Вячеслав Шеянов - Русский космос: Победы и поражения
В 1882–1884 годах С. С. Неждановский высказывает идею об использовании для такого аппарата жидкостных реактивных двигателей. Нельзя умолчать о том, что он работал над применением реактивных двигателей на геликоптерах, размещая их на концах крыльев, – к сожалению, не заботясь о публикации своих идей, в результате чего мир узнал о них лишь в 1957 году, в год запуска первого искусственного спутника Земли.
В ряду изобретателей-практиков нельзя не упомянуть Н. И. Кибальчича (1853–1881) – выдающегося инженера-химика, специалиста по внутренней баллистике порохов. Именно он изготовил бомбу, которой был убит Александр II Освободитель.
Его предшественники (о которых он, вероятно, не знал) находятся в тени его фигуры не только из-за его революционной деятельности и исключительного личного мужества (он работал над своим «Проектом воздухоплавательного прибора» в одиночной камере за несколько дней до казни, надеясь, как он писал, лишь на пользу, которую может принести Отечеству его изобретение), но и в силу сугубо технологических достижений Н. И. Кибальчича.
Хотя его проект не был инженерно проработан, в нем впервые была высказана идея создания поддерживающей силы за счет реактивного давления (чего не было в предшествовавших работах). Он впервые предложил не ракетный двигатель, приспособленный к уже существовавшему летательном аппарату, как это делали другие изобретатели, а совершенно новый аппарат, у которого тяга ракетных двигателей служит для непосредственного создания подъемной силы, поддерживающей аппарат в полете. Более того, поворачивание цилиндрического двигателя должно было менять траекторию движения аппарата вплоть до горизонтальной, обеспечивая управляемость полета. Исключительно интересно и то, что Н. И. Кибальчич первым подробно разработал принцип многоступенчатой ракеты.
Настоятельные просьбы Н. И. Кибальчича (ощущавшего себя лишь техником, но не ученым) передать его проект специалистам были проигнорированы, и проект летательного аппарата обнаружили только в 1918 году в его личном деле при разборе архива Департамента полиции.
После Первой мировой войны, создавшей массовую авиацию и превратившей отрыв человека от земной поверхности в нечто обыденное, работы К. Э. Циолковского о следующем этапе этого отрыва – выходе в космос – начали получать в мире все более широкое распространение.
В первой части своего основополагающего труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903) К. Э. Циолковский показал принципиальную возможность осуществления космических полетов с помощью ракеты на жидком топливе, во второй части (1911–1912) обосновал необходимость освоения космоса человечеством, а в «Дополнении» (1914) призвал к началу практических работ по реализации своих идей.
Уже в 1906 году инженер В. Караводин изобрел пульсирующий воздушно-реактивный двигатель, построенный в 1907 году и получивший, выражаясь современным языком, авторское свидетельство (в терминах того времени – «привилегию»). Двигатель представлял собой стальную трубу, закрытую спереди пружинными клапанами, открывающимися встречным потоком воздуха. Открыв клапаны, этот поток создавал в трубе повышенное давление; в этот момент в рабочую камеру двигателя впрыскивалось топливо, и воздушно-топливная смесь воспламенялась электрической искрой. При взрыве газы, расширившись, закрывали клапаны и, выходя через заднюю часть трубы, создавали импульс реактивной тяги. После выброса газов из сопла давление в камере сгорания падало, воздух снова открывал двигатели, и цикл работы повторялся. Однако этот двигатель, как и многие другие изобретения, не заинтересовал правительство царской России.
В Первую мировую войну работы по его совершенствованию велись в США фирмой «Сперри гироском», построившей «летающую бомбу» Bug (в сленге это слово означает «сумасшествие»). Однако эта разработка не вызвала интереса у военных; работы продолжались до 1925 года, когда они были прекращены из-за недостатка финансирования.
Во время Второй мировой войны принципиальная схема пульсирующего воздушно-реактивного двигателя была использована в немецком самолете-снаряде «Фау-1».
2.1. США: ненужные успехи Годдарда
Европа была истощена чудовищной Первой мировой войной и надолго ввергнута в военно-политические катаклизмы. В результате первый прорыв в разработке реактивных двигателей был осуществлен в США, ставших главным выгодоприобретателем Первой мировой войны.
