2.9. История «ракетного аэродрома»

2.9. История «ракетного аэродрома»

В начале 1930 года состоялась конференция «Общества межпланетных сообщений», на которой обсуждались дальнейшие планы. Помимо решения о покупке незаконченной ракеты Оберта у кинокомпании, на той же конференции Рудольф Небель предложил построить ракету с жидкостным двигателем, чтобы доказать ее преимущества перед ракетами на твердом топливе. По его мнению, эта ракета должна была иметь возможно меньшие размеры, что объяснялось недостатком средств.

Небеля попросили составить эскиз предварительного проекта своей ракеты, которую он назвал «Mirak» («Мирак», сокращение от «Minimumrakete»).

Тем временем членам «Общества» удалось связаться с Государственным институтом химии и технологии, директор которого доктор Риттер предложил показать ему ракетный двигатель на жидком топливе. Имелась договоренность, что если демонстрация пройдет хорошо, Риттер выдаст Герману Оберту и его соратникам документы, которые помогут «Обществу» при обращении в другие организации за финансовой поддержкой.

В назначенный для испытания день шел проливной дождь. «Kegeld?se» была установлена на регистрирующем приборе и вместе с ним помещена в неглубокое щелевое убежище в земле. Несмотря на большую потерю жидкого кислорода, объяснявшуюся высокой влажностью воздуха, Клаусу Риделю, который занимался налаживанием оборудования, удалось запустить двигатель. В этом ему помогал еще один член «Общества» – молодой студент Берлинского университета Вернер фон Браун.

По итогам испытаний доктор Риттер выписал официальный документ, удостоверяющий, что двигатель «Kegeld?se» «исправно работал 23 июля 1930 года в течение 90 секунд, израсходовав 6 кг жидкого кислорода и 1 кг бензина и развив при этом тягу около 7 кг».

Испытание в Государственном институте явилось также испытанием и в другом отношении. Все чаще раздавались голоса, требовавшие запретить эксперименты с ракетами из-за несчастного случая с Максом Валье.

После успеха с «Kegeld?se» члены «Общества» взялись за отработку ракеты «Mirak».

Ракета «Mirak-1» была не вполне обычной конструкции и позже историки техники пытались рационально истолковать ее особенности. Дело же на самом деле сводилось к тому, что эту ракету изготовляли из тех материалов, которые удалось достать Небелю. Именно наличие материалов на «складе» берлинских ракетостроителей, а вовсе не глубокие научные соображения существенным образом повлияли на ее конструкцию.

Когда Небель работал над проектом первой ракеты «Mirak», он в основном старался не отходить от принципов проектирования пороховой ракеты. Подобно пороховой ракете, его «Mirak-1» имела «головку» и «направляющую ручку». Последняя представляла собой длинную тонкую алюминиевую трубу, служившую в качестве бака для бензина. «Головка» была сделана из литого алюминия и обработана наподобие артиллерийского снаряда. Носовая часть была съемной для заправки ракеты жидким кислородом, здесь же помещался предохранительный клапан. Дно головки было медное, внутри его находилась камера сгорания – уменьшенная копия «Kegeld?se». Фактически камера сгорания была дном бака с жидким кислородом. Предполагалось, что таким образом она будет служить двум целям: жидкий кислород будет охлаждать ракетный двигатель, а тепло от ракетного двигателя будет выпаривать часть жидкого кислорода, создавая тем самым избыточное давление для принудительной подачи кислорода в камеру сгорания. Бензин должен был подаваться в камеру сгорания под давлением, создаваемым патроном двуокиси углерода того же типа, который применяется для приготовления содовой воды. Этот патрон помещался в конце хвостовой части. Пусковая направляющая ракеты «Mirak» была снабжена простым управляемым на расстоянии устройством, путем поворачивания которого разряжался патрон двуокиси углерода. Здесь же имелся специальный зажим, который крепко держал ракету «Mirak», не позволяя ей взлететь при запуске двигателя. На зажиме был установлен и прибор для измерения тяги.

Испытательным полигоном для этой ракеты стала ферма Риделей неподалеку от саксонского городка Бернштадт. Эксперименты с ней продолжались до сентября 1930 года, пока ракета не взорвалась прямо на стенде.

