем проекта был назначен капитан 2 ранга Джордж Гувер.
Еще в ходе предварительного обсуждения проекта было принято решение вывести спутник «Орбитер» на орбиту вокруг Земли, осуществив пуск из точки на экваторе с таким расчетом, чтобы плоскость орбиты совпала с плоскостью экватора Земли. Запуск был предварительно назначен на лето 1957 года.
Но к этому времени серьезное развитие получили и другие проекты. 29 июля 1955 года пресс-секретарь Белого дома Джеймс Хэгерти официально объявил о предстоящем запуске спутника по программе ВМС «Авангард». Выбор был сделан, и проект «Орбитер» отодвинули на второй план.
Метаморфозы программы «Vanguard»
Разумеется, в рамках такой серьезной программы, как «Авангард» («Vanguard»), рассматривалось несколько вариантов как самого спутника, так и ракеты-носителя, которая сможет вывести его на орбиту.
Например, со своей версией «Авангарда» выступили Курт Штелинг, сотрудник Морской исследовательской лаборатории, и Раймонд Миссерт из университета штата Айова, Они предложили произвести запуск облегченного искусственного спутника, предварительно поднятого на большую высоту с помощью воздушного шара
Конструктивная схема Штелинга-Миссерта была следующей: первая ступень представляла собой связку из четырех пороховых ускорителей с тягой по 27 тонн каждый и с продолжительностью работы 7–8 секунд; эти ускорители должны были весить вместе около 5400 килограммов при весе полезной нагрузки порядка 680 килограммов — таким образом, воздушному шару пришлось бы поднять всего 6100 килограммов. Начальное ускорение должно было составить 19 g, а высота пуска ракеты — 24 километров. Предполагалось, что к моменту полного выгорания топлива в двигателе первой ступени на высоте около 32 километров скорость ракеты возрастет до 2,377 км/с.
Вторая ступень представляла собой ракету с жидкостным реактивным двигателем общим весом до 560 килограммов. Эта ракета несла в качестве полезной нагрузки аппаратуру управления (22 килограмма) и третью ступень (90 килограммов). Двигатель ракеты должен был работать в течение 80 секунд, обеспечивая тягу 1800 килограммов. Начальная перегрузка в момент отделения первой ступени предположительно составляла лишь 2,6 g. Если бы вторая ступень продолжала двигаться по вертикали, то при выключении двигателя она могла бы набрать высоту в 320 километров и иметь скорость 4,8 км/с. Но при отклонении второй ступени от вертикали и переходе на круговое движение по орбите она могла оказаться в момент выключения двигателя на высоте всего лишь в 240 километров и иметь скорость порядка 5150 м/с.
Третьей ступенью должна была служить пороховая ракета на долгогорящем топливе с тягой 900 килограммов и продолжительностью горения 20 секунд, по истечении которых ракета выходила бы на орбиту на высоте 320 километров, двигаясь со скоростью 8 км/с, то есть на 120 м/с быстрее, чем это необходимо для данной орбиты. Если же траектория подъема оказалась бы другой, то ракета в этот момент достигла бы высоты всего лишь 240 километров, но зато двигалась бы со скоростью 8,13 км/с, которая на 150 м/с превышает необходимую.
Если произвести запуск этой ракеты из точки, расположенной на уровне моря, то двигатель первой ступени следует выключить на высоте 7 километров. Вторая ступень при этом будет иметь конечную скорость 4,1 км/с, а третья ступень поднимется на высоту 240 километров, но ее скорость будет недостаточна для движения по орбите. В качестве воздушного шара предполагалось использовать полиэтиленовый шар «Скайхук» емкостью 85000 м3.
Примерно через месяц после того, как был предложен запуск ракеты с воздушного шара, несколько авторов предложили заменить воздушный шар реактивным самолетом. Их доводы были простыми, но вескими: несмотря на то что современные реактивные самолеты могут поднять полную трехступенчатую ракету только на высоту около 12 километров вместо необходимой высоты в 21 километр, сопротивление атмосферы будет здесь не очень большим. В то же время реактивный самолет может не только сообщить ракете свою собственную скорость порядка 1000 км/ч (290 м/с), но и осуществить запуск под желаемым углом. Наконец, запуск ракеты с самолета позволяет сократить стоимость эксперимента и сделать его технически более простым.
Несмотря на известные преимущества, которые давал «авиационный запуск», при осуществлении проекта «Авангард» было решено все же придерживаться «классической» схемы старта трехступенчатой ракеты с Земли по вертикальной траектории.
