Ракеты и полеты в космос

Лей Вилли

Этот последний способ возврата на землю оборудования вполне оправдал себя и был назван методом «воздушного подрыва». При первой пробе на ракете «Фау-2» № 4 к каждому из четырех стрингеров ракеты в месте скрепления с боевой головкой было привязано по 450 г тринитротолуола. Когда радиолокатор показал, что ракета, двигаясь вниз, приближается к высоте 30 км, по радио был послан сигнал для подрыва этих зарядов. Заряды взорвались, однако наблюдатель, следивший за ракетой, сообщил, что она мгновенно окуталась облаком дыма, а затем вышла из этого облака невредимой и врезалась в землю, как обычно. Радиотелеметрическая запись также показала, что приборы продолжали работать и после подрыва зарядов.

На ракете, запущенной под № 6, все повторилось до мельчайших подробностей. Когда же устанавливалось оборудование на ракету № 9, специалисты из Лаборатории прикладной

физики добавили к каждому заряду по 450 г нитрокрахмала. Это оказалось достаточным: в результате взрыва боевая головка отделилась, но найти ее потом так и не удалось. Корпус ракеты был обнаружен в пустыне в таком состоянии, как будто она упала с высоты не более 30 м. С того времени метод воздушного подрыва стал применяться в повседневной практике не только на ракетах «Фау-2», но и на других еще более крупных ракетах.

Рис. 45. Траектория полета ракеты «Фау-2» № 21. Стартовая позиция расположена на высоте 1220 м над уровнем моря

 На рисунках 45 и 46 показаны графики, характеризующие полет ракеты «Фау-2» в ионосферу. Рис. 45 изображает действительную форму траектории ракеты, а по графику на рис. 46 можно узнать высоту и скорость полета в любой момент времени. С помощью ракеты «Фау-2» № 21, для которой построены эти графики, наряду с другими наблюдениями была получена серия измерений давления воздуха на различных высотах, подтвердившая, что существовавший до этого способ его расчета был достаточно точным.

Рис. 46. График скорости ракеты «Фау-2» № 21. 

Слева — кривая высоты в км; справа — кривая скорости в м/сек

В 1925 году Национальный консультативный комитет по авиации (НАКА) опубликовал доклад № 218, в котором приводились данные о состоянии атмосферы до высоты в 20 км, измеренные с помощью аэростата. В таблице, приведенной ниже, показано взятое из этого доклада давление воздуха на различной высоте в сравнении с данными, собранными во время исследовательского полета ракеты «Фау-2» № 21.

При сопоставлении этих параметров для высот в пределах 20 км с соответствующими данными, полученными с помощью аэростата, видно, что разница составляет не более 1%. Для высот более 20 км разница между этими данными и теми, которые были получены с помощью ракеты «Фау-2» (10 октября 1946 года), находится в пределах 10%. Ниже приводится таблица давления воздуха на больших высотах, составленная по данным ракеты «Фау-2» № 21.

Помимо измерения температуры и давления воздуха с ракеты производилось фотографирование поверхности Земли с больших высот и солнечного спектра, что имеет большую научную ценность. Наша атмосфера удивительно непрозрачна, до нас доходят лишь волны видимого света, и по этой причине ни одна спектрограмма, снятая с Земли, не может считаться полной. Больше всего бывает искажена коротковолновая часть солнечного спектра, что объясняется влиянием слоя, богатого озоном и открытого в 1935 году при запуске аэростата «Эксплорер-II» на высоту свыше 22 км. Ракета «Фау-2» произвела фотографирование солнечного спектра в точках, находящихся ниже, внутри и выше слоя, богатого озоном. И, наконец, с помощью ракет «Фау-2» была измерена интенсивность космических лучей на больших высотах и взяты пробы воздуха до высоты 72 км.

