Биография советских ракет
Биография советских ракет
Дальние предки. Человек, рассказывая свою биографию, нередко начинает ее с упоминания о своих предках. Если бы ракета могла рассказывать о своей биографии, она бы, безусловно, также упомянула о своих боевых предшественницах, которые играли существенную роль в военном деле в прошлом России.
Появление первых ракет относится к древним временам и связано с изобретением пороха. Советский ученый Н. Г. Чернышев высказывает, на наш взгляд, совершенно правильную мысль, что изобретение пороховых ракет и их применение в каждой стране следует непосредственно за появлением пороха, что «идея ракеты, неизбежно и независимо рождалась повсеместно там, куда проникало искусство изготовления пороха, опережая возникновение идеи огнестрельного оружия»[1]. Имеется много литературных источников, свидетельствующих о том, что в XIV в. в Европе применение пороха и ракет уже было достаточно широко известно. К этому же времени относятся достоверные данные о боевом применении ракет, или, как их в то время называли, «огненных стрел». Ранний период развития ракет на Руси исследован мало.
Более подробные сведения о дальних предках современных ракет появляются в печати в начале XVII в. Интересно, что в 1607–1621 гг. пушечный мастер Онисим Михайлов составил даже специальный устав. В нем он обобщил то, что было опубликовано за рубежом, подробно описал ракеты — «ядра, которые бегают и горят» — и методы их изготовления. Этот документ дает основание предположить, что уже 300 с лишним лет назад русские мастера «отменно знали» все «секреты» производства ракет и что они действительно применялись как боевое средство. В XVIII в. печатных работ о ракетах выходило все больше. В 1762 г. майор артиллерии Михайло Данилов написал два труда, в которых обстоятельно изложил технику производства ракет, способы их применения. Он же рассказал о сержанте бомбардирной роты Преображенского полка Василии Корчмине, который за выдающиеся заслуги был произведен Петром I в генерал-майоры.
Производство ракет в XVII в. росло. В Москве было создано специальное ракетное заведение. Позднее подобные заведения возникли и в других городах России, только в одной Петербургской лаборатории изготовлялось более 100 различных образцов этого оружия. Производство ракет увеличивалось. Это помогло оснастить ими войска. Документы свидетельствуют о том, что к концу XVIII в. в русской армии имелись сигнальные ракеты.
В начале XIX в. на вооружении русских войск появились и фугасные ракеты. Их создавал и настойчиво внедрял замечательный конструктор, Герой Отечественной войны 1812 г. А. Д. Засядко. Он хорошо понял, что возросшие численность и маневренность армий требовали таких орудий боя, которые бы по легкости перевозки приближались к ручному оружию, а по действенности огня — к артиллерии. Созданные Засядко ракеты удовлетворяли этим требованиям.
По своему устройству его ракеты представляли собой железные цилиндры, заполненные порохом. У этих цилиндров, или гильз, как их называли, имелся деревянный хвост для обеспечения устойчивости ракеты в полете. К передней части гильзы крепились граната или сосуд с зажигательной смесью. Для придания ракете начального направления А. Д. Засядко разработал и пусковые станки. Один из образцов этих станков содержал направляющую трубу на деревянной треноге. Следует отметить как достижение то, что станки, созданные талантливым конструктором, позволяли запускать одновременно до шести ракет.
Много мытарств пришлось претерпеть замечательному русскому артиллеристу, прежде чем он увидел торжество своих идей. Прошло немало времени, пока бюрократы царского двора решили вопрос об испытаниях новых русских боевых ракет. Опытные боевые стрельбы состоялись в Могилеве, где тогда базировалась вторая армия, предводительствуемая фельдмаршалом Барклаем де Толли. Специалисты и сам командующий похвально отозвались о новом оружии. Это и положило начало внедрению ракет конструкции А. Д. Засядко в войска. Вначале они изготовлялись в Петербургском пиротехническом заведении, а уже с 1826 г. их производством занялось специальное ракетное заведение, построенное близ Петербурга, на Волковом Поле. Что касается боевого применения, то ракеты использовались на Кавказе в 1825 г. против конницы. В 1828–1829 гг., во время русско-турецкой войны, ракетами обстреливали крепости Варну, Шумлу, Силистрию, Браилов.
Участники войны оставили описание одного из эпизодов боевых действий русских ракетчиков. При штурме Силистрии возникла потребность возвести мост, но корабли турок препятствовали этому. Тогда ракетчики на баржах подошли к турецким кораблям и дали по ним залп. Флагманский корабль врага загорелся и взорвался. Остальные корабли поспешно ушли. Саперы русской армии могли спокойно приступать к возведению моста.
Один из участников русско-турецкой войны писал об успешных пусках ракет: «Удайся такие чудеса хоть, например, французам, и они, наверное, прокричали о них посредством своих гравюр и мемуаров по всем пяти частям света. А у нас… все молчали, как будто русским написано на роду — везде и всегда быть героями…».
В последующие годы отечественные ученые и конструкторы много работали над совершенствованием ракет. Генерал А. А. Шильдер в 1834 г. построил и испытал первую в мире подводную лодку, вооруженную ракетами. Ракеты могли запускаться даже из-под воды.
Выдающийся вклад в развитие ракетного дела внес крупный русский ученый XIX в. К. И. Константинов. Он был разносторонним специалистом, занимался вопросами электротехники, пиротехники, порохового дела, воздухоплавания. Но главная заслуга К. И. Константинова заключается в смелом и прогрессивном для своего времени решении ряда проблем в области ракетной техники.
