В этот день… №3-19 (1-10 мая)



Александр Грищенко Все истории этой декады можно объединить одним заголовком: «Большая польза маленьких ракет».
 
 
 
 

 
2 мая 1959 года – первый старт зондирующей ракеты «Эридан» (Éridan, Франция).

Исследовательские или зондирующие ракеты предназначены для изучения атмосферы на больших высотах, фотографирования поверхности Земли с больших высот и солнечного спектра, измерения интенсивности космических лучей на больших высотах и взятия проб воздуха. Ещё одной важной задачей для этих ракет является проведение натурных исследований по возвращению объектов в атмосферу с большой скоростью.

Исследовательская ракета OPd-56-39-22D (Éridan)Кроме США и СССР, и другие страны занимались созданием таких «рабочих пчёл» ракетной техники. Большое количество различных исследовательских ракет было создано во Франции в 50-е годы ХХ века. Одной из таких ракет была многоступенчатая твёрдотопливная ракета «Антарес» (Antares). Производилась она в довольно больших количествах и в самых разных модификациях, зависящих от целей запусков. Официальное обозначение ракеты, впервые стартовавшей 2 мая 1959 года – OPd-56-39-22D. Она предназначалась для отработки теплозащитных покрытий боевых частей баллистических ракет большой дальности, которые в то время активно разрабатывались во Франции. Для решения этой сложной проблемы в конце 50-х годов не было ни адекватных методов, ни мощных компьютеров. Моделировать гиперзвуковые скорости в аэродинамических трубах также было невозможно. Оставался только натурный эксперимент. Четырёхступенчатая исследовательская ракета позволяла забросить полезную нагрузку на высоту до 280 км, откуда она (нагрузка) возвращалась со скоростью 7М. Ракета имела стартовую массу 1800 кг; высоту – 12,2 м; диаметр – 0,56 м. Ракета состояла из следующих ступеней: первая ступень «Везувий» (Vésuve) – 1 РДТТ SEPR 734; вторая ступень – 1 РДТТ «Нептун» (Neptune); третья ступень «Мимоза» (Mimosa) – 1 РДТТ SEPR 685-4 и четвёртая ступень – 1 РДТТ «Мелани» (Mélanie).

Основные характеристики этих РДТТ:

№ п/п Название Тяга, кН Вес, кг Длина, м Время работы, с
1 SEPR 734 200 800 3,5 5
2 Neptune 20 500 3,2 32
3 SEPR 685-4 33 200 2,6 5
4 Melanie 11,1 32 1,6 4,4

 
Удельный импульс РДТТ всех ступеней находился в пределах 2227–2305 м/с.

Всего, с мая 1959 года до октября 1960 года было совершено 7 пусков исследовательской ракеты OPd-56-39-22D. Цели, поставленные перед создателями ракеты были выполнены, и ей на смену пришли другие модификации семейства «Антарес».


 

3 мая 1960 года – последний старт исследовательской ракеты «Ирис» (США).

Ракета «Ирис»Одной из многочисленных исследовательских ракет США была двухступенчатая ракета «Ирис» (Iris). Эта ракета была разработана Исследовательской Лабораторией ВМФ, а затем использовалась в целях НАСА. Назначение ракеты – доставка полезного груза весом 45 кг на высоту до 320 км. Всего было четыре запуска ракет «Ирис» (с 22 июля 1960 года до 3 мая 1962 года). Старт выполнялся с помощью стартовой вышки, как и старт ракет семейства «Аэроби» (обзор №2-03 21–30.11.2016). Семь стартовых твердотопливных ускорителей (первая ступень) отделялись от ракеты перед её выходом из стартовой вышки.

Основные технические характеристики ракеты: тяга РДТТ второй ступени ракеты – 17 кН; масса ракеты – 602 кг; высота – 5 м; диаметр – 0,31 м.

Интересно, что существовал проект двухступенчатой исследовательской ракеты Hydra-Iris с подводным стартом. Стартовая ступень представляла собой связку трёх РДТТ ракеты Sparrow класса «Воздух-Воздух», а второй ступенью должна была стать собственно ракета «Ирис».


 

10 мая 1931 года – первый запуск ракеты «Мирак» (Германия).

«Мирак» («Минимальная ракета», Mirak, Minimumrakete) – детище сотрудников «Немецкого ракетного общества» (обзор №3-08 11–20.01.2018).

В конце 1929 года, после временных неудач и, вызванных ими трансформаций в организации, члены «Немецкого ракетного общества» приняли решение о проведении экспериментальных работ в области ракетостроения. Рудольф Небель (Rudolf Nebel) предложил построить ракету с жидкостным двигателем, чтобы доказать её преимущество перед ракетами на твёрдом топливе. По его мнению, эта ракета должна была иметь возможно меньшие размеры, что объяснялось недостатком средств. Герман Оберт (Hermann Oberth) был против этой идеи. Он утверждал, что жидкостная ракета только тогда докажет своё превосходство, в частности в достижении больших высот, когда она будет иметь лучшие характеристики, и что если создать ракету на жидком топливе таких малых размеров, о которых говорил Небель, то, вполне возможно, её характеристики будут гораздо хуже, чем характеристики существовавших тогда больших ракет на чёрном порохе. Но на этот раз большинство членов общества было настроено против Оберта. Все считали, что небольшая действующая ракета была бы гораздо предпочтительнее большой, но недействующей ракеты. «Нам очень хотелось также доказать что-нибудь самим себе, так как мы были уверены, что ни одна ракета с жидкостным двигателем не сможет оторваться от земли» – писал позже Вили Лей (Willy Ley).