Наибольший прирост скорости за счет вращения Земли может быть получен там, где линейная скорость вращения Земли наибольшая, то есть на экваторе, где она достигает примерно 1600 км/ч. Эта скорость будет еще большей, если стартовую позицию выбрать на вершине горы, расположенной на экваторе; при этом можно будет в значительной мере избежать и сопротивления наиболее плотных слоев атмосферы. Очень подходила бы для этого гора Кения в Восточной Африке, лежащая почти точно на экваторе и имеющая высоту 5194 — метра, если бы не требование, которое заключается в том, что к востоку от места пуска должно находиться море (это дает возможность первой и второй ступеням упасть в воду). В то же время Кению от Индийского океана отделяет большой участок суши протяженностью около 650 километров. Поэтому запуск ракеты со спутником решено было проводить с корабля или с островной базы — например, с острова Джонстона в Тихом океане.
Хотя на таком острове, так же как и в районе Кении, нет достаточной промышленной базы, однако доставка туда ракеты и оборудования морем не вызвала бы особых трудностей. И все же запуск спутника с острова был делом будущего. Первые же запуски предполагалось производить в континентальной части США, неподалеку от развитых промышленных районов. Требование о расположении стартовых позиций на берегу моря заставило руководителей проекта выбрать для запуска базу ВВС Патрик во Флориде.
8 декабря 1956 года с этой базы в соответствии с программой работ по спутнику был произведен первый пробный старт. Запущенная ракета пока еще не была носителем спутника — в этот раз взлетела всего лишь большая ракета «Викинг» № 13, снабженная соответствующими приборами для испытания наземного оборудования. Она поднялась на высоту 200 километров и упала в море на расстоянии 290 километров от базы.
Необходимо отметить, что трехступенчатые ракеты-носители спутника программы «Авангард» резко отличались от обычных ракет. Прежде всего у них не было оперения, так как стабилизация первой ступени осуществлялась по тому же принципу, что и в ракетах «Викинг», то есть посредством отклонения оси двигателя, установленного на карданном подвесе.
Предназначавшаяся для запуска спутника ракета «Авангард» состояла из трех ступеней. В первой ступени ракеты, построенной фирмой «Мартин Эйркрафт Компани» («Martin Aircraft Co.»), был использован двигатель «Х-405» фирмы «Дженерал Электрик», развивающий на уровне моря тягу 8200 килограммов в течение 150 секунд. Подача топлива осуществлялась в нем обычным турбонасосным агрегатом, а в качестве окислителя применялся жидкий кислород. Топливо в ходе разработки несколько раз подвергалось изменениям: сначала было решено использовать бензин с добавкой 5 % спирта; затем было предложено ракетное топливо JP-4, однако разброс характеристик горения и тяги при этом топливе был почти таким же, как и при смеси бензин — спирт. После этого было применено топливо RP-1, которое в конечном счете пришлось заменить тяжелым топливом UMF-1.
Вторая ступень с двигателем была создана фирмой «Аэроджет Дженерал» («Aerojet General»). Окислителем в ней служила азотная кислота, а топливом — несимметричный диметилгидразин. Третья ступень работала на твердом топливе.
Процесс запуска спутника должен был выглядеть следующим образом. После вертикального старта ракета отклоняется в юго-восточном направлении, поэтому полного использования скорости вращения Земли не происходит. Отклонение ракеты от вертикали в конце работы двигателя первой ступени составит угол в 45°. В момент выключения двигателя ракета будет находиться на высоте 58 километров и на несколько меньшем расстоянии по горизонтали от места старта.
Сразу после отделения первой ступени начинает работать двигатель второй ступени, при этом угол наклона траектории к горизонту непрерывно уменьшается. Все приборы управления находятся во второй ступени ракеты. В головной части третьей ступени под защитой обтекаемого конуса устанавливается сам искусственный спутник. С началом работы двигателя второй ступени ракета поднимается на такую высоту, что всякая необходимость в обтекаемом конусе отпадает и он становится бесполезным грузом. Поэтому вскоре после начала работы двигателя второй ступени носовой конус сбрасывается.
Окончание работы двигателя второй ступени совпадает с подъемом ракеты на высоту порядка 225 километров. Далее вторая ступень по инерции поднимается, в зависимости от угла наклона, до высоты 320–480 километров. Эта высота достигается ракетой через 10 минут после старта на удалении 1130 километров от места пуска, после чего вторая ступень отделяется и падает в океан, пролетев в общей сложности по горизонтали около 2250 километров.
В течение некоторого времени после выключения двигателя второй ступени вторая и третья ступени продолжают по инерции набирать высоту, оставаясь соединенными друг с другом. В какой-то определенной точке пассивного подъема ракета начинает вращаться, обеспечивая тем самым стабилизацию третьей ступени. Как только ракета достигает максимальной высоты и выходит на участок траектории, параллельный поверхности Земли, включается двигатель третьей ступени, а вторая ступень отделяется от нее.