Американский изобретатель Роберт Годдард начал изучать реактивное движение еще в 1903 году, когда вышла первая часть статьи К. Э. Циолковского. Он установил огромные преимущества жидкого ракетного топлива по сравнению с твердым (многократное по сравнению с порохом превышение энергии сгорания на единицу массы), разработал теорию не реализованного до сих пор ракетного двигателя на жидком кислороде и водороде, выдвинул и обосновал идею многоступенчатой ракеты и предложил установить на ракете фотокамеру для получения фотографий иных планет.
В 1920 году Смитсоновский институт опубликовал статью Годдарда «О методах подъема на большие высоты», обосновавшую использование для этой цели ракет, не нуждающихся «в наличии воздуха для создания тяги» (затем она была переработана в ставшую классической монографию «Метод достижения экстремальных высот»).
В 1923 году Годдард испытал на стенде жидкостный ракетный двигатель: горючим служил газолин, окислителем – жидкий кислород.
В 1926 году этот двигатель осуществил первый в истории человечества полет ракеты: запущенная на ферме тети изобретателя, она за 2,5 секунды поднялась на высоту 56 метров, развив скорость до 100 километров в час.
Спустя три года Годдард запустил ракету, оснащенную измерительными приборами и (в соответствии со своей давней мечтой) фотоаппаратом. В последующем его ракеты достигали высоты 2,28 километра и скорости выше 800 километров в час.
Однако важнейшим достижением Годдарда стало применение гироскопа для стабилизации ракеты в полете. Его работы 1930–1935 годов убедительно доказали наибольшую эффективность гироскопа по сравнению со всеми остальными методами. Первая ракета, управляемая при помощи гироскопа, взлетела в 1932 году и стабильно прошла по заранее заданной траектории, что в то время казалось чудом.
Тем не менее работы Годдарда не заинтересовали правительство США, ориентированное, как и остальные правительства мира, на развитие в первую очередь главного детища Первой мировой войны – авиации.
2.2. Советский Союз: через тернии – в репрессии
В конце 1920 года, в разгар разрухи, когда еще продолжалась война, на губернской конференции изобретателей в Москве воодушевленный книгами К. Э. Циолковского Ф. А. Цандер сделал подробный доклад о своем проекте межпланетного корабля. После этого он был приглашен к В. И. Ленину, который расспросил его подробнейшим образом и закончил беседу вопросом: «А вы первый полетите?» – и, получив в ответ восторженное «конечно», пообещал поддержку.
Однако общетеоретический отдел ЦАГИ в 1920 году убедительно показал, что применение реактивного принципа движения при скоростях, доступных летательным аппаратам того времени, неэффективно и, следовательно, нецелесообразно.
В результате государство не стало поддерживать развитие реактивной техники. Созданное в 1924 году К. Э. Циолковским, Ю. Кондратюком и Ф. Цандером (подробно разработавшим план исследований, необходимых для выхода человека в космос) Общество изучения межпланетных сообщений (ОИМС), предполагавшее начать эксперименты с жидкостными ракетами, даже не получило от государства разрешения на свою деятельность, чтобы «не отвлекать массы от авиационного строительства».
В силу этой политики помимо американца Годдарда нашу страну опередили и немецкие инженеры, начавшие запуски жидкостных ракет в 1930 году. В Советском Союзе дело ограничивалось в основном публичными диспутами, лекциями и собраниями энтузиастов.
Работы по изучению реактивного движения достигли наибольших успехов в Газодинамической лаборатории (ГДЛ), созданной в 1921 году для разработки ракетных снарядов на бездымном порохе по инициативе инженера-химика Н. И. Тихомирова и при поддержке В. И. Ленина. В 1927 году она была перебазирована из Москвы в Ленинград и к началу 30-х годов стала крупнейшей (и единственной серьезной) ракетной научно-исследовательской и опытно-конструкторской организацией в стране. Ее специалисты с 1927 года разрабатывали пороховые ускорители для самолетов (первый старт учебного самолета У-1 на твердотопливных ракетах состоялся в мае 1931 года, а в октябре 1933 года были завершены доводка и испытание реактивного стартового ускорителя на бомбардировщике ТБ-1), а ракетные снаряды на бездымном порохе стали знаменитыми «Катюшами». Они предназначались в том числе и для вооружения самолетов, и их первое боевое применение – именно в этом качестве – состоялось в 1939 году на Халхин-Голе.