Герман Оберт и члены «Немецкого ракетного общества»Небеля попросили составить эскиз предварительного проекта своей ракеты, которую он назвал «Мирак». Кроме того, членам общества удалось связаться с финансируемым государством институтом «Хемиш-Технише Рейхсанштальт» (Chemisch-Technische Reichsanstalt, Государственный институт химии и технологии), директор которого доктор Риттер (Ritter) предложил показать ему ракетный двигатель на жидком топливе. Имелась договорённость, что, если демонстрация пройдёт хорошо, Риттер выдаст документы, которые весьма помогут обществу при обращении в другие организации за финансовой поддержкой.

Разумеется, все немедленно согласились с предложением Риттера и стали готовить ракету «Кегельдюзе» (Kegeldüse) Оберта к испытанию. Небель также предполагал показать свою ракету «Мирак», хотя она и не была полностью готова. В назначенный для испытания день шёл проливной дождь. «Кегельдюзе» 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, молодому члену общества Риделю, который занимался налаживанием оборудования, наконец удалось запустить двигатель. В этом ему помогал ещё один новый член общества — молодой студент Вернер фон Браун. Пока Оберт беседовал с доктором Риттером и другими представителями института, а Небель жаловался на то, что ракета «Мирак» ещё не готова для показа, фотокорреспондентам газет кое-как удалось сделать несколько снимков, несмотря на часто попадавшие в объективы их фотокамер капли дождя.

Ракета «Мирак»Доктор Риттер выдал обществу официальный документ, удостоверяющий, что «двигатель «Кегельдюзе» 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».

Во избежание несчастных случаев, которые происходили при работе с ракетной техникой, было решено испытать ракету «Мирак» за пределами Берлина, чтобы, как выразился Ридель, «скрыть возможные инциденты от публики». Испытательным полигоном была ферма Риделей неподалёку от саксонского городка Бернштадта. В течение всего лета шли огневые испытания: «Мирак» работал, но реактивная сила была слишком мала, чтобы её можно было определить самодельным измерителем тяги; вероятно, она составляла не более 400 г. Затем «Мирак» обеспечил тягу в 1,3-1,8 кг. А позднее тяга у «Мирака» превысила его собственный вес; он поднялся бы, если бы его отпустили». И, наконец, в сентябре 1930 года: «Мирак» взорвался, не причинив ущерба, но так и не поднявшись в небо.

В 1930 году двое состоятельных граждан Германии пожертвовали денежные средства на проведение работ с ракетной техникой. Так, инженер по имени Дилти пожертвовал около 1000 долларов наличными, а владелец одной фирмы, Гуго Хюкель, прислал 100 долларов и обещал ежемесячно выплачивать ещё по 150 долларов при условии, что все деньги будут использованы только на проведение экспериментов.

После появления меценатов, финансировавших дальнейшие работы, был приобретён земельный участок площадью около 5 кв. км, расположенный в районе Рейникендорфа, рабочего пригорода Берлина. Во время первой мировой войны, когда находившаяся на участке полицейская казарма была военной, он использовался как место для хранения боеприпасов, и военное министерство построило здесь складские помещения. Это были массивные бетонные сооружения со стенами толщиной в 30 см, окружённые высокими земляными насыпями. 27 сентября 1930 года, когда «Немецкое ракетное общество» стало владельцем участка, этот день был объявлен «днём рождения ракетного испытательного полигона», который Небель назвал «Ракетенфлюгплатц» («Ракетный аэродром», Raketenflugplatz).

Огневые испытания ЖРД «Кегельдюзе»Небель и Ридель поселились в двух небольших комнатах бывшей полицейской казармы, а имевшуюся рядом большую комнату приспособили для временного складского помещения. Там были установлены ракета Оберта, её полноразмерная деревянная модель, железная пусковая направляющая для запуска ракет и вторая модель ракеты «Мирак», работа над которой была уже завершена.

Первая задача, которую разработчики поставили перед собой, заключалась в том, чтобы закончить вторую модель ракеты «Мирак». Это была копия первой ракеты во всем, за исключением того, что она имела несколько большие размеры. Когда Небель работал над проектом первой ракеты «Мирак», он в основном старался не отходить от принципов проектирования пороховой ракеты. Подобно пороховой ракете, его «Мирак» имел «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 съёмной для заправки ракеты жидким кислородом, здесь же помещался предохранительный клапан. Дно головки было медное, внутри его находилась камера сгорания — уменьшенная копия «Кегельдюзе». 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 топлива 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 «Мирак» была снабжена простым управляемым на расстоянии устройством, путём поворачивания которого разряжался патрон двуокиси углерода. Здесь же имелся специальный зажим, который крепко держал ракету «Мирак», не позволяя ей взлететь при запуске двигателя. На зажиме был установлен и прибор для измерения тяги.

