Секреты американской космонавтики Железняков Александр

Глава 6

«Викинг», «Аэроби» и другие

Американская ракетная техника развивалась по иным законам, нежели в Советском Союзе. Если наши конструкторы начали с копирования немецких ракет, то в США пошли иным путем и, набираясь опыта в ходе испытательных пусков «Фау-2», создавали новые типы ракет для решения иных задач. Кто был прав, а кто неправ, история рассудила в 1957 году. А пока…

В конце 1940-х годов после долгих споров американцы приняли решение о разработке двух различных по своей конструкции ракет – большой, получившей название «Нептун», и маленькой, которую окрестили «Венера». Но оба этих названия использовались только на стадии проектирования. Когда дело дошло до воплощения в металле, их стали именовать «Викинг» и «Аэроби» соответственно.

Корпус и основные системы «Викингов» изготавливали в Балтиморе, штат Мэриленд, на заводе компании «Глен Л. Мартин», а двигательную установку – в штате Нью-Джерси на заводе компании «Риэкшн Моторс». Об этой фирме – детище «Американского ракетного общества» – я уже упоминал в одной из предыдущих глав. В январе 1949 года первые экземпляры ракет прибыли на полигон Уайт Сэндз.

«Викинги» значительно отличались от «Фау-2». Первые американские ракеты представляли собой узкий цилиндр диаметром 82 сантиметра и длиной от 13,8 до 14,8 метра. Стартовый вес первого экземпляра составил 4380 килограммов и был меньше «сухого» веса немецкой ракеты. Были и другие отличия. Так, если на «Фау-2» устанавливались независимые топливные баки, то у «Викингов», строившихся кустарным способом, бак со спиртом был несущим. В последующих экземплярах бак для кислорода также делали несущим. Это не только позволяло сэкономить на весе, но и ликвидировало промежутки между стенками бака и оболочкой ракеты, в которых при образовании течи могли скапливаться пары спирта и кислорода, что неминуемо вело к взрыву.

В конструкции «Викинга» были и другие новшества. Наиболее интересным из них являлся метод управления полетом. Двигатель устанавливался на карданном подвесе таким образом, что сервомоторы могли смещать ось двигателя для компенсации случайного отклонения. В отличие от «Фау-2» в американской ракете зажигание осуществлялось без предварительной ступени.

Выше я указал на различия между «Викингом» и «Фау-2». Но было и одно сходство, которое следует упомянуть. Обе ракеты в своих двигательных установках использовали одно и то же топливо – спирт и жидкий кислород. Особо удивляться этому не приходится. На тот момент это было самое эффективное ракетное топливо. Все высокотоксичные топлива появились гораздо позднее.

Испытания ракет «Викинг» на полигоне Уайт Сэндз начались в марте 1949 года. Первая попытка провести стендовые огневые испытания была предпринята 7-го числа. Однако за 15 минут до начала все приготовления пришлось остановить вследствие того, что отрывной штекер головной части ракеты плохо входил в свое гнездо. На следующий день это было исправлено, но перед самым началом испытаний из-за неплотного закрытия дренажных клапанов бака с кислородом весь сжатый азот вытек из баллонов. Потом лопнул трубопровод высокого давления, и на устранение этой неисправности было затрачено еще три дня. В результате стендовые огневые испытания удалось провести только 11 марта. Но их продолжительность составила всего 31 секунду, так как загорелась смазка и обнаружилась утечка пара из турбины.

22 апреля разладилась система управления. Принципиального значения для огневых испытаний это не имело, но во время летных испытаний могло бы окончиться катастрофой. Через два дня этот дефект был устранен, однако огневые испытания были опять прерваны через 24 секунды после начала, так как из ракеты повалил густой дым. Оказалось, что обгорела свежая смазка на паропроводах. Тем не менее, было объявлено, что ракета готова к летным испытаниям. Первый пуск был назначен на 28 апреля, но в запланированные сроки провести его не удалось. Сначала его отложили на несколько дней из-за плохой погоды. Потом пришлось регулировать кислородные дренажные клапаны.

Пуск первого «Викинга» состоялся лишь 3 мая. Ракета поднялась в воздух после некоторой задержки, вызванной повторной неисправностью дренажных клапанов. Подъем прошел удачно, однако через 54 секунды после старта, когда ракета была уже на высоте 27 километров, двигатель выключился. По этой причине максимальная высота полета через 160 секунд после старта составила всего лишь 80 километров. Максимальная скорость, показанная ракетой, равнялась одному километру в секунду.

Все были немного разочарованы достигнутыми результатами. Хотя программа испытаний и не предполагала, что «Викинг» побьет рекорды «Фау-2» по высоте и скорости, но все этого ожидали. Не получилось.

Почти шесть месяцев ушло на то, чтобы разобраться в причинах неудачи. Но до конца сделать это так и не удалось. Поэтому было решено пускать второй «Викинг», и уже в ходе его полета попытаться понять, что помешало первой ракете выполнить поставленную перед ней задачу. Руководитель работ Мильтон Розен и бригадир пусковой команды Лейтон пытались учесть любую возможную неисправность и проверяли все системы по нескольку раз. По самым скромным подсчетам, «Викинг-2» должен был подняться на высоту 240 километров.

Стендовые огневые испытания прошли быстро и без особых затруднений. Они продолжались ровно 30 секунд, как и предусматривалось программой. Однако в течение нескольких последних секунд из хвостовой части ракеты шел черный дым. Это же отмечалось и при испытаниях первого «Викинга» и, по-видимому, было связано с возгоранием смазки трубопроводов.

На этот раз персонал был подготовлен к такой ситуации: люди имели специальный инструмент, с помощью которого удалось устранить неисправность, состоявшую в том, что корпус турбины, оказывается, дал течь. Понадобилось двое суток, чтобы затянуть все болты и несколько раз проверить корпус турбины на герметичность.

Запуск был намечен на 26 августа 1949 года. В 11 часов утра представителей прессы попросили покинуть стартовую площадку, а в 11 часов 29 минут Мильтон Розен скомандовал: «Зажигание!». Воспламенитель загорелся, посыпались искры, отрывной штекер отделился от носовой части ракеты. Но двигатель не работал. Через 10 секунд пришлось старт отменить. При осмотре ракеты выяснилось, что жидкий кислород вытек и залил турбину, заморозив клапаны турбонасосного агрегата.

