Ошибки мировой космонавтики - Яровитчук Александр Геннадьевич
Далее работы шли по двум направлениям. Одна группа инженеров продолжила мучиться с бензином, придумывая способы упрочнения двигателя. Заранее скажем, что хоть ракеты с таким топливом и летали, но недалеко. Тем не менее наработки остались и потом использовались при создании двигателей на керосине.
Вторая группа предпочла спирт. В отличие от бензина и керосина это вещество можно получать без примесей. Спирт горел в двигателях ровно и спокойно, не провоцируя взрывов. Это был идеальный выбор. Число ракет на спирте стало быстро увеличиваться. Однако этот вид топлива был дорог и ценен с других точек зрения. К тому же на испытательных полигонах и космодромах это топливо не успевало даже доехать до ракеты. То в охраняемых прочных металлических цистернах обнаруживались отверстия, то плотно закрытые и опломбированные сливные горловины оказывались отвинченными. И это еще полбеды. Самые находчивые солдаты боевых частей и рабочие полигонов после появления новой партии спирта в отличие от ракет быстро выходили из строя. Никакие меры от руководителей космодромов, ни сухой закон, ни угроза трибунала или наказания не помогали. На полигоне Капустин Яр, где испытывались первые в СССР баллистические ракеты, начальник приказал вести строгий учет, не давать информацию о содержании цистерн, а после использования сливать остатки в канаву. И хотя по документам эта стратегия работала, но все равно после каждого отмененного пуска половина личного состава была в приподнятом настроении. Тайна раскрылась случайно. Один из командиров контролировал, как солдат сливал спирт в песок, подошел поближе, и… его нога провалилась под землю. Оказалось, солдаты выкопали ямку, положили в нее ведро, накрыли марлей и присыпали песком. Знающие этот факт старались сливать ценное топливо в то самое место. Спирт во время процедуры утилизации просачивался сквозь песок прямо в ведерко, а марля не пропускала грязь. Позже можно было забрать ценную добычу. Военачальники на некоторое время смогли восстановить дисциплину, но смекалка солдат не имела границ.
Немецко-американский ученый Вернер фон Браун проектировал ракеты на спирте, но когда в СССР запустили Первый спутник, попросил химиков разработать более эффективное топливо. Чтобы его ракета-носитель «Редстоун» могла запустить полезный груз на орбиту, требовалось повысить ее эффективность на 8 %.
Новое топливо получило название Hydyne. Это была смесь 60 % несимметричного диметилгидразина и 40 % диэтилентриамина. На нем летала ракета-носитель «Юпитер-С». Хотя с ее помощью США удалось запустить свой первый спутник, от нового горючего инженеры быстро отказались. В первую очередь несимметричный диметилгидразин крайне токсичный. Любая авария ракеты-носителя приводила к заражению местности, вызывая проблемы с экологией. Для пилотируемых ракет-носителей это топливо вообще недопустимо. Американские инженеры вернулись к спирту. Потом сделали переход к водороду и активно использовали твердое топливо. Керосин за океаном стали использовать в космонавтике только в XXI веке.
В СССР несимметричный диметилгидразин обрел популярность даже раньше. Конструктор ракетных двигателей Валентин Петрович Глушко все время искал более эффективное топливо. Сергей Павлович Королёв как главный конструктор отвергал все попытки внедрения этого опасного горючего в ракеты-носители и называл его «чертовой отравой». Академик Михаил Кузьмич Янгель в своих баллистических ракетах, напротив, реализовывал идеи Глушко. Но его ракеты никогда не были пилотируемыми и в основном использовались в военных целях. Двигатели на гептиле – именно так со времен СССР было принято называть несимметричный диметилгидразин – заинтересовали и конструктора Владимира Николаевича Челомея. В ходе гонки вооружений как по ракетам, так и по топливу эти конструкторы продемонстрировали разнообразные достижения. Но это привело к проблемам. Достаточно быстро встал вопрос, куда ядовитое соединение девать. Хотя гептил хранится долго, но определенный срок годности имеет. Руководством СССР был объявлен конкурс на разработку способов утилизации этого вещества. Химик Иварс Калвиньш придумал метод, который не только деактивировал гептил, но и позволял делать из него лекарство под названием мельдоний. Как оказалось, мельдоний укрепляет сердечную мышцу и помогает ей сокращаться в условиях кислородного голодания. Космонавтике это открытие принесло пользу, хотя и решить проблему гептила в промышленном масштабе не помогло. Зато спортсмены долгие годы использовали это вещество как стимулятор во время соревнований. А когда мельдоний признали допингом, многие из них попались на его использовании для повышения результатов.
