Игорь Афанасьев - Большой космический клуб. Часть 2

• Название: Большой космический клуб. Часть 2
• Автор: Игорь Афанасьев
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2006
• ISBN: 5-93345-006-5

Книга «Большой космический клуб» рассчитана на широкий круг читателей и рассказывает об образовании, становлении и развитии неформальной группы стран и организаций, которые смогли запустить национальные спутники на собственных ракетах-носителях с национальных космодромов.

---

Старый свет: поиск «третьего пути»

После потрясений Второй мировой войны страны Западной Европы «зализывали раны» и, по мере сил, пытались противодействовать демонтажу прежнего (колониального) порядка, который обеспечивал им благоденствие в недавнем прошлом.

…«Космическая гонка», внезапно возникнув и стремительно прогрессируя, волей-неволей заставила правительства главных держав Старого света определиться с «национальным космосом».

В ноябре 1958 г. Соединенные Штаты предложили иностранным ученым устанавливать их научную аппаратуру на борту американских спутников. И даже соглашались на запуск КА других стран своими ракетами — на определенных условиях и с ограничениями, разумеется. С точки зрения Белого дома, это сулило весомые политические дивиденды, позволяло быть в курсе новейших идей и разработок, а кроме всего прочего — держать в узде не слишком покладистых младших партнеров по «свободному миру».

Подобное зависимое положение для недавних мировых лидеров оказалось неприемлемым. «Владычица морей» Великобритания на излете своих имперских устремлений инициировала программу общеевропейской «космической» кооперации для формирования третьей (после СССР и США) «дороги на орбиту». Эту идею с воодушевлением приняли европейские научные круги, их молчаливо поддерживали военные и промышленность.

Несмотря на последующее самоустранение Англии от роли лидера (как представляется, не без влияния США), «общеевропейский флаг» оказался чрезвычайно удобным для политкорректного оформления научно-инженерных амбиций ведущих государств Старого света, в первую очередь, Франции и Германии.

«Вперед, Британия!

История создания английского космического носителя началась в 1955 г., когда Лондон решился на чрезвычайно дорогой и амбициозный проект тяжелой баллистической ракеты среднего радиуса действия Blue Streak[1], практически не имея опыта работ в этой области (если не считать трех запусков трофейных V-2 в рамках «Операции Backfire» сразу после окончания Второй мировой войны).

В качестве промежуточного этапа на пути к БРСД рассматривался «Черный рыцарь» (Black Knight) — первая крупная чисто английская баллистическая ракета на жидком топливе. Она была спроектирована Королевским авиационным исследовательским институтом RAE (Royal Aircraft Establishment, пригород Лондона — Фарнборо) специально для исследований движения в атмосфере боеголовок Blue Streak. Ракета оснащалась двигателем Gamma Мк.201 фирмы Bristol Siddley тягой около 7240 кгс на уровне моря, замененным в дальнейшем на модификацию Мк.301 тягой около 10900 кгс. ЖРД — четырехкамерный, с турбонасосной подачей компонентов топлива (окислитель — концентрированная перекись водорода[2], горючее — керосин).

Комбинация компонентов, примененная англичанами, по энергетике уступала лучшим высококипящим топливам (например, типа «гидразин + четырехокись азота»), но имела по сравнению с ними следующие преимущества:

— меньшую температуру горения, что повышало надежность двигателя;

— пониженное давление паров окислителя, что позволяло применять более легкие баки;

— увеличенную плотность, что давало возможность уменьшить объем топливных баков и тем самым дополнительно облегчить их;

— более высокое массовое отношение (примерно 8,2:1) окислителя к горючему в смеси, что позволяло снизить влияние нерасчетного расхода топлива на энергетические характеристики ЖРД;

— меньшая химическая агрессивность упрощала выбор материалов;

— газообразные продукты разложения окислителя использовались для вращения турбины ТНА.

Подготовка к пуску одноступенчатого варианта ракеты Black Knight (Фото из архива Николаса Хилла (www.spaceuk.org))

Ракета управлялась гироскопическим автопилотом «постоянного курса» за счет отклонения камер сгорания в кардановых подвесах. Четыре стабилизатора служили для повышения аэродинамической устойчивости на начальном участке полета, снижая потребный угол отклонения камер ЖРД.

Пуски предполагалось проводить с испытательного полигона Вумера (Южная Австралия). Строительство полигона в пустыне, начатое в 1946 г., обошлось Великобритании и Австралии в 200 млн ф. ст.

Было осуществлено пять пусков Black Knight в одноступенчатом варианте. Для достижения расчетной скорости входа боеголовки в атмосферу предусматривалось дополнение ракеты второй ступенью на базе твердотопливного ускорителя Cuckoo («Кукушка») от высотной ракеты Skylark («Жаворонок»).