Запуск ракеты был перенесен на 6 сентября. В 10 часов утра Мильтон Розен снова скомандовал: «Зажигание!». На этот раз ракета взлетела. Операторы тревожно поглядывали на стрелки приборов, боясь новой неудачи. Через 19 секунд двигатель перестал работать. При скорости, которую ракета имела на тот момент, она должна была, в лучшем случае, достичь высоты около 50 километров. Позже выяснилось, что она смогла дотянуть до высоты в 51,5 километра.

Несмотря на неудачу, этот пуск был весьма полезным, так как удалось совершенно точно установить, что прекращение работы двигателя в какой-то степени связано с недостаточной герметичностью корпуса турбины. В частности, инженеры фирмы «Риэкшн Моторс» объясняли причину этой аварии так: корпус турбины, состоящий из двух частей, в момент взлета мог быть вполне герметичным, но, после того как он подвергся в течение некоторого времени воздействию нагретого парогаза, произошла деформация, и прокладка не выдержала давления. Парогаз проник в хвостовой отсек ракеты, сжег изоляцию на проводах и вызвал короткое замыкание, которое парализовало работу всех агрегатов. Хотя такое объяснение и звучало довольно убедительно, требовались веские доказательства. После испытаний турбины на заводе было установлено, что корпус турбины можно сделать сварным и таким образом предотвратить даже малейшую утечку пара. Действительно, после сварки корпуса никакой утечки парогаза больше не наблюдалось. Прекратились и преждевременные остановки двигателя.

Однако вскоре появились новые осложнения. Дело в том, что ракета «Викинг» создавалась для Военно-морского флота, и предполагалось, что она будет запускаться с палубы корабля. Для этой цели был специально оборудован военный корабль «Нортон Саунд». Проблема пуска ракеты с корабля заключалась, прежде всего, в придании ей необходимой устойчивости на пусковом столе. На земле это достигалось с помощью ветровых болтов, устанавливаемых на стабилизаторе. Однако нельзя было рассчитывать на то, что эти болты удержат ракету, когда она получит наклон в результате качки или маневра корабля. Приспособление же, использованное для запуска ракет «Фау-2» с авианосца «Мидуэй», не годилось для «Викинга».

Конструированием корабельной пусковой установки занимался специалист фирмы «Глен Л. Мартин» Ирвин Бэрр. Она состояла из несущего каркаса и двух вертикальных рельсов длиной 6 метров. Между ракетой и рельсами располагались пары роликов, причем одна пара находилась непосредственно против хвоста ракеты. При установке ракеты в вертикальное положение рельсы и ролики крепко удерживали ее, не давая опрокинуться при крене корабля. Во время пуска ракета должна была выкатываться по этим рельсам. Неясно было только, сможет ли ракета пройти рядом с рельсами, не касаясь их. В случае касания ракета, взлетев, могла опрокинуться и упасть за борт, что было совсем небезопасно для корабля.

В связи с этим у Бэрра появилась идея проверки старта с помощью полноразмерного макета «Викинга». На этом макете предполагалось установить пороховой ракетный двигатель, который обеспечивал бы такое же соотношение тяги и веса, как и в настоящей ракете. Вскоре были изготовлены два таких макета.

Пока Бэрр занимался конструированием своей «тележки», перед испытателями стояла задача осуществить пуск «Викинга-3».

Корпус турбонасосного агрегата этой ракеты был сварным, а все провода, которые в первом варианте проходили слишком близко от нагретой турбины, теперь были перенесены на периферию. Провода же, входившие в хвостовой отсек, были заключены в металлические трубки. Запуск был назначен на 7 февраля 1950 года, и нужно было поторопиться, поскольку срок завершения «проекта Рич» – так был условно назван запуск ракеты с корабля – приближался, и отложить его было проблематично.

Первый стендовый прожиг двигателя прошел неудачно: повторилось все то, что произошло при испытании ракеты «Викинг-2». Однако проверка показала, что клапаны магистрали подачи перекиси водорода не были заморожены, их просто заело. Вторая попытка прожига была сделана в тот же день, но уже через 14 секунд работы двигателя Лейтон приказал выключить его. Система управления вибрировала, и эта вибрация передавалась двигателю ракеты. Следующий прожиг должен был состояться 6 февраля, а 9 февраля ракету все-таки предполагалось запустить.

Огневые испытания окончились благополучно, но 9 февраля погода оказалась неблагоприятной. Густая облачность, по сообщениям метеорологов, наблюдалась над всей территорией США вплоть до Западного побережья, и лишь в одном месте имелся разрыв, перемещавшийся по направлению к полигону Уайт Сэндз. Еще не успела закончиться заправка ракеты спиртом, как вдали на западе, над горами Орган, появилась узкая полоска голубого неба. Служба погоды предупредила, что за этим разрывом последует еще более сильная облачность. Нужно было запускать ракету, и ровно в 2 часа 45 минут пополудни она наконец-то взлетела. Через 34 секунды радиолокационная станция слежения сообщила, что «Викинг-3» слишком далеко отклонился к западу. Нужно было остановить двигатель, иначе ракета упала бы за пределами полигона. Однако ей дали возможность пролететь еще некоторое расстояние, и только через 59,6 секунд после старта двигатель был выключен. Максимальная высота, достигнутая ракетой, составила 80 километров. Вновь о рекордах речи не шло.

Ракету «Викинг-4» предстояло запустить из того района Тихого океана, где магнитный экватор пересекает географический. Это место находится близ небольшого островка Джарвис. Но перед основным стартом предстояло запустить макет. Все предварительные расчеты были сделаны для бортовой качки, при которой наклон корабля не превышал бы 5 градусов. Предполагалось, что если удастся успешно запустить макет, то не будет никаких затруднений и при пуске настоящей ракеты.

Четыре раза выходил в море «Нортон Саунд», но каждый раз волнение было недостаточным, чтобы вызвать бортовую качку в 5 градусов. Только при пятой попытке в проливе Святой Варвары удалось довести ее до 4 градусов. Выпущенный в момент наибольшего крена корабля макет скользнул мимо рельсов, отделился от них и упал в море, пролетев всего 270 метров. Это позволяло надеяться, что таким же способом можно будет запустить и ракету «Викинг-4», которая тем временем была подвергнута на полигоне Уайт Сэндз основательному стендовому испытанию.