В 1846 г. К. И. Константинов построил электробаллистический маятник, который он широко применял для экспериментов. С помощью этого маятника ученый установил закон изменения движущей силы ракеты по времени. В ходе экспериментов К. И. Константинову удалось также определить влияние формы и конструкции ракеты на ее баллистические свойства. Таким образом, ученый разрабатывал научные основы расчета и проектирования ракет.
К. И. Константинов удачно выступал и в роли конструктора ракетного оружия. Ему принадлежит авторство в разработке многих образцов боевых ракет и пусковых установок к ним. Большое место в его трудах заняли проблемы усовершенствования процесса производства ракет. Он разработал основные машины для этой отрасли производства, предложил технологию изготовления ракет с применением автоматического контроля и управления отдельными операциями.
В Англии в первой половине XIX в. много шума было по поводу усовершенствований английского офицера Конгрева в области ракетного дела. Реклама была так широка, что ракетами Конгрева заинтересовались и правящие круги России. К. И. Константинов был командирован в Англию, чтобы договориться о приобретении Россией завода Конгрева и его секретов. Однако К. И. Константинов разочаровал неумеренных поклонников всего зарубежного, которых так много было среди царских чиновников. Он сообщил из Европы, что завод Конгрева «дряхлейшее предприятие, а „секреты“ Конгрева для русских артиллеристов не представляют никакого секрета».
Так еще раз было убедительно доказано, что русские ученые и конструкторы уверенно идут впереди в разработке не только конкретных образцов ракет, но и проблем их массового производства.
Однако дни ракет в военном деле уже были сочтены. Дело в том, что ракеты имели и серьезные недостатки. Газы из сопла двигателя выбрасывались неравномерно. В результате направление силы тяги двигателя было неточным и ракета отклонялась от нужного направления. Например, один артиллерист, наблюдавший за пуском английских ракет, писал, что они «летали по всем направлениям, кроме надлежащего, некоторые возвращались даже на нас, к счастью, не делая нам никакого вреда…» О русских ракетах отзывы были лучше, но и они в принципе страдали таким недостатком.
В 70-х годах XIX столетия орудия нарезной артиллерии начали намного превосходить гладкоствольные по дальности и меткости стрельбы. Нарезная артиллерия стала успешно выполнять многие огневые задачи. Интерес к боевым ракетам снизился, постепенно прекратилось их производство. Уровень науки, техники и промышленности того времени не позволял добиться существенного улучшения характеристик ракет и их двигателей.
Так обстоит дело с дальними предшественниками наших современных ракет. А где же ее близкие «родичи», как они появлялись и развивались?
Второе рождение. Прежде всего следует отметить, что второе рождение ракет связано с идеей межпланетных полетов. В 1881 г. известный революционер Н. И. Кибальчич, находясь в тюрьме, буквально накануне казни разработал проект летательного аппарата с реактивным двигателем. По мысли прозорливого конструктора, сила тяги двигателя позволит летательному аппарату преодолеть силу тяжести и выйти за пределы атмосферы в космос.
Н. И. Кибальчич твердо верил в эту идею. Он отмечал в своих записях: «Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти я пишу этот проект. Я верю в осуществление моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моем ужасном положении. Если же моя идея после тщательного обсуждения учеными-специалистами будет признана исполнимой, то я буду счастлив тем, что окажу громадную услугу родине и человечеству».
Но проект не попал в руки ученых, он был похоронен в жандармских архивах. И лишь в 1918 г. общественность нашей страны узнала о проекте Кибальчича, он впервые был опубликован в журнале «Былое». С тех пор этот проект стал неотъемлемой и славной вехой истории научной мысли в области ракетостроения и межпланетных сообщений.
Условия и законы полета ракет были исследованы И. В. Мещерским. Он изложил основные уравнения ракетодинамики в статьях «Динамика точки переменной массы» (1897 г.), «Уравнения движения точки переменной массы в общем случае» (1904 г.) и «Задача из динамики переменных масс» (1918 г.).
Ряд вопросов, существенных для развития ракетной техники, нашел разрешение в ранних трудах отца русской авиации Н. Е. Жуковского. В 1882 и 1885 гг. он опубликовал работу «О реакции вытекающей и втекающей жидкости» и в 1908 г. — «К теории судов, приводимых в движение силою реакции вытекающей воды».
Научную основу под идеи межпланетных полетов подвел знаменитый русский ученый К. Э. Циолковский. До него изучались и разрабатывались лишь ракеты на твердом топливе. Константин Эдуардович предложил строить ракеты, снабженные жидкостными двигателями и рассчитанные на очень дальние полеты. Но ученый не только решил теоретические вопросы, связанные с двигателями для космических ракет, он разработал теорию полета ракет, дал анализ их возможностей. К. Э. Циолковский первым в мире показал, какие законы управляют полетом ракеты как тела переменной массы. Он указал пути расчета ее полета, дальности, определил условия выхода за пределы поля тяготения Земли. Причем делал все это ученый в тот период, когда происходил закат ракет даже как боевого средства.
Константин Эдуардович Циолковский (1857–1935).
Еще в 1883 г. Циолковский пришел к смелому заключению о великом будущем ракет как средства летания. Мысли об этом он высказал, будучи учителем арифметики, геометрии и физики в Боровском уездном училище, Калужской губернии. В последующие годы Циолковский много трудился над созданием строго математической теории реактивного движения.
Поистине надо было обладать гениальностью и огромной работоспособностью, чтобы вдали от научных центров России, опираясь только на собственные знания и интуицию, подготовить труд о ракетной технике, на котором воспитывалось в нашей стране поколение энтузиастов межпланетных полетов, внесших неоценимый вклад в дело развития советского ракетостроения и космоплавания. Речь идет об известной статье Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами», опубликованной в 1903 г. В этом печатном труде и его продолжениях Константин Эдуардович первым в мире изложил теорию полета ракеты с учетом изменения ее массы в процессе движения, а также выдвинул и обосновал идею применения реактивных аппаратов для межпланетных сообщений. В этой и последующих работах он разработал основы теории жидкостных реактивных двигателей, а также выдвинул предложения по конструкции их элементов.
