Вилли Лей - Ракеты и полеты в космос
Другим образцом была небольшая ракета «Нэйтив»[34], изготовленная фирмой «Норт Америкен». Ее диаметр составлял 46 см, а высота 505 см; стартовый вес ракеты равнялся 560 кг. При пуске с вышки с помощью ускорителя на твердом топливе она могла подняться на высоту 15 км.
Кроме того, по «проекту Гермес» была разработана ракета под названием «Гермес» А-1. Внешне она в точности повторяла немецкую ракету «Вассерфаль», однако двигательная установка ракеты была существенно видоизменена. До настоящего времени о ракете «Гермес» А-1 опубликовано очень мало сведений, хотя известно, что летные испытания ракеты проходили «с переменным успехом»[35].
Испытательный управляемый снаряд «Гермес» А-1 (№4) через 1,5 секунды после запуска (8 февраля 1951 года)
Осенью 1947 года в Уайт Сэндз появилась еще одна новая ракета — «Аэроби» (рис. 48). Начало ее созданию было положено в лаборатории прикладной физики Университета Джона Гопкинса. Работу финансировало артиллерийско-техническое управление ВМС США, непосредственно конструирование осуществлялось фирмой «Аэроджет» и «Дуглас Эркрафт». В ракете была использована компоновочная схема ракеты «ВАК-Капрал», то есть схема жидкостной ракеты со стабилизаторами и стартовым ускорителем на твердом топливе, но без системы наведения. Ракета «Аэроби» имела длину около 5,8 м и диаметр 381 мм.
Рис. 48. Схема высотной исследовательской ракеты «Аэроби»
Так же, как и в ракете «ВАК-Капрал», здесь применялись в качестве топливных компонентов анилин с примесью фурфурилового спирта и красная дымящая азотная кислота. Подача топлива в двигатель осуществлялась под давлением с помощью наддува баков гелием. Охлаждался двигатель за счет циркуляции топлива в рубашке камеры сгорания и сопла. Ускоритель длиной 1,8 м разгонял ракету до скорости 305 м/сек и затем сбрасывался, после чего вступал в действие маршевый двигатель, работавший на жидком топливе в течение 34 секунд. В момент прекращения работы двигателя ракета имела скорость 1250 м/сек и поднималась на высоту порядка 29 км, если траектория полета приближалась к вертикальной. Максимальная высота подъема ракеты при полезной нагрузке в 68 кг обычно составляла около 115 км. Вес полезной нагрузки колебался от 45 до 113 кг. Показания бортовых приборов ракеты передавались частично с помощью телеметрической системы, частично снимались после спасения приборного (носового) отсека.
Ракета «Аэроби» со стартовым ускорителем на тележке транспортёра
К испытаниям на полигоне Уайт Сэндз ракета «Аэроби» была готова осенью 1947 года[36]. После предварительного запуска трех макетов, 24 ноября 1947 года, была запущена первая ракета «Аэроби». Вследствие большого рысканья через 35 секунд полета пришлось отсечь двигатель по радио для того, чтобы избежать приземления ракеты за пределами полигона. В результате этого максимальная высота составила всего лишь 58 км. Второй пуск ракеты «Аэроби» состоялся 5 марта 1948 года и прошел весьма успешно. Приборы для измерения направленной интенсивности и углового распределения космических лучей были подняты на высоту 113 км, что дало возможность получить новые ценные данные. В апреле был осуществлен еще один запуск на такую же высоту. При этом удалось произвести замеры магнитного поля Земли. Четвертая ракета была оборудована серией аэрофотокамер и запущена 26 июля 1948 года. Полет и на этот раз протекал нормально; максимальная высота составила свыше 110 км. После возвращения пленки на землю было получено большое количество высококачественных фотографий больших участков земной поверхности и процесса формирования облаков в. нижних слоях атмосферы.
Так выглядит поверхность Земли с высоты 92 км (сфотографировано с ракеты «Аэроби»)
Поскольку в ходе этих первых испытаний ракета «Аэроби» показала достаточную надежность и потому, что она была конструктивно весьма несложной и не требовала больших производственных затрат, она быстро стала основной «тягловой силой» в работе по исследованию верхних слоев атмосферы.
Вначале кое у кого на этот счет имелись некоторые опасения; ведь ракета «Аэроби» не имела никакой системы управления, да и устойчивость ее обеспечивалась всего лишь тремя неподвижными перьями стабилизатора. Тем не менее из 24 ракет «Аэроби», запущенных до конца 1949 года, только 3 сбились с расчетной траектории, и только в одном случае (при первом пуске) пришлось использовать аварийную отсечку двигателя.
