Ракеты и полеты в космос
Шрифт:
Как «Прайвит» А, так и «Прайвит» F 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 определить возможность создания такой ракеты для исследования верхних слоев атмосферы, которая могла бы поднять полезный груз весом около 11 кг на высоту до 30000 м.
Эта ракета, получившая название «ВАК-Капрал», была сконструирована в расчете на жидкие топлива, однако при этом не имелись в виду ни комбинация из бензина и жидкого кислорода, которую применял Годдард, ни немецкая смесь из спирта и жидкого кислорода. На первом этапе работы калифорнийская группа провела глубокое теоретическое исследование жидких окислителей, которые могли бы заменить жидкий кислород. Они остановились на азотной кислоте (HNO3), которая при разложении выделяет 63,5 % свободного
Исследователи в Аннаполисе испытывали примерно такие же затруднения. В то время там активно работали две группы, перед которыми стояла одна и та же задача — разработать реактивный ускоритель старта для летающих лодок типа PBY. Одну группу возглавлял Годдард, другую— капитан 3 ранга Труэкс. Группа Труэкса, проводя опыты с рядом топлив, установила, что некоторые жидкости при соприкосновении с азотной кислотой воспламеняются самопроизвольно. Впервые это явление наблюдалось на скипидаре; потом оказалось, что и анилин дает такой же эффект. Приблизительно в это время в Аннаполис приехал Фрэнк Мэлина и детально ознакомился со всем, что здесь делалось. О своих наблюдениях он сообщил по телефону в Калифорнию доктору Мартину Саммерфилду. После этого ракета «ВАК-Капрал» была переконструирована для использования в качестве топлива смеси анилина с 20% фурфурилового спирта для понижения точки замерзания. Это была первая американская баллистическая ракета, в которой применялось данное топливо.
В Германии же азотная кислота была использована как окислитель еще в 1930 году Вильгельмом Зандером, который продемонстрировал тогда свой жидкостный двигатель представителям прессы и заинтересованным лицам, но, к сожалению, не назвал применяемое им топливо. Еще до окончания отработки ракеты «ВАК-Капрал» понадобилось установить экспериментальным путем несколько основных характеристик ракеты. Для этого была сделана модель (в одну пятую натуральной величины) ракеты, получившая название «Бэби-ВАК». Опытные запуски модели производились на полигоне Голдстоун с 3 по 5 июля 1945 года. Эти опыты подтвердили правильность выбора трех стабилизаторов вместо обычных четырех и обоснованность конструкции стартового ускорителя на твердом топливе. В окончательном виде ракета «ВАК-Капрал» представляла собой трубу с длинной конической носовой частью и тремя стабилизаторами; общая длина ракеты составляла 5 м, а диаметр — 30 см. Стартовый вес ракеты без ускорителя несколько превышал 300 кг, а «сухой» вес с полезной нагрузкой равнялся 130 кг. Двигатель ракет создавал на протяжении 45 секунд работы тягу порядка 680 кг.Давление для подачи компонентов топлива в камеру сгорания 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 устремлялся одновременно в топливные баки и к приводному поршню главного топливного клапана.
«ВАК-Капрал» - первая послевоенная американская ракета на жидком топливе перед отправкой на полигон Уайт-Сэндз
Вместе с метеорологическими приборами в носовой части ракеты «ВАК-Капрал» размещались парашют и автоматические устройства для сбрасывания носового конуса и раскрытия парашюта; это устройство предназначалось для сохранения в целости приборов, установленных в ракете.
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 13 500 кг в течение 1 секунды, но после изменения конструкции двигатель ее стал развивать тягу до 22 700 кг за время немногим больше полсекунды.
