108 минут, изменившие мир
Шрифт:
В 1930 году при военном министерстве был создан отдел баллистики во главе с полковником Карлом Беккером [38] . Ракеты с жидкостными двигателями теоретически давали возможность стрелять дальше, чем артиллерия, а в отличие от авиации были практически неуязвимы в полете.
Однако задача создания боевых серийных ракет, поставленная перед отделом Беккера, была в то время почти невыполнима. Ведь не имелось ничего, чем можно было бы руководствоваться при их конструировании военным инженерам. Ни один технический институт в Германии не вел работу в области ракет.
38
Беккер, Карл Хенрих Эмиль (1879–1940) – немецкий военный инженер, первый руководитель ракетной программы Третьего рейха. В 1911 году закончил Берлинскую военно-инженерную академию, в 1908–1911 годах работал техническим ассистентом в лаборатории баллистики. В период Первой мировой войны командовал артиллерийской
Не занималась этим и промышленность. Не удалось даже найти хоть какого-нибудь изобретателя, способного предложить готовый проект.
В 1930 году в отделе появился новый человек – капитан Вальтер Дорнбергер [39] , профессиональный офицер, служивший в тяжелой артиллерии во время Первой мировой войны. И дело сдвинулось с мертвой точки. Дорнбергер следил за новыми веяниями и даже посещал запуски ракет Mirak, изготовленных членами Общества межпланетных сообщений. Однако работа гражданских энтузиастов не соответствовала требованиям армии, и Дорнбергер с согласия начальства взялся за организацию новой испытательной станции – на артиллерийском полигоне в Куммерсдорфе, в 27 км южнее Берлина.
39
Дорнбергер, Вальтер Роберт (1895–1980) – немецкий инженер, один из основателей тяжелого ракетного машиностроения, генерал-лейтенант. Сразу после окончания школы был призван в армию. В Первую мировую войну служил в тяжелой артиллерии, в 1918 году попал в плен. В 1930 году окончил Шлоттенбургскую высшую техническую школу в Берлине и в том же году по протекции К. Беккера был направлен в Отдел баллистики и боеприпасов Управления вооружениями сухопутных сил рейхсвера. Имея звание капитана, стал фактическим научным куратором всех ракетных исследований. В 1937–1945 годах руководил ракетным центром Пенемюнде. В 1945 году сдался в плен американцам. После отбывания наказания за военные преступления работал научным консультантом фирмы Bell Aircraft Corporation.
Вернер фон Браун с моделью ракеты «А-4» («V-2») (© NASA)
Ветеран сделал ставку на молодого талантливого инженера – барона Вернера фон Брауна [40] , с юности увлекавшегося ракетным делом.
Первого ноября 1932 года фон Браун приступил к работе в Куммерсдорфе под началом у Дорнбергера, постепенно набирая помощников. Первоначально весь его «штат» состоял из механика Генриха Грюнова; вскоре к ним присоединился «двигателист» Вальтер Ридель [41] .
40
Фон Браун, Вернер Магнус Максимилиан (1912–1977) – немецкий конструктор ракетно-космической техники, основоположник современного ракетостроения, создатель тяжелых баллистических ракет на жидком топливе. Принадлежал к аристократическому роду и слыл шалопаем, но прочел книгу Г. Оберта «Ракета для межпланетного пространства» и не на шутку увлекся идеей космических полетов. В 1930 году В. фон Браун поступил в Берлинский технический университет и присоединился к Обществу межпланетных сообщений. Также учился в Швейцарской высшей технической школе Цюриха. В 1932 году принят в ракетную научную группу В. Дорнбергера, с 1937 года – технический руководитель ракетного центра Пенемюнде. Чтобы получить эту должность, ему пришлось вступить в Национал-социалистическую партию и СС. В 1945 году В. фон Браун сдался наступающей американской армии вместе с документацией и сотрудниками центра Пенемюнде. В США возглавил Службу проектирования и разработки вооружения армии в Форт-Блиссе (штат Техас). С 1950 года работал в Редстоунском арсенале в Хантсвилле (штат Алабама). С 1956 года – руководитель американской программы разработки межконтинентальных баллистических ракет. С 1960 года – директор Центра космических полетов НАСА, руководитель разработок ракет-носителей серии Saturn.
41
Ридель, Вальтер (1902–1968) – немецкий инженер, конструктор жидкостных ракетных двигателей. Вошел в историю ракетостроения как «Папа» Ридель (его часто путают с другим ракетчиком из группы В. фон Брауна – Клаусом Риделем). Работал на химическом заводе Хейланда, где в 1930 году познакомился с энтузиастом космонавтики Максом Валье. Вместе с Валье сконструировал двигатель для ракетного автомобиля, а после смерти последнего в результате взрыва продолжал работать в этой области. В 1932 году присоединился к В. фон Брауну и сконструировал первые двигатели для его ракет, возглавлял Конструкторское бюро ракетного центра Пенемюнде. В 1945 году попал в плен к американцам и был отправлен в лагерь. После
Став сотрудником полигона, Вернер фон Браун получил через Беккера небольшую финансовую поддержку армии для проведения экспериментов, связанных с диссертацией, а 27 июня 1934 года с успехом защитил ее, став самым молодым доктором технических наук в Германии. Диссертация называлась «Конструктивные, теоретические и экспериментальные соображения к проблеме жидкостных ракет». Поскольку тема была секретной, текст диссертации опубликовали лишь после 1945 года.