Вторая ступень монтировалась на «Черном рыцаре» в перевернутом положении, при этом боеголовка входила внутрь приборного отсека первой ступени. Отделение второй ступени (после прекращения работы ЖРД первой) происходило на восходящей ветви траектории, на высоте около 110 км. Ступень стабилизировалась вращением с частотой 150 об/мин посредством сопел в головном обтекателе, где располагался баллон со сжатым газом. Сопла, наклоненные «назад» под углом 45°, способствовали уводу второй ступени и предотвращению ее соударения с первой ступенью.

Схема двухступенчатой ракеты Black Knight: 1 — бак со сжатым газом системы отделения и закрутки второй ступени; 2 — РДТТ Cuckoo второй ступени; 3 — разрывные болты; 4 — макет головной части; 5 — переходник-обтекатель; 6 — отсек автопилота; 7 — бак горючего (керосин); 8 — межбаковый отсек; 9 — гаргрот, закрывающий кабели; 10 — детонатор системы аварийного прекращения полета; 11 — бак окислителя (перекись водорода); 12 — отсек маршевой двигательной установки; 13 — аэродинамические стабилизаторы; 14 — блок передатчика; 15 — лампы-трассеры

Обычно при экспериментальных пусках вторая ступень снижалась свободно до высоты 112 км, и здесь включался ее двигатель. На высоте 65 км боеголовка отделялась от пустой ступени и падала в заданном районе, удаленном на ~100 км от стартовой площадки.

Записывающее устройство, установленное в боеголовке, регистрировало на магнитной ленте ее поведение вплоть до соприкосновения с землей. Лента заключалась в спасаемую бронированную кассету, способную пережить жесткое приземление.

Поскольку рассеивание точек падения при управлении от автопилота «постоянного курса» оказалось чрезмерным, была разработана простая радиокомандная система управления, обеспечивающая движение Black Knignt по радиолучу, направленному по заданному азимуту и под нужным углом возвышения. Никакого сигнала об отсечке ЖРД радиокомандная система не подавала, и топливо в баках ракеты вырабатывалось полностью.

Метод, примененный англичанами на Black Knight, ограничил максимальную высоту подъема ракеты -600 км, снизив тем самым разброс точек падения и одновременно обеспечив получение высокой (более 4,5 км/с) скорости входа боеголовок в атмосферу.

Программа Black Knight оказалась для своего времени достаточно удачной (15 из 22 полетов двухступенчатой ракеты были полностью успешными, остальные — частично успешными или аварийными). Учитывая, что каждый запуск стоил «всего» 41 тыс ф. ст., ее можно считать вполне многообещающим дебютом британских ракетчиков.

Следует отметить, что при пусках Black Knight исследовались — часто совместно с США — возможности сопровождения боеголовок ракет при движении их в атмосфере. Важнейшим результатом экспериментов стало то, что в Лондоне решили не разрабатывать собственную систему противоракетной обороны (ПРО), но предпринять меры, чтобы британские боеголовки были трудной задачей для перехвата.

На стартовом столе — двухступенчатый вариант ракеты Black Knight (Фото из архива Николаса Хилла (www.spaceuk.org))

БРСД Blue Streak проектировалась фирмами DeHavilland, Rolls-Royce и Sperry с широким заимствованием опыта компании General Dynamics (США) по МБР Atlas. Ракета имела «атласовский» диаметр 3,05 м и длину (без боеголовки) 18,75 м. Бак окислителя вмещал 60,8 т жидкого кислорода; расположенный ниже бак горючего — 26,3 т керосина. Топливный отсек разделялся совмещенным днищем. Бак окислителя наддувался за счет газификации жидкого кислорода, а бак горючего — жидкого азота. Жесткость баков, изготовленных из тонкой (менее 0,5 мм) нержавеющей стали, обеспечивалась за счет повышенного внутреннего давления.

Упрощенный вариант двигателя S-3 американской БРСД Jupiter лег в основу британского варианта RZ-2, освоенного фирмой Rolls-Royce по лицензии Rocketdyne. Два RZ-2 монтировались в кардановом подвесе и могли отклоняться в двух плоскостях, обеспечивая управление ракетой по трем осям.

Одной из слабых сторон Blue Streak как системы оружия была ее громоздкость, другой — использование криогенного компонента (жидкого кислорода). Расчеты показывали, что даже при шахтном базировании БРСД потенциальный противник будет в состоянии подавить все английские пусковые установки путем массированной ядерной атаки. В этой связи вооруженные силы Великобритании отказались от применения Blue Streak и переориентировались на американскую ракету морского базирования Polaris.