После этого третья ступень, двигаясь по касательной к поверхности Земли, вылетает за пределы земной атмосферы. Во время пассивного подъема второй и третьей ступеней, естественно, теряется часть скорости, поэтому третья ступень начинает активный полет со скоростью, составляющей примерно половину орбитальной скорости, то есть не более 3,2 км/с. Когда в двигателе третьей ступени выгорает все топливо, она развивает скорость, необходимую для движения по орбите; в этот момент спутник и должен быть отделен от третьей ступени. Механизм, разработанный для этой цели, представляет собой сжатую пружину, которая отпускается по сигналу инерционного отметчика времени, рассчитанного на период работы двигателя третьей ступени. Растягиваясь, эта пружина выталкивает сферический спутник из ракеты-носителя. Это отделение происходит со скоростью всего лишь 0,9 м/с относительно ракеты-носителя, поэтому, окончательно отделившись от спутника, третья ступень (ракета-носитель) также продолжает движение по орбите, становясь вторым спутником Земли.
Интересно, что специалисты, работавшие над программой «Авангард», предлагали при одном пуске получить не два, а сразу три спутника! Это могло быть сделано за счет установки в ракете-носителе так называемого «подспутника», представляющего собой сложенный пластмассовый воздушный шар, покрытый алюминиевой фольгой и имеющий диаметр основного спутника (50 сантиметров). В этом воздушном шаре предполагалось установить небольшой газовый капсюль, который наполнил бы шар после его отделения от ракеты-носителя.
Орбита искусственного спутника Земли должна быть эллиптической. Самой низкой точкой ее (перигей) будет то место, где произойдет выгорание топлива в двигателе третьей ступени. Так как высота перигея и высота при полном выгорании топлива одинаковы, определить расстояние до перигея довольно легко. Самая высокая точка орбиты (апогей) расположена в прямо противоположном направлении от перигея. По предварительным расчетам по проекту «Авангард», высота спутника в апогее должна была составить 1300 километров, но в дальнейшем эта цифра была увеличена до 2000 километров.
Сам спутник также претерпел изменения в ходе работ над проектом. Первоначально планировалось, что спутник «Авангард» будет весить около 9 килограммов. Такой спутник уже можно было оборудовать некоторыми измерительными приборами. Имея на борту небольшой источник питания и фотокамеру, спутник мог бы передавать цветные изображения на Землю.
Однако запуск первого советского спутника, состоявшийся 4 октября 1957 года, смешал все карты. В конечном виде спутник «Авангард-1» («Vanguard-1») весил всего 1,36 килограмма и имел на борту только два примитивных передатчика, передающих сигналы на частотах 108 и 108,03 МГц. Первый получал питание от аккумуляторной химической батареи мощностью 10 мВт, второй — от шести солнечных батарей суммарной мощностью 5 мВт, установленных на внешней поверхности спутника.
Спутник «Explorer-1»
Надо отдать должное президенту Эйзенхауэру, он довольно быстро справился с тем страхом и изумлением, которые испытали американцы, осознав свое отставание в самом амбициозном проекте столетия. Если же учесть, что президент как бывший военный мог оценить всю глубину этого отставания, элементарно сравнив 9 килограммов полезной нагрузки «Авангарда» с 84 килограммами «Спутника-1», то самообладание Эйзенхауэра можно ставить в пример всем другим политикам. Уже 9 октября (в день, когда «Правда» наконец опубликовала полную информацию о спутнике) он выступил на пресс-конференции в Белом доме с поздравлениями в адрес советских ученых. В своей речи президент вкратце рассказал о том, что делается по проекту «Авангард», и обещал, что первый американский спутник будет выведен на орбиту еще до истечения года.
11 октября в Белом доме разрабатывается документ, предлагающий самые энергичные шаги для ускорения всех ракетно-космических программ. 14 октября Эйзенхауэр проводит многочасовую беседу с министром обороны Нейлом Макэлроем; в ходе этой беседы обсуждались космические проекты, развитие которых позволило бы в кратчайшие сроки устранить отставание США в космической «гонке».
Тут следует сказать, что на следующий день после того, как стало известно о запуске советского спутника, Вернер фон Браун обратился к министру обороны с предложением о возрождении проекта «Орбитер» на новом технологическом уровне. При этом «ракетный барон» утверждал, что его спутник выйдет на орбиту уже через 60 дней!
Но тут, видимо, взыграла национальная гордость. Предложение фон Брауна снова отклонили, сосредоточив усилия на доведении до логического конца программы «Авангард». Тем более что представители флота бодро рапортовали о своей готовности в скором времени осуществить исторический старт.