26 апреля «Нортон Саунд» вновь отправился к магнитному экватору в сопровождении эсминца «Осборн». Ориентировочно корабли должны были прибыть на место 5 мая, а запуск намечался на 7 мая. Стендовые испытания на судне, разумеется, не проводились.

Но вовремя запуск не состоялся. Мало того, что погода 7 мая была плохой, так еще и часть электропроводки ракеты пришла в негодность из-за высокой влажности и нуждалась в замене. Пришлось перенести пуск на 11 мая.

В 4 часа утра по местному времени «Викинг-4» с грохотом взлетел с пусковой установки и стал набирать высоту. Несмотря на очень большую полезную нагрузку, ракета поднялась на 170 километров. Она упала в море через 435 секунд после старта, примерно в 13 километрах от корабля. Это был первый вполне успешный пуск ракеты типа «Викинг».

22 мая на обратном пути был запущен второй макет, который вел себя так же, как и первый.

Запуск «Викинга-5» был проведен 21 ноября 1950 года. Время работы двигателя ракеты составило 79 секунд. Это было больше, чем у всех предыдущих жидкостных ракет. Однако максимальная высота подъема «Викинга-5» составила только 175 километров. Правда, во время полета удалось сделать много фотографий земной поверхности с большой высоты.

Пуск ракеты «Викинг» в 1954 году

«Викинг-6» предполагалось запустить в полночь 11 декабря 1950 года. Стендовые испытания состоялись 1 декабря и два раза подряд кончались неудачей, поскольку из-за плохого контакта в кабеле не загорался воспламенитель. Затем выявилось, что у турбины подтекает кислород, а это могло привести к повторению истории с замораживанием клапанов. Но все проблемы удалось разрешить и старт не пришлось откладывать.

Как и планировалось, «Викинг-6» стартовал 11 декабря через 4 минуты и 52 секунды после полуночи. Наблюдатели следили за полетом по факелу, который был хорошо виден в ночном небе. Все шло хорошо, и надежда на благополучный исход, казалось, обгоняла ракету. Но через 62 секунды факел исчез. На пункте управления полетом раздался общий вздох разочарования. Опять неудача? Нет, факел тут же снова появился и оставался видимым еще в течение 4–5 секунд. Приборы отметили остановку двигателя только через 70,3 секунды после старта. Однако ракета вела себя странно. Стрелки приборов прыгали безостановочно. Прежде чем замереть на одном месте, индикатор радиолокатора описывал самые невероятные зигзаги. Счетно-решающий прибор дальномера предсказывал точку приземления… повсюду – на западе и на востоке, в пределах полигона и за ними. По последней полученной информации была определена высота – 112 километров. Однако эта цифра вызывала сомнения, и чуть позже они подтвердились – максимальная высота полета составила всего лишь 64 километра. Никто не мог сказать, что случилось с ракетой.

Выяснение этого вопроса заняло несколько дней. Были сопоставлены все измерения приборов и обследованы все обломки ракеты. Доктор Рольф Хэйвенс первым высказал предположение, что «Викинг-6» сделал петлю. И это было близко к истине. Перья стабилизатора нагрелись от трения о воздух, одно из них согнулось и вышло из строя. Система управления не смогла компенсировать эту неисправность и перевела ракету в горизонтальный полет. Именно в этот момент наблюдателям показалось, что факел ракеты исчез. На самом же деле ракета двигалась вверх боком, быстро теряя скорость. Затем она каким-то образом выровнялась, однако спустя еще несколько секунд выключился двигатель.

В отличие от этого невероятного события, история пуска ракеты «Викинг-7» выглядит тривиально. Стендовое испытание состоялось 31 июля 1951 года, а 7 августа при пуске ракета достигла максимальной высоты в 219 километров, рекордной не только для «Викингов», но и для всех жидкостных ракет того времени.

Ракета «Викинг-8» несколько отличалась от своих предшественниц. Она имела диаметр 1,15 метра, но была короче. Кроме того, ее масса была распределена лучше, чем в первых ракетах этого типа. Вследствие увеличения диаметра хвостового отсека, бачок для перекиси водорода уже не нужно было обвивать вокруг турбины.

17 мая 1952 года ракета под номером 8 прибыла на железнодорожную станцию Оро-Гранде, обслуживающую испытательный полигон Уайт Сэндз. 6 июня все было готово для проведения наземных испытаний при половинной заправке топливом. Двигатель запустился хорошо, однако через несколько секунд ракета начала раскачиваться. Через 13 секунд она внезапно отделилась от стенда и взлетела. Поскольку это были наземные испытания, приборы для наблюдения за полетом оказались неподготовленными. В связи с этим никто не знал, где находится ракета, и команда об отсечке двигателя была послана лишь через 60 секунд. Минуту спустя, уже на нисходящей ветви траектории, ракета взорвалась, распавшись на куски на высоте 1,6 километра. Максимальная высота этого полета составила около 6,5 километра.

Очень много хлопот было при пуске ракеты под номером 9. При пробном запуске у нее вышла из строя система управления, и сломались клапанные пружины. Затем дал трещину масляный резервуар пневмогидравлической системы. После того как все, казалось, было отремонтировано, сломался один из измерительных приборов. Но 15 декабря 1952 года ракету все-таки запустили, и она поднялась на высоту 217 километров. Телеметрические наблюдения показали, что к концу работы двигателя в баке еще оставалось более 225 килограммов жидкого кислорода, тогда как горючее оказалось израсходованным полностью.

25 мая 1953 года на Оро-Гранде прибыл «Викинг-10», а 18 июня он уже прошел наземные испытания. Запуск его был назначен на 30 июня. Однако в этот день совершенно неожиданно испортился радиолокатор, и ракету, которая была полностью заправлена, пришлось «выдерживать» на пусковом столе, в результате чего испарилось большое количество кислорода. Пока пополняли запасы, было решено использовать другой радиолокатор, правда, не столь чувствительный, но зато более надежный. Пусковой тумблер был включен только в 12 часов 20 минут дня. Тут же из турбины повалили клубы черного дыма, затем двигатель взорвался, и хвостовая часть ракеты разлетелась на куски. Пожар был потушен с помощью четырех брандспойтов, установленных вокруг пускового стола.