Как это ни странно, но новая катастрофа способствовала лишь увеличению финансирования со стороны частных лиц, и вскоре Небель смог приобрести участок площадью около пяти квадратных километров, расположенный в районе Рейникендорфа, рабочего пригорода Берлина. 27 сентября 1930 года «Общество» стало владельцем этого участка и объявило этот день «днем рождения ракетного испытательного полигона», который Небель назвал «Ракетенфлюгплатц» («Raketenflugplatz» – «Ракетный аэродром»). Там были установлены ракета Оберта, ее полноразмерная деревянная модель, железная пусковая направляющая для запуска ракет и вторая ракета «Mirak», работа над которой была уже завершена.

«Mirak-2» представляла собой копию первой ракеты во всем, за исключением несколько больших размеров. И эта ракета взорвалась весной 1931 года в результате разрыва бака с жидким кислородом.

После этого решено было построить третью ракету, учтя все ошибки проектирования. Двигатель теперь должен был располагаться под дном бака с жидким кислородом. И вместо одного трубчатого бака с бензином было предложено сделать два, симметрично прикрепленных к баку с кислородом, причем второй бак содержал сжатый азот для принудительной подачи обоих топливных компонентов в двигатель. Это позволяло обойтись без патрона двуокиси углерода. Но что важнее всего – на третьей ракете «Mirak» устанавливался двигатель нового типа, а не «Kegeld?se».

Изготовляя «Kegeld?se» из стали, Оберт, вероятно, не осознавал, что следовал примеру конструкторов пушек. Температура горения всех типов артиллерийского пороха также выше температуры плавления стали, из которой выполняются стволы орудий, но время горения слишком непродолжительно, чтобы причинить стволу ущерб. Этот принцип по-прежнему применим в ракетных двигателях с очень коротким периодом работы (не более 5 секунд). Но жидкостный ракетный двигатель должен работать довольно долго – по крайней мере, несколько минут. Поэтому проблема заключалась в том, чтобы не допустить перегрева металла.

Реальным решением проблемы является предупреждение перегрева стенок камеры сгорания путем их охлаждения. Поэтому в качестве материала был использован очень чистый алюминий. Новый двигатель состоял из двух секций, сваренных вместе. В конечном виде он весил около 85 г и хорошо работал, поглощая 160 г жидкого кислорода и бензина за 1 секунду и обеспечивая при этом тягу в 32 кг. Между собой члены «Общества» прозвали новый двигатель «яйцом» (Ei), потому что он и в самом деле и по форме, и по размерам походил на яйцо.

Теперь уже нельзя сказать, кто изобрел это «яйцо». Известно, что двигатель «Kegeld?se» был детищем Германа Оберта, а первую ракету «Mirak» создал Рудольф Небель. Но после этого почти любые новые устройства или разработки были итогом неофициальных обсуждений и совещаний. Члены «Общества» не придавали никакого значения тому, кто и что придумал, зная, как много нужно сделать, прежде чем эксперименты дадут ощутимые результаты. Все успехи немецкого «Общества межпланетных сообщений» были коллективными.

В качестве испытательного стенда удалось приспособить старую пусковую направляющую ракеты Оберта, снабженную весами. Ракетный двигатель прикреплялся к одной стороне весов, отклонение которых регистрировалось на вращающемся барабане. Баки с кислородом и бензином были зарыты в землю по обе стороны испытательного стенда. Каждый бак был снабжен баллоном со сжатым азотом для обеспечения подачи топливных компонентов в камеру сгорания под давлением. Оператор, управлявший подачей топлива и зажиганием, находился за толстой дверью в полной безопасности, но он не мог видеть испытательного стенда и только выполнял команды, которые отдавал человек, руководивший испытанием.

Испытания проходили следующим образом. Ракетный двигатель помещался в металлический контейнер, который был соединен с весами стенда. Охлаждающая вода поступала из большой пожарной бочки и подавалась по трубе к отверстию вблизи от дна контейнера. Те, кто находился у стенда, наполняли бочку водой, а бак – бензином, и соединяли двигатель с весами. Затем они устанавливали на срезе сопла воспламеняющее устройство, которое представляло собой небольшую пороховую ракету. Порох в этой ракете был особым – он давал очень жаркое пламя и горел 10 секунд, не выделяя большого количества газов.