Однако расчеты показывали, что за это время ускоритель и ракета поднимутся на высоту 65 м; разумеется, построить такую пусковую вышку не представлялось возможным. Поэтому было решено сохранить прежнюю высоту вышки (30 м). 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
Новая стальная пусковая вышка представляла собой прямоугольную башню высотой 30 м с тремя направляющими рельсами, установленными в вершинах равностороннего треугольника. Длина рабочей части рельсов несколько превышала 24 м. К пусковой башне были подведены трубы, через которые осуществлялась заправка ракеты топливом и сжатым воздухом.
Летные испытания ракеты «ВАК-Капрал» были проведены в период с 26 сентября по 25 октября 1945 года на испытательном полигоне в Уайт Сэндз. По данным радиолокатора ракета достигла в вертикальном полете высоты 70 км. 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 в качестве ускорителя старта ракеты «Тайни Тим».
После того как в 1946 году были запущены еще несколько ракет «ВАК-Капрал», испытательный полигон в Уайт Сэндз должен был начать осуществление программы испытаний ракеты «Фау-2», подготовка к чему велась уже долгое время. Эта программа предусматривала систематический запуск ракет «Фау-2» в среднем по две штуки в месяц. Целями этой программы являлись: 1) приобретение опыта в обслуживании и пуске больших ракет с одновременной отработкой вопросов, связанных с наземным оборудованием; 2) проведение опытов, непосредственно касающихся принципов конструирования новых ракет; 3) создание снарядов для заводских и полигонных испытаний агрегатов и деталей будущих ракет; 4) получение баллистических данных и накопление опыта в конструировании оборудования для слежения за траекторией полета и замера скорости ракет и 5) проведение запусков ракет для исследования верхних слоев атмосферы.
Для постороннего наблюдателя программа и организация испытаний ракеты «Фау-2» выглядели несколько сложными, однако это, по-видимому, было необходимо для выполнения поставленных задач. Испытательный полигон в Уайт Сэндз находился в ведении управления артиллерийско-технического снабжения, под контролем которого и осуществлялись запуски ракет, а ответственность за создание и подготовку ракет несла фирма «Дженерал Электрик», что являлось частью ее обязанностей по крупному производственному контракту, условно названному «проектом Гермес». Различные научно-исследовательские институты, правительственные агентства и даже учебные институты имели задачу обеспечивать ракетный центр бортовыми приборами и аппаратурой для ракет. Вся эта работа координировалась и направлялась Морской исследовательской лабораторией.
К тому времени, когда начались работы в Уайт Сэндз, англичане успели запустить две ракеты «Фау-2». Однако запуск этих ракет, осуществленный из района Куксхафена немецкими специалистами пол наблюдением англичан, был простым повторением запуска этих ракет в военное время. Ракеты были запущены на максимальную дальность над Северным морем. Первый пуск состоялся 15 октября 1945 года, но одна из ракет в тот день отказала.
Американские инженеры, которым была поручена сборка ракет, 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. Только две ракеты были собраны из предварительно подогнанных деталей.
Примерно 50 боевых головок 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 и инженерам пришлось довольствоваться немецкими боевыми головками. Имелось также 115 приборных отсеков, из которых больше половины оказалось в совершенно непригодном состоянии и требовало серьезного ремонта. Было вывезено, кроме того, 127 комплектов вполне исправных топливных отсеков, около 100 рам двигателя, большая часть которых была 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 частично неисправных ракетных двигателей. Среди двигателей имелось много устаревших образцов, а также забракованных или не проходивших испытаний; несколько штук не были закончены производством. Из дополнительного оборудования в США было вывезено около 200 баков для перекиси водорода и столько же бачков для перманганата, 200 парогазогенераторов, 100 теплообменников, 200 комплектов клапанов, 40 гироскопов, с которых в Америке было изготовлено 140 копий, 350 реле, 500 сервомеханизмов и до 600 инверторов. Кабеля могло хватить по крайней мере на 100 ракет, однако американские инженеры сочли, что лучше использовать многожильный кабель, и после первых запусков выбросили весь запас немецкого кабеля.