Спустя год, 7 мая 1954 года, «Викинг-10» все же удалось запустить, и ракета достигла высоты 219 километров. А спустя всего 17 дней, 24 мая, «Викинг-11» взлетел на высоту 254 километра, что стало новым рекордом.

«Викинг-12» был запущен 4 февраля 1955 года, но не мог подняться выше 231 километра.

На этом пуски «Викингов» завершились. Ракеты данного типа внесли свою лепту в американское ракетостроение и уступили место новым разработкам.

Не столь короткой оказалась судьба другой ракеты того периода – «Аэроби». Ее разработку финансировало артиллерийско-техническое управление ВМС США, а конструирование велось специалистами компаний «Аэроджет» и «Дуглас Эйркрафт». В «Аэроби» была использована компоновочная схема ракеты «Капрал», то есть схема жидкостной ракеты со стабилизаторами и стартовым ускорителем на твердом топливе, но без системы наведения. Новая ракета имела длину около 5,7 метра (без ускорителя) и диаметр 38,1 сантиметра.

К испытаниям на полигоне Уайт Сэндз «Аэроби» была готова осенью 1947 года. После запуска трех макетов 24 ноября состоялся пуск первого рабочего экземпляра. Вследствие большого рыскания, уже через 35 секунд после старта пришлось по радио выдать команду на выключение двигателя, чтобы избежать падения ракеты за пределами полигона. В результате этого максимальная высота подъема ракеты составила всего 58 километров.

Второй запуск «Аэроби» состоялся 5 марта 1948 года и прошел довольно успешно. Научное оборудование в головной части ракеты было поднято на высоту 113 километров, что позволило получить данные об интенсивности и угловом распределении космического излучения.

В апреле того же года был произведен еще один пуск. При этом удалось произвести замеры параметров магнитного поля Земли.

После этого пуски ракет типа «Аэроби» стали регулярными. Они продемонстрировали свою высокую надежность. Из двадцати четырех ракет, запущенных до конца 1949 года, только три полета можно считать неудачными. На долгие годы «Аэроби» стала основным средством для проведения метеорологических наблюдений и для изучения верхних слоев земной атмосферы. Последний известный пуск в первоначальной конфигурации датируется концом 1950-х годов. А ее модификации – «Аэроби-Хай», «Аэроби-100», «Аэроби-150», «Аэроби-300» и другие – продолжали свою «деятельность» до середины 1980-х годов.

Кроме ракет «Викинг» и «Аэроби», в конце 1940-х годов на полигоне Уайт Сэндз испытывались и другие ракеты.

Летом 1948 года состоялся первый запуск небольшой ракеты «Нэйтив», созданной компанией «Норт Америкэн» в рамках программы Министерства обороны США МХ-770А. «Малютка» имела длину более 5 метров, диаметр корпуса 46 сантиметров и стартовый вес 560 килограммов. Носовой части ракеты была придана заостренная иглообразная форма. При пуске с вышки и с использованием твердотопливного ускорителя «Нэйтив» поднималась на высоту 15 километров.

Тогда же состоялся и первый испытательный пуск ракеты «Конвайр», разработанной в рамках другой программы Пентагона – МХ-774. Изготовителем этой ракеты стала компания «Консолидейтид-Валти». Эта ракета была внешне схожа с немецкой «Фау-2», но имела несколько меньшие размеры; длина ее составляла 9,75 метра, а диаметр – 76 сантиметров. Она предназначалась для тренировок стартовых расчетов, но могла использоваться и для изучения верхних слоев атмосферы, так как ее потенциальный потолок составлял 160 километров.

Чуть раньше, чем «Нэйтив» и «Конвайр», с полигона Уайт Сэндз начались пуски ракет, созданных в рамках проекта «Бампер». Целью этой программы являлось изучение вопросов создания многоступенчатых ракет с жидкостными двигателями, а также достижение максимально возможной высоты полета. Для решения этих задач была создана двухступенчатая ракета «Бампер-ВАК». Первой ступенью в ней являлась немецкая «Фау-2», а второй – «Капрал», которую я уже подробно описал, рассказывая о группе Теодора фон Кармана.

Можно много спорить о результатах программы «Бампер». Одни считают это крупным достижением американской космонавтики. Другие, наоборот, высмеивают применявшиеся в ней технические решения. Но, самое главное, ракета летала и поднималась на такие высоты, которые ранее были недоступны.

Ракета «Бампер»

Первая серия пусков «Бампер-ВАК» была проведена в период с мая 1948 года по август 1949 года. Всего стартовали шесть ракет, но лишь пятый запуск закончился достижением космических высот. Этот запуск состоялся 24 февраля 1949 года. Уже через минуту после отрыва от пусковой установки ракета достигла высоты в 36 километров и развила скорость в 1,6 километра в секунду. В этот момент произошло разделение ступеней – «Капрал» отделилась от «Фау-2» и продолжила подъем. Через 40 секунд после включения своего двигателя, ракета летела уже со скоростью около 2,5 километра в секунду. Пустая же «Фау-2» вначале поднялась до высоты 161 километр, а потом начала падать. Когда, спустя пять минут после старта, первая ступень упала на землю в 36 километрах к северу от полигона, ракета «Капрал» еще продолжала набирать высоту. Через 6,5 минуты после старта она достигла высоты 392,6 километров.

Примечателен еще один пуск ракеты «Бампер-ВАК». Но внимание к себе он привлекает не достигнутыми результатами, а тем, что стал первым ракетным стартом с полигона на мысе Канаверал. Состоялся он 24 июля 1950 года и ознаменовал начало истории одного из самых знаменитых космодромов планеты.

В тот день задачей испытателей был вывод ракеты «Капрал» на максимально пологую траекторию. Все прошло благополучно. Ракета стартовала, как положено, и быстро скрылась в облаках. Достигнув высоты 16 километров, она начала выходить на наклонный участок траектории. В то же время «Капрал» отделилась от первой ступени, которая медленно снизилась, и была подорвана на высоте 5 километров. Обломки «Фау-2» упали в море на расстоянии примерно 80 километров от стартовой площадки. Ну а «Капрал», слишком маленькая, чтобы нести на себе приборы и заряд взрывчатки, упала в море в 320 километрах от полигона.

