Подготовка к полетам. Королев, Цандер, Оберт и другие конструкторы

Странами, где наиболее активно велась работа по созданию ракет, способных вырваться за пределы земной атмосферы, были СССР, США и Германия. Здесь создавались организации, занимавшиеся подготовкой к будущим космическим полетам, и работали выдающиеся ученые, ставшие пионерами эры ракетостроения.

Немецкий инженер и ученый Герман Оберт шел по следам Циолковского. Он самостоятельно вывел ту же формулу, что и Циолковский, определяющую скорость летательного аппарата с реактивным двигателем. Он также пришел к выводу, что ракетный двигатель должен работать на жидком топливе, и предложил использовать смесь водорода и кислорода.

В 1920-е гг. Оберт переписывался с Циолковским, делился с ним своими идеями и планами. Был у переписки основоположников космонавтики и третий адресат – Роберт Годдард из США. Этому ученому принадлежат весьма интересные разработки: ракета, работающая на бензиновом топливе и оксиде азота в жидком состоянии, и многоступенчатая ракета, во многом похожая на аналогичный проект Циолковского. В 1926 г. Годдард собрал и запустил первую жидкостную ракету, работавшую на бензине и кислороде. Она была небольшой, около 40 см в длину и поднялась всего на 12 метров; тем не менее эксперимент продемонстрировал возможности и перспективы жидкого топлива.

В 1944 г. в Германии была запущена ракета, которая совершила первый суборбитальный полет (полет, проходящий выше условной границы между земной атмосферой и космосом, которая находится на высоте 100 км над уровнем моря). Эта ракета весила около 12 тонн, значительную часть веса составлял запас топлива, 1 тонна приходилась на заряд взрывчатки. При помощи подобных ракет Гитлер надеялся переломить ход войны и одержать победу. Но, к счастью для всего мира, изобретение было недоработано: ракета плохо управлялась, задать точный курс было практически невозможно.

В Советском Союзе первой организацией, которая перешла от проектов к конкретным техническим разработкам, стало Общество изучения межпланетных сообщений, почетным членом которого был Константин Циолковский. Возглавил общество один из выдающихся пионеров ракетостроения Фридрих Цандер. Ему принадлежит множество прогрессивных идей, позволивших продвинуть ракетную технику на новый уровень. Например, он объединил ракетные «эскадрильи» и «поезда» Циолковского и предложил такую конструкцию: центральная ракета большего размера окружена меньшими ракетами, которые, выполнив стартовую функцию, отсоединяются. Подобный принцип применяется в современных тяжелых ракетах. Еще он придумал «космические парусники» – аппараты, использующие для полета энергию давления солнечного света.

Общество, организованное в 1924 г., просуществовало недолго, оно распалось всего через полтора года. Ему на смену пришли более серьезные организации – Ленинградская газодинамическая лаборатория (ГДЛ) и Московская группа изучения реактивного движения (ГИРД). Можно отметить, что Общество изучения межпланетных сообщений, ставившее своей задачей «содействие работе по осуществлению заатмосферных полетов», было первым подобным объединением не только в СССР, но и во всем мире.

Жидкостные реактивные двигатели, собираемые в ГДЛ, поначалу были очень капризными в работе, но уже к началу 1930-х гг., после многочисленных экспериментов, инженерам удалось создать достаточно стабильные конструкции. Параллельно над решением той же проблемы работали инженеры ГИРД под руководством Фридриха Цандера.

Одним из перспективных проектов ГИРД был реактивный ракетоплан, руководил проектом молодой инженер Сергей Королев. Бесхвостый планер (хвост был удален, так как его могла спалить реактивная струя) был чуть больше 3 метров в длину, размах его крыльев при этом достигал 12 метров. Планировалось, что он разгонится до скорости 140 км/ч. Но добиться этого не удалось, планер держался в воздухе всего несколько десятков секунд. Так же как и многие другие неудачные проекты, ракетоплан дал конструкторам ценный опыт, который был использован впоследствии.

Были у группы и успехи, один из них – ракета на жидком топливе ГИРД-09. Во время испытаний, проведенных в августе 1933 г., она взлетела на высоту 400 м и достигла уровня тяги 53 кг. Для того времени это был значительный результат.

В том же 1933 г. ГИРД и ГДЛ слились в единую организацию – Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ). Сергей Королев, ставший заместителем начальника института, продолжил работу над ракетопланом. Параллельно он, вместе с коллегами, проводил эксперименты с крылатыми ракетами, которые планировалось использовать и в военных целях, и для полета в космос. Одним из выдающихся достижений в этой области стала разработка парашютной системы спасения ракеты – позже она будет использоваться для космических аппаратов научного назначения. Успехи в области крылатых ракет придали конструкторам уверенности в своих силах.

Уже в марте 1935 г. Сергей Королев выступил с заявлением, что РНИИ готов к созданию ракетоплана, управлять которым будет пилот, находящийся на борту.

В первых набросках этот ракетоплан представлял собой самолет с удлиненным фюзеляжем (для размещения больших запасов горючего), укороченными крыльями (из-за высоких скоростей) и герметичной кабиной. Ракетоплан должен был взлетать после разгона по земле при помощи ускорителей, которые потом отсоединяются. Сначала аппарат поднимается под углом 60 градусов, потом, набрав скорость, летит вертикально. Обратно, к земле, ракетоплан тоже движется в вертикальном положении, а перед приземлением меняет его на горизонтальное.

Был у Королева и другой проект для достижения больших высот – комбинированная ракета, изготовленная по типу матрешки. Первая ракета, достигнув определенной высоты, отпадает; дальше летит вторая, находившаяся до этого внутри первой, и т. д. Конструктор считал, что четвертая по счету ракета сможет достигнуть границы космоса.

Хотя начало работы было многообещающим, к сожалению, ни один из этих проектов не был завершен. Репрессии, бушевавшие в СССР, докатились до ракетостроителей. Многие из конструкторов были арестованы, кого-то приговорили к высшей мере. Сергей Королев получил 10 лет лагерей, которые через два года были заменены работой в закрытом конструкторском бюро, где он продолжил проектировать ракетные двигатели.

Датой старта советской ракетно-космической программы считается 13 мая 1946 г., когда было принято постановление о развертывании крупномасштабной работы по развитию в стране ракетостроения. Ракеты были нужны СССР в первую очередь для доставки на большие расстояния ядерного оружия. Начиналась холодная война. За год до этого американцы сбросили атомные бомбы на Хиросиму и Нагасаки, и Советский Союз должен был опередить противника в гонке вооружений. Освоение космоса было второй, не менее важной, целью этой программы.