Первушин Антон. Битва за звезды: Ракетные системы докосмической эры

Подождите немного. Документ загружается.

382

Глава 4

ту 5194 -метра, если бы не требование, которое заключается

в том, что к востоку от места пуска должно находиться море

(это дает возможность первой и второй ступеням упасть в

воду). В то же время Кению от Индийского океана отделяет

большой участок суши протяженностью около 650 километ-

ров. Поэтому запуск ракеты со спутником решено было про-

водить с корабля или с островной базы — например, с остро-

ва Джонстона в Тихом океане.

Хотя на таком острове, так же как и в районе Кении,

нет достаточной промышленной базы, однако доставка ту-

да ракеты и оборудования морем не вызвала бы особых

трудностей. И все же запуск спутника с острова был де-

лом будущего. Первые же запуски предполагалось произво-

дить в континентальной части США, неподалеку от разви-

тых промышленных районов. Требование о расположении

стартовых позиций на берегу моря заставило руководи-

телей проекта выбрать для запуска базу ВВС Патрик во

Флориде.

8 декабря 1956 года с этой базы в соответствии с про-

граммой работ по спутнику был произведен первый проб-

ный старт. Запущенная ракета пока еще не была носителем

спутника — в этот раз взлетела всего лишь большая ракета

«Викинг» № 13, снабженная соответствующими приборами

для испытания наземного оборудования. Она поднялась на

высоту 200 километров и упала в море на расстоянии

290 километров от базы.

Необходимо отметить, что трехступенчатые ракеты-но-

сители спутника программы «Авангард» резко отличались от

обычных ракет. Прежде всего у них не было оперения, так

как стабилизация первой ступени осуществлялась по тому

же принципу, что и в ракетах «Викинг», то есть посредством

отклонения оси двигателя, установленного на карданном

подвесе.

Предназначавшаяся для запуска спутника ракета «Аван-

гард» состояла из трех ступеней. В первой ступени ракеты,

построенной фирмой «Мартин Эйркрафт Компани» («Mar-

tin Aircraft Co.»), был использован двигатель «Х-405» фирмы

«Дженерал Электрик», развивающий на уровне моря тягу

8200 килограммов в течение 150 секунд. Подача топлива

Гонка за лидером 383

осуществлялась в нем обычным турбонасосным агрегатом,

а в качестве окислителя применялся жидкий кислород.

Топливо в ходе разработки несколько раз подвергалось изме-

нениям: сначала было решено использовать бензин с добав-

кой 5% спирта; затем было предложено ракетное топливо

JP-4, однако разброс характеристик горения и тяги при этом

топливе был почти таким же, как и при смеси бен-

зин—спирт. После этого было применено топливо RP-1, ко-

торое в конечном счете пришлось заменить тяжелым топли-

вом UMF-1.

Вторая ступень с двигателем была создана фирмой

«Аэроджет Дженерал» («Aerojet General»). Окислителем в

ней служила азотная кислота, а топливом — несимметрич-

ный диметилгидразин. Третья ступень работала на твердом

топливе.

Процесс запуска спутника должен был выглядеть следую-

щим образом. После вертикального старта ракета отклоня-

ется в юго-восточном направлении, поэтому полного исполь-

зования скорости вращения Земли не происходит. Отклоне-

ние ракеты от вертикали в конце работы двигателя первой

ступени составит угол в 45°. В момент выключения двигателя

ракета будет находиться на высоте 58 километров и на

несколько меньшем расстоянии по горизонтали от места

старта.

Схема запуска спутника с помощью ракеты «Vanguard»

(двигатель первой ступени прекращает работу в точке А)

384

Глава 4

Сразу после отделения первой ступени начинает рабо-

тать двигатель второй ступени, при этом угол наклона траек-

тории к горизонту непрерывно уменьшается. Все приборы

управления находятся во второй ступени ракеты. В головной

части третьей ступени под защитой обтекаемого конуса

устанавливается сам искусственный спутник. С началом ра-

боты двигателя второй ступени ракета поднимается на та-

кую высоту, что всякая необходимость в обтекаемом конусе

отпадает и он становится бесполезным грузом. Поэтому

вскоре после начала работы двигателя второй ступени носо-

вой конус сбрасывается.

Окончание работы двигателя второй ступени совпадает с

подъемом ракеты на высоту порядка 225 километров. Далее

вторая ступень по инерции поднимается, в зависимости от

угла наклона, до высоты 320-480 километров. Эта высота

достигается ракетой через 10 минут после старта на удале-

нии 1130 километров от места пуска, после чего вторая сту-

пень отделяется и падает в океан, пролетев в общей сложно-

сти по горизонтали около 2250 километров.

В течение некоторого времени после выключения двига-

теля второй ступени вторая и третья ступени продолжают

по инерции набирать высоту, оставаясь соединенными друг

с другом. В какой-то определенной точке пассивного подъ-

ема ракета начинает вращаться, обеспечивая тем самым

стабилизацию третьей ступени. Как только ракета достигает

максимальной высоты и выходит на участок траектории,

параллельный поверхности Земли, включается двигатель

третьей ступени, а вторая ступень отделяется от нее.