Новому коллективу предстояло решить массу практических задач. И первая из них – какое топливо для серийной ракеты предпочесть? Пионеры «космического» ракетостроения уже накопили определенный опыт работы с сочетаниями спирт-кислород, бензин-кислород и керосин-кислород. Нефтепродукты калорийнее спирта, однако высокая калорийность подразумевает и более высокую температуру факела – без охлаждения камера сгорания быстро теряла прочность. Соответственно, охлаждение камеры сгорания и сопла становилось целой проблемой. Кроме того, за счет спирта можно уменьшить вес ракеты – спирт требует при горении меньшее количество окислителя: чтобы полностью сжечь 1 кг бензина, необходимо иметь 3,5 кг кислорода, а чтобы сжечь 1 кг спирта, нужно всего лишь около 2 кг кислорода.
Вальтер Ридель отыскал еще один довод в пользу спирта. Ракетный двигатель в процессе работы можно охлаждать путем впрыскивания внутрь камеры сгорания некоторого количества воды. И спирт в отличие от нефтепродуктов можно прямо смешать с охлаждающей водой, отказавшись от дополнительных форсунок. Если бы перед Риделем стояла задача сделать двигатель для космической ракеты, то, возможно, он выбрал бы в качестве горючего керосин, надеясь решить проблемы охлаждения камеры сгорания в дальнейшем, однако в той ситуации предпочтение было отдано этиловому спирту.
Деятельность станции «Куммерсдорф» началась с постройки испытательного стенда. В декабре 1932 года на нем был установлен первый двигатель, работающий на смеси спирт-кислород. Однако попытка запустить его окончилась неудачей – двигатель взорвался. Последовал полный разочарований год: ракетные двигатели прогорали в критических точках, пламя факела шло в обратном направлении и воспламеняло топливные форсунки. Но между неудачами случались и успешные запуски, которые показывали, что двигатель можно заставить работать. В 1933 году наступило время проектирования полноразмерной ракеты. Условно она была названа «Aggregat-1» или «А-1».
Сразу встал вопрос об управляемости ракеты. Как опытный артиллерист Вальтер Дорнбергер полагал, что ракета должна стабилизироваться вращением, подобно гироскопу. Поэтому он предложил создать ракету с вращающейся боевой частью и невращающимися баками.
Пока шло проектирование «А-1», двигатель удалось доработать, значительно подняв тягу. Конструкторы решили, что можно сразу делать большую ракету, отказавшись от промежуточного варианта, и запустили в работу следующий проект – «А-2». При этом поменялись не только размеры ракеты, но и ее компоновка – стабилизирующая вращающаяся часть помещалась теперь не в голове ракеты, а в пространстве между баками горючего и окислителя.
К декабрю 1934 года были изготовлены две ракеты типа «А-2», названные в шутку «Макс» и «Мориц», по именам парочки комиков, весьма популярных в Германии. Обе они были перевезены на остров Боркум в Северном море и запущены незадолго до рождественских праздников. Ракеты поднялись на высоту 2000 м, причем тяга обеспечивалась не новым, а старым двигателем.
Удачные запуски вдохновили конструкторов, однако выявили очередную группу проблем. Стало ясно, что с помощью гироскопов необходимо не только корректировать отклонение ракеты от оси полета, но и пресекать малейшие колебания по всем трем осям: по курсу, крену и тангажу [42] .
42
Курс, крен, тангаж – угловые координаты движущегося тела, характеризующие его отклонение от трех осей координат. Проще говоря, курс – носом вправо или влево, крен – на левый или правый борт, тангаж – носом вверх или вниз.
Рассмотрели несколько вариантов стабилизации ракеты. К примеру, предлагалось установить крылья – то есть фактически шла речь о создании крылатой ракеты или ракетоплана. Однако исследования показывали, что на начальном участке траектории, когда скорость еще низка, крылья неэффективны, а на больших высотах их использование вообще теряет смысл.
Расположение газовых рулей в хвостовой части ракеты: 1 – сопло двигателя; 2 – газовый руль; 3 – ось поворота руля
Решение проблемы нашли в применении газовых рулей. К тому времени было уже известно, что если воздушный поток крайне изменчив, то струя истекающих из ракеты газов постоянна по своим характеристикам. Это навело на мысль, что поверхности управления можно установить прямо в «выхлопе». Первым такой вариант описал еще Константин Циолковский, за ним идею высказал Герман Оберт. Последний особенно подчеркивал, что газовые рули должны управлять ракетой путем сжатия истекающей струи своими плоскими поверхностями.