Циолковский исходил из предположения, именуемого ныне гипотезой Циолковского, о том, что относительная скорость отброса частиц постоянна. На основе этого ученый вывел математическую зависимость, известную под названием формулы Циолковского. Эта формула определяет скорость ракеты, и в том числе максимальную, которая достигается в конце активного участка траектории.
Известна также теорема Циолковского, которая гласит: если масса ракеты и масса взрывчатых веществ, имеющихся в реактивном приборе, возрастают в геометрической прогрессии, то скорость ракеты увеличивается в прогрессии арифметической. Значение этой теоремы определяется тем, что она указывает наиболее выгодный путь увеличения максимальной скорости ракеты, который заключается не в увеличении относительного запаса топлива, а в повышении относительных скоростей отбрасываемых от сопла частиц. Таким образом, разработанные Циолковским теоретические положения становились мощным оружием в практике ракетостроения.
Советские люди с гордостью вспоминают имя Циолковского, когда узнают о замечательных полетах наших многоступенчатых ракет. Скромный учитель математики из Калуги первым в мире предложил для достижения космических скоростей полета применять составные ракеты.
Константин Эдуардович рассмотрел два типа составных ракет — последовательный и параллельный. В первом случае ракеты сгорали и отбрасывались поочередно. К цели долетает головная ракета, причем со скоростью, определяемой «усилиями» всех уже отброшенных ступеней. Другой тип составной ракеты имеет параллельное соединение ракет. В этом случае, по мысли ученого, все они действуют одновременно до момента выгорания половины топлива. Затем топливо крайних ракет переливается в баки остальных, а опустевшие отбрасываются. И здесь в конце концов остается одна головная ракета, также достигающая весьма высокой скорости. Мысли Циолковского о составных ракетах до сих пор не утратили своей актуальности. Создание наиболее эффективной составной ракеты и по сей день играет важную роль в ракетостроении.
Очень существенным вкладом Циолковского было решение задачи о движении ракеты в однородном поле тяготения и о количестве топлива, необходимом для преодоления силы притяжения Земли, Циолковский учел влияние атмосферы и определил запас топлива, потребный для выхода в безвоздушное пространство.
Что касается теории межпланетных полетов, то и здесь бесспорен приоритет Циолковского. Он доказал возможность таких полетов, впервые рассмотрел вопрос об искусственных спутниках Земли, о внеземных космических станциях — базах межпланетных сообщений. Очень много сделал Циолковский для выяснения условий пребывания человека внутри космического корабля, спутника, межпланетной станции.
Конструктивные предложения Циолковского оказались весьма перспективными. В современные представления о конструкции ракеты вошли мысли Циолковского о применении рулей из тугоплавких материалов, помещаемых в струю отходящих газов (газовых рулей), для управления полетом в безвоздушном пространстве и о гироскопической стабилизации ракеты. В современных образцах ракетных двигателей используется его предложение об охлаждении стенок камеры сгорания компонентами топлива. Циолковский высказал также мысль о необходимости принудительной подачи топлива в камеру сгорания ЖРД.
Ученый подробно исследовал возможные горючие и окислители для жидкостных реактивных двигателей, из которых выбрал как наиболее целесообразные: жидкий водород и жидкий кислород, спирт и жидкий кислород, углеводороды и жидкий кислород (в каждой паре веществ первым указано горючее, вторым — окислитель).
В самом раннем своем проекте ракеты с жидкостным реактивным двигателем Циолковский предусмотрел в качестве горючего жидкий водород и в качестве окислителя жидкий кислород. Уже в этом проекте нашли отражение и идеи устройства газовых рулей, и охлаждение камеры сгорания жидким топливом, и применение автоматов для стабилизации ракеты в полете.
В дальнейшем Циолковский непрерывно совершенствовал конструкцию предложенной им ракеты, исследовал возможности применения все более эффективных компонентов топлива.
Приоритет Циолковского в разработке проблем ракетной техники и теории межпланетных полетов признан не только в нашей стране, но и за рубежом. В подтверждение можно привести высказывание известного немецкого инженера Г. Оберта, также работавшего в этой области. «Вы зажгли свет, и мы будем работать, пока величайшая мечта человечества не осуществится… Я, разумеется, самый последний, который оспаривал бы Ваше первенство и Ваши заслуги по делу ракет».
Особенно плодотворным для ученого был период жизни после победы Великого Октября. Коммунистическая партия и Советское правительство проявляли большое внимание к деятельности ученого, ему была установлена персональная пенсия, созданы условия для работы. В ответ на заботу, любовь и внимание партии, всего народа ученый-патриот работал с утроенной энергией. Достаточно сказать, что с 1925 по 1932 г. им было опубликовано 60 научных работ. А всего за послеоктябрьский период жизни (1917–1935 гг.) Циолковский напечатал в четыре раза больше книг и статей, чем за годы деятельности до Великой Октябрьской социалистической революции.
К. Э. Циолковский не жалел сил на пропаганду своих идей. Весной 1924 г. в Академии военно-воздушного флота имени Н. Е. Жуковского была создана секция межпланетных сообщений при Военно-научном обществе. Из этой секции выросло в дальнейшем первое в мире Общество изучения межпланетных сообщений. Среди задач общества значились такие: «…работа по осуществлению заатмосферных полетов с помощью реактивных аппаратов и других научно обоснованных средств… исследование высотных слоев атмосферы, летание на больших высотах, усовершенствование ракет, разработка двигателей с высоким коэффициентом экономичности…».