После этого третья ступень, двигаясь по касательной к

поверхности Земли, вылетает за пределы земной атмосферы.

Во время пассивного подъема второй и третьей ступеней, ес-

тественно, теряется часть скорости, поэтому третья ступень

начинает активный полет со скоростью, составляющей при-

мерно половину орбитальной скорости, то есть не более

3,2 км/с. Когда в двигателе третьей ступени выгорает все

топливо, она развивает скорость, необходимую для движе-

ния по орбите; в этот момент спутник и должен быть отде-

лен от третьей ступени. Механизм, разработанный для этой

цели, представляет собой сжатую пружину, которая отпуска-

Гонка за лидером 385

ется по сигналу инерционного отметчика времени, рассчи-

танного на период работы двигателя третьей ступени. Растя-

гиваясь, эта пружина выталкивает сферический спутник из

ракеты-носителя. Это отделение происходит со скоростью

всего лишь 0,9 м/с относительно ракеты-носителя, поэтому,

окончательно отделившись от спутника, третья ступень (ра-

кета-носитель) также продолжает движение по орбите, ста-

новясь вторым спутником Земли.

Интересно, что специалисты, работавшие над програм-

мой «Авангард», предлагали при одном пуске получить не

два, а сразу три спутника! Это могло быть сделано за счет

устанозки в ракете-носителе так называемого «подспутни-

ка», представляющего собой сложенный пластмассовый воз-

душный шар, покрытый алюминиевой фольгой и имеющий

диаметр основного спутника (50 сантиметров). В этом воз-

душном шаре предполагалось установить небольшой газо-

вый капсюль, который наполнил бы шар после его отделения

от ракеты-носителя.

Орбита искусственного спутника Земли должна быть

эллиптической. Самой низкой точкой ее (перигей) будет то

место, где произойдет выгорание топлива в двигателе третьей

Искусственный спутник «Vanguard-1»:

1 - антенны, 2 - солнечные батареи, 3 - передатчик с электропита-

нием от солнечных батарей, 4 - химические батареи, 5 - передатчик

с электропитанием от химических батарей

Глава 4

Ракета-носитель «Vanguard» на стартовой позиции

6 декабря 1957 года

ступени. Так как высота перигея и высота при полном выго-

рании топлива одинаковы, определить расстояние до перигея

довольно легко. Самая высокая точка орбиты (апогей) распо-

ложена в прямо противоположном направлении от перигея.

По предварительным расчетам по проекту «Авангард», высо-

та спутника в апогее должна была составить 1300 километ-

ров, но в дальнейшем эта цифра была увеличена до 2000 ки-

лометров.

386

Сам спутник также претерпел изменения в ходе работ

над проектом. Первоначально планировалось, что спутник

«Авангард» будет весить около 9 килограммов. Такой спут-

ник уже можно было оборудовать некоторыми измеритель-

ными приборами. Имея на борту небольшой источник пита-

ния и фотокамеру, спутник мог бы передавать цветные изоб-

ражения на Землю.

Однако запуск первого советского спутника, состоявший-

ся 4 октября 1957 года, смешал все карты. В конечном виде

спутник «Авангард-1» («Vanguard-1») весил всего 1,36 кило-

грамма и имел на борту только два примитивных передатчи-

ка, передающих сигналы на частотах 108 и 108,03 МГц. Пер-

вый получал питание от аккумуляторной химической бата-

реи мощностью 10 мВт, второй — от шести солнечных

батарей суммарной мощностью 5 мВт, установленных на

внешней поверхности спутника.

Спутник «Explorer-1». Надо отдать должное президен-

ту Эйзенхауэру, он довольно быстро справился с тем страхом

и изумлением, которые испытали американцы, осознав свое

отставание в самом амбициозном проекте столетия. Если же

учесть, что президент как бывший военный мог оценить

всю глубину этого отставания, элементарно сравнив 9 ки-

лограммов полезной нагрузки «Авангарда» с 84 килограм-

мами «Спутника-1», то самообладание Эйзенхауэра можно

ставить в пример всем другим политикам. Уже 9 октября

(в день, когда «Правда» наконец опубликовала полную ин-

формацию о спутнике) он выступил на пресс-конференции

в Белом доме с поздравлениями в адрес советских ученых.

В своей речи президент вкратце рассказал о том, что делает-

ся по проекту «Авангард», и обещал, что первый амери-

канский спутник будет выведен на орбиту еще до истече-

ния года.

11 октября в Белом доме разрабатывается документ,

предлагающий самые энергичные шаги для ускорения всех

ракетно-космических программ. 14 октября Эйзенхауэр

проводит многочасовую беседу с министром обороны Ней-

лом Макэлроем; в ходе этой беседы обсуждались космиче-

Гонка за лидером 387

388

Глава 4

ские проекты, развитие которых позволило бы в кратчайшие

сроки устранить отставание США в космической «гонке».

Тут следует сказать, что на следующий день после того,

как стало известно о запуске советского спутника, Вернер

фон Браун обратился к министру обороны с предложением

о возрождении проекта «Орбитер» на новом технологиче-

ском уровне. При этом «ракетный барон» утверждал, что его

спутник выйдет на орбиту уже через 60 дней!