Запуски по программе «Бампер» доказали необходимость создания новых многоступенчатых ракет. Только с их помощью можно было достигнуть космических высот. Поняв это, американцы начали создавать различные типы таких ракет. Но на первом этапе они использовали имеющиеся разработки. Иначе говоря, первые многоступенчатые ракеты являли собой соединение одноступенчатых ракет с небольшими их модификациями.

Так доктор Джеймс Ван Аллен, будущий первооткрыватель радиационных поясов Земли, придумал довольно необычную конструкцию. Он предложил запускать небольшую одноступенчатую ракету «Дикон» с высоты в 20 километров. В качестве средства доставки ракеты на эту высоту предлагалось использовать воздушный шар «Скайхук». Такой способ запуска позволял ракете «Дикон» подняться на высоту 80 километров. Эту воздушно-ракетную комбинацию окрестили «Рокун». Впервые она была запущена 29 июля 1952 года с борта катера береговой охраны «Истуинд» у берегов Гренландии. Старт ракеты происходил после срабатывания барометрического реле, когда давление окружающего воздуха падало до заданного уровня.

Старт ракеты «Аэроби-150»

Вторая серия экспериментальных пусков «Рокунов» состоялась в июле 1956 года. На этот раз стартовой площадкой стал эсминец «Колониэл», а зоной пусков – акватория Тихого океана в 500 километрах к юго-западу от города Сан-Диего в Калифорнии. Радиолокационное слежение за полетами ракет обеспечивал эсминец «Перкинс», расположившийся неподалеку от «Колониэля». Целью этих пусков было исследование ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца при периодических вспышках.

Результаты, полученные при запусках «Рокунов», показали, что для исследования верхних слоев земной атмосферы могут быть использованы и более крупные ракеты, чем «Дикон». В результате появилась целая серия двухступенчатых ракет с двигателями на твердом топливе: «Найк-Дикон», «Найк-Кэджун», «Найк-Аякс» и другие. Все они неплохо зарекомендовали себя и служили американским ученым много лет.

В конце 1940-х – начале 1950-х годов в США были созданы и испытаны десятки типов ракет. О самых интересных разработках я рассказал в этой главе. Писать об остальных особого смысла нет, так как сушественного следа в истории американского ракетостроения они не оставили.

Этот период развития ракетной техники в США невозможно оценить однозначно. С одной стороны, американцам удалось сделать стремительный рывок в ракетостроении. Если вспомнить, с каким «заделом» они начинали свои работы в 1945 году и какими ракетами обладали через десять лет, это «земля и небо».

Но, с другой стороны, в силу политических, этических, психологических причин, американцы не в полной мере использовали интеллектуальный потенциал в лице «команды фон Брауна». То есть они достигли не того уровня, которого могли бы.

Впрочем, аналогичным образом события развивались и в СССР, где также произошел большой рывок в ракетостроении, и где также в недостаточной мере использовались «немецкие мозги», вывезенные в конце 1940-х годов из Германии.

Но не будем сожалеть о том, чего не удалось достичь. В конце концов тогдашние «ракетные» успехи, как в США, так и в СССР, впечатляют. Поэтому давайте поговорим еще об одном шаге, который тогда был сделан. Речь пойдет о самолетах. Точнее, о реактивных и ракетных самолетах. Самолеты серии «X» стали значительным шагом на пути в космос.

Глава 7

Самолеты серии «Х»

Программа строительства экспериментальных самолетов с жидкостными ракетными двигателями (серия «X») начала осуществляться в США в 1944 году. Толчком к созданию таких аппаратов послужили сведения об аналогичных разработках в нацистской Германии, полученные американской разведкой. До сих пор ходят слухи о том, что в годы Второй мировой войны немецким авиастроителям удалось создать самолеты, которые летали быстрее скорости звука. Правда, подтверждений этому найти не удалось. Но в середине 1940-х годов эту информацию использовали те, кто мечтал о качественном скачке в развитии авиации.

Контракт на строительство опытного самолета с невиданными на тот момент летными характеристиками компания «Белл эйркрафт» получила 30 ноября 1944 года. В тексте документа машина проходила под индексом МХ-524. Потом ее переименовали в МХ-1, затем в XS-1, и, наконец, она получила то обозначение, которое вошло в историю авиации и космонавтики – Х-1.

Основные технические параметры самолета были сформулированы специалистами Национального консультативного совета по аэронавтике (НАКА), предшественника Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Финансирование проекта осуществлялось из средств ВВС США. В конце 1944 года под руководством конструктора Вудса началось проектирование аппарата.

Самолет Х-1 представлял собой среднеплан длиной 9,45 метра, высотой 3,26 метра и с взлетной массой чуть более 6 тонн. Так как самолет рассчитывался на максимальную скорость около 2720 километров в час, то основное внимание конструкторы уделили аэродинамическому проектированию фюзеляжа. Планер самолета был рассчитан на перегрузки от +18 до -10 единиц.

Основной целью программы Х-1 являлось достижение сверхзвуковой скорости и изучение условий полета с большими числами Маха на больших высотах. Первый образец гиперзвукового самолета был готов к январю 1946 года. Вскоре начались летные испытания аппарата.

Программу испытательных полетов реализовывали в несколько этапов. На первом отрабатывались летные характеристики планера. Не оснащенный двигателем Х-1 на скорости 240 километров в час сбрасывали с бомбардировщика В-29. Далее аппарат планировал и приземлялся на аэродроме.

На втором этапе испытаний Х-1 поднимался в воздух при помощи собственного ракетного двигателя XLR-11 производства компании «Риэкшн Моторс» тягой 2,7 тонны. Первый такой полет осуществил 9 декабря 1946 года летчик-испытатель Чалмерс Гудлин. К двадцатому полету удалось вплотную приблизиться к скорости звука, а 14 октября 1947 года Х-1, пилотируемый Чарльзом Йегером, впервые в мире превысил скорость звука.

После этого были осуществлены десятки полетов. Многие из них происходили на скоростях, превышающих звуковую.

В 1951 году программа Х-1 вступила в новую фазу – начались работы по созданию ракетоплана Х-1А, представлявшего собой усовершенствованный вариант Х-1, который предназначался для исследований с еще большими скоростями. Для этого конструкторам пришлось увеличить запас топлива на 2680 килограммов и продлить время работы двигательной установки при максимальной тяге до 4,2 минуты. Конструктивно это привело к удлинению фюзеляжа на 1,4 метра. В целях повышения безопасности на период испытаний самолета жидкий кислород заменили раствором перекиси водорода.