Циолковский немедленно откликнулся на создание Общества изучения межпланетных сообщений. «Дорогие товарищи, — писал он, — радуюсь открытию секции межпланетных сообщений… Я сейчас же буду делать (как и делал), что могу». Общество просуществовало лишь год, но сделало немало для широкой популяризации идей реактивного движения и межпланетных сообщений.
Циолковский уже был не ученым-одиночкой, а вдохновителем целой плеяды энтузиастов реактивной техники. Инженер Ф. А. Цандер — один из тех, кто в 30-е годы активно трудился в группе по изучению реактивного движения (ГИРД), — писал К. Э. Циолковскому в день его 75-летия: «Тот же энтузиазм, который чувствуется при чтении Ваших книг, наполняет меня с детства, и мы в ГИРДе дружной работой ряда воодушевленных людей продолжим изыскания в счастливой области звездоплавания, в области которой Ваши работы разбили вековечный лед, преграждавший людям путь к цели».
В ряду имен пионеров советского ракетостроения следует упомянуть еще одно — Ю. В. Кондратюка. Он родился в 1900 г., проблемами реактивного движения стал заниматься тогда, когда ему было 16 лет. В 1916–1919 гг. он обобщил свои мысли в труде «Для тех, кто читает, чтобы строить». Став механиком, он еще активнее продолжал работу в новой области науки и техники. В 1929 г. в Новосибирске он опубликовал талантливое, богатое содержанием оригинальное теоретическое исследование. Его книга называлась: «Завоевание межпланетных пространств». В ней Кондратюк рассмотрел ряд вопросов ракетодинамики и ракетостроения. И что особенно любопытно, Юрий Васильевич не был знаком с трудами К. Э. Циолковского. Он самостоятельно вывел основные уравнения движения ракеты. Его расчеты энергетически наивыгоднейших траекторий космических полетов, предложения по многоступенчатым ракетам, промежуточным межпланетным ракетным базам в виде спутников Земли, экономичным посадкам ракет на планету с использованием торможения атмосферой были чрезвычайно смелыми для своего времени. Кондратюк предложил также применять в качестве горючего металлы, металлоиды и их водородные соединения, например бороводороды.
О высоком научном уровне книги Ю. В. Кондратюка «Завоевание межпланетных пространств» говорит оценка, данная ей известным ученым профессором В. П. Ветчинкиным, который писал, что она «представляет наиболее полное исследование по межпланетным путешествиям из всех писавшихся в русской и иностранной литературе до последнего времени».
Завершающим штрихом в облике исследователя-патриота является его служба в Советской Армии в годы войны с гитлеровской Германией и самоотверженное поведение на фронте. Он погиб смертью храбрых в 1942 г.
Начало воплощения грандиозных идей. Ф. А. Цандер был крупным ученым и талантливым изобретателем, пламенным патриотом Советской Отчизны. Всю свою жизнь он посвятил инженерному решению проблем будущих полетов человека в космическое пространство, к другим планетам.
Автору этой книги летом 1963 г., в дни замечательного совместного полета советских космонавтов Валентины Терешковой и Валерия Быковского, довелось быть в Кисловодске. Осматривая достопримечательности города, я побывал в краеведческом музее. Возле одного из экспонатов было особенно многолюдно. Экскурсовод не успевал отвечать на вопросы, слышались взволнованные слова, возгласы удивления. Этим экспонатом, так трогавшим посетителей, было жизнеописание Ф. А. Цандера…
…На окраине Кисловодска, на одной из окружающих его возвышенностей, среди могил погибших героев Великой Отечественной войны, установлен гордый памятник. На сером гранитном основании две вертикальные мраморные плиты — серая и черная, как бы оттеняющая одна другую. На сером мраморе — барельеф человека, который над чем-то глубоко задумался. В верхнем выступе стоит отсвечивающая светлым металлом ракета.
Кого увековечил памятник, что за ракета высится над ним? Это барельеф Ф. А. Цандера, а рядом с ним одна из первых советских ракет (ГИРД-Х), построенная группой по изучению реактивного движения под его руководством. Сам неутомимый изобретатель не присутствовал при взлете ракеты, так как буквально накануне этого знаменательного события его здоровье резко ухудшилось и он был направлен врачами на лечение в Кисловодск. В пути на курорт он заразился тифом и скончался, а созданная им ракета вскоре совершила успешный полет. Идеи Цандера воплощены в трудах учеников и продолжателей его дела, прославивших ныне нашу страну небывалыми космическими триумфами.
Благодарная Родина свято хранит память о своем самоотверженном сыне, который очень много сделал для развития ракетной техники. Он жил и трудился в самый начальный период ее рождения, когда дорогу этой новой отрасли науки и техники приходилось прокладывать в неустанной борьбе с трудностями. И кажется символичным, что Ф. А. Цандер как борец за новое похоронен на военном кладбище, среди тех, кто отдал жизнь, сражаясь за лучшее будущее народа, за свободу и честь своей страны.
Фридрих Артурович Цандер (1887–1933).
Под барельефом, воссоздающим вдохновенный облик Цандера, написано:
«Пионеру советского ракетостроения, энтузиасту межпланетных полетов».
А сбоку по черному мрамору золотом крылатые его слова: «Вперед, товарищи, и только вперед! Поднимайте ракеты все выше, выше и выше, ближе к звездам!»
