Страница 7 из 74
Лишь 17 марта 1958 года полуторакилограммовое детище проекта «Авангард» принесло запоздалое утешение его «крестным родителям». В отличие от «Эксплоурера» новоприбывший лилипут не имел никакой исследовательской аппаратуры.
Не прошло, однако, и двух месяцев, как в мае 1958 года советская ракета дала всему миру понять, что былые «фантазии» о космическом полете корабля с человеком на борту близки к осуществлению.
Она вытолкнула в невесомость целую тонну с «довеском» — 327 килограммами. Один этот довесок был в 50 с лишним раз тяжелее полезного груза, который несла первая советская ракета, запущенная 17 августа 1933 года.
Шесть с лишним килограммов, поднятые тогда на какие-нибудь 400 метров (даже облака ходят выше!). И 1327 килограммов на орбите, там, за плотной пеленой воздушного покрывала, в сотнях километров от земной поверхности. Какой разительный контраст! Дистанция же — четверть века.
Мизерная, если приложить масштабную линейку истории. Исполинская, если мерять вехами научных достижений, достававшихся зачастую такой дорогой ценой.
Тысячи проблем вставали перед конструкторами даже там, где, казалось бы, еще пионерами реактивного летания намечен четкий маршрут.
Крыльям нужна опора
Топливо… Проблема номер один. В книге «Жидкое топливо для реактивных двигателей» (1936 год) сказано: «Вопрос о рациональном топливе имеет первостепенную важность. Прежде чем приступить к разработке реактивного двигателя, необходимо произвести выбор наиболее подходящего топлива — окислителя и горючего. В зависимости от того, насколько будет удачен этот выбор, стоит качество разрабатываемого двигателя, а иногда и успех всей работы».
Еще в те времена, когда кругом были известны только слабосильные пороховые ракеты, Циолковский высказал идею, ставшую краеугольным камнем космонавтики: использовать для заатмосферных кораблей не твердое, а жидкое топливо — более удобное в эксплуатации (его подачу в камеру сгорания легче регулировать) и к тому же более выигрышное в энергетическом отношении. Скажем, водород — самый теплотворный элемент — с кислородом (сочетание, предложенное Циолковским) сегодня применяется в жидкостных двигателях, например на американских космических ракетах.
Много ценных предложений по композициям жидких топлив для ракет было высказано Циолковским, Кондратюком, Цандером.
И если исполинские ракеты теперь стартуют, не взрываясь, если они уверенно и плавно набирают огромную скорость, если космические корабли с высочайшей точностью могут замедлять или убыстрять свой полет, то здесь немалая заслуга принадлежит ученым, овладевшим тайнами Прометеева дара.
Теория горения и взрывов создана отечественной школой химической кинетики во главе с академиком Н. Н. Семеновым. Немалый вклад в науку о химических реакциях внесли коллективы ученых под руководством членов-корреспондентов АН СССР Л. Н. Хитрина, А. С. Предводителева и других.
Крупнейшим конструктором ракетной техники был лауреат Ленинской премии академик С. П. Королев. Под руководством Сергея Павловича разработаны сложные ракетно-космические системы. С их помощью впервые в мире выведены на орбиту искусственные спутники Земли, доставлен на Луну советский вымпел, автоматические межпланетные станции облетели вокруг нашего ночного светила, сфотографировали его тыловое, не видимое с Земли полушарие; наконец, Королев вместе со своими соратниками вложил огромный труд в создание пилотируемых кораблей типа «Восток» и «Восход».
Нет, не случайны победы советского ракетостроения. Не вдруг, не по чужим маршрутам, не по укатанному тракту, подготовленному иноземными пионерами, вышли советские люди к звездам. Своей, неторной тропой пробивались вперед наши первопроходцы.
Разумеется, скачок от тогдашних масс и расстояний, с которыми имели дело гирдовцы, к теперешним, воистину космическим, подготовила не только ракетная энергетика, хотя, безусловно, проблема топлив и двигателей имеет первостепенную важность в завоевании космического пространства. Немалую роль сыграли успехи ракетодинамики — без них просто немыслимо точное выведение спутников на заданную орбиту.
