Битва за звезды-1. Ракетные системы докосмической эры - Антон Первушин

Ракеты для «лунной женщины»

Осенью 1928 года Герман Оберт уговорил создателей кинофильма «Женщина на Луне» (режиссер — Фриц Ланг, студия «Уфа-фильм») использовать для рекламы демонстрационный запуск ракеты, являющейся модификацией предложенной им в свое время «регистрирующей» ракеты. Помощниками Оберта в этом деле были инженер Рудольф Небель и русский эмигрант Шершевский — человек без определенных занятий, увлекавшийся математикой и писавший статьи в авиационные журналы. Ракета, получившая название «Кегельдюзе» («Kegeldiise»), должна была иметь форму торпеды длиной около 1,8 метра. Ее корпус изготовлялся из алюминиевого сплава. После передачи чертежей на завод, где обрабатывались детали ракеты, Оберт и Небель начали работать над системой раскрытия парашюта, которую они предполагали испытать с помощью пороховых ракет. Связавшись с заводом пороховых ракет, они узнали, что для их целей вполне подойдет разработанный заводом механизм для выбрасывания сложных звездных фейерверков.

Внезапно, когда до окончания работ оставалось всего лишь несколько недель, Оберт изменил свои планы, спроектировав для предстоящей демонстрации специальную модель. Она состояла из длинной алюминиевой трубы, в центре которой помещалось несколько окруженных жидким кислородом узких цилиндрических шашек из вещества, богатого углеродом. Эти углеродные шашки должны были гореть сверху вниз. Газы должны были выбрасываться через систему сопел в верхней части ракеты.

Эта система, известная под названием «ракеты с носовой тягой», на первый взгляд давала много преимуществ. Ракету не нужно было делать особо прочной, и за счет этого значительно уменьшался ее сухой вес. Идея тяги ракеты (а не толкания), казалось, позволяла обойтись без механизма управления. Однако в действительности никаких выгод «носовая тяга» не давала, Оберт провел несколько подготовительных экспериментов, но не смог подобрать подходящее углеродосодержащее вещество, обеспечивающее надлежащую скорость горения. Фирме «Уфа-фильм» пришлось опубликовать заявление о том, что запуск ракеты откладывается на неопределенное время.

«Ракетенфлюгплатц»

Первые неудачи несколько охладили горячий энтузиазм членов «Немецкого ракетного общества». Однако общее разочарование не привело к его закрытию, а, наоборот, позволило перегруппировать силы в поисках выхода из сложившейся ситуации. Было принято важное решение: «Общество» должно было попытаться приобрести оборудование, изготовленное по заказу фирмы «Уфа-фильм» и по-прежнему находившееся у нее.

На этой же конференции Рудольф Небель предложил построить ракету с жидкостным двигателем, чтобы доказать ее преимущества перед ракетами на твердом топливе. По его мнению, эта ракета должна была иметь возможно меньшие размеры, что объяснялось недостатком средств.

Небеля попросили составить эскиз предварительного проекта своей ракеты, которую он назвал «Мирак» («Mirak», сокращение от «Minimumrakete»), а тем временем фирма «Уфа-фильм» после некоторых колебаний передала «Обществу» оборудование Оберта.

Членам «Общества» удалось связаться с институтом «Хемиштехнише рейхсанштальт» (Государственный институт химии и технологии), директор которого доктор Риттер предложил показать ему ракетный двигатель на жидком топливе. Имелась договоренность, что если демонстрация пройдет хорошо, Риттер выдаст Оберту и компании документы, которые помогут «Обществу» при обращении в другие организации за финансовой поддержкой.

В назначенный для испытания день шел проливной дождь. «Кегельдюзе» была установлена на регистрирующем приборе и вместе с ним помещена в неглубокое щелевое убежище в земле. Несмотря на большую потерю жидкого кислорода, объяснявшуюся высокой влажностью воздуха, молодому члену «Общества» Клаусу Риделю, который занимался налаживанием оборудования, удалось запустить двигатель. В этом ему помогал еще один новый член «Общества» — молодой студент Вернер фон Браун.

Доктор Риттер выдал Оберту официальный документ, удостоверяющий, что «двигатель «Кегельдюзе» исправно работал 23 июля 1930 года в течение 90 секунд, израсходовав б килограммов жидкого кислорода и 1 килограмм бензина и развив при этом тягу около 7 килограммов».

Испытание в Государственном институте явилось также испытанием и в другом отношении. Все чаще раздавались голоса, требовавшие запретить эксперименты с ракетами из-за несчастного случая с Максом Валье, который погиб незадолго до этого во время испытаний жидкостного двигателя для нового ракетного автомобиля.

После успеха с «Кегельдюзе» члены «Общества» взялись за отработку «Мирака». Испытательным полигоном для этой ракеты стала ферма Риделей неподалеку от саксонского городка Бернштадта. Эксперименты с ней продолжались до сентября 1930 года, пока ракета не взорвалась прямо на стенде.