Как же прошла жизнь и каковы наиболее значительные труды Цандера? Прежде всего следует отметить, что его идеи межпланетных полетов возникли тогда, когда человечество лишь начинало борьбу за овладение воздушной стихией. Можно сказать, что это произошло, безусловно, под влиянием трудов Циолковского. Еще в 1908 г. Цандер, студент Рижского политехнического института, выступал перед товарищами с докладом о перспективах полетов на другие планеты. В этот период он внимательно изучал возможности преодоления сил земного притяжения, делал расчеты, относящиеся к истечению газов из сосудов.
В 20-х годах Цандер разработал проект летательного аппарата для полета в космическое пространство. Взлет в верхние слои атмосферы должен был осуществляться с помощью специального поршневого двигателя, а затем включался ракетный двигатель.
Вдохновляющим началом в творчестве Цандера послужила встреча с Владимиром Ильичем Лениным в Москве. По словам Цандера, Владимир Ильич в конце беседы пожелал ему успеха в работе и обещал поддержку. И действительно, поддержку Ленина, всей советской общественности энтузиаст межпланетных полетов чувствовал постоянно. Это способствовало достижению им столь высоких результатов в неизведанной и сложной отрасли науки и техники.
Известный советский аэродинамик, ближайший ученик Н. Е. Жуковского профессор В. П. Ветчинкин в 1927 г. так охарактеризовал место работ Ф. А. Цандера в развитии ракетной техники и космоплавания: «Работы Ф. А. Цандера по расчету межпланетных путешествий и проекту межпланетного корабля, несомненно, стоят на одном из первых мест в мировой литературе по этому вопросу…
По пути К. Э. Циолковского пошли иностранные ученые Эсно-Пельтри, Годдард, Оберт и Валье, которые, собственно, повторили работы К. Э. Циолковского… Существенно новое внес в этот трудный вопрос Ф. А. Цандер…».
Аппарат для космических полетов Цандера имел крылья для полета в атмосфере и планирующего спуска. Для пробивания низких слоев атмосферы Цандер предлагал взлетать с помощью двигателей легкого типа, приспособленных для получасовой работы, и только в верхних слоях атмосферы переходить на ракетные двигатели. Тогда же Цандер предложил сжигать в ракетах твердое горючее, в частности металлы, в дополнение к обычному топливу для повышения температуры сгорания. Он рассчитывал даже пользоваться в качестве горючего ненужными частями самой ракеты.
В своей автобиографии, написанной в 1927 г., Цандер указывает девять пунктов, по которым ему принадлежит первенство, а сверх них он еще скромно перечисляет труды по конструкции межпланетного корабля, его двигателей, ракеты и т. п. Но именно эти работы, перечисленные им в конце, выступили в последние годы его жизни на первый план. В 1929 г.[2] он закончил расчеты и создал конструкцию реактивного двигателя ОР-1 (опытный ракетный первый) с тягой 5 кг. В нем имелись основные элементы современного реактивного двигателя: камера сгорания, охлаждение компонентами горючей смеси, система подачи топлива, электрическое зажигание. Опыты с ОР-1 Цандер проводил с 1930 г. К 1932 г. он осуществил свыше пятидесяти огневых испытаний. В качестве горючего служил бензин, в качестве окислителя — сжатый воздух. Проводились опыты по использованию в ОР-1 металла в качестве горючего.
В тот же период был создан жидкостный реактивный двигатель в Ленинграде, в Газодинамической лаборатории (ГДЛ). В ней проводились исследования по ракетной технике, а экспериментальные работы по ракетным двигателям начались в мае 1929 г. В это время в составе ГДЛ и появилась специальная опытно-конструкторская организация. В 1929–1930 гг. там была теоретически и экспериментально доказана принципиальная работоспособность электрического реактивного двигателя (ЭРД). В нем в качестве рабочего тела использовались проводники, взрываемые электрическим током в камере с соплом.
Из дальнейших работ Газодинамической лаборатории необходимо отметить такие, как обоснование возможности применения в качестве окислителей для жидкостно-реактивных двигателей азотной кислоты, азотного тетрооксида, перекиси водорода, хлорной кислоты, тетранитрометана и их растворов друг в друге. В качестве горючего предлагались бериллий и другие вещества. Эти предложения были высказаны в 1930 г. В том же и в 1931 г. в Газодинамической лаборатории были построены жидкостно-реактивные двигатели ОРМ-1 (опытный реактивный двигатель первый) и ОРМ-2. Оба эти двигателя работали на азотном тетроксиде с толуолом и бензином. Тогда же было проведено 50 стендовых огневых испытаний этих ЖРД. Интересно отметить, что уже первый из этих двигателей, работая на бензине и жидком кислороде, развил тягу 20 кг.
К другим достижениям работников Газодинамической лаборатории относится изобретение в 1931 г. самовоспламеняющегося топлива и химического зажигания. В 1932 г. были разработаны двигатели с ОРМ-2 до ОРМ-22. На них отрабатывались тип зажигания, метод запуска и система смешения при работе на различных топливах. Очень интересно отметить, что уже во время стендовых испытаний в 1932 г. в качестве окислителей использовались жидкий кислород, азотный тетроксид, азотная кислота, растворы азотного тетроксида в азотной кислоте, а в качестве горючего — бензин, бензол, толуол, керосин.
1933 год был новой вехой в творческих исканиях работников Газодинамической лаборатории. В один только этот год были разработаны и испытаны двигатели с ОРМ-23 по ОРМ-52. В том же году двигатели ОРМ-50 с тягой 150 кг и ОРМ-52 с тягой 300 кг прошли официальные испытания, вроде бы сдали государственные экзамены. Любопытна следующая деталь: люди, конструировавшие жидкостные реактивные двигатели, располагались в Петропавловской крепости, недалеко от усыпальниц монархов, которые держали под спудом идеи Кибальчича и Циолковского.