Можно упомянуть еще об одной детали. Большой интерес для науки представляют мельчайшие метеориты, прилетающие к нам из космоса. Эти метеориты настолько малы, что не достигают Земли, но они могут быть источником весьма ценных данных о состоянии атмосферы. Ученые долго думали над тем, как создать искусственные метеориты на большой высоте, ряд параметров которых, таких, как размеры частиц

и скорость, был бы известен. В качестве искусственных метеоритов было предложено использовать пороховой дым, и в соответствии с этим в ракету «Фау-2» № 13 были помещены заряды черного пороха, которые можно было бы взорвать в нужный момент. Но из этого ничего не вышло. Взрыв был настолько растянутым по времени, что никакого облака не получилось, а образовались только бесполезные шлейфы дыма, по которым можно было судить лишь о том, что скорость ветра на данной высоте была очень большой.

Поскольку черный порох взрывался недостаточно быстро, решили применить заряды в оболочке. Соответственно ракета № 17 была оснащена для создания искусственных метеоритов ружейными гранатами типа М-9 (рис. 32). По самым надежным сведениям, гранаты не взорвались в положенное время, так как механизм подрыва действовал весьма медленно.

Поговорим теперь о неудачах, отмеченных во время испытаний ракет «Фау-2» на полигоне Уайт Сэндз. В 12 запусках из 32, признанных неудачными, неисправности проявились еще при старте, в остальных 20 — уже в полете. Наиболее ранние из наблюдавшихся неисправностей в полете фиксировались через 8 секунд после отрыва ракеты от стартового стола, наиболее поздние—спустя 57,5 секунды после старта. В 11 случаях отказы имели место в течение первых 30 секунд полета, в 9 — после 30 секунд нормальной работы двигателя. Из неисправностей, обнаруженных во время полета, 8 были обусловлены расстройством системы управления, остальные 12 — дефектами двигательной установки. Из 12 неисправностей, проявившихся во время старта, 6 были связаны с системой управления, 3 — с двигательной установкой и еще 3 — с другими агрегатами.

В то время как программа испытаний ракеты «Фау-2» осуществлялась полным ходом, все понимали, что вскоре обстановка должна была измениться. Запасы ракет «Фау-2» подходили к концу В первой серии программы испытаний было запущено 25 ракет. Затем была начата вторая серия испытаний. По-видимому, можно было бы завершить и третью серию, однако все понимали, что недалек тот день, когда «мейлерваген» привезет на полигон последнюю ракету «Фау-2».

Ракета «Фау-2», подготовленная для перевозки на «мейлервагене» (испытательный полигон Уайт Сэндз, Нью-Мексико, США)

Конечно, можно было бы начать строить новые ракеты, но это означало почти полную приостановку ведущихся работ. 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, ученые желали продолжать исследования верхних слоев земной атмосферы и мечтали о новой высотной ракете. Разумеется, это были совершенно разные задачи.

Установка ракеты «Фау-2» на пусковой стол

Ракета «Фау-2» была в состоянии поднять полезный груз весом в 1 т примерно на 160 км. Она могла бы поднять и больше, но на несколько меньшую высоту. Однако вследствие некоторых особенностей своей конструкции она должна была нести полезную нагрузку весом не менее тонны. Следовательно, на вопрос о том, какая нужна ракета, можно было ответить так: необходима ракета, которая позволяла бы поднять полезный груз весом в 1 т на такую же высоту, как и «Фау-2» с нагрузкой в 1 т, а полезный груз меньшего веса (90 кг} — на еще большую высоту. Эти нагрузки вполне отвечали как интересам военных, поскольку они в конечном счете хотели построить баллистические снаряды с тяжелыми боевыми головками, так и требованиям ученых, которым полезная нагрузка даже меньше 90 кг представлялась вполне достаточной. Кроме того, подъем на высоту 160 км не являлся обязательным условием для каждой ракеты. Для научных целей во многих случаях вполне достаточной была высота около 100 км. Следовательно, если можно было бы ограничиться этой высотой и полезной нагрузкой в 45 кг, ракета, естественно, получилась бы значительно меньшей по размерам. Это, в свою очередь, сокращало численность пусковой команды. Пуск малой ракеты мог быть осуществлен тремя человеками, не считая, конечно, фотографов и операторов радиолокатора.