Страница 12 из 17
Через решение всех этих проблем у конструкторов зрело осознание того, что общая культура советского послевоенного производства не соответствует уровню создаваемой техники. Необходима была не только оперативная технологическая модернизация, но и глубокая перестройка психологии инженеров и рабочих.
Несмотря на отсталость и формальную возможность ограничиться копированием ракеты «А-4» для первой серии «Р-1», конструкторы все же стремились сразу внедрить новые решения. В итоге были существенно переработаны конструкции хвостового и приборного отсеков с целью их усиления. За счет увеличения заправки спиртом повысили и расчетную дальность полета – с 250 до 270 км.
Первая попытка запуска «Р-1» была предпринята на полигоне Капустин Яр 17 сентября 1948 года, то есть через одиннадцать месяцев после «А-4». Сразу после старта ракета с серийным номером I-4 наклонилась и перешла в горизонтальный полет. Пролетев 10 км с работающими двигателями, она свалилась в пике. Во время старта был поврежден стартовый стол.
Ракета «Р-1» на установщике
Многочисленные неполадки, которые приходилось устранять прямо на полигоне, задерживали следующий запуск «Р-1». Но все-таки он состоялся – 10 октября 1948 года. На этот раз ракета с серийным номером «1–1» ушла на расстояние в 250 км. Запуск был признан успешным, но это оказалась единственная удача в серии из девяти ракет. Причины аварий были в основном технологического характера: низкое качество изготовления агрегатов и систем ракеты, плохой контроль узлов и приборов. Чтобы спасти молодую ракетную отрасль от закрытия, главным конструкторам пришлось заново проверять все технологические цепочки.
Для второго этапа летных испытаний было подготовлено 20 ракет, из них 10 пристрелочных и 10 зачетных. При запусках осенью 1949 года 17 ракет этой партии выполнили свою задачу.
В итоге постановлением правительства от 25 ноября 1950 года ракета «Р-1» была принята на вооружение Советской армии, а в 1952 году запущена в серийное производство на заводе № 586 в Днепропетровске.
Сегодня многие специалисты задаются вопросом: было ли оправдано принятие на вооружение «Р-1» и запуск ее в серийное производство? Ведь с военной точки зрения она безнадежно устарела… Однако если взглянуть на эту историю с точки зрения подготовки профессиональных кадров, приобретения опыта и повышения технологической культуры, то вклад «Р-1» трудно переоценить – за четыре года советские ракетчики преодолели десятилетнее отставание, и в СССР появилась база для развития новой отрасли. Больше того, именно «Р-1» позволила начать непосредственное исследование космоса.
1.7
Первые геофизические
Еще будучи в Германии, Сергей Королёв понял, что на основе «А-4» можно сконструировать более совершенную ракету с дальностью до 600 км. Установив, что немецкий двигатель поддается форсированию по тяге от 16 до 35 %, главный конструктор предложил пять вариантов новой ракеты, один из которых был принят за основу.
Предполагалось, что ракета, получившая обозначение «Р-2», будет в основном аналогична «А-4», но с удлинением цилиндрической части на 1,9 м, которое даст увеличение емкости баков. Несмотря на крайне сжатые сроки и высокую занятость, к концу 1946 года удалось подготовить полный комплект чертежей, пояснительную записку и даже изготовить три опытных образца «Р-2».
25 апреля 1947 года состоялась защита эскизного проекта ракеты «Р-2» на первом заседании ученого совета НИИ-88. Серьезную озабоченность вызывал один вопрос. Расчеты указывали, что удлиненная ракета будет просто разваливаться при возвращении в плотные слои атмосферы. Ссылаясь на работы Константина Циолковского по составным ракетам[67], Королёв выдвинул оригинальную идею: сделать боеголовку ракеты отделяемой, чтобы она падала на цель самостоятельно и не зависела на последнем участке баллистической траектории от носителя.
Н. А. Пилюгин и С. П. Королев и на полигоне Капустин Яр (1948 год, фото А. Набокова)
По ходу доработки проекта было предложено еще несколько революционных усовершенствований. Например, с помощью наддува баки можно было сделать настолько жесткими, чтобы они сами воспринимали и «держали» внешние нагрузки. За счет этого бак получается вместительнее и исчезает нужда в дополнительной защитной оболочке, которая утяжеляет ракету. Кроме того, исследования показали, что большие хвостовые стабилизаторы не улучшают летные характеристики ракеты и от них имеет смысл отказаться.
К концу 1947 года проект был доработан, однако новую оригинальную схему удалось реализовать лишь частично: ограничились несущим баком горючего, оставив защитную оболочку на кислородном баке и хвостовой отсек со стабилизаторами. Сделать кислородный бак несущим предполагалось в окончательном варианте ракеты. Поэтому первый вариант был выделен в особую программу, а ракета получила обозначение «Р-2Э».
