Вилли Лей - Ракеты и полеты в космос

• Название: Ракеты и полеты в космос
• Автор: Вилли Лей
• Издательство: 1-я типография Министерства обороны Союза ССР
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1960

Книга известного американского популяризатора ракетного дела и космических исследований Вилли Лея преследует цель показать в доступной форме развитие ракетной техники и идеи полета человека в космос, к другим небесным телам, с момента зарождения этой идеи и до наших дней.

Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся вопросами ракетостроения и космонавтики.

---

С осени 1928 года Оберт находился в Берлине, где в качестве научного консультанта участвовал в съемках имевшего в свое время большой успех кинофильма Фрица Ланга «Женщина на Луне». С целью рекламы этого фильма было решено построить и в день премьеры запустить ракету, подобную «модели В», описанной Обертом в своей книге. 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.

Трио, состоявшее из слегка сбитого с толку теоретика, открытого милитариста и русского эмигранта, работало или, вернее, пыталось работать вместе. Оберту пришлось начать с некоторых предварительных экспериментальных исследований, чтобы еще раз доказать критикам правильность его теории. Один из критиков Оберта утверждал, что ракету на жидком топливе никогда не удастся построить, так как невозможно соединять жидкий кислород и горючее, скажем бензин, для обеспечения постоянного быстрого процесса сгорания; такая смесь должна была неминуемо взорваться.

Это утверждение вызывало у Оберта тем более серьезные опасения, что оно исходило от человека, который имел многолетний опыт в производстве и обращении со сжиженными газами. Необходимо было проверить этот довод, и Оберт справедливо сделал эту проверку своим первым экспериментом. В открытый сосуд наливали жидкий воздух (жидкий кислород считался слишком опасным), а затем туда же впрыскивался тонкой струёй бензин, который нужно было сразу же воспламенить. Возможно, что в первый раз произошла задержка в воспламенении, в результате чего последовал небольшой взрыв. Эксперимент был повторен, и стало ясно, что критики были не правы. Смесь жидкого воздуха с бензином действительно воспламенилась, или, точнее, ее вполне можно было заставить работать.

В ходе эксперимента наблюдательный Оберт заметил новое, не замечавшееся раньше явление, которое можно было выгодно использовать: разогретые капли топлива разрывались на части и сгорали гораздо быстрее, чем предполагалось. Это означало, что в данном объеме и в течение данного периода времени можно сжечь гораздо большее количество топлива, чем считалось до этого. Прежде всего это позволяло сделать ракетные двигатели более компактными и легкими. Во время этих экспериментов произошел еще один взрыв; он был сильнее и привел Оберта к почти полной потере зрения на один глаз. С тех пор сильные взрывы участились.

Много времени было затрачено на расчет идеальной камеры сгорания. В конечном виде она представляла собой конус (рис. 25), что заставило Оберта назвать ее «Кегельдюзе» (по-немецки «кегель» означает «конус»). Он построил несколько образцов этой камеры.

Рис. 25. Ракета «Кегельдюзе» Оберта (схема)

Хотя ранее Оберт в своих лекциях и подчеркивал преимущества бензина в качестве горючего для ракетных двигателей, однако для своих экспериментов он хотел воспользоваться не бензином, а «болотным газом», или метаном (СН4), из-за его более выгодных теоретических характеристик.

Ракета должна была иметь форму торпеды длиной около 1,8 м. 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 оказалось, что у них нет места для запуска ракеты. С самого начала их совместной работы считалось, что запуск ракеты должен обязательно состояться на берегу моря, чтобы обеспечить лучшую видимость. Кто-то высказал мнение, что еще более подходящим местом был бы небольшой остров, расположенный не слишком далеко от побережья. Тогда-то и вспомнили о маленьком плоском прибрежном островке на Балтийском море - Грейфсвальдер-ойе. Отдел печати кинофирмы «Уфа-фильм» объявил, что ракета Оберта будет запущена оттуда и достигнет максимальной высоты около 65 км. Но власти отказали в разрешении, мотивируя это тем, что на отмели расположен важный маяк, который они не могли подвергнуть опасности. Поэтому было выбрано другое место - морской курорт в Хорсте.