И действительно 23 октября 1957 года (через 19 дней после «космического Перл-Харбора») состоялся пробный суборбитальный запуск прототипа системы «Авангард», которой было присвоено обозначение «TV-2» (сокращение от «Test Vehicle» — «Модель-лаборатория»). Во время этих испытаний отрабатывалась первая (стартовая) ступень ракеты-носителя, поэтому вместо второй и третьей ступени были установлены макеты. Запуск был признан успешным. Ракета «Авангард» сумела достигнуть высоты 175 километров и скорости 1,9 км/с.
Орбитальный запуск назначили на 2 декабря (через 29 дней после «космического Перл-Харбора»), но из-за технических неполадок он несколько раз откладывался. И вот наконец 6 декабря (через 33 дня после «космического Перл-Харбора») в присутствии более чем двухсот корреспондентов с космодрома мыса Канаверал стартовала ракета «Авангард-1» (вся система имела обозначение «TV-3»).
Гарри Ризнер от «Си-Би-Эс» вел с мыса эмоциональную радиопередачу.
«Это просто прекрасно! — вещал он аудитории, пораженный скоростью «Авангарда». — Все произошло так быстро, что я не увидел момент отлета».
Он и не мог ничего увидеть. «Авангард» никуда не улетел… Высота подъема не превысила метра, когда ракета завалилась на бок и с чудовищным грохотом взорвалась.
Весть о катастрофе (и новом поражении Америки) разнеслась по миру почти мгновенно. Карикатуристы изощрялись в изображении «Капутника», «Пфутника» и «Флопника» — каких только прозвищ не придумывали злосчастному «Авангарду». Намеки на диверсию «агентов Москвы», которые позволили себе высказать некоторые из высших офицеров ВМС, выглядели просто смешно. Сенатор Линдон Джонсон назвал программу «Авангард» «дешевой авантюрой, которая закончилась одной из наиболее разрекламированных и унизительных неудач в истории Соединенных Штатов».
Теперь уже было не до национальной гордости — глаза администрации с надеждой обратились к Редстоунскому арсеналу и «бывшему нацисту» Вернеру фон Брауну.
Еще 8 ноября, через пять дней после выхода на орбиту второго советского спутника с собакой Лайкой на борту (вес полезной нагрузки составил уже 508 килограммов!), министр обороны Макэлрой распорядился подготовить подробное техническое описание нового проекта запуска искусственного спутника с использованием ракет «Юпитер-Си».
Теперь схема запуска по Вернеру фон Брауну выглядела так. Вся ракета-носитель состояла из четырех ступеней, только первая из которых «Редстоун» была с жидкостным двигателем; вторая ступень состояла из связки 11 твердотопливных ракет «Сержант»; третья — из связки 3 ракет «Сержант»; четвертая — из одной ракеты «Сержант» с неотделяемым блоком полезной нагрузки, которая и должна была стать искусственным спутником Земли под названием «Эксплорер-1» («Ехр1огег-1»). Общий вес ракеты-носителя составлял 29 тонн, общая длина — 23 метра, диаметр — 1,8 метра, вес спутника — 13,97 килограмма.
Блок аппаратуры был установлен в носовом отсеке ракеты «Сержант» и весил всего 4,82 килограмма. В комплект научной аппаратуры спутника «Эксплорер-1» входил счетчик Гейгера-Мюллера для исследования космических лучей, особая сетка и микрофон для регистрации микрометеоритов и датчики температуры. Данные с приборов поступали непрерывно через четыре гибкие штыревые антенны, установленные симметрично. Питание осуществлялось ртутными батареями.
Замысел «ракетного барона» удался. 1 февраля 1958 года (через 119 дней после «космического Перл-Харбора») «Эксплорер-1» был выведен на орбиту, составлявшую в перигее 347 километров, а в апогее — 1859 километров.
В ходе полета спутника был проведен эксперимент, разработанный в Лаборатории реактивного движения под руководством доктора Джеймса Ван Аллена и подтвердивший гипотезу о существовании радиационных поясов вокруг Земли.
Спутник «Авангард-1» удалось запустить в космос только 17 марта 1958 года.
ТЕЛЕГРАМКанал с обзорами, анонсами новинок и книжными подборками
Книжный Вестник
Бот для удобного поиска книг (если не нашлось на сайте)
Поиск книг
Свежие любовные романы в удобных форматах
Любовные романы
О психологии, саморазвитии и личностном росте
Саморазвитие
Детективы и триллеры, все новинки
Детективы
Фантастика и фэнтези, все новинки
Фантастика
Отборные классические книги
Классика
ВКОНТАКТЕБиблиотека с любовными романами, которая наверняка придётся по вкусу женской части аудитории
Любовные романы
Библиотека с фантастикой и фэнтези, а также смежных жанров
Фантастика
Самые популярные книги в формате фб2
Топ фб2
книги