Схема баллистической ракеты «Р-2» (рисунок А. Шлядинского):
1 – наконечник с головным взрывателем; 2 – боевая часть; 3 – стабилизирующая юбка головной части; 4 – бак горючего; 5 – торовый баллон сжатого воздуха; 6 – бак окислителя; 7 – тоннель трубопровода горючего; 8 – теплоизоляция из стекловаты; 9 – приборный отсек; 10 – хвостовой отсек; 11 – торовый бак перекиси водорода; 12 – турбонасосный агрегат; 13 – рама ракетного двигателя; 14 – стабилизаторы; 15 – камера сгорания и сопло; 16 – воздушные рули; 17 – газовые рули
Пристального изучения требовал и вопрос отделяемой боеголовки. Сначала инженерам НИИ-88 казалось, что в новой «составной» схеме нет ничего сложного: двигатель выключается, боеголовка отбрасывается пружиной или отстреливается пиропатроном. Но почти сразу проявились трудности: пока двигатель работает, боеголовку не отделишь (двигатель как бы подпирает ее снизу корпусом ракеты), а после выключения двигателя отделять ее невыгодно, ведь ракета уже неуправляема и боеголовка может отклониться от курса. Поэтому отделять надо точно в момент выключения двигателя. Но в том-то и дело, что этого момента не существует! После отсечки топлива догорание в камере продолжается, тяга стремительно уменьшается, а совсем исчезает лишь через 7-10 секунд. Для определения точного момента отсечки требовалась математическая модель догорания топлива, но на ее создание могли уйти месяцы, если не годы.
Сергей Королёв решил не дожидаться появления теоретических соображений по этому поводу, а провести опытные отстрелы боеголовки на «Р-1» – он полагал, что ко времени, когда начнутся испытания «Р-2Э», все вопросы с отделяемой головной частью будут решены. Так появилась ракета «Р-1А» – «Аннушка», как ласково называли ее на полигоне.
Работа над отделяемой боеголовкой позволила Королёву сделать следующий шаг – пригласить к участию в ракетной программе академических ученых. Сергей Павлович продолжал гнуть свою «космическую» линию в ракетостроении, и ему были нужны проверенные данные по высшим слоям атмосферы, чтобы приступить к проектированию космических аппаратов.
Интересно, что еще в 1944 году ученые Физического института Академии наук обсуждали вопрос о создании пороховой ракеты «210», способной поднять на высоту 40 км приборы, измеряющие космическую радиацию. В июне 1946 года под Ленинградом были запущены три такие ракеты с аппаратурой, изготовленной группой профессора Сергея Николаевича Вернова[68], однако все старты завершились авариями. Впрочем, Вернов не разочаровался в идее, а когда до него дошли слухи, что где-то в заволжских степях пускают большие ракеты, стал наводить справки и добрался до Королёва.
67
Идею сложных космических ракет, состоящих из однотипных ракет поменьше, К. Э. Циолковский разрабатывал с 1916 года. Впервые он описал эту концепцию в научно-фантастической повести «Вне Земли» (1918): «От простой ракеты перешли к сложной, т. е. составленной из многих простых. В общем, это было длинное тело, формы наименьшего сопротивления, длиною в 100, шириною в 4 метра, что-то вроде гигантского веретена. Поперечными перегородками оно разделялось на 20 отделений, каждое из которых было реактивным прибором, т. е. в каждом отделении содержался запас взрывчатых веществ, была взрывная камера с самодействующим инжектором, взрывная труба и пр».
68
Вернов, Сергей Николаевич (1910–1982) – советский физик. После окончания средней школы поступил сначала в Механический техникум, но уже в следующем году стал студентом физико-механического факультета Ленинградского политехнического института, который окончил в 1931 году. Еще будучи студентом, С. Н. Вернов начал работать в Государственном Радиевом институте, куда и был направлен по распределению. Сферой интересов молодого научного работника стали космические лучи, причем для их изучения он предлагал использовать высотные радиозонды и ракеты. В 1939 году защитил докторскую диссертацию, продолжил работу в Физическом институте Академии наук (ФИАН). В 1943 году перешел в Московский государственный университет (МГУ), на физический факультет. Одним из первых начал сотрудничество с ракетчиками: с 1947 года аппаратура, разработанная под руководством С. Н. Вернова, устанавливалась на советские баллистические ракеты, а впоследствии – на искусственные спутники Земли. В 1968 году С. Н. Вернов стал академиком АН СССР по Отделению ядерной физики.