После установки воспламеняющего устройства заводился часовой механизм регистрирующего барабана и затем один из топливных баков заправлялся жидким кислородом. Обслуживающий персонал прятался, а у стенда оставался только один человек, который открывал стопорный кран в системе охлаждения. В тот момент, когда и этот человек уходил в укрытие, собственно и начиналось испытание.

Имелась определенная последовательность в командах, которые выкрикивал наблюдатель. По команде «Запал!» замыкалась электрическая цепь, отчего воспламенялась пороховая шашка, из которой горизонтально у среза сопла вырывалась струя пламени. После этого подавалась команда «Бензин!» – и мгновенно из двигателя вылетало желтое пламя. Тут же следовала команда «Кислород!» – и пламя становилось сначала ослепительно белым, а затем голубоватым, одновременно укорачиваясь в длину. Звук, создаваемый этим пламенем, напоминал рев огромного водопада и не прекращался, пока двигатель работал. Время испытательных запусков двигателя ограничивалось емкостью кислородного бака: самый долгий запуск, который могли себе позволить экспериментаторы из «Общества межпланетных сообщений», продолжался около 90 секунд.

Когда Эдуард Пендри из «Американского межпланетного общества» посетил в апреле 1931 года «Ракетенфлюгплатц», новый двигатель был почти доведен. Его даже демонстрировали в действии.

Кстати сказать, такие запуски-демонстрации способствовали не только дальнейшей разработке двигателя, но и увеличению доходов «Общества». У инициативного Небеля возникла мысль установить плату за публичный показ испытаний, что периодически и делалось.

В результате того, что много времени уходило на эту «показуху», авторы ракеты «Mirak» упустили время и инициативу. Приоритет в запуске европейской ракеты с жидкостным двигателем достался Иоганну Винклеру.

Винклер, который уже не являлся председателем «Общества межпланетных сообщений», но оставался его действительным членом, при финансовой поддержке фабриканта Хюккеля, построил ракету «HWR-1» («ХВР-1», сокращение от «H?ckel-Winkler-Rakete») с жидкостным двигателем. Ракета Винклера имела в длину 60 см и весила примерно 5 кг, из которых на долю топливных компонентов приходилось 1,7 кг. Она была похожа на призму, состоявшую из трех трубчатых баков, частично закрытых алюминиевой обшивкой, которая придавала ракете вид коробчатого воздушного змея. В одном баке находился сжиженный метан, в другом – жидкий кислород, а в третьем – «инертный газ под давлением» (так Винклер называл сжатый азот). Двигатель представлял собой кусок цельнотянутой стальной трубы без швов длиной 457 мм, расположенной по оси ракеты.

Первое испытание состоялось 21 февраля 1931 года на учебном плацу недалеко от города Дессау, но вследствие технической неисправности ракета взлетела всего лишь на три метра от земли.

При вторичном испытании, 14 марта 1931 года, ракета Винклера отклонилась от вертикальной траектории и потому не достигла расчетной высоты, которая должна была составить 500 м, но в остальном эксперимент был признан успешным…

10 мая 1931 года во время испытаний, проводившихся Риделем на «Ракетенфлюгплатц» с двигателем для замера тяги, произошел непредвиденный взлет всего устройства, которое медленно поднялось на 18 м, а затем упало, повредив топливный трубопровод.

К 14 мая ракета была отремонтирована, несколько облегчена и готова для первого экспериментального запуска. В назначенный час «летающий испытательный стенд», получивший название «Repulsor-1» («Репульсор-1»), с диким ревом стартовал. Он ударился о крышу соседнего здания, около двух секунд летел косо вверх под углом в 70°, после чего сделал мертвую петлю, поднялся еще немного, и, спикировав, упал на землю с работающим двигателем. Во время пикирования стенка камеры сгорания в одном месте прогорела, и здесь образовалось новое «сопло», за счет чего система получила вращательное движение. Ракета не развалилась только потому, что закончилось топливо. Достигнутая высота составила не более 60 м.