Летом 1932 г. и в январе 1933 г. состоялись первые встречи представителей Мосгирда и ГДЛ. Эти встречи происходили в Ленинграде. Гостям была показана работа первых жидкостных реактивных двигателей. Разумеется, эти демонстрации происходили не на летающих ракетах, а на стенде. Двигатели закреплялись и запускались. В процессе их работы измерялись тяга, давление и другие параметры.
В том же 1932 г. при стендовых испытаниях ЖРД присутствовал известный ученый аэродинамик В. П. Ветчинкин. Он дал очень высокую оценку двигателю нового типа. В начале 1933 г. на испытаниях ЖРД был начальник вооружения Красной Армии Маршал Советского Союза М. Н. Тухачевский. Он дал положительный отзыв о работе, проведенной сотрудниками Газодинамической лаборатории по жидкостным реактивным двигателям.
Значение исследований и практических экспериментов Газодинамической лаборатории в нашей печати было охарактеризовано так: «В ГДЛ в 1929–1932 годах были созданы и успешно опробованы в действии наши первые отечественные жидкостные ракетные двигатели, работавшие на жидком кислороде, азотном тетроксиде, азотной кислоте и толуоле, бензине, керосине. Он совсем невелик, первенец ОРМ-1, — двигатель, развивший тягу всего 20 килограммов! Но это было лишь начало, а впоследствии коллектив, выросший из ГДЛ, создал многие другие двигатели, например уже упоминавшийся ОРМ-52, а затем и более мощные и, наконец, прямые их потомки — современные мощнейшие двигатели для могучих советских ракет-носителей, прокладывающих дорогу в космос».
1931 год знаменателен для предыстории советских ракет. В этом году при Осоавиахиме была создана Центральная группа по изучению реактивного движения, технический совет которой возглавил Ф. А. Цандер. В работе группы принимали участие инженеры, техники, студенты. В дальнейшем по инициативе энтузиастов ракетной техники при ГИРДе была создана производственная группа.
Осенью 1931 г. в Ленинграде также была основана группа по изучению реактивного движения (ЛенГИРД). В ЛенГИРДе под руководством Владимира Васильевича Разумова в 1931–1933 гг. было спроектировано и построено несколько ракет, часть из которых удалось тогда же испытать в полете. Ракеты В. В. Разумова назывались регистрирующими, они были предшественницами современных метеорологических ракет.
Тем временем в Москве Цандер развернул работы по созданию спроектированного им нового реактивного двигателя ОР-2. Он предназначался для установки на планер РП-1 конструкции Б. И. Черановского.
В новом двигателе в качестве горючего был использован бензин, в качестве окислителя — жидкий кислород. Этот двигатель можно отнести к классу ЖРД. Он имел тягу уже 50 кг. Огневые испытания ОР-2 были произведены весной 1933 г., когда больной конструктор находился в больнице. Испытания ракеты ГИРД-Х, построенной под руководством Цандера, производились уже после его смерти, осенью 1933 г. Вот как описывает инженер Л. К. Корнеев, непосредственно работавший с Ф. А. Цандером, это событие: «…25 ноября 1933 года одна из первых советских ракет на жидком топливе, изготовленная по идее Ф. А. Цандера, была установлена в окрестности Москвы в пусковой станок.
Закончились последние приготовления, баки были заполнены горючим и окислителем, задраены люки ракеты. В баках начало нарастать давление. Вот давление в баках поднялось до расчетной величины. Все шло нормально. Наконец прозвучал взволнованный голос:
— Контакт!
Мгновенно включилось зажигание. Заработал реактивный двигатель, ракета ГИРД-Х вылетела из пускового станка и, резко набирая скорость, стремительно унеслась ввысь, в ясное голубое небо, прославляя имя крупнейшего советского ученого, пламенного советского патриота, пионера ракетостроения в СССР Ф. А. Цандера».
Безусловно, нельзя думать, что все идеи в ГИРДе исходили лишь от Цандера и с его смертью деятельность ГИРДа прекратилась. Нет, там сложился исключительно работоспособный инженерно-конструкторский коллектив, прообраз наших современных конструкторских бюро. Для этого коллектива был характерен энтузиазм в решении новых проблем, творческая неутомимость, дух коллективизма. Участники первых работ свидетельствуют, что гирдовцы жили единой семьей. Все работы по конструированию и производству ракет настолько переплетались, что подчас конструктор «подгонял» деталь напильником, а механик проверял чертежи, если детали при стыковке не соединялись.
Еще раньше ракеты ГИРД-Х, 17 августа 1933 г., была испытана в полете первая советская ракета на жидком топливе, имевшая индекс «09». Общий стартовый вес ее составлял 19 кг, длина — 2,5 м, диаметр — 18 см, тяга двигателя — 52 кг. Двигатель работал около 15 секунд. Старт ракеты происходил в 19 час. 00 мин. Ракета поднялась на высоту нескольких сотен метров, наклонилась и пошла к земле. Причиной отклонения ракеты от вертикального полета явилось пробивание газов у одного из фланцев, из-за чего возникло боковое усилие, «завалившее» ракету. Производственный дефект, помешавший в первом полете достигнуть заданной высоты, был легко устраним. Все присутствовавшие ощущали гордое чувство победы. Принципиально путь к новым успехам в ракетной технике был открыт.
О событиях того времени свидетельствует интересный документ — стенная газета ГИРДа «Ракета» № 8. Она делалась самими конструкторами, инженерами, техниками, всеми теми энтузиастами, кто принимал участие в испытаниях. И они, свидетели первого старта, рассказывают в ней о своих впечатлениях.