Внезапно, когда до окончания работ оставалось всего лишь несколько недель, Оберт изменил свои планы. То, что он планировал раньше, должно было быть прямым прототипом исследовательской ракеты для изучения верхних слоев атмосферы. Поскольку этого, очевидно, нельзя было сделать, он спроектировал 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. Расчет был основан на том, что при сгорании 12,5 см3 твердого топлива расходовалось 12,5 см3 жидкого кислорода. Газы должны были выбрасываться через систему сопел в верхней части ракеты (рис. 26).

Рис. 26. Схема ракеты с «носовой тягой» на жидком кислороде и твердом углеродистом горючем

Эта система, известная под названием системы с «носовой тягой», на первый взгляд давала много преимуществ. Ракету не нужно было делать особо прочной, а за счет этого значительно уменьшался бы 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 еще несколько экспериментов, но не смог найти подходящее углеродосодержащее вещество, обеспечивающее надлежащую скорость горения. Расстроенный, он уехал из города на неделю, никого не предупредив. 15 октября 1929 года он вернулся, чтобы присутствовать на премьере фильма, однако, фирме «Уфа-фильм» пришлось опубликовать заявление о том, что запуск ракеты откладывается на неопределенное время.

Глава шестая. Успехи, неудачи и политика

Сказать, что обстановка в «Немецком ракетном обществе» к концу 1929 года была неприглядной, — значит несколько приукрасить положение. Замысел Оберта остался неосуществленным, Винклеру пришлось отказаться от издания ежемесячного журнала «Ди ракете», и даже фильм Фрица Ланга не имел того успеха, которого от него ожидали.

Спасло положение то обстоятельство, что в начале того же года Винклера на посту президента общества сменил профессор Оберт, которому некий адвокат Эрих Вурм предложил использовать для работы общества свою контору в Берлине. В сентябре 1929 года число членов общества составило уже 870, и ежедневно прибавлялись новые члены. С помощью Вурма удалось заменить журнал «Ди ракете» периодическими бюллетенями и циркулярными письмами, печатавшимися на мимеографе, и таким способом поддерживать связь с остальными членами общества.

После первых неудач началась, как говорят военные, перегруппировка сил. Ведущие члены общества вспомнили, что, согласно первоначальной программе, их целью должно было быть наряду с популяризацией новых идей также проведение экспериментальных работ. Этот пункт по-прежнему оставался в программе, и нужно было как-то его выполнять. На общей конференции общества, состоявшейся у Вурма, было принято важное решение: общество должно было попытаться приобрести оборудование, которое принадлежало фирме «Уфа-фильм» и по-прежнему находилось у нее.

На этой же конференции Небель предложил построить ракету с жидкостным двигателем, чтобы доказать ее преимущество перед ракетами на твердом топливе. По его мнению, эта ракета должна была иметь возможно меньшие размеры, что объяснялось недостатком средств. Оберт был против этой идеи. Он утверждал, что жидкостная ракета только тогда докажет свое превосходство, в частности в достижении больших высот, когда она будет иметь лучшие характеристики, и что если создать ракету на жидком топливе таких малых размеров, о которых говорил Небель, то, вполне возможно, ее характеристики будут гораздо хуже, чем характеристики существовавших тогда больших ракет на черном порохе. Но на этот раз большинство членов общества было настроено против Оберта. Все мы считали, что небольшая действующая ракета была бы гораздо предпочтительнее большой, но недействующей ракеты. Нам очень хотелось также доказать что-нибудь самим себе, так как мы были уверены, что ни одна ракета с жидкостным двигателем не сможет оторваться от земли.

Теперь я, конечно, знаю, что наше убеждение было ошибочным. Профессор Годдард опередил наши самые ранние эксперименты лет на шесть. В документе, который обычно называют его вторым Смитсонианским докладом[13], он заявляет:

«...1 ноября 1923 года заработал установленный на испытательной раме ракетный двигатель на жидком кислороде и бензине, которые подавались в камеру насосами... Первый запуск жидкостной ракеты на кислороде с бензином был осуществлен 16 марта 1926 года в Оберне (штат Массачусетс), а 5 мая 1926 года об этом полете было сообщено Смитсонианскому институту... Ракета пролетела 56 м за 2,5 секунды, развив скорость около 98 км/час».