Работа над «Repulsor-2» началась в ту же ночь. В ходе работ был модернизирован двигатель. Кроме того, к ракете были приделаны опоры-стабилизаторы, благодаря которым отпала необходимость в пусковой направляющей.

Эта модель была подготовлена к запуску 23 мая 1931 года. На этот раз «Repulsor» поднялся с земли, сначала медленно, а затем быстро набирая скорость. Он достиг высоты около 60 метров, затем перешел на горизонтальный полет и в таком положении, сохраняя скорость, перелетел через территорию «Ракетенфлюгплатц». Самодеятельные ракетчики нашли его висящим на ветвях большого дерева на высоте 9 м над землей, и он был совершенно разбит. Расстояние от места старта до дерева составило 600 м.

«Repulsor-3» была построена всего за несколько дней и отличалась от предыдущих лучшими характеристиками. Два топливных бака помещались теперь на расстоянии около 10 см друг от друга и крепились двумя рядами алюминиевых скоб, выступавших на 2,5 см с каждой стороны и входивших в U-образные пазы деревянной пусковой направляющей. Донные скобы несли контейнер с парашютом. Коробка контейнера имела легко снимающуюся крышку с отверстием в центре, через которое пропускалась основная стропа парашюта, – благодаря этому в момент выбрасывания парашюта из контейнера крышка его не терялась. Выбрасывание осуществлялось толстым пробковым диском с помощью небольшого заряда обычного пороха, который воспламенялся часовым механизмом. Этот механизм включался автоматически при взлете ракеты и устанавливался на такое время, которое соответствовало достижению ракетой максимальной высоты.

«Repulsor-3» был испытан в начале июня 1931 года. Поднимаясь почти вертикально, ракета быстро достигла высоты в 450 м. В это время по неизвестной причине сработал часовой механизм выбрасывания парашюта. Парашют раскрылся, но ракета продолжала быстро набирать высоту. Парашют был разорван в клочья, а ракета поднялась еще на 180 м, но теперь уже под углом около 60°. Описав огромную дугу, ракета приземлилась за пределами «Ракетенфлюгплатц» в той же группе деревьев, где нашел свой конец «Repulsor-2».

В течение следующего месяца были запущены еще три ракеты той же модели. Все они очень хорошо взлетали, хотя недоразумения с парашютом по-прежнему имели место.

Следующим этапом стал «Repulsor-4», который оказался еще более удачной моделью. Фактически эта ракета ничем не отличалась от предыдущей, но была собран по несколько другой схеме: здесь была сознательно применена такая же направляющая ручка, что и у последних ракет англичанина Конгрева. Она устанавливалась вдоль оси ракетного двигателя. Двигатель, заключенный в небольшой кожух водяного охлаждения, помещался в верхней части ракеты. Две стойки и два топливных трубопровода служили станком, на котором устанавливалась ракета. На опорах крепился бак с кислородом. Бензиновый бак помещался ниже бака с кислородом, а парашютный контейнер с лопастями стабилизаторов – ниже бака с бензином.

Эта модель получила название «одноручечный репульсор», а последующие типы именовались «двухручечными». Первый одноручечный «Repulsor», испытанный в августе 1931 года, достиг высоты около 2 км и благополучно опустился на землю с помощью парашюта. После этого было построено еще несколько таких ракет, две из которых имели большие размеры при том же двигателе.

«Одноручечные репульсоры», в целях безопасности не полностью заправленные топливом, поднимались на высоту до 1,6 км. Одна из этих ракет, случайно взлетев под углом, покрыла расстояние свыше 4,8 км.

За все время существования «Ракетенфлюгплатц» у немецких ракетчиков случилась только одна значительная неудача. Это произошло при испытании большого двигателя, спроектированного в апреле 1931 года и названного в отличие от «яйцом эпиорниса». Предполагалось, что этот двигатель обеспечит тягу в 64 кг, а фактически он дал только 50 кг. Во время съемки компанией «УФА» киножурнала «Ракеты», посвященного работам «Общества межпланетных сообщений», один такой «Repulsor» порвал свой парашют, ударился в крышу соседнего сарая и последними каплями горючего поджег его. Сарай был старым, и ничего ценного в нем не хранилось, однако он принадлежал полицейскому участку, находившемуся напротив. Полиция нагрянула в «Ракетенфлюгплатц», и дальнейшие полеты было тут же запрещены.