Летные испытания Х-1А были начаты в апреле 1953 года. Во время десятого полета (12 декабря 1953 года) аппарат, пилотируемый все тем же Чарльзом Йегером, достиг скорости 2,3 Маха. То есть в 2,3 раза превысил звуковую скорость. Планировалось развить еще большую скорость, но сделать это не удалось из-за проблем с двигателем. И все равно это было наивысшее достижение того времени.

На Х-1А удалось установить и рекорд высоты. 26 августа 1954 года пилоту Артуру Мюррею удалось подняться над поверхностью Земли на 27 584 метра.

Всего в рамках программы Х-1 было построено шесть машин. Из них три аппарата были потеряны в результате летных происшествий.

22 августа 1951 года во время заправки произошел взрыв двигателя X-1D, который в тот момент еще находился в бомбовом отсеке самолета-носителя В-50. Взрывной волной аппарат был выброшен за борт и упал на землю, превратившись в груду искореженного металла. Находившийся поблизости летчик-испытатель Фрэнк Эверест, к счастью, при инциденте не пострадал.

9 ноября того же года аналогичная авария произошла при заправке топливом третьего самолета Х-1. Тогда аппарат также был выброшен за борт и разбился. Летчику-испытателю Джозефу Кеннону повезло меньше, чем Эвересту тремя месяцами ранее – он получил ранения.

Точно также погиб и Х-1А. Случилось это 8 августа 1955 года. В этом инциденте заправка двигателя была проведена, но отделить аппарат от самолета-носителя не успели. Летчик-испытатель Джозеф Уокер покинул кабину Х-1А и перешел на борт бомбардировщика, а испытательный аппарат пришлось сбросить вниз.

Оставшиеся экземпляры самолетов серии Х-1 после окончания программы были переданы в распоряжение музеев. Самый первый экземпляр XS-1 – можно увидеть в Вашингтоне, в Национальном музее аэронавтики и космонавтики.

Успехи, достигнутые американцами во время реализации программы Х-1, привели в дальнейшем к появлению новых программ, которые проходили под индексом «X». Так в 1952 году был построен Х-2 для исследований аэро– и термодинамических явлений на скоростях в 3 Маха. Потом появились Х-3, Х-4 и так далее.

Вершиной же программы «Х» следует признать ракетоплан Х-15, которому удалось добраться до границы атмосферы и космоса. Но об этом я расскажу в одной из следующих глав. А пока только добавлю, что программа «X» живет до сих пор. Под этим обозначением проходят все экспериментальные машины, которые НАСА создает и испытывает для собственных нужд и по заказу военных. Под этим индексом значится и экспериментальный беспилотный космический аппарат Х-37В, который успешно слетал в космос в 2010 году. Повествование о нем будет в одной из завершающих глав этой книги.

Глава 8

Первая американская баллистическая ракета

Давайте от авиации вновь вернемся к ракетам. Тем более что мое повествование медленно, но верно, приближается к знаменательной дате – началу космической эры.

Когда американское небо бороздили ракетные самолеты, на земле в арсенале «Редстоун» велась разработка первой американской баллистической ракеты. Эту работу поручили команде фон Брауна, для которой она стала «лучом света в темном царстве». После нескольких лет относительного забвения немцам предоставили шанс вновь найти себя. И они этой возможностью воспользовались в полной мере.

Ракета «Редстоун» являлась прямым потомком «Фау-2». Она во многом походила на свою предшественницу. В качестве топлива в ней также использовались этиловый спирт и жидкий кислород. Центробежный турбонасос подачи топлива приводился в действие путем разложения перекиси водорода. Управление полетом ракеты осуществлялось с помощью четырех графитовых газовых рулей, помещенных в потоке истекающих газов.

Вместе с тем были и отличия от ракеты времен Второй мировой войны. Первое из них – это габариты: «Редстоун» имела длину 21,2 метра, диаметр 1,8 метра, стартовую массу 18 тонн. Тяга ракетного двигателя составляла при старте 29,5 тонны.

Для сравнения, «Фау-2» имела длину 14 метров, диаметр 1,65 метра, стартовая масса 12,9 тонны, тяга двигателя при старте 25 тонн. Второе отличие – отделяемая головная часть массой до 5 тонн (у «Фау-2» неотделяемая головная часть имела массу всего 750 килограммов). Дальность полета ракеты была не очень большой – около 300 километров. То есть летала не дальше «Фау-2». Для справки: советские ракеты к началу 1950-х годов летали гораздо дальше. Однако американская армия не ставила на тот момент задачу создания ракеты большой дальности.

Во-первых, основным средством доставки ядерного оружия к целям на территорию Советского Союза генералы Пентагона считали стратегические бомбардировщики, флот которых рос в США от года к году.

Во-вторых, стартовые площадки «Редстоунов» предполагалось разместить в непосредственной близости от территории СССР, что, несмотря на невысокую дальность, делало эти ракеты стратегическим оружием.

Ну и, в-третьих, ракета «Редстоун» изначально рассматривалась как промежуточный, а не конечный результат работы ракетчиков. Поэтому ей можно было простить многие недостатки.

Первый испытательный пуск «Редстоуна» был произведен 20 августа 1953 года с мыса Канаверал и закончился неудачей. А первый успешный, точнее, частично успешный, состоялся только 27 января 1954 года.

Вскоре после этого «Редстоун» под именем «Юпитер-А» была принята на вооружение американской армией и отправилась «нести службу» к границам Советского Союза.

Боевая история «Редстоунов» не столь интересна, как у других ракет. С самого начала она задумывалась как промежуточное звено, таковым и осталась. Но вот как средство исследования космического пространства эта ракета смогла проявить себя гораздо ярче. Тяжелая головная часть делала «Редстоун» почти идеальной первой ступенью для многоступенчатых ракет. Что и было использовано в полной мере.

Первое яркое достижение этой ракеты датируется 20 сентября 1956 года, когда с помощью «Редстоуна» под номером 27 с мыса Канаверал была запущена составная система на твердом топливе. Вторая ступень этой ракеты представляла собой связку из четырех ракет на твердом топливе – уменьшенные ракеты типа «Сержант», получившие название «Малышка Сержант».

Третьей ступенью системы являлась одна ракета «Малышка Сержант».