Долгое время единственный экземпляр этой газеты хранился у одного из наших ведущих ученых-ракетостроителей. Он любезно рассказал нам об этом интересном документе истории. Газета вышла на четвертый день после первого старта — 21 августа 1933 г.
Газета открывалась пророческими словами руководителя ГИРДа, впоследствии дважды Героя Социалистического Труда Сергея Павловича Королева, который уверенно предсказывал, что «начиная с этого момента советские ракеты будут летать над Союзом республик». Он же сформулировал и дальнейшую задачу коллектива энтузиастов: «Возможно скорее освоить и выпустить в воздух другие типы ракет для того, чтобы всесторонне… овладеть техникой реактивного дела».
И очень показательно, что первой мыслью создателей ракеты было применить ее для обороны любимой Родины. Сергей Павлович выразил эту мысль в форме идущего от сердца задания: «Приложить все усилия для того, чтобы еще в этом году были достигнуты расчетные данные ракеты и она была бы сдана на эксплуатацию в Рабоче-Крестьянскую Красную Армию».
Читаешь эти строки, и невольно приходит на ум сравнение с сегодняшним днем, когда ракеты стали главной огневой силой нашей армии. Вот откуда берет истоки эта сила!
Жидкостная ракета — уже не фантазия, утверждается в газете. И подробно показывается, как она стала реальностью.
«В сырой, мрачной камере царской тюрьмы, — пишет один из авторов, — приговоренный к смертной казни, лучший представитель своего времени революционер Кибальчич спешит в последние часы оформить свою мысль о полете на принципе прямой реакции. Однако его проект, впервые предложенный миру, увидел только стены полицейского архива.
С той поры немало людей выдвигало эту мысль, но ее считали фантазией досужих людей. И только в сравнительно недавнее время эта идея встречает некоторую поддержку, и в технике ставятся вопросы о ее разрешении.
ГИРД своей работой встал против косности людей, считающих реактивную проблему миражем и фантазией. Год упорной работы всего ГИРДа, и в частности сегодняшнего юбиляра — второй бригады, 17 августа доказал, что наша работа вышла из области предварительных испытаний и стала на путь выпуска реальных летающих ракет.
Теперь, после пуска первой советской жидкостной ракеты, в самое непродолжительное время воздушное пространство прорежется стремительными аппаратами.
Всем сомневающимся до сегодняшнего дня мы на основе полученных результатов говорим: „Мы на верном пути. Новая, более совершенная техника летания вступила на свой яркий стремительный путь развития“.
Наше достижение, нашедшее свое завершение 17 августа и полученное в такой короткий срок, подтверждает в этой области, что для Страны Советов в своих достижениях и успехах нет неприступных крепостей!»
Трогательны приводимые в стенгазете подробности того, как проектировалась и строилась первая жидкостная ракета. Вот что рассказала одна из сотрудниц ГИРДа.
«Работать было трудно. Помещение настолько не было приспособлено, что, приходя с жаркой солнечной улицы, мы через час дрожали, пронизанные адским холодом, сыростью. Приходилось выбегать на улицу греться или кончать работу.
Потом стали появляться деревянные полы, обшитые фанерой стены, обклеенные беленькими обоями. Стало теплей, и мы могли работать вместо часа и двух по четыре-пять часов. Наши чертежи побежали быстрей, стали завертываться в рулоны.
И вот первая партия чертежей пошла в работу на заводы. Медленно, но верно стал расти ГИРД. Появились свои станки, свои рабочие. Мы растем и крепнем.
А 17 августа в 19 часов ракета „09“ была в воздухе, ракета, рожденная идеей конструкторов и совместной работой бригады. Мы пережили громадное счастье. Вместе со взлетом нашей ракеты будто и мы выросли на ту же высоту… И мы действительно выросли. Наш ГИРД скоро займет место среди государственных институтов».
С большим волнением описывают очевидцы старт и полет первой ракеты.
«В августе, — пишет один из них, — в первых числах, стали готовиться к пуску ракеты „09“ в воздух.
Пуск был назначен на 9-е, но по некоторым причинам отложен на 11-е. Настал этот день. Поехало на полигон чуть не 30 человек. Настроение немного нервное. У станка народу масса. Каждый находит нужным дать совет. А тут и без того идет стечение самых неблагоприятных обстоятельств.
Вот уже совсем готово. Все спрятались в блиндаж. Кислород залит… но кран травит…
На исправление нужно минимум сорок минут. Наконец все в исправности. Все на местах. Вторичная неудача. Свеча не дала искры.
Этот день принес нам одну обиду, хотя на неудавшийся полет были простые объяснения. Это совсем не значило, что наша работа неверна и что ракета не полетит.
Наступило 13 августа. Второй день пуска. Народу гораздо меньше. У некоторых с первого дня пропала вера. И этот день не принес нам радости. Опять на неудачи были простые ответы. Виноваты сами. Признали свои ошибки. Но от этого не легче. И ракета не была в воздухе. И еще в некоторых сердцах исчезла вера. А дождливый день закончился тем, что перевернулась в канаву наша машина. Усталые, холодные и голодные, мы только в 12 часов ночи попали домой.
А к третьему дню пуска ракеты пронеслись слухи по цехам ГИРДа, что ракета не полетит, только зря тратим силу и время.
И вот 17-го в 1 час дня на полигон отъехала почти одна только 2-я бригада, жаждущая доказать производительность своей работы. Только 3–4 человека не потеряли интерес к нашей работе и поехали с нами.
Спокойно и тихо подготовлялась ракета в свой путь. Сердце сжималось при мысли — а вдруг опять что-нибудь помешает?..
Руководитель говорит: „Бросьте малодушничать. Ракета полетит, иначе оторвите мне голову“.