Силы, действующие на ракету в полете, отнюдь не остаются постоянными. Меняется тяга, сопротивление атмосферных слоев неодинаково на разных высотах. По мере выгорания топлива ракета «худеет»: ее масса уменьшается. Понятно, почему расчет становится куда более сложным, чем решение классических задач по внешней баллистике — для артиллерийских снарядов.
В 1897 году профессор И. В. Мещерский получил основное уравнение, описывающее движение материальной точки с изменяющейся массой; оно обобщало, делало частным случаем второй закон Ньютона, справедливый для материальной точки с постоянной массой. Примерно в те же годы К. Э. Циолковский вывел знаменитую формулу для движения ракеты в безвоздушном пространстве. Однако особенно широко математическое исследование реактивного движения развернулось после революции.
Успешно разрабатывали динамику баллистических ракет и реактивных самолетов Ф. А. Цандер и профессор В. П. Ветчинкин. В сборниках «Реактивное движение» и «Ракетная техника» гирдовцы не раз выступали с обзорами и оригинальными идеями.
Так, Л. С. Душкин опубликовал интересную статью «Основные положения теории реактивного движения», а В. С. Зуев — «О вертикальном полете ракеты». В 1934 году была выпущена книга С. П. Королева «Ракетный полет в стратосфере».
В 1929 году в Новосибирске вышла из печати книга Юрия Васильевича Кондратюка «Завоевание межпланетных пространств». Автор детально рассматривал задачу о выборе оптимальной траектории полета.
«Нужно взлететь верст на 50, — прикидывал он, — чтобы вредного влияния атмосферы избегнуть почти совершенно. Но атмосфера может оказаться и очень полезной при возвращении обратно как поглотитель развившейся скорости». Кондратюк проанализировал уравнение Циолковского и уточнил его применительно к многоступенчатым ракетам.
Ряд ракетодинамических задач разрешен А. А. Штернфельдом в его книге «Введение в космонавтику», изданной в 1937 году. Интересные работы по механике тел переменной массы выполнил профессор А. А. Космодемьянский.
Совершенствовались методы расчета траекторий.
Разрослась и обособилась в самостоятельную научную дисциплину газовая динамика. Она объединила в себе те разделы аэродинамики, где исследуется сопротивление воздуха при сверхвысоких скоростях.
Основоположником газодинамики считается Сергей Алексеевич Чаплыгин. Его классический труд «О газовых струях», вышедший в 1902 году, получил мировое признание. Но лишь с 30-х годов начался по-настоящему буйный расцвет этой науки. Появились работы академиков Н. Е. Кочина, М. В. Келдыша, Б. С. Стечкина, С. А. Христиановича, А. А. Дородницына, Г. И. Петрова, профессора Ф. И. Франкля, многих других. Советские ученые дали авиации и космонавтике методы, с помощью которых рассчитываются наивыгоднейшие траектории полета, аэродинамические формы самолетов и ракет, режимы работы и конструкции двигателей.
Плодотворными были усилия советских ученых и в смежных областях.
Наши химики, наши металлурги снабдили ракетчиков, сплавами и пластмассами с необходимой прочностью — механической, термической, коррозионной.
А приборостроители?
Выведение космических аппаратов на орбиту и получение от них необходимой информации требует высокоразвитой автоматики, телемеханики, радиоэлектроники. И здесь сказала свое слово русская инженерная мысль.
«Впервые принципы радиотелеметрии были использованы в приборах, поднятых на аэростате, примерно в 1925 году русским профессором Молчановым, — констатирует исторический факт Вилли Лей. — Талантливый ученый создал так называемый гребенчатый радиозонд, в котором регистрирующие перья приборов скользят по особым зубчатым металлическим гребенкам, являющимся электрическими контактами. Эта система была первой в своем роде».
Несколько уточнений: молчановский радиозонд, запущенный 30 января 1930 года в Павловске (под Ленинградом), достигнув 9-километровой высоты, исправно передал наземным «радиослушателям» все полученные им сведения.