Эта система показала на испытаниях следующие результаты: первая ступень («Редстоун») упала в 100 километрах от стартовой позиции, вторая – на расстоянии 614 километров, третья была найдена в 5310 километрах от мыса Канаверал. Эта последняя ракета достигла высоты 1096 километров, что стало на тот момент абсолютным рекордом. Описанная выше система получила наименование «Юпитер-С» и в 1958 году была использована для запуска первого американского спутника Земли.

Вторым достижением следует признать «участие» «Редстоу-на» в программе «Меркурий». Именно эту ракету использовали американские ракетчики во время суборбитальных полетов Алана Шепарда и Вирджила Гриссома в 1961 году. Для вывода пилотируемого корабля на орбиту она была слабовата, а вот для «прыжка в космос» – в самый раз. К тому моменту она стала весьма надежной системой и могла обеспечить необходимую безопасность астронавтов.

В активе «Редстоуна» в первоначальной конфигурации и в варианте «Юпитер-С» также запуск нескольких искусственных спутников Земли. Например, в 1968 году эта ракета была использована для запуска первого австралийского спутника WRESAT.

Но самое главное, что принесла американской космонавтике ракета «Редстоун», – это то, что вывела на первый план Вернера фон Брауна и его «ракетную команду». Достигнутый ими успех продемонстрировал правительственным кругам США возможность и необходимость активного использования немцев в гонке за лидерство в космосе. Надежда на собственные силы в середине 1950-х годов не оправдалась, а быть на вторых ролях американцам не хотелось.

Разработка «Редстоуна», по сути дела, завершила первый этап развития американского ракетостроения. Дальше уже был космос, и я перехожу к рассказу об этом периоде. Но сначала небольшое отступление.

Отступление первое

Эксперименты доктора Стаппа

«Конструируя» человека, природа многое не предусмотрела. Например, мы не можем долго обходиться без воздуха, плохо переносим слишком низкие и слишком высокие температуры, не можем противостоять радиоактивному излучению, и многое другое.

Также не в состоянии наш организм долгое время бороться с большими перегрузками. Скажем, если наш собственный вес возрастет в 10–15 раз, то нам отпущено на все про все не более минуты. При 30-кратной перегрузке речь идет всего о секундах жизни. Если пройдет больше времени, то мы имеем все шансы уйти в мир иной и не вернуться оттуда. Добровольно подвергать себя большим перегрузкам могут только безумцы. Или…

В конце 1940-х – начале 1950-х годов американский врач Джон Стапп вознамерился узнать, сможет ли человек выжить, если всего на несколько мгновений его собственный вес возрастет в тысячи (!) раз. Что из этого получилось, я расскажу чуть позже, а пока попытаюсь объяснить читателям, что такое тысячекратная перегрузка.

Представьте себе, скажем, слона. Нет, пожалуй, сухопутный гигант слишком мал для такого сравнения. Лучше вообразите себе кита.

Представили? А теперь попытайтесь эту гору мяса и костей впихнуть в человеческую оболочку. Согласитесь, получается не очень эстетично. Но только такое сравнение позволяет осознать эти фантастические величины.

Интерес доктора Стаппа к проблеме экстремальных перегрузок был далеко не праздным. Он много лет работал в области авиационной медицины и ему часто приходилось принимать участие в спасении пилотов, попавших в различные летные происшествия. Многие из летчиков при этом получали тяжелые увечья, а некоторые гибли. Стапп полагал, что нередко это происходило из-за неготовности человеческого организма к противодействиию возникающей ситуации. По его мнению, при наличии соответствующих методик тренировок многие летчики смогли бы выжить и даже продолжать летать.

Кроме того, в то время человечество уже стало задумываться о полетах в космос, но не представляло, с чем придется столкнуться на просторах Вселенной. Считалось, что во время будущих межпланетных путешествий астронавтов ждут разнообразные неприятности. Не исключалось, что им придется испытать на себе жесткое космическое излучение, страшные колебания температуры, огромные запредельные перегрузки.

Сразу скажу, что такого еще ни разу не было. К счастью! Из всех перечисленных «прелестей» самыми неприятными были посадки пилотируемых кораблей с перегрузкой 18 единиц. Да и то, если мне не изменяет память, всего два раза – в 1975 и 1979 годах.

Однако не буду забегать вперед и сначала расскажу о человеке, решившем бросить вызов самой природе.

Джон Пол Стапп родился 11 июля 1910 года в небольшом бразильском городке Бахиа, куда судьба занесла его отца, Чарльза Стаппа – техасского миссионера-баптиста. В начале минувшего века это было одно из тех мест, о котором говорят «богом забытое». Там и прошло детство маленького Джона. Там же у него зародился интерес к живой природе, с которой приходилось соприкасаться если не ежечасно, то ежедневно. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в будущем он выбрал для себя профессию врача.

Местная школа не давала того уровня образования, который мать и отец хотели обеспечить своему сыну. Поэтому до двенадцати лет родители Джона были его учителями. Лишь в 1922 году он впервые переступил порог школы и попал в окружение своих сверстников. Но произошло это только после того, как семья возвратилась на родину.

Сначала Стапп учился в средней школе техасского городка Браунвуд, а потом перешел в Баптистскую академию Сан-Маркоса, которую окончил в 1927 году. Отец хотел, чтобы сын пошел по его стопам и тоже стал баптистским проповедником. Однако у Джона были другие планы и он выбрал ту стезю, которая давно его привлекала. Поступив в Байлорский университет в городе Вако, штат Техас, он занялся изучением зоологии. В 1931 году Стапп был удостоен степени бакалавра в области зоологии и химии, а в 1932 году – степени магистра по тем же дисциплинам.

Чем глубже Джон погружался в мир животных, тем больше его привлекал человек. Поэтому в 1940 году он защитил в Техасском университете докторскую диссертацию по биофизике, а в 1944 году был удостоен докторской степени по медицине от Медицинской школы при Миннесотском университете. Шла война. Как патриот своей родины, Джон прошел курс полевой хирургии и поступил на службу в военно-воздушные силы. Два года, с 1944 по 1946, он возглавлял медицинскую часть на авиабазе «Тинкер». В боевых действиях участия не принимал, но заниматься раненными летчиками ему пришлось немало.