В советской космонавтике с гептилом было много проблем. Пока это топливо не прогорело, оно очень опасно. Если его использовать с тетраоксидом азота в качестве окислителя, то после химической реакции получается азот, вода и углекислый газ – вроде бы ничего страшного. На сегодняшний день это токсичное топливо используют грузовые ракеты «Протон», которые являются прямым продолжением разработок Владимира Челомея.
Но в случае аварийного старта ракеты-носителя «Протон» или неудачного испытания баллистических ракет, которые тоже используют гептил, могут возникнуть проблемы.
Пожалуй, самой большой ущерб принесла авария 2007 года. Тогда при попытке запуска спутников ГЛОНАСС ракета-носитель «Протон-М» упала в 40 км от казахстанского города Жезказган, залив его окрестности высокотоксичным топливом. После этого Казахстан потребовал от России компенсационную выплату в размере 60,7 млн долларов на устранение экологической катастрофы.
В 1988 году проблемы возникли еще до прибытия топлива на космодром. Близ Ярославля в 300 метрах от моста через Волгу опрокинулась железнодорожная цистерна, перевозившая гептил. Несколько тонн вещества вылилось на землю. По счастливой случайности ничего не попало в реку. Дело было зимой, грунт промерз и не дал несимметричному диметилгидразину распространиться. Тем не менее пострадало двенадцать человек, которые вывозили ракетное топливо вместе с грунтом на захоронение.
С твердым топливом тоже проводилось много экспериментов. Особенно продвигал подобные идеи один из пионеров космонавтики Фридрих Цандер. Одним из его проектов был ракетоплан, который имел несколько крыльев, поршневой двигатель с винтом и реактивный двигатель. Пионер космонавтики считал, что такой аппарат, пока он находится в атмосфере, будет лететь как самолет, опираясь крылом на воздушный поток. Затем ракетоплан должен был перейти на ракетный двигатель и выйти на орбиту, где воздуха почти нет. В этот момент крылья складывались за ненадобностью и сами использовались в качестве топлива.
В одном из первых экспериментов в этой области в качестве твердого горючего использовался порошок магния. Все щелочные и щелочноземельные материалы хорошо вступают в химические реакции окисления и при этом выделяют много энергии.
Двигатель ОР-1 сначала работал на бензине, а затем инженеры подключили подачу магния. Двигатель заглох тут же. Оказывается, крупинки металла начали спекаться друг с другом еще до попадания в камеру сгорания двигателя. Инженеры пытались реализовать несколько идей, чтобы решить проблему: подбирали размеры трубок подачи, делали изоляцию от высоких температур и т. д., но все попытки оказались безуспешными.
Еще один вариант топлива стоил водителю Гудкову, который отвозил инженеров на площадку, новых штанов. Он не имел инженерного образования, но двигателями интересовался. А что может быть необычнее реактивного двигателя, особенно в 30-е годы ХХ века? Однако любознательному водителю никто ничего не рассказывал. Все инженеры были заняты. Однажды Гудков уселся на скамейку на полигоне и почувствовал жжение. Он резко встал и обнаружил, что его штаны в нескольких местах дырявые и дымятся. Первая его реакция – ладонями бить по пятой точке, стараясь остановить тление одежды. Дело было в крошках фосфора. На открытом воздухе это вещество самовоспламеняется. Его закладывали в ракету, предварительно заливая лаком. При пуске двигателя ракет специальный металлический ежик сдирал защитную пленку, и фосфор начинал гореть. Такой механизм использовали в первом прямоточном реактивном двигателе в СССР. Как раз на крошки, которые остались после заправки, и сел наш герой. Последствий для здоровья водителя не было, пострадали только штаны. Сергей Павлович пообещал: «Компенсируем твою производственную потерю».