И вот все готово. Несколько раз он подходит взглянуть на манометр и знаками показывает повышение давления. Вот уж поджигается бикфордов шнур. Мы знаем, что еще минута, одна только минута… И что-то будет?!
Сердце жутко бьется. Кругом тишина. А эта минута кажется бесконечной и страшно длинной. Но что это? Шум, огонь. Глаза смотрят, не моргнув, а ракета будто удлиняется. Только когда она медленно и плавно взошла над станком, сообразили, что она летит.
Ведь это наша ракета, гордо и абсолютно вертикально, с нарастающей скоростью врезается в голубое небо. Полет длился 18 секунд, но эти секунды казались часами…
Весь вечер мы изливали друг перед другом свою радость. И очень было жаль, что в это время не было с нами К. Э. Циолковского, чьи идеи воплотились в действительность, жаль, что он с нами не пережил этих секунд захватывающего, громадного счастья».
Приведем рассказ о полете ракеты еще одного очевидца — Б. Шедко:
«День семнадцатого августа останется на всю жизнь в моей памяти потому, что в этот день я увидел, как первая советская ракета поднялась в воздух.
У меня было задание снять ракету во время полета. Когда было улажено со всеми неполадками и ракета была поставлена в станок, стали заливать кислород. А мы разошлись по своим местам. Я стоял за блиндажом, в трех метрах от места пуска, и ждал момента подъема, чтобы сфотографировать. Когда было все готово к пуску, нам крикнули, чтобы приготовились.
Затем с ревом и конусным пламенем ракета вышла из станка и поднялась в воздух. Вышла она на большую скорость и поднялась вверх метров на пятьсот, не меньше, потом, пройдя по горизонтали, упала в лесу, около забора.
В тот момент у нас у всех было такое настроение, что все были готовы от радости кричать. Я буквально обалдел и вместо ракеты заснял один лес».
«Вот кончена заливка, — пишет другой участник события, — бак унесен, и все, кроме притаившихся за блиндажом с фотоаппаратом, удалились.
На верхушке сосны закачались Иконников и Матысик. Давление в цилиндре ракеты поднимается равномерно, с каждой минутой вырастая на одну атмосферу. Вот нам показали на пальцах 12 атм. Вот уже 13,5. Звучит команда „Контакт“, открывается кран. „Есть, контакт!“ Приходит в движение магнето, и… из сопла появляется огненный конус, и одновременно, плавно скользя по направляющим станкам, блестящая сигара поднимается в воздух. Выйдя из станка, она, как бы почувствовав себя в родной стихии, ускорила свой полет. Вот она, уже в половину своей настоящей величины, выделяется, серебристая, на фоне голубого неба и начинает поворачивать в нашу сторону. Из сопла полетели огненные брызги — это металл; мы дружно полезли под прикрытие и, выставив оттуда головы, следим за ее полетом.
Вот, пройдя некоторое время горизонтально, она стала снижаться, наконец коснувшись верхушек деревьев и скользнув меж ветвей, зарылась носом в землю.
Все это продолжалось 18 секунд, но для нас, наблюдающих, время остановилось. Все бросились бежать к забору, за которым еще слышалось дыхание ракеты.
Гирдовцы один за другим исчезали за ним. Мы же, взобравшись до проволоки, с тоской поняли, что это не наших ног дело, и, соскочив обратно, принялись исследовать забор, заметя в одном месте недостаток одной доски… увеличили его до двух досок. При полном одобрении начальства полезли и мы, поспешили к месту падения ракеты».
Продолжает рассказ еще один участник пуска первой ракеты.
«Все у ракеты, лежащей на земле, лица возбужденные, радостные, говорят хором, трудно разобрать, но это и не нужно, понятно все и без слов — слишком радостные лица.
Весело собираемся домой. Весь путь до Москвы звучат песни, прерываемые захватывающими воспоминаниями, возбуждение и радость не спадают. Радость не без причины, ведь в этот день в нашей стране овладели новой, неведомой отраслью техники».
Заметки стенгазеты похожи на легенду. Как мало потребовалось времени, чтобы наша ракетная техника достигла подлинного расцвета.
В 1933 г. была спроектирована энтузиастами ГИРДа ракета, имевшая индекс «07» с двигателем, работавшим на этиловом спирте и жидком кислороде. Интересно, что ракета имела очень большие стабилизаторы и была в разрезе похожа на ласточку в полете. В стабилизаторах располагались компоненты топлива. Длина ракеты составляла 2 м, размах крыла — 1 м, двигатель развивал тягу 80–85 кг, стартовый вес — 35 кг, расчетная дальность — 4 км. Испытания ее начались 17 ноября 1934 г.
В 1934 г. коллективы Ленинградской газодинамической лаборатории и Мосгирда объединились в одну организацию — Реактивный научно-исследовательский институт. Коллектив института с большим воодушевлением трудился над созданием опытных ракетных двигателей, экспериментальных крылатых и баллистических ракет различного назначения. Ученые, пришедшие из Газодинамической лаборатории, продолжали разработку жидкостных реактивных двигателей. С начала 1934 г. до весны 1938 г. была создана серия двигателей от ОРМ-53 до ОРМ-102. Часть из них успешно прошла стендовую, наземную, бортовую и летную отработку.
Конструкторы создали в тот период ракету, которую назвали «Авиавнито». Она имела обтекаемую форму, ее двигатель работал на жидком топливе — этиловом спирте и жидком кислороде. Длина ее была более 3 м, диаметр — до 30 см, стартовый вес — около 100 кг, тяга двигателя — 300 кг. Расчетная высота полета — 10 км. 24 апреля 1936 г. и 15 августа 1937 г. состоялись два пуска этой ракеты.