Началось долгое разбирательство дела, закончившееся показательным запуском ракеты (только для полиции), после чего запрещение было снято.

Пытался не отстать от своих коллег и Иоганн Винклер. В рамках шестимесячного контракта с авиационной фирмой «Юнкерс» он провел испытания и классификацию всех известных пороховых ракет, используя специальную контрольно-измерительную аппаратуру для регистрации их характеристик. Затем он изготовил цилиндрическую камеру сгорания с длинным коническим соплом, использовав тонкий слой магнезитового огнеупорного материала. Впоследствии по возобновленному контракту Винклер провел натурные испытания гидросамолета с пороховыми ускорителями для фирмы «Юнкерс».

Ободренный результатами испытаний «HWR-1» Винклер приступил к созданию большой ракеты на жидком кислороде и метане, которая, как он предполагал, была способна достичь высоты 5000 м. По предложению фабриканта Хюккеля, который финансировал разработки Винклера и некоторые проекты Небеля, было решено перевести лабораторию Винклера из Дессау на ракетный полигон в Рейникендорфе, чтобы объединить ее с «Ракетенфлюгплатц» в единый центр и получить максимальную результативность при ограниченных ресурсах. Объединенная исследовательская организация получила название: Винклеровский исследовательский институт реактивного движения. В рамках этого института Винклер создал ракету «HWR-2» («ХВР-2»), которая имела длину 1,9 м и для своего времени отличалась высоким техническим совершенством. Топливные клапаны ракеты были изготовлены из нового сплава алюминия с магнием – электрона.

Винклер получил разрешение запустить ракету «HWR-2» на Балтийском побережье Восточной Пруссии. Однако утром 6 октября 1932 года, когда стартовая команда заправляла ракету топливом, было обнаружено, что пусковые клапаны окислителя и горючего протекают. Никто не подозревал, что электрон коррозирует при воздействии морской воды. Экспериментаторы решили рискнуть и продуть корпус ракеты азотом непосредственно перед запуском. Это было сделано, но, по-видимому, недостаточно тщательно. Когда включили воспламенитель, между внешней обшивкой ракеты, баками и камерой сгорания еще оставалось достаточно взрывчатой смеси, и ракета взорвалась. Все были глубоко разочарованы. Винклер вернулся на фирму «Юнкерс».

К концу 1933 года в «Ракетенфлюгплатц» было осуществлено 87 пусков ракет и 270 запусков двигателей на стенде. В роковую зиму 1933 года к власти пришел Адольф Гитлер. Именно этой зимой количество членов «Общества межпланетных сообщений» сократилось до 300 человек, а многие из них лишились средств к существованию. В это время приходило много писем, в которых говорилось, что новых поступлений в кассу «Общества» не будет, так как «всеми финансами ведает фюрер».

Между тем политическая обстановка в Германии ухудшалась дня ото дня. Среди руководителей «Общества» наметился раскол, причиной которого были в том числе и политические разногласия.

Тем не менее работы в «Ракетенфлюгплатц» продолжались. Клаус Ридель запланировал модернизацию испытательного стенда. В земляном валу было сооружено убежище, там хранились баллоны со сжатым азотом, обслуживаемые наблюдателями.

Помимо этого Ридель изготовил несколько двигателей нового типа, работающих на спирте. Толчком к использованию спирта в качестве топлива была серьезная дискуссия, имевшая место осенью 1933 года. Было известно, что спирт требует при горении меньшее количество окислителя. Чтобы полностью сжечь 1 кг бензина, необходимо иметь 3,5 кг кислорода. Для того, чтобы сжечь 1 кг спирта, нужно всего лишь около 2 кг кислорода. Хотя спирт выделяет несколько меньше энергии, это преимущество было явным. В это время Ридель работал над проблемой повышения эффективности системы охлаждения. Заинтересовавшись спиртом как возможным ракетным топливом, Ридель задался мыслью охладить двигатель путем впрыскивания внутрь камеры сгорания некоторого количества охлаждающей воды. Готовность Риделя согласиться на применение спирта основывалась на том, что охлаждающую воду можно было смешать со спиртом, обходясь без дополнительной впрыскивающей форсунки.