Но тут, видимо, взыграла национальная гордость. Предло-

жение фон Брауна снова отклонили, сосредоточив усилия на

доведении до логического конца программы «Авангард». Тем

более что представители флота бодро рапортовали о своей

готовности в скором времени осуществить исторический

старт.

И действительно 23 октября 1957 года (через 19 дней

после «космического Перл-Харбора») состоялся пробный

суборбитальный запуск прототипа системы «Авангард», ко-

торой было присвоено обозначение «TV-2» (сокращение от

«Test Vehicle» — «Модель-лаборатория»). Во время этих ис-

пытаний отрабатывалась первая (стартовая) ступень раке-

ты-носителя, поэтому вместо второй и третьей ступени были

установлены макеты. Запуск был признан успешным. Ракета

«Авангард» сумела достигнуть высоты 175 километров и ско-

рости 1,9 км/с.

Орбитальный запуск назначили на 2 декабря (через

29 дней после «космического Перл-Харбора»), но из-за тех-

нических неполадок он несколько раз откладывался. И вот

наконец 6 декабря (через 33 дня после «космического

Перл-Харбора») в присутствии более чем двухсот корреспон-

дентов с космодрома мыса Канаверал стартовала ракета

«Авангард-1» (вся система имела обозначение «TV-3»).

Гарри Ризнер от «Си-Би-Эс» вел с мыса эмоциональную

радиопередачу.

«Это просто прекрасно! — вещал он аудитории, поражен-

ный скоростью «Авангарда». — Все произошло так быстро,

что я не увидел момент отлета».

Он и не мог ничего увидеть. «Авангард» никуда не уле-

тел... Высота подъема не превысила метра, когда ракета зава-

лилась на бок и с чудовищным грохотом взорвалась.

Гонка за лидером 389

Первый американский искусственный спутник Земли «Explorer-1»

Весть о катастрофе (и новом поражении Америки) раз-

неслась по миру почти мгновенно. Карикатуристы изощря-

лись в изображении «Капутника», «Пфутника» и «Флопни-

ка» — каких только прозвищ не придумывали злосчастному

«Авангарду». Намеки на диверсию «агентов Москвы», кото-

рые позволили себе высказать некоторые из высших офице-

ров ВМС, выглядели просто смешно. Сенатор Линдон Джон-

сон назвал программу «Авангард» «дешевой авантюрой, ко-

торая закончилась одной из наиболее разрекламированных и

унизительных неудач в истории Соединенных Штатов».

Теперь уже было не до национальной гордости — глаза

администрации с надеждой обратились к Редстоунскому ар-

сеналу и «бывшему нацисту» Вернеру фон Брауну.

Еще 8 ноября, через пять дней после выхода на орбиту

второго советского спутника с собакой Лайкой на борту (вес

полезной нагрузки составил уже 508 килограммов!), министр

обороны Макэлрой распорядился подготовить подробное тех-

ническое описание нового проекта запуска искусственного

спутника с использованием ракет «Юпитер-Си».

Теперь схема запуска по Вернеру фон Брауну выглядела

так. Вся ракета-носитель состояла из четырех ступеней, толь-

390

Глава 4

Американские ракетчики торжествуют (модель спутника

«Explorer-1» держат на руках Уильям X. Пикеринг,

Джеймс А. Ван Аллен и Вернер фон Браун)

ко первая из которых «Редстоун» была с жидкостным дви-

гателем; вторая ступень состояла из связки 11 твердо-

топливных ракет «Сержант»; третья — из связки 3 ракет

«Сержант»; четвертая — из одной ракеты «Сержант» с неот-

деляемым блоком полезной нагрузки, которая и должна бы-

ла стать искусственным спутником Земли под названием

«Эксплорер-1» («Ехр1огег-1»). Общий вес ракеты-носителя

составлял 29 тонн, общая длина — 23 метра, диаметр —

1,8 метра, вес спутника — 13,97 килограмма.

Гонка за лидером 391

Блок аппаратуры был установлен в носовом отсеке раке-

ты «Сержант» и весил всего 4,82 килограмма. В комплект на-

учной аппаратуры спутника «Эксплорер-1» входил счетчик

Гейгера-Мюллера для исследования космических лучей, осо-

бая сетка и микрофон для регистрации микрометеоритов и

датчики температуры. Данные с приборов поступали непре-

рывно через четыре гибкие штыревые антенны, установлен-

ные симметрично. Питание осуществлялось ртутными бата-

реями.

Замысел «ракетного барона» удался. 1 февраля 1958 года

(через 119 дней после «космического Перл-Харбора») «Экс-

плорер-1» был выведен на орбиту, составлявшую в перигее

347 километров, а в апогее — 1859 километров.

В ходе полета спутника был проведен эксперимент, раз-

работанный в Лаборатории реактивного движения под

руководством доктора Джеймса Ван Аллена и подтвердив-

ший гипотезу о существовании радиационных поясов вокруг

Земли.

Спутник «Авангард-1» удалось запустить в космос только

17 марта 1958 года.