Как ни странно, но новая катастрофа способствовала лишь увеличению финансирования со стороны частных лиц, и вскоре Небель смог приобрести участок площадью около 5 квадратных километров, расположенный в районе Рейникендорфа, рабочего пригорода Берлина. 27 сентября 1930 года «Общество» стало владельцем этого участка и объявило этот день «днем рождения ракетного испытательного полигона», который Небель назвал «Ракетенфлюгплатц» («Ракетный аэродром»). Там были установлены ракета Обер-та, ее полноразмерная деревянная модель, железная пусковая направляющая для запуска ракет и вторая модель ракеты «Мирак», работа над которой была уже завершена

«Мирак-2» представляла собой копию первой ракеты во всем, за исключением несколько больших размеров. Когда Небель работал над проектом первой ракеты «Мирак», он в основном старался не отходить от принципов проектирования пороховой ракеты. Подобно пороховой ракете, его «Ми-рак» имел «головку» и «направляющую ручку». Последняя представляла собой длинную тонкую алюминиевую трубу, служившую в качестве бака для бензина. «Головка» была сделана из литого алюминия и обработана наподобие артиллерийского снаряда. Носовая часть была съемной для заправки ракеты жидким кислородом, здесь же помещался предохранительный клапан. Дно головки было медное, внутри него находилась камера сгорания — уменьшенная копия «Кегель-дюзе». Фактически камера сгорания являлась дном бака с жидким кислородом. Предполагалось, что таким образом она послужит двум целям: жидкий кислород будет охлаждать ракетный двигатель, а тепло от ракетного двигателя станет выпаривать часть жидкого кислорода, тем самым создавая избыточное давление для принудительной подачи топлива в камеру сгорания. Бензин должен был подаваться в камеру сгорания под давлением, создаваемым патроном двуокиси углерода того же типа, который применяется для приготовления содовой воды. Этот патрон помещался в конце хвостовой части.

Вторая ракета «Мирак» взорвалась весной 1931 года от разрыва бака с жидким кислородом. После этого решено было построить третью ракету, учтя все ошибки проектирования. Двигатель теперь должен был располагаться под дном бака с жидким кислородом. И вместо одного трубчатого бака с бензином было предложено сделать два, симметрично прикрепленных к баку с кислородом, причем второй бак содержал сжатый азот для принудительной подачи обоих топливных компонентов в двигатель. Это позволяло обойтись без патрона двуокиси углерода. Но что важнее всего — на третьей ракете «Мирак» устанавливался двигатель нового типа, а не «Кегельдюзе».

Изготовляя «Кегельдюзе» из стали, Оберт, вероятно, не осознавал, что следовал примеру конструкторов пушек. Температура горения всех типов артиллерийского пороха также выше температуры плавления стали, из которой выполняются стволы орудий, но время горения слишком непродолжительно, чтобы причинить стволу ущерб. Этот принцип по-прежнему применим в ракетных двигателях с очень коротким периодом работы, скажем в 5 секунд или меньше. Но жидкостный ракетный двигатель должен работать довольно долго — по крайней мере несколько минут. Поэтому проблема заключалась в том, чтобы не допустить перегрева металла.

Реальным решением проблемы явилось предупреждение перегрева стенок камеры сгорания путем их охлаждения. Поэтому в качестве материала был использован очень чистый алюминий. Новый двигатель состоял из двух секций, сваренных вместе. В конечном виде он весил около 85 граммов и хорошо работал, поглощая 160 граммов жидкого кислорода и бензина за одну секунду и обеспечивая при этом тягу в 32 килограмма. Между собой члены «Общества» прозвали его «яйцом», потому что он и в самом деле и по форме, и по размерам походил на яйцо.

Тем временем Иоганн Винклер, который уже не являлся председателем «Немецкого ракетного общества», но оставался его действительным членом, при финансовой поддержке фабриканта Хюккеля построил и запустил ракету «HWR-1» с жидкостным двигателем, застолбив таким образом свой приоритет на этом поприще. Ракета Винклера имела в длину 60 сантиметров и весила примерно 5 килограммов, из которых на долю топливных компонентов приходилось 1,7 килограмма. Она была похожа на призму, состоявшую из трех трубчатых баков, частично закрытых алюминиевой обшивкой, которая придавала ракете вид коробчатого воздушного змея. В одном баке находился сжиженный метан, в другом — жидкий кислород, а в третьем — «инертный газ под давлением» (так Винклер называл сжатый азот). Двигатель представлял собой кусок цельнотянутой стальной трубы без швов длиной 457 миллиметров, расположенной по оси ракеты. Первое испытание было проведено 21 февраля 1931 года на учебном плацу недалеко от города Дессау, но вследствие технической неисправности ракета взлетела всего лишь на 3 метра от земли. При вторичном испытании, 14 марта 1931 года, ракета Винклера отклонилась от вертикальной траектории и потому не достигла расчетной высоты, которая должна была составить 500 метров, но в остальном эксперимент прошел успешно.