В марте 1949 года корабль-ракетоносец «Нортон Саунд» вышел в море, имея на борту ракету «Аэроби», которая, таким образом, опередила ракету «Викинг» при проведении «операции Рич». Так как пуск «Аэроби» осуществлялся с вышки, пришлось построить специальный образец пусковой установки башенного типа, предназначенный для пуска ракет с палубы корабля. Вышка для ракеты «Аэроби» на полигоне Уайт Сэндз имела высоту почти 43 м, причем длина рабочего участка составляла 27 м. Вышка же, установленная на ракетоносце «Нортон Саунд», имела в два раза меньшую высоту и, по-видимому, могла бы быть еще ниже. Шарниры в ее основании позволяли опускать вышку на палубу корабля. Ракета подавалась в лежащую на палубе вышку, подобно тому как подается в казенную часть орудия артиллерийский снаряд. Затем вышка с ракетой устанавливалась в вертикальное положение.
Ракета «Аэроби», взлетающая с палубы американского военного корабля «Нортон Саунд»
Первые три ракеты «Аэроби» были запущены в открытом океане у магнитного экватора. Примерно 9 месяцев спустя, в январе 1950 года, с того же самого корабля в северной части Тихого океана и у берегов Аляски были запущены еще две ракеты «Аэроби». В одном из этих рейсов с ракетой «Аэроби» случилось удивительное происшествие. По-видимому, в результате течи топлива через неплотно прилегающий клапан ракета самопроизвольно взлетела на 10 минут раньше намеченного срока и стала плавно набирать высоту, оставив незапущенный ускоритель в пусковой вышке. Операторы радиолокатора, оправившись от удивления, начали следить за ней и зарегистрировали высоту подъема около 30 км. Неисправный клапан, по-видимому, так и не открылся полностью, ибо вычисления, сделанные специально для этого случая, свидетельствовали о том, что ракета «Аэроби», запущенная без ускорителя, должна была подняться на вдвое большую высоту.
Температура и плотность верхних слоев атмосферы определяются различными способами. Можно установить приборы на аэростате и заставить их посылать на землю свои показания по радио. Можно снабдить ракету кумулятивными зарядами и взрывать их через определенные промежутки времени, измеряя при этом скорость звука, по которой рассчитывается температура воздуха. Можно также получить некоторые данные путем фотографирования метеоритов. Все эти способы применялись учеными, но результаты оказывались неодинаковыми.
Для устранения этого несоответствия решено было провести измерения различными способами в одно и то же время и в одном и том же месте, то есть на полигоне Уайт Сэндз. В качестве исследовательских ракет были выбраны «Викинг» № 6 и четыре ракеты «Аэроби». Дата и время пуска определялись необходимой плотностью ближайшего метеорного потока. Таким потоком были выбраны Геминиды, прохождение которых ожидалось в ночь с 11 на 12 декабря 1950 года. Эти астрономические сутки и были названы Т-днем. Войска связи армии США намеревались запустить аэростат; гарвардская группа, руководимая доктором Фредом Уипплом, установила свои приборы на станциях Донья-Анна и Соледад за горами Орган. Стэнфордский университет, впервые применивший радиолокацию для обнаружения метеоров, выслал свою группу в Аламогордо.
Ракета «Викинг» № 6 была оборудована многочисленными измерительными приборами для определения параметров самой ракеты, а все четыре ракеты «Аэроби» были снабжены гранатами. Запуск ракет «Аэроби» был намечен на 10 часов утра 11 декабря, 9 часов вечера того же дня, затем на 2 часа ночи 12 декабря и на полдень, то есть в конце «Т-дня». Первая ракета «Аэроби» из-за неисправностей поднялась на высоту всего лишь нескольких тысяч метров; запуск трех других ракет прошел успешно.
Большая простота в обслуживании и сравнительная дешевизна производства ракет «Аэроби» позволили в течение короткого периода времени построить очень много таких ракет. К маю 1955 года уже было запущено 60 ракет «Аэроби», а в октябре того же года они были использованы еще для одного научного эксперимента. На этот раз в ракете были установлены два стальных цилиндра, каждый из которых был наполнен термитом с примесью 900 г металлического натрия. Как известно, термит, состоящий из порошкообразного алюминия и окиси железа, выделяет при сгорании большое количество тепла и вместе с тем не дает никаких газообразных продуктов. Следовательно, термит мог превратить натрий в пар, не влияя при этом на полет ракеты. Пуск состоялся через 20 минут после захода солнца. Когда радиолокатор показал, что ракета достигла высоты 64 км, был послан радиосигнал для поджога термита. Пары натрия устремились через отверстия в носовой части ракеты наружу, вследствие чего на высоте примерно 110 км в атмосфере образовался вертикальный столб паров натрия высотой 48 км. Это было яркое зрелище: частицы натрия отражали свет Солнца, которое на этой высоте еще было над горизонтом, и придавали ему характерный блеск. Этот свет был виден из Амарилло (Техас), расположенного в 480 км от полигона. Под влиянием ветра столб быстро превратился в огромную букву «С», что как раз и являлось целью эксперимента, подтверждавшего наличие ветра на больших высотах.