Ракета «Мирак» на стартовой позицииВторая ракета «Мирак» взорвалась весной 1931 года от разрыва бака с жидким кислородом. После этого решено было построить третью ракету «Мирак», учтя все отрицательные моменты, которые привели к неудачам с первыми двумя моделями. Двигатель теперь должен был располагаться под дном бака с жидким кислородом. И вместо одного трубчатого бака с бензином было предложено сделать два, симметрично прикреплённых к баку с кислородом, причём второй бак должен был содержать сжатый азот для принудительной подачи обоих топливных компонентов в двигатель. Это позволяло обойтись без патрона двуокиси углерода. Но что важнее всего — на третьей ракете «Мирак» устанавливался двигатель нового типа, а не «Кегельдюзе». Но сначала нужно было тщательно разработать конструкцию нового двигателя, что было невозможно сделать без испытательного стенда.

В качестве материала камеры двигателя был применён алюминий, причём почти чистый. 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 в одну секунду и обеспечивая тягу в 314 Н. Между собой разработчики прозвали его «яйцом», потому что он и в самом деле по форме и размерам был похож на яйцо.

Трудно сказать, кто изобрёл это «яйцо», да и вообще почти невозможно было точно установить, кто и что изобрёл в «Ракетенфлюгплатц». Известно только, что «Кегельдюзе» была изобретением Оберта, а первую ракету «Мирак» создал Небель. Но после этого почти любые новые устройства или разработки были итогом неофициальных обсуждений и совещаний. Успехи были коллективными.

Опытный ракетный мотор «яйцо»10 мая 1931 года во время испытаний, проводившихся Риделем на «Ракетенфлюгплатц» с двигателем для замера тяги, произошёл случайный полет всего устройства, которое медленно поднялось на 18 м, а затем упало, повредив топливный трубопровод. К 14 мая ракета была починена, несколько облегчена и готова для первого экспериментального пуска. Два трубчатых бака ракеты были установлены внутри двух широких труб, служивших пусковой направляющей. Пружинные клапаны были слишком тяжёлыми, поэтому из заменили лёгкими запорными кранами, открывавшимися с помощью специальных ключей через заложенное мешками с песком окно здания.

В назначенный час «летающий испытательный стенд» взлетел с диким рёвом. Он ударился о крышу соседнего здания, около 2-х секунд летел косо вверх под углом в 70°, после чего начал делать мёртвую петлю, поднялся ещё немного, пролил всю воду из охлаждающей рубашки и, спикировав, упал на землю с работающим двигателем. Ещё во время пикирования стенка камеры сгорания в одном месте прогорела, и здесь образовалось новое «сопло», за счёт чего система получила вращательное движение. Она не развалилась только потому, что вышло все топливо. Изучение показало, что «летающий стенд» был невредим, за исключением дыры в камере сгорания. Достигнутая системой высота составила около 60 м.

Огневые испытания «яйца»Это было началом и концом «Репульсора №1». Так был переименован «Мирак» чтобы избежать слово «ракета», под которым тогда повсеместно понималась пороховая ракета. Работа над «Репульсором №2» началась в ту же ночь. Были использованы те же самые баки, но несколько модернизирован двигатель. Стойки были убраны, клапаны заменены лучшими. Баки были соединены круговыми алюминиевыми обручами. Большой круглый лист алюминия был разрезан на четыре равные части, которые крепились к нижнему обручу и заменяли стабилизаторы. «Репульсор» должен был стоять на этих стабилизаторах на земле, благодаря чему отпадала необходимость в пусковой направляющей. Эта модель была готова к запуску уже 23 мая 1931 года.

К концу 1933 года в «Ракетенфлюгплатц» было осуществлено 87 пусков ракет и 270 запусков двигателей на стенде. В роковую для всех зиму 1933/34 года к власти пришёл Адольф Гитлер. Именно этой зимой количество членов «Немецкого ракетного общества» сократилось до менее чем 300 человек; многие из них лишились средств к существованию. В это время были получены письма, в которых говорилось, что новых поступлений в кассу общества не будет, так как «всеми финансами ведает фюрер». Однако работы в «Ракетенфлюгплатц» продолжались. Ридель запланировал модернизацию испытательного стенда, которая была проведена в следующем году. В земляном валу было сооружено убежище, в котором хранились баллоны со сжатым азотом, обслуживаемые наблюдателями. Помимо этого, Ридель изготовил несколько двигателей нового типа, работающих на спирте. А дальше ракетная техника в Германии развивалась в рамках государственных программ, но это уже другая история.


 

При подготовке материалов были использованы следующие источники:

  1. David Darling. The Complete Book of Spaceflight From Apollo 1 to Zero Gravity. – John Wiley & Sons, Ink. 2003.
  2. В. Лей. Ракеты и полёт в космос. – М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1961.
  3. http://www.astronautix.com

 


«



Оставьте свой комментарий

Вы должны быть авторизованы чтобы оставлять комментарии.

Рейтинг@Mail.ru