Когда война закончилась, Стапп смог вернуться к научной деятельности. Однако связи с авиацией тоже не стал прерывать – до 1957 года он занимался научными исследованиями в области авиационной медицины на авиабазе «Холломан». Постоянно сталкиваясь со случаями потери здоровья людьми, оказавшимися в экстремальной ситуации, он поставил себе цель детально изучить эту проблему. Я уже отмечал, что Стапп считал: подготовленный человек в состоянии противостоять запредельным перегрузкам. И не только противостоять, но и переносить без ущерба для собственного здоровья. И доказать это он решил на себе.

Среди множества исследований, которые провел Стапп на базе «Холломан», наибольшую известность приобрели эксперименты по изучению влияния больших перегрузок на человеческий организм. В их ходе изучалась возможность перенесения перегрузок более 25 единиц при резком замедлении транспортного средства (от 1000 километров в час до полной остановки за 1,4 секунды). В максимуме эти нагрузки были значительно выше и достигали фантастических величин. А цифру «25» Стапп написал в своей заявке, чтобы не испугать авиационных начальников. Если бы он с самого начала указал те значения, которые были в реальности достигнуты, вряд ли получил бы разрешение на исследования, а значит, и на финансирование своих работ.

В экспериментах были использованы установленные на рельсы сани «Соник-Уэйнд-1», оснащенные ракетными двигателями. Сначала двигателей было шесть, потом – восемь, затем – десять, далее – двенадцать. Чем больше их было, тем большую скорость развивали сани. Соответственно, возрастали и перегрузки, возникавшие при торможении.

Испытателя усаживали в специально изготовленное кресло спиной вперед и жестко фиксировали ремнями безопасности. После этого одновременно поджигались твердотопливные ракетные двигатели, и сани начинали движение.

В середине 1950-х годов о проведении опасных для жизни экспериментов не сообщали. Поэтому их общее количество достоверно неизвестно. По одним данным, их состоялось 29, по другой информации – 73. Причем во время двадцати семи экспериментов в санях находился сам Стапп. Во всех остальных «заездах» участвовали либо манекены, либо подопытные животные – обезьяны, свиньи, птицы.

В своих экспериментах Стапп медленно, но уверенно, двигался вперед, постепенно увеличивая скорость движения саней – 100, 300, 500, 800 километров в час. Соответственно, увеличивались и перегрузки, которые испытывал пилот саней в момент остановки.

Максимальные перегрузки Стапп испытал 10 декабря 1954 года, когда «Соник-Уэйнд-1» в течение 5 секунд мчался со скоростью более 1000 километров в час, после чего врезался, как и планировалось, в отбойник. По данным регистрирующей аппаратуры, в течение тысячных долей секунды на испытателя действовали перегрузки более 4000 единиц. Чтобы кто-нибудь не подумал, что это опечатка, напишу цифру прописью – более четырех тысяч единиц. Несмотря на столь сильное воздействие, испытатель отделался несколькими синяками и кровоподтеками.

Конечно, не всегда испытания заканчивались столь удачно. Часто Стапп получал и более серьезные травмы: переломы костей, точечные кровоизлияния в глазах и под кожей, смещение внутренних органов и тому подобное. А во время последнего эксперимента в 1955 году у него на теле были зафиксированы многочисленные кровоизлияния, а одно из ребер было сломано. Но при этом он не потерял сознание, и все обошлось, в общем-то, хорошо.

Полученная в ходе экспериментов информация была в дальнейшем использована при разработке катапульт для самолетов, а также при создании сверхзвуковых и гиперзвуковых летательных аппаратов и космических кораблей. Стапп считал, что получение данных о возможностях человеческого организма стоило того риска, которому он подвергался. По его мнению, это помогло в будущем избежать многих ненужных жертв.

За свой научный подвиг Стапп получил от коллег прозвище «Самый быстрый человек из живых» (The Fastest Man Alive). В 1954 году он получил награду от Ассоциации по безопасности на воздушном транспорте, а американские ВВС годом позже вручили ему весьма престижный приз Чейни за проявленную доблесть. Имя Стаппа внесено в списки Зала космической славы и Зала авиационной славы.

В 1957–1960 годах Стапп возглавлял Управление аэрокосмической медицины на Базе ВВС США «Брукс». В 1960–1962 годах – он главный хирург ВВС США. В 1962–1965 годах работал в Институте патологии. В 1970 году доктор Стапп ушел из ВВС США.

Имя доктора Стаппа хорошо известно и в США, и других странах мира. Однако чаще всего его вспоминают не летчики и космонавты, а. автомобилисты. Да-да, не удивляйтесь, это именно так.

Хотя все основные работы доктора Стаппа были направлены, в первую очередь, на сбор информации для авиации (ну и для космонавтики, которую сам Стапп рассматривал как продолжение воздухоплавания), полученные данные впоследствии были использованы и при создании систем безопасности для автомобильного транспорта. Например, привычные для современных водителей подушки безопасности – прямое следствие описанных выше экспериментов 1950-х годов.

Новые области применения систем авиационной безопасности заметил еще сам Стапп. Вероятно поэтому, уйдя из авиации, он стал консультантом министерства транспорта США, а затем преподавал в Институте безопасности и обеспечивающих систем. Перу Стаппа принадлежит множество работ по этой теме. В 1970-х годах он стал инициатором проведения ежегодных конференций по изучению аварийности автомобилей. Традиция проведения этих мероприятий сохранилась до нынешних дней, а сам форум носит имя Стаппа. И эта деятельность приносит свои ощутимые плоды – за последние 30 лет число погибших на дорогах Америки уменьшилось в два (!) раза. К сожалению, в нашей стране число погибших в результате автомобильных аварий пока только увеличивается.

Несмотря на многочисленные травмы, которые Джон Стапп получил в ходе своих опасных экспериментов, он прожил долгую жизнь. Умер он относительно недавно, 13 ноября 1999 года, всего восемь месяцев не дожив до своего девяностолетия. Стапп очень любил жизнь, но был готов отдать ее за крупицы знаний, позволяющие спасти жизни других. Вероятно, поэтому судьба и была к нему столь благосклонной.

Эксперименты по экстремальным перегрузкам, которые проводил доктор Стапп, никто не решился повторить. Не было это сделано ни в США, ни в СССР, ни в других странах. А впрочем, и необходимости в этом уже нет, так как Стапп все сделал.