Тем временем неутомимый Рудольф Небель усиленно искал тех, кто смог бы оказывать постоянную финансовую поддержку работам с ракетами. Обращение к промышленникам ничего не давало – ракеты им были не нужны. Тогда Небель попытался заинтересовать в проводившихся работах военное ведомство. Он направил туда, по воспоминаниям Вилли Лея «технически совершенно неграмотный секретный меморандум о дальнобойной ракетной артиллерии». Военное ведомство предложением заинтересовалось и в конце концов было решено произвести показательный пуск ракеты на артиллерийском полигоне Куммерсдорф, расположенном южнее Берлине.

Пуск ракеты «Repulsor» не произвел большого впечатления на военных. Она поднялась примерно на 70 м и уже на этой малой высоте ее траектория была почти горизонтальной. Ракета упала на расстоянии 2 – 3 км от точки старта. Военные сочли, что продемонстрированный запуск говорит о неспособности группы Небеля организовать серьезную разработку. Особенно плохое впечатление произвело на них то, что у Небеля не было конкретных ответов на вопросы по проблеме управления полетом ракеты, о ее траекториях, потребном расходе топлива и тому подобном. На эти вопросы мог бы ответить Герман Оберт, но его на те испытания никто не пригласил.

Последним изобретением «Общества» в «Ракетенфлюгплатц» была так называемая пилотируемая ракета, или «Pilot-Rakete» («Пилот-Ракете»). По проекту она должна была иметь огромные для того времени размеры (высота – около 7,62 м) и мощный ракетный двигатель с тягой до 600 кг. В одном отсеке планировалось разместить кабину с пассажиром и топливные баки, а в другом – двигатели и парашют. Предполагалось, что ракета достигнет высоты 1000 м, где и будет раскрыт парашют.

Первоначально члены «Общества» решили построить ракету той же схемы, но меньших размеров: она должна была иметь в длину 4,5 м и приводиться в движение двигателем с тягой в 200 кг.

Работа началась в рождественские праздники 1932 года. Были спроектированы и построены двигатели, а также новый испытательный стенд для тысячекилограммовых ракет. Первый запуск непилотируемого прототипа ракеты был запланирован на 9 июня 1933 года. Поблизости от Магдебурга была сооружена большая пусковая направляющая высотой 9 м.

Утром назначенного дня ракету подготовили к запуску. Она начала медленно подниматься, но, прежде чем достигла верхней части направляющей, остановилась и поползла вниз. Тяга была недостаточной, но причину этого обнаружить не удалось. Следующая попытка запустить ракету сорвалась из-за течи в сальнике. Двигатель получил только четвертую часть необходимого ему топлива, ревел в течение двух минут (вместо 30 секунд), но ракета не двигалась.

Еще одно испытание, 13 июня, также закончилось неудачей. Когда ракета поднялась на высоту 2 м, выпал запорный винт топливного бака – ракета рухнула на землю почти без топлива.

Замена отдельных конструктивных элементов не помогла. Когда 29 июня ракету удалось запустить, один из роликов сошел с направляющего рельса и застрял. Он, разумеется, был сорван, но из-за этого ракета взлетела почти горизонтально. Быстро теряя высоту, она упала плашмя на землю в 300 м от пусковой установки.

Конец «Ракетенфлюгплатц» был печальным. Однажды на территорию, принадлежащую «Обществу межпланетных сообщений» нагрянула большая группа молодых людей в серо-голубой форме, назвавших себя представителями «Дойче люфтвахт», которые заявили, что это место передано им в качестве учебного плаца.

Примерно в то же время в Куммерсдорфе молодой инженер Вернер фон Браун начал работу над проектом, условно обозначенным «А-1»…

Данный текст является